PERFORMANSI RESPON MEKANIK BOLA GOLF
POLYMERIC FOAM YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN
KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) TERHADAP BEBAN
IMPAK
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
AHMADYANI S NIM. 060401052
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Penelitian bola golf polymericfoam yang intinya dari inti bola golf bekas yang masih bisa didaur ulang, dan pada penelitian ini menriset untuk mendaur ulang, Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan teknik pembuatan Bola golf berbahan komposit polymeric foam diperkuat serat TKKS. memperoleh dan membandingkan sifat mekanik Bola golf PF dengan bola golf Pabrikan yaitu jarak gelindingan dan simpangan lintasan bola yang berbahan komposit polymeric foam diperkuat serat TKKS dari hasil pengujian menggunakan teknik uji bandul. Menganalisa distribusi tegangan yang terjadi pada Bola golf polymericfoam menggunakan software Ansys 12.
Setelah pengujian impak metode uji bandul, dimana jarak gelindingan bola pabrikan tidak jauh berbeda dengan bola golf polymericfoam yaitu dengan area berbeda antara lain daerah menanjak, mendatar, menurun,bola golf pabrikan dengan sudut ayunan 40° didaerah mendatar menggelinding dengan jarak 339 cm dan bola golf polymericfoam 323 cm didaerah menanjak bola golf pabrikan mengelinding 336 cm dan bola golf polymericfoam 320 cm dan untuk daerah menurun masih dengan sudut ayun yang sama jarak gelindingan bola golf pabrikan 343 cm dan untuk bola golf polymericfoam 332 cm
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT atas segala karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Material Teknik, yaitu “PERFORMANSI RESPON MEKANIK BOLA GOLF POLMERIC FOAM YANG DIPERKUAT SERAT
Selama penulisaan laporan ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada :
1 Kedua orang tua tercinta, (Alm Ayah) dan Ibu, serta keenam saudara saya yang terut serta memberikan segala dukungan moril dan materil. saya tidak lupa kepada adinda rizki sarjani yang telah memberi semangat untuk dapat menyelesaikan tulisan ini.
2 Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan.
3 Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Ir. Syahril Gultom, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.
4 Bapak Zulfikar, ST. MT dan semua Tim Riset IFRC yang telah banyak membantu dan sebagai tempat diskusi.
5 Bapak/Ibu staff pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 6 Teman-teman stambuk 2006.
Seperti kata pepatah “Tiada gading yang tak retak”, penyusun menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna, baik dari segi teknik maupun dari segi materi. Oleh sebab itu, demi penyempurnaan skripsi ini kritik dan saran sangat penyusun harapkan.
Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis sendiri pada khususnya.
Medan, Desember 2011
Penulis,
NIM : 060401052
DAFTAR ISI
Halaman
SPESIFIKASI TUGAS
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR NOTASI... ix
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 2
1.2 Perumusan dan Batasan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.3.1 Tujuan Umum ... 3
1.3.2 Tujuan Khusus ... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Sistematika Penulisan ... 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Pendahuluan ... 5
2.1.1 Bola golf...5
2.1.3. Bola golf 2-piece (bola golf 2 lapisan) ... 6
3.2.5 Proses pembuatan Cetakan Bola Golf PF ... 27
3.2.6 Proses pembuatan spesimen ... 28
3.3 Pengujian Impak ... 31
3.3.1 Ayunan bandul ... 31
3.3.2 Metode pukulan Pitching ... 37
3.4. Penentuan Sifat Fisik dan Mekanik Polymericfoam ... 38
3.5. Prosedur Simulasi ... 39
3.5.1 Pemodelan Bola golf Polymericfoam ... 39
3.5.2 Proses Pemodelan dari Ansys 12 ... 39
3.5.3 Mendefenisikan Material Properties ... 40
3.5.4. Mendefenisikan Element/Property type ... 41
3.5.5 Proses Meshing ... 41
3.5.6 Penerapan Constraint ... 42
3.5.7 Penerapan Load ... 42
3.5.8 Proses Analisa ... 43
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 46
4.1 Hasil Pengujian ... 46
4.2 Pola Kerusakan ... 54
4.2.1 Pola Kerusakan pada Bola golf yang Terbuat dari Polymeric Foam Diperkuat TKKS ... 54
4.3. Pola Kerusakan pada simulasi Ansys 12 ... 54
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 57
5.1 Kesimpulan ... 57
5.2 Saran ... 58
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Klasifikasi / Skema Struktur Komposit ... 5
Gambar 2.2. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit. ... 5
Gambar 2.3. Jenis Material Berongga... 6
Gambar 2.4. bola golf 1-piece ball ... 9
Gambar 2.5. Prinsip ayunan bola bandul. ... 9
Gambar 2.6. Grafik gaya vs. waktu. ... 11
Gambar 2.7. Contoh dari keseimbangan stabil ... 14
Gambar 2.8. Contoh dari keseimbangan labil ... 15
Gambar 2.9 Contoh dari keseimbangan netral ... 16
Gambar 2.10. Pantulan bola jatuh bebas ... 17
Gambar 3.1. Bola Golf Standar ... 19
Gambar 3.2 (a) Permodelan Bola Golf, (b) Dimensi permodelan ... 20
Gambar 3.3. Metode Penuangan Komposit PF ... 21
Gambar 3.4. Ilustrasi spesimen uji impak ... 23
Gambar 3.5. Skema pencampuran bahan komposit Bola golf PF ... 25
Gambar 3.6. Ayunan bandul. ... 26
Gambar 3.7. Busur ... 27
Gambar 3.8. Meteran ... 27
Gambar 3.9. Bola golf polymericfoam ... 28
Gambar 3.10.Ukuran Bola golf polymericfoam ... 28
Gambar 3.11.Posisi bola golf polymericfoam ketika akan dikenai beban impak ... 28
Gambar 3.13.Prinsip teknik uji bandul. ... 29
Gambar 3.14. Stik iron 6 golf untuk pukulan pitching ... 31
Gambar 3.15. lintsan bola golf akibat pukulan pitching ... 31
Gambar 3.16. Stik golf jenis putter ... 32
Gambar 3.17. bola golf akibat pukulan putting. ... 32
Gambar 3.18. Diagram Alir Permodelan Dengan Ansys 12. ... 33
Gambar 3.19. Tampilan pembuka Ansys 12.. ... 33
Gambar 3.20 Tampilan proses pemodelan ... 34
Gambar 3.21. Tampilan material properties. ... 34
Gambar 3.22. Tampilan element type ... 35
Gambar 3.23. Tampilan penerapan meshing ... 35
Gambar 3.24. Tampilan constraint ... 36
Gambar 3.25. Tampilan penerapan load. ... 36
Gambar 3.26. Tampilan analisa ... 37
Gambar 3.27. Tampilan untuk melihat hasil analisa... 37
Gambar 3.28. Diagram Alir Simulasi Dengan Ansys 12. ... 38
Gambar 3.29.Diagram Alir Simulasi Dengan Ansys 12 (Lanjutan)...39
Gambar 4.1. Bola golf polymericfoam ... 40
Gambar 4.2. Kerusakan pada pukulan ke-3 ... 48
Gambar 4.3. Distribusi tegangan beban dari arah tegangan Solid VonMises .. 48
Gambar 4.4. Distribusi tegangan beban dari arah tegangan normal sumbu-X.49 Gambar 4.5. Distribusi tegangan beban dari arah tegangan normal sumbu-Y .. 49
Gambar 4.6.Distribusi tegangan beban dari arah tegangan normal sumbu-Z. ... 50
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1.Karakteristik Mekanik Poliester Resin tak jenuh ... 8
Tabel 3.1. Alat dan Bahan... 9
Tabel 3.2. Uji Bandul ... 22
Tabel 3.3.Sifat Fisis dan Mekanis Material Polymericfoam. ... 30
Tabel 4.1. Data hasil jarak gelindingan bola terhadap sudut impak untuk daerah menanjak... 41
sudut didaerah menanjak... 42
Tabel 4.3. Data hasil jarak gelindingan bola terhadap sudut impak untuk
daerah datar ... 43
Tabel 4.4. Data hasil untuk memasukkan bola ke hole dengan Variasi
sudut didaerah datar ... 44 Tabel 4.5. Data hasil jarak gelindingan bola terhadap sudut impak untuk
daerah menurun ... 45
Tabel 4.6. Data hasil untuk memasukkan bola ke hole dengan Variasi
sudut didaerah menaurun ... 46
DAFTAR NOTASI
Simbol Nama Keterangan Satuan
A - luas penampang mm2
m - massa kg
v - kecepatan m/s
g - grafitasi (9,81) m/s2
ρ rho massa jenis kg/mm3
E - modulus elastisitas N/mm2
σ sigma tegangan N/mm2
F - gaya N
L - panjang mm
ε ebsilon penguluran %
t - waktu s
ABSTRAK
Penelitian bola golf polymericfoam yang intinya dari inti bola golf bekas yang masih bisa didaur ulang, dan pada penelitian ini menriset untuk mendaur ulang, Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan teknik pembuatan Bola golf berbahan komposit polymeric foam diperkuat serat TKKS. memperoleh dan membandingkan sifat mekanik Bola golf PF dengan bola golf Pabrikan yaitu jarak gelindingan dan simpangan lintasan bola yang berbahan komposit polymeric foam diperkuat serat TKKS dari hasil pengujian menggunakan teknik uji bandul. Menganalisa distribusi tegangan yang terjadi pada Bola golf polymericfoam menggunakan software Ansys 12.
Setelah pengujian impak metode uji bandul, dimana jarak gelindingan bola pabrikan tidak jauh berbeda dengan bola golf polymericfoam yaitu dengan area berbeda antara lain daerah menanjak, mendatar, menurun,bola golf pabrikan dengan sudut ayunan 40° didaerah mendatar menggelinding dengan jarak 339 cm dan bola golf polymericfoam 323 cm didaerah menanjak bola golf pabrikan mengelinding 336 cm dan bola golf polymericfoam 320 cm dan untuk daerah menurun masih dengan sudut ayun yang sama jarak gelindingan bola golf pabrikan 343 cm dan untuk bola golf polymericfoam 332 cm
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Pada abad ke-17 bola golf yang awalnya dibuat dari kayu, dan tak lama digantikan dengan bulu dari angsa yang dibungkus kantong pembungkus dari kulit sapi, cara pembuatannya adalah dengan memberikan tekanan ( press) pada bulu angsa dan kantong pembungkus kulit sapi pada saat kedua bahan itu masih basah,kemudian dijahit dan dicat. Pada saat kering , kantong kulit sapi akan menyusut, sedangkan bulu angsa mengembang sehingga tercipta bola yang keras.
Penggunaan kulit sapi sebagai bahan pembuat bola golf berakhir saat ditemukan bola getah yang disebut Gutty sebutan gutty berasal dari bahan pembuat bola ini yaitu getah perca ( bahasa inggris :gutta percha) yang dipanaskan. Bola golf dari getah perca ini lebih tahan lama dibandingkan dengan bola golf yang dibuat dari bulu angsa dan kulit sapi, kepopuleran bpla golf gutty berlangsung dari tahun 1848 hingga 1890. Kelenturan bola getah memungkinkan dipakai stik golf dengan kepala stik besi.
Pada tahun 1898 Coburn Haskell bekerja sama dengan BF Goodrich Company menciptakan bola golf sebagai penyempurnaan dari bola golf gutty. Bola golf ini menggunakan inti dari karet padat yang dibungkus benang-benang karet sebelum dilapisi getah perca.
Hingga saat ini bola golf masih dibuat dari inti karet padat yang komposisinya dirahasiakan oleh produsen. Benang karet dililitkan mengelilingi inti sebelum dibungkus dengan getah balata. Sekarng ini juga dibuat bola golf berlapis polymer seperti Syrlin yang membuat bola golf lebih tahan lama dibandingkan bola golf berlapis balata.
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan produk sampingan (limbah) dari hasil pengolahan kelapa sawit pada suatu pabrik pengolahan kelapa sawit (PKS). Berdasarkan data Badan Pusat Statistik Nasional (BPS) diperkirakan jumlah TKKS yang dihasilkan mencapai 1,9 juta ton berat kering setahun. Pada umumnya material ini dimanfaatkan sebagai pupuk organik di lahan perkebunan dengan cara dibakar atau dibuang kembali ke lahan tersebut dan dibiarkan mengalami proses fermentasi secara alami. Tetapi pemanfaatan material ini untuk produk-produk teknologi masih sangat terbatas jumlahnya.
Komposit diperkuat serat adalah material non-logam yang mempunyai banyak keuntungan karena sifat fisis dan mekanis yang baik. Salah satu sifat yang dominan adalah memiliki berat jenis yang ringan dan relatif kuat. Komposit dapat menjadi lebih ringan lagi apabila ditambahkan rongga-rongga pada strukturnya, rongga yang dimaksud dapat diperoleh dari bahan polimer polyurethane.
Dalam penelitian ini, diharapkan material yang dihasilkan mempunyai massa jenis yang ringan dan mempunyai sifat mekanis yang baik. Sehingga dengan adanya material baru ini mampu menggantikan peran bola golf. Namun untuk mendapatkan hal tersebut tidaklah mudah, diperlukan serangkaian pengujian yang cukup rumit karena fenomena yang terjadi nantinya pada saat material digunakan sangat beraneka ragam.
Pengujian yang akan dilakukan untuk mengetahui mechanical properties dari bola golf yang akan dibuat adalah uji statik tekan dan uji impak laju regangan tinggi. Tekan dan impak adalah salah satu beban yang paling mungkin terjadi pada saat bola golf digunakan, hal ini bisa di jumpai pada saat bola golf dipukul.
1.2Perumusan dan Batasan Masalah
Rumusan masalah yang diangkat dalam penelitian ini adalah bagaimanakah membuat bola golf Polymeric foam yaang diperkuat serat TKKS. Kekuatan fisis dan mekanis tersebut dapat ditentukan dengan pengujian statik tekan Brazilian dan pengujian ayunan bandul (impak).
Batasan masalah dalam penelitian ini dicukupkan hanya untuk membuat spesimen uji berbentuk bola golf. Pengujian yang dilakukan adalah uji ayunan banndul dengan ukuran stik
putter . yang diukur adalah, jarak gelindingan bola golf,kelentingan bola golf dan jenis
1.3Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini dibagi atas tujuan umum dan tujuan khusus:
1.3.1 Tujuan Umum
Tujuan umum dari penelitian ini adalah Performansi Respon Mekanik Bola golf
Polymericfoam yang diperkuat serat tandan kosong Kelapa sawit (TKKS) terhadap beban
impak.
1.3.2. Tujuan Khusus
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah:
1. Mendapatkan teknik pembuatan Bola golf berbahan komposit polymeric foam diperkuat serat TKKS.
2. Memperoleh dan membandingkan sifat mekanik Bola golf PF dengan bola golf Pabrikan yaitu jarak gelindingan dan simpangan lintasan bola yang berbahan komposit polymeric foam diperkuat serat TKKS dari hasil pengujian menggunakan teknik uji bandul.
3.
4. Menganalisa distribusi tegangan yang terjadi pada Bola golf polymericfoam menggunakan software Ansys 12.
1.4Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapatkan dengan adanya penelitian ini adalah berkembangnya pengetahuan dan wawasan dalam bidang komposit terutama komposit bola golf polymeric
foam. Pembuatan komposit bola golf polymeric foam adalah salah satu langkah awal untuk
melanjutkan penelitian material baru ini ke ruang lingkup yang lebih luas lagi, yang mana hasil penelitian ini dapat dijadikan sebagai referensi dasar maupun tambahan. Selain itu, berkurangnya limbah adalah hal yang tidak dapat diabaikan karena dengan adanya penelitian ini serat TKKS yang semula dianggap sebagai salah satu bahan pencemar dapat digunakan untuk keperluan yang sangat bermanfaat.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini disajikan dalam tulisan yang terdiri dari lima bab dengan rincian sebagai berikut:
Bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas akhir yang meliputi, pembahasan tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa persoalan.
BAB 3 : METODOLGI PENELITIAN
Berisikan metode pengujian. juga spesifikasi material komposit polymeric foam diperkuat serat TKKS yang dijadikan studi kasus dan juga mengenai langkah pencampuran bahan, pembuatan spesimen
BAB 4 : HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisikan penyajian hasil dan analisis yang diperoleh dari pengujian
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisikan jawaban dari tujuan penelitian.
DAFTAR PUSTAKA
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pendahuluan 2.1.1 Bola golf
Sampul bola golf saat ini terbuat dari bahan yang berbeda-beda seperti Balata, Surlyn, Zylin, atau Elastomer. Tantangan utama adalah untuk menemukan penutup. Bola golf saat ini banyak ditemukan terdiri dari 1-piece, 2-piece, atau 3-piece bola. Dan pada percobaan ini adalah untuk bola 1-piece, penjelasan dan pada penelitian ini membahas Bola golf 1-piece adalah sebagai berikut:
2.1.2. Bola golf 1-piece (bola golf 1 lapisan)
Bola 1-piece jarang digunakan sebagai bola bermain dalam kejuaraan. Ini adalah bola yang baik untuk pemula, murah dalam produksi. Hal ini biasanya dibuat dari sepotong padat Surlyn. Dan tahan terhadap pukulan driver, bola satu-potongan memiliki permukaaan lembut.dan pada Gambar 2.1 dibawah adalh jenis bola golf 1-piece ball
inti bola golf
cangkang bola golf
Gambar 2.1 bola golf 1-piece ball
Sebuah bola golf 1-Piece digunakan oleh pegolf sehari-hari yang paling biasa karena menggabungkan daya tahan dengan jarak maksimum. Bola ini dibuat dengan inti padat tunggal (biasanya plastik keras) tertutup pada cover bola. Inti padat biasanya akrilat energi tinggi atau resin dan ditutupi oleh penutup, sulit dipotong-bukti dicampur yang memberikan bola dua potong lebih jauh daripada bola lainnya.
Bola golf 2 piece hybird memiliki core yang solid dengan lapisan “mentle”. Pertemuan kedua bagian ini dibungkus dengan pembungkus yang lembut atau cover karet urethene.jenis bola ini memadukan forgivenass dari bola golf model 1 piece dengan performa
tambahan dan control spin dari konstruksi 2 piece untuk lebih jelas terlihat pada Gambar 2.2 bola golf 2-piece ball
mentle inti
cangkang luar
Gambar 2.2 bola golf 2-piece ball
2.1.4. Bola golf 3-piece (bola golf 3 lapisan)
Para pegolf preofesional dan para pegolf berhandicap rendah dengan kecepatan swing yang tinggi membutuhkan bola dengan putaran awal yang rendah dan putaran iron yang tinggi. Bola golf 2 dan 3 piece memenuhi kebutuhan ini dengan desain dual core yang unik
Dalam bola berkonstruksi 3 piece,terdapat 2 core piece ( terlihat pada Gambar 2.3.warna hijau dan abu-abu) dikelilingi dengan lapisan “mentle” yang tebal, urethene dan dimpel. Pembungkus urethene digabungkan dengan komponen lain memberikan bola jenis ini gerakan “drop and stop”
inti pelapis inti
mentle cangkang
Gambar 2.3 bola golf 3-piece ball
2.2. Standar bola golf
peraturan diamanatkan oleh R & A dan USGA menyatakan bahwa diameter bola golf tidak bisa lebih kecil dari 1,680 inci (43 mm). Kecepatan maksimum bola tidak dapat melebihi 250 meter per detik (270 km / jam) di bawah kondisi uji dan berat bola tidak boleh melebihi 1,620 ons (45,9 g).
lebih besar (dalam empat ukuran yang berbeda) dan 656 yang berukuran dudukannya. Satu bola bernomor ganjil di pasar adalah bola dengan 333 lesung, yang disebut Srixon AD333.
2.3. jenis-jenis stik golf
Pada dasarnya ada Tiga Jenis stik Golf : Woods, Irons dan Putter. Setiap stik golf dirancang untuk jenis tertentu tembakan Golf dan untuk jarak tertentu. Beberapa dirancang dengan Loft lebih, Akurasi lebih atau Jarak lebih. Pada bagian ini, akan membahas Karakteristik Irons, Woods dan Putter.
A. Woods adalah stik golf panjang dengan tiang kecil yang digunakan untuk jarak yang lebih besar. Produsen saat ini, menggunaan titanium atau baja untuk membuat stik ini. Woods biasanya terdiri dari Driver dan jaluran woods. Dan untuk lebih jelas stik woods pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 stik golf wood atau driver
Gambar 2.5 stik irons 3-9
C. StikPutter digunakan untuk Menempatkan dan finishing Hole. Putters umumnya baik Putter pisau atau Putter Mallet. Pada dasarnya adalah untuk pukulan penyelesaian untk memasukkan ola ke hole dan pada Gambar 2.6 adalah gambar stik putter
Gambar 2.6 stik putters
2.4. Komposit
Bahan komposit merupakan bahan teknologi yang mempunyai potensi yang tinggi. Komposit dapat memberikan gabungan sifat-sifat yang berbeda - beda pada penggunaan yang tidak akan diperoleh melalui penggunaan logam, polimer dan seramiks ,khususnya tentang sifat kekuatan spesifik serta kekakuan spesifik. Klasifikasi komposit dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7. Klasifikasi / Skema Struktur Komposit (Calliester, 1994)
Secara umum bahan komposit terdiri dari dua bagian utama, yaitu : (1) matriks yang mengisolasi fasa, dan (2) penguat / reinforcement (Gambar 2.8).
Gambar 2.8. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit
Foam didefenisikan sebagai penyebaran gelembung gelembung gas yang terjadi
pada material cair dan padat. Foam berkembang menjadi rongga rongga mikro yang memiliki diameter 10µm. Foam yang tersebar dalam polymer dapat mencapai 108/cm3 (Kumar,2005).
Pada saat ini, perkembangan penelitian ini telah menghasilkan karakteristik fisik dan mekanik material foam (Klemper dan Sendijarevic,2004). Karakteristik fisik tersebut meliputi factor geometri, separti ukuran rongga dan ketebalan dinding rongga. Selain karakteristik fisik juga terdapat karakteristik mekanik. Karakteristik mekanik terdiri atas densitas dan modulus elastisitas.
Material foam memiliki susunan rongga yang bervariasi. Susunan rongga tersebut dapat diketahui melalui pengamatan strutur mikro material foam. Susunan rongga dibagi atas dua jenis, yaitu susunan rongga terbuka (open cell) dan tertutup (closed cell). Pada material foam dengan susunan rongga terbuka terdapat pemutusan dinding rongga yang fleksibel. Material foam dengan susunan rongga tertutup tidak terdapat pemutusan dinding rongga dan bersifat kaku. Perbedaan kedua jenis ini susunan rongga tersebut ditunjukan oleh Gambar 2.9.
a.rongga terbuka b.rongga tertutup Gambar 2.9. Jenis Material Berongga
Rongga rongga pada polimer terbentuk akibat adanya campuran fase padat dan gas. Dua fase tersebut terjadi dengan cepat dan membentuk permuakaan material yang berongga. Foam yang dihasilkan dari polimer merupakan gelembung udara atau rongga udara yang bergabung di dalam polimer tersebut.
Gas yang digunakan untuk membentuk foam disebut blowing agent. Pemberian blowing agent dilakukan secara kimia dan fisika. Blowing agent secara kimia menimbulkan dekomposisi unsur unsur material dalam suatu reaksi kimia. Blowing agent secara fisika terjadi akibat adanya gas yang diberikan pada material.
Polymericfoam yang flexible dihasilkan dari reaksi polyuretene. Polyuretene dalam pembentukan polymericfoam juga berfungsi sebagai blowing agent. Proses pembentukan rongga dari hasil reaksi polyuretene flexible berlangsung relative cepat. Pada saat reaksi pembentukan polyuretene terjadi pengeluaran panas (eksoterm) dengan kenaikan temperature mencapai 75-1600C. Peningkatan volume polyuretene sekitar 20- 50 kali volume mula mula.
Matriks berfungsi sebagai pelindung dan pengikat fasa pengikat. Biasanya matriks mempunyai kerapatan / densitas , kekukuhan dan kekuatan yang jauh lebih rendah daripada serat. Namun gabungan matriks dengan serat bisa mempunyai kekuatan dan ketegaran yang tinggi, tetapi masih mempunyai kerapatan yang rendah. Matriks jenis ini tergolong polimer thermoset, dan memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur material yang dihasilkan berbentuk crosslink dengan keunggulan pada daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal ini disebabkan molekul yang dimiliki bahan ini ialah dalam bentuk rantai molekul raksasa atom-atom karbon yang saling berhubungan satu dengan yang lainnya. Dengan demikian struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan. Data mekanik material matriks diperlihatkan pada Tabel 2.1
Seperti telah disebutkan sebelumnya, bahwa penguat komposit yang digunakan ialah dari bahan TKKS yang kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampurkan dalam matriks. Berdasarkan Penelitian Subiyanto B,dkk : tiap kandungan serat TKKS secara fisik mengandung bahan-bahan serat seperti lignin (16,19%), selulosa(44,14%) dan hemiselulosa (19,28%) yang mirip dengan bahan kimia penyusun kayu. Ukuran serat TKKS yang belum dicacah adalah 13-18 cm dan serat ini dihaluskan lagi hingga mencapai ukuran 0,1 -0,8 mm.
2.5 Mekanika Ayunan Stik Golf
Semakin cepat kepala klub di ayun maka, semakin besar jumlah energi kinetik yang akan ditransfer dari kepala klub ke bola karena energi kinetik sebanding dengan massa dari kepala klub dan kuadrat kecepatannya. Dan pada Gambar 2.10 (a) kita dapat melihat mekanika ayunan stik golf driver. Gambar 2.10(b). mekanika ayunan stik golf iron 6 (pitching). Gambar 2.10 (c) mekanika ayunan stik golf putter
Arah lintasan bola
Gambar 2.10 (a) mekanika ayunan stik golf driver
Arah lintasan bola golf
Gambar 2.10 (b). mekanika ayunan stik golf iron 6 (pitching).
Arah lintasan bola golf
2.6. Teori Ayunan bola bandul
Dengan pendekatan empiris dengan asumsi sebuah bandul, dengan massa m
diikiatkan pada sebuah tali dengan panjang L. Kemudian masssa ini ditarik kesamping sehingga tali membentuk sudut θ0 dengan sudut vertikal dan dilepas dari keadaan diam.
Prinsip kerjanya dapat dilihat pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11. Prinsip ayunan bola bandul.
Kedua gaya yang bekerja pada beban (dengan mengabaikan hambatan udara) adalah gaya gravitasi mg, yang bersifat konservatif, dan tegangan T, yang tegak lurus terhadap gerakan dan karena itu tidak melakukan kerja. Oleh karena itu, dalam persoalan ini energi mekanik sistem beban-bumi adalah kekal.
Kita pilih energi potensial gravitasi bernilai nol didasar ayunan. Semula beban berada pada ketinggian h didasar ayunan dan diam. Energi kinetiknya bernilai nol dan energi potensial sistem bernilai mgh. Jadi energi total awal dari sistem adalah :
Ei= Ki + Ui = 0 + mgh (2.1)
Dimana:
Ei = energy total awal system
Ki = energy kinetic awal
Ui = energy potensial awal
Ketika bandul berayun turun, energi potensial berubah menjadi energi kinetik. Maka energi akhir dari dasar ayunan menjadi :
Ef= Kf + Uf = ½ mv2 + 0 = ½ mv2 (2.2)
Dimana :
Ef = energy total akhir system
Uf = energy potensial akhir
Untuk mendapatkan kelajuan yang dinyatakan dalam sudut awal θ0, harus
dihubungkan h dengan θ0. Jarak h berhubungan dengan θ0dan panjang bandul L melalui :
)
Impuls didefinisikan sebagai gaya yang bekerja dalam waktu singkat. Secara matematis ditulis :
I = F.Δt = F (t2-t1) (2.6)
Dimana : I = Impuls (Ns) F = Gaya (N)
Δt = selang waktu (s)
p
Momentum adalah ukuran kecenderungan benda untuk terus bergerak. Momentum merupakan ukuran mudah atau sukarnya suatu benda mengubah keadaan geraknya (mengubah kecepatannya, diperlambat atau dipercepat)
Untuk setiap bidang acuan,disini perlu bahwa jumlah vektor dari gaya gaya yang bekerja adalah nol.
∑ Fx = 0 ; ∑ Fy = 0 (2.9)
Persamaan persamaan ini adalah persamaan persamaan Newton untuk kasus khusus benda dalam keadaan diam,atau bergerak dengan suatu kecepatan konstan yang membatasi keseimbangan. Komponen komponen gaya yang saling tegak lurus dalam arah arah x dan y dipandang telah menggantikan gaya gaya resultan.
2. Kesetimbangan Rotasi (alpha = 0) w = 0 (statis) ; w = konstan (dinamis)
∑ τ = 0 → pilih pada suatu titik dimana gaya-gaya yang bekerja terbanyak
∑ WR cos θ = 0 (keseimbangan gaya gaya horizontal)
1. Kesetimbangan Stabil : setelah gangguan (dikenakan gaya), benda berada pada posisi semula.
Contoh :Mula-mula benda berada dalam keseimbangan statis / benda diam (Gambar 2.13). Seperti yang tampak pada Gambar 2.13, jumlah gaya total yang bekerja pada benda = 0. Pada benda hanya bekerja gaya berat (w) dan gaya normal (N), di mana besar gaya normal = besar gaya berat. Karena arahnya berlawanan, maka kedua gaya ini saling melenyapkan.
Gambar 2.13. Contoh dari keseimbangan stabil
Pada arah x tidak ada gaya yang bekerja sehingga tidak ada pengaruh terhadap gaya pada arah x.
∑ Fy = 0 (2.11)
Pada arah y terdapat dua gaya yaitu gaya normal dan gaya berat dari benda tersebut dan dapat dikembangkan menjadi:
N – W = 0 N = W
N= m.g (2.12)
Pada gambar nomor 1 saat N = W maka benda tersebut berada dalam keadaan stabil. Ketika pada gambar 2 dan gambar 3 titik tumpuh menjadi berbeda sehingga gaya normal dan gaya berat menjadi berbeda. Pada saat perbedaan ini tidak telalu besar maka benda akan kembali pada posisi seperti gambar 1 dan apabila perbedaan ini terlalu besar benda akan menggelinding dan merubah titik tumpuhnya.
2. Kesetimbangan Labil : setelah gangguan, benda tidak kembali ke posisi semula. Contoh : Sebuah bola, mula-mula sedang diam di atas pantat wajan yang dibalik (Gambar 2.14). Setelah ditiup angin, bola bergerak ke kanan . Amati gaya-gaya yang bekerja pada bola tersebut. Komponen gaya berat yang tegak lurus permukaan wajan (w cos θ) dan gaya normal (N) saling melenyapkan karena kedua gaya ini mempunyai besar yang sama tapi arahnya berlawanan. Pada bola bekerja juga komponen gaya berat yang sejajar permukaan wajan (w sin θ). w sin θ merupakan
gaya total yang menyebabkan bola terus berguling ria ke bawah menjahui posisinya semula.
Gambar 2.14.Contoh dari keseimbangan labil
∑ Fy = 0
N = W cos θ (2.13)
Pada saat bola menggelinding maka berlaku N= W cos θ . Bola akan terus menggelinding sampai permukaan benda menjadi datar.
3. Kesetimbangan Indiferen (netral) : setelah gangguan, titik berat tetap benda tetap pada satu garis lurus seperti semula.
Contoh : Bola berada di atas permukaan horisontal (bidang datar). Jika bola didorong, bola akan bergerak. Setelah bergerak, bola tetap diam di posisinya yang baru. Dengan kata lain, bola sudah malas balik ke posisinya semula; bola juga malas bergerak lebih jauh lagi dari posisinya semula. Pada Gambar 2.15 merupakan contoh dari keseimbangan netral.
Gambar 2.15. Contoh dari keseimbangan netral
2.9. Gaya Impak
Gaya impak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan impuls:
F = I /Δt
F = /Δt
F = /Δt (2.14) Dimana:
F = Gaya (N)
I = Impuls (N.s)
∆P = Perubahan momentum (kg m/s)
Untuk menghitung gaya impak, terlebih dahulu dengan menentukan kelajuan dengan Momentum, sedangkan Hukum Kekekalan Energi Kinetik tidak berlaku. Besarnya koefisien restirusi pada tumbukan lenting sebagian adalah 0 < e < 1. Jika dibandingkan dengan tumbukan lenting sempurna, didapatkan bahwa kecepatan setiap benda setelah bertumbukan pada tumbukan lenting sebagian menjadi lebih kecil.
Konsep tumbukan lenting sebagian ini dapat diterapkan pada pemantulan sebuah bola yang jatuh bebas di lantai, seperti yang di tunjukan pada Gambar 2.16. di bawah ini:
’
’
Gambar 2.16. Pantulan bola jatuh bebas
Bola jatuh bebas dari ketinggian . Sesaat sebelum bertumbukan dengan lantai, kecepatan bola . Sesudah bertumbukan dengan lantai, kecepatan bola menjadi sehingga bola mencapai ketinggian . Dalam hal ini berlaku persamaan
(2.16)
Dalam kasus ini, benda pertama adalah bola dan lantai bertindak sebagai benda kedua . sebelum dan sesudah tumbukan, lantai tetap diam sehingga dan bernilai nol.
Jika dihubungkan antara ketinggian benda dan kecepatannya, akan didapatkan
= ; (2.17)
b. Kecepatan saat tepat sesudah bertumbukan,
= . (2.18)
Subtitusikan kedua persamaan tersebut ke dalam persamaan di atas, sehingga didapat
(2.19)
Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian , dan setelah tumbukan yang pertama tinggi menjadi . Jika terjadi tumbukan berulang kali , setelah tumbukan berikutnya, tinggi yang dapat dicapai adalah dan seterusnya.
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai waktu dan tempat penelitian, proses pembuatan spesimen, spesifikasi spesimen, metode pengujian, dan langkah awal permodelan simulasi.
3.1 Waktu dan Tempat
Waktu penelitian ini direncanakan selama tiga bulan yang dimulai dari Juni sampai dengan Oktober 2011. Tempat dilaksanakannya penelitian adalah di Laboratorium Impact and Fracture Research Center unit I dan II program Magister dan Doktor Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Khusus untuk uji impak ayunan bandul dilakukan di Lapangan golf Tasbih.
3.2 Model dan Metode Pembuatan Bola golf
3.2.1 Model Bola Golf
Adapun desain Bola golf diasumsikan bulat yang akan dibuat. Ukurannya telah diskalakan 1:1 dengan dimensi bola golf standard. ditunjukkan oleh Gambar 3.1.dan untuk menggambarkannya di Softwere Ansys pada Gambar 3.2 (a) dan Gambar 3.2(b) adalah gambar yang sudah diberikan dimensi bola golf.
Langakah-langkah pendesain bola golf PF pada softwere ansys 12 yaitu dari Prepocecor > Modeling >create > volumes >sphere >solid sphere. Dan akan muncul pengaturan dimensi. Dan pada radius kita memasukkan radius dari bola golf.
(a)
42,67mm
(b)
Gambar 3.2(a) Permodelan Bola Golf, (b) Dimensi permodelan
simulasi ini adalah bahan polymeric foam yang diperkuat serat TKKS. Adapun sifat mekanis dari bahan polymeric foam ini dapat dilihat pada tabel 3.3.
3.2.2. Metode pembuatan Bola Golf
Metode dalam pembuatan bola golf polymericfoam yang digunakan adalah metode penuangan. Ilustrasinya adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 3.3.
Keterangan gambar:
1. Wadah penampung material komposit 3. Cetakan 2. Material komposit
Gambar 3.3. Metode Penuangan Komposit PF
3.2.3. Persiapan Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen bola golf polymericfoam yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Alat dan Bahan 3 1
No. Nama Jenis Jumlah Satuan Keterangan
1 Pembersihan TKKS dengan menggunakan air bersih untuk menghilangkan kotoran besar yang menempel, seperti pasir, tanah, dll.
2 TKKS direndam dalam larutan NaOH 1M 1% selama lebih kurang satu hari untuk mengikat asam lemak yang masih tersisa pada permukaannya.
3 TKKS dicuci dengan air bersih dan dicacah menjadi bagian-bagian kecil dengan ukuran 10 – 20 cm.
4 TKKS dikeringkan selama lebih kurang satu hari pada suhu 50 s.d. 70 oC. Tujuan proses ini ialah untuk menurunkan kadar air yang terkandung sehingga kondisi TKKS cukup kering untuk diolah menjadi serat.
5 Pemotongan TKKS menjadi ukuran kecil, yaitu berkisar 2 s.d. 5 cm, sebelum proses penghalusan menjadi serat.
3.2.5. Proses Pembuatan Cetakan Bola Golf PF
Proses pembuatan cetakan adalah menggunakan metode duplikasi, dimana bola golf pabrikan sebagai ukurannya dengan merek titleist. Cetakan bola golf PF terbuat dari polyester putty yang sebelunya kami membuat dari allumanium yang hasilnya tidak bagus terlihat pada Gambar 3.4.dan pada Gambar 3.6 adalah gambar cetakan bola golf PF dari polyester putty, dan untuk membentuk cetakan kami harus menggunakan rumah magnet dari sepeda motor honda kijang yang berfungsi sebagai dudukan dari polyester putty (Gambar 3.5)
Gambar 3.4. cetakan bola golf yang terbuat dari allumanium
Gambar3.5. rumah magnet sepeda motor honda kijang
Gambar 3.6. cetakan bola golf PF dari polyester putty
Proses pembuatan cetakan bola golf PF dari polyester putty adalah sebagai berikut:
2. menuangkan campuran polyester putty dengan pengeras polyester ke dudukan yang terbuat dai rumah magnet honda kijang.
3. Meletakan bola golf pabrikan ditengah adukan polyester putty hingga terbenam setengah dari bola golf, kemudian menunggu hingga kering adukan polyester putty. Dan begitu juga untuk membentuk setengah bola lagi. (Gambar 3.7)
4. Memisahkan cetakan dari dudukan rumah magnet honda kijang. Dan memberikan tanda dikedua sisi yang bertujuan agar nantinya pada saat pencetakan bola menjadi bulat. Dan melubangi bagian atas cetakan untuk aliran masuk dan aliran keluar dari proses penuangan
Gambar 3.7. cetakan bola golf PF yang terbuat polyester putty
3.2.6. Proses Pembuatan Spesimen
Spesimen yang akan dibuat adalah spesimen ukurannya disesuaikan dengan bola golf standard, yaitu diameter 42,67 mm dan bermassa tidak lebih dari 45,93 gram (standar organisasi golf internasional) seperti pada Gambar 3.8.
42,67mm
Gambar 3.8. Ilustrasi spesimen uji impak
Adapun proses pembentukan spesimen dilakukan dalam beberapa langkah sebagai berikut:
2. Menimbang semua bahan menurut takarannya masing-masing, yaitu Resin 20%, serat TKKS 7%, poliuretan 10%, Katalis Resin 3%, Silikon
53%,dan Katalis Silikon 7%. Dari
¼
massa bola yaitu 11,14.3. Melumasi permukaan bagian dalam cetakan dengan gemuk. Hal ini bertujuan untuk mempermudah selama proses pembongkaran.
4. Meletakkan inti bola golf bekas tepat ditengah cetakan. Dan menempatkan di daerah yang rata. ( Gambar 3.9)
Gambar 3.9. penempatan inti bola golf PF 5. Mencampurkan serat TKKS ke resin dan aduk hingga merata (C1). 6. Mencampurkan katalis Resin ke c1 sambil diaduk sampai merata (C2).
7. Mencampurkan campuran polyurethane berupa polyol dan isocyanate ke dalam campuran c2 dan diaduk hingga merata(C3).
8. Mengaduk katalis silikon dengan silikon hingga merata (C4). 9. Mengaduk campuran c3 ke dalam c4 sampai merata (C5). 10. Menuangkan campuran (C5) kedalam cetakan.
11. Selanjutnya membiarkan campuran tersebut pada tekanan atmosfir dan suhu kamar selama ± 3 menit . Proses polimerisasi akan terjadi disertai dengan terbentuknya gelembung gas pada seluruh bagian komposit. Dengan demikian akan terbentuk spesimen komposit berongga atau lebih dikenal dengan istilah
polymeric foam setelah terjadi proses polimerisasi kemudian ditutup rapat
lubang masuk dan keluar cetakan agar resin tidak terlalu banyak keluar. 12. membongkar cetakan setelah dua hari.
Gambar 3.10 kita dapat melihat proses penuangan dan pada Gambar 3.11. kita dapat melihat bagan alir dari proses pembuatan bola golf Polymericfoam.
Gambar 3.11.Skema pencampuran bahan komposit Bola golf PF.
3.3. Pengujian Impak 3.3.1. Ayunan bandul
Tujuan eksperimen ini adalah menguji bola golf polymericfoam dengan suatu variasi gaya sehingga bola golf tersebut mengalami respon impak.Berat bandul adalah total 804gr dipakai untuk memantulkan bola golf polymericfoam dan jarak ayun bola golf dicatat.
Serat Resin
Polyol
C2
C1 Katalis MEKP
polyuretene
C3
Isosianat
Katalis Silikon
C4
Alat yang digunakan dalam uji bandul ini adalah sebagai berikut: 1. Ayunan Bandul
Ayunan bandul adalah alat yang digunakan untuk menguji spesiment dengan prinsip impak. Tujuan eksperimen ini adalah mengumpulkan data energi impak minimum yang mengakibatkan bola golf menggelinding. Bola golf (berat total 45,53 kg) dipakai untuk memantulkan bola golf sehingga menggelinding dan jarak ayun bola semen dicatat. Alat uji menggunakan ayunan bandul dapat dilihat pada Gambar 3.12.
Keterangan gambar :
1. Tonggak penyangga berfungsi sebagai tempat diikatkan bandul.
2. Besi lurus berfungsi sebagai tempat mengikatkan beban impak yaitu plat besi yang tebalnya 3 cm.
3. Kaki ayunan berfungsi sebagai fondasi ayunan yang terbuat dari besi. Gambar 3.12. Ayunan bandul
2. Busur
Busur berfungsi untuk mengukur sudut ayunan bandul (Gambar 3.13.)
1
2
Gambar 3.13. Busur
3. Meteran
Meteran berfungsi untuk mengukur panjang dari tali bandul, jarak impak, dan jarak gelindingan dari Bola golf setelah kena impak ( Gambar 3.14. )
Gambar 3.14. Meteran Spesifikasi :
• Merek : Daiyu
• Panjang maximum : 2,5 meter
4. Bola golf Polymericfoam
Gambar 3.15. Bola golf polymericfoam
42,67mm
Gambar 3.16. Ukuran Bola golf polymericfoam
Metode kerja :
1. besi baja di fixed 800 mm diatas permukaan lapangan golf.
2. Tinggi vertikal dari permukaan lapangan golf ke pusat bola golf dikontrol dan dicatat. 3. Batang besi digantung dalam keadaan statis. Bola golf yang ditempatkan di tengah
plat besi. Seperti Gambar 3.17. dan arah Impaknya ditunjukan pada Gambar 3.18.
Gambar 3.17.Posisi bola golf polymericfoam ketika akan dikenai beban impak.
Arah impak
4. Panjang besi diset pada 800mm.
5. Bola golf asli dengan jarak horizontal dari pusat bola golf polymericfoam ke titik impaki.
6. h1 dan h2 dicatat sehingga didapat Δh.
7. Jarak dari awal sampai akhir bola golf polymericfoam dicatat dan simpangannya, dimana kita dapat melihat pada Gambar 3.19 dibawah ini.
I
XoX1
H1 H2
Gambar 3.19. Prinsip teknik uji bandul.
Dari data eksperimen didapat energi impak yang diperlukan untuk mengelindingkan bola golf polymericfoam dengan ketinggian vertikal dan jarak horizontal ke pusat bola golf polymericfoam.Bentuk prisipnya pada Gambar 3.19. dan pada Gambar 3.20. kita dapat melihat pengujian ayunan bandul dimana jarak bola hole 3 meter dan hasilnya dimasukan dalam Tabel 3.2.
x y
Gambar 3.20. pengujian bola golf dilapangan golf
Xo = jarah horizontal titik impak dengan titik awal pelepasan besi. h1= jarak titik impak ke base
h2 = jarak bola dilepaskan ke base Ep = energi potensial
3.3.2.Metode pukulan Pitching
Pukulan Pitching adalah salah satu pukulan golf dimana untuk menerbangkan bola golf pada pukulan ini menggunakan stik golf Iron 6 pada Gambar 3.21. pukulan Pitching akan mengenai samping bawah bola golf yang akibatnya bola golf dipukul akan membentuk lintasan parabola. Pada Gambar 3.22. dapat dilihat arah lintasan terbang bola golf.dan aplikasi pukulan pitching adalah untuk melintasi daerah menenjak yang tak mungkin bola untuk digelindingkan.
Gambar 3.2. Stik iron 6 golf untuk pukulan pitching
Lintsan bola golf
Arah lintasan
Stik iron 6
Gambar3.22. lintsan bola golf akibat pukulan pitching.
3.3.3 Metode pukulan putting
Pukulan putting adalah salah satu pukulan golf dimana untuk menggelindingkan bola di daerah Green bola golf pada pukulan ini menggunakan stik golf putter pada Gambar 3.23. pukulan Putting akan mengenai samping bola golf yang akibatnya bola golf dipukul akan membentuk lintasan Garis lurus dan konsep putting sama dengan metode ayunan bandul. Pada Gambar 3.24. dapat dilihat arah lintasan bola golf akibat pukulan putting.dan aplikasi pukulan putting adalah untuk melintasi daerah Green yang tak mungkin bola untuk digelindingkan.
Gambar 3.23. stik golf jenis putter
Gambar 3.24. bola golf akibat pukulan putting
SELESAI
Polymericfoam adalah bahan yang digunakan dalam riset pembuatan Bola golf ini. Adapun sifat fisis dan mekanis dari bahan polymericfoam dilihat pada Tabel 3.3. adalah dimana data diperoleh dari hasil uji Braziliant test:
Tabel 3.3. Sifat Fisis dan Mekanis Material Polymericfoam.
Spesimen Teg Maks Teg Patah Reg.Maks Modulus Elastisitas
(MPa) (MPa) (%) (MPa)
1. 0,047 0,045 21 0,29
2. 0,048 0,041 22 0,22
3. 0,049 0,045 21 0,29
Rata-rata 0,048 0,043 21,25 0,27
3.5. Prosedur Simulasi
3.5.1. Pemodelan Bola golf Polymericfoam.
Pemodelan Menggunakan software Ansys 12,Selanjutnya software Ansys 12, mampu melakukan pembebanan statis dan dinamis, analisa temperatur, deformasi, defleksi, tegangan pada truss, dan sebagainya untuk lebih jelasnya kita dapat melihat pada Gambar 3.25.
Gambar 3.25. Diagram Alir Permodelan Dengan Ansys 12
Berhasil ?
berhasil Tidak
Membuat produk jadi satu bagian solid
3.5.2. Proses Pemodelan dari Ansys 12.
Simulasi dilakukan dengan menggunakan software komputer Ansys12, dimana software program ini mampu melakukan analisa pembebanan statis dan dinamis, analisa temperatur, deformasi, defleksi, tegangan pada truss, dan sebagainya. Pada Gambar 3.26. merupakan tampilan awal Ansys 12.
Gambar 3.26. Tampilan pembuka Ansys 12.
Adapun proses Pemodelan dari Ansys 12 dilakukan langsung dari program Ansys 12 yaitu dari menu file pilih preprocecor . Pada Gambar 3.27. akan tampak tampilan proses seperti dibawah ini, lalu isi radius dari Bola golf kemudian klik OK.
Gambar 3.27. Tampilan proses pemodelan.
3.5.3. Mendefenisikan Material Properties
modulus elastisitas, masa jenis dan poisson ratio sesuai dengan Tabel 3.3. ke dalam kotak dialog material (Gambar 3.28).
Gambar 3.28.Tampilan material properties.
3.5.4. Mendefinisikan Element/Property Type
Untuk mendefinisikan karakteristik geometri, maka langkah prosesnya adalah: pilih menu Element type >Add/Edit/Delete. Lalu pilih jenis materialnya dan jenis element yang akan dianalisa, dipilih elemen solid seperti Gambar 3.29.
Gambar 3.29.Tampilan element type.
3.5.5. Proses Meshing
kemampuan komputer yaitu dengan langkah sebagai berikut: pilih menu meshing > meshing tools > smart mesh. Tampilan penerapan mesh tampak pada Gambar 3.30.
Gambar 3.30. Tampilan penerapan meshing
3.5.6. Penerapan Constraint
Pada penerapan constraint langkah perintahnya adalah pilih menu solution >Applay >structural >Displacment > on Node > on surface, lalu pilih bagian bawah Bola golf sebagai constraint. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat seperti terlihat pada Gambar 3.31.
Gambar 3.31. Tampilan constraint
3.5.7. Penerapan Load
Gambar 3.32. Tampilan penerapan load.
3.5.8. Proses analisa.
Untuk menganalisa dilakukan dengan cara: pilih menu file > solve > current LS. Tampilan seperti tampak pada Gambar 3.33.
Gambar 3.33.Tampilan analisa.
Setelah proses sudah selesai maka akan muncul perintah Close. Dan untuk menampilkan hasil analisa dengan cara pilih: General portproc> plot result> nodal solution> sress. Dan untuk lebih jelas dilihat pada Gambar 3.34.
Tekan ok untuk memulai analisa. Biasanya memakan waktu 5-15 menit, tergantung kepada kesulitan dan mesh dari gambar dan untuk lebih jelas kita dapat melihat pada Gambar 3.35. dan Gambar 3.36.
Gambar 3.35. Diagram Alir Simulasi Dengan Ansys 12.
1 2
Berhasil ?
Ya
Tidak
Proses
Penentuan Ukuran Mesh Mendefenisikan MATERIAL
Mendefenisikan
PROPERTIES Pemodelan
GEOMETRY ASSEMBLY
Gambar 3.36. Diagram Alir Simulasi Dengan Ansys 12 (Lanjutan)
Tidak
Ya
1
Proses
Berhasil ?
Menetapkan
CONSTRAIN Menetapkan
BEBAN
Proses Penampilan Hasil
• Distribusi Tegangan (FEA) • Titik konsentrasi tegangan
SELESAI
2
YA
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini dilaporkan hasil kegiatan penelitian yang telah dikerjakan yang didahului dengan teknik pembuatan Bola golf polymeric foam diperkuat serat TKKS dan Bola golf polymeric foam diperkuat serat TKKS. Selanjutnya pada bab ini juga akan dibahas hasil uji impak yang menggunakan teknik uji bandul berupa pengamatan pola gelindingan bola golf polymeric foam dan bola golf pabrikan. Hasil pembuatan spesimen uji dapat dilihat pada Gambar 4.1. dimana bola golf PF berdiameter 43,37 mm dan berat 45,58 gram dan jumlah dimpel adalah sama dengan bola duplikat dimana jumlahnya 382. Dengan hasil ukuran bola golf PF bahwa bola golf sudah memenuhi dari standar USGA secara fisik.
Gambar 4.1.Bola golf polymericfoam 4.1 Hasil Pengujian
Gambar 4.2. daerah menanjak. Gambar 4.3. daerah mendatar
Gambar 4.4. daerah menurun
Keterangan:
: arah break lapangan Untuk daerah menanjak
Tabel 4.1 Data hasil jarak gelindingan bola terhadap sudut impak Untuk daerah menanjak
L = 8000 mm Jarak
(cm)
Waktu (detik)
Berat bandul = 804 gr Unit
Lo
Grafik 4.1. Jarak gelindingan VS sudut ayunan daerah menanjak
Tabel 4.2.Data hasil untuk memasukkan bola ke hole dengan Variasi sudut didaerah menanjak
Jarak spesiment Ө L r Y
1 meter Bola pabrikan 10 83 19 5
1 75 21,1 20 22 57 35 0,27 141 1,6
75 23,5 30 22 67 45 0,35 221 1,9
75 27,6 40 22 72 50 0,39 329 2,3
Spesiment 2
75 19,5 10 22 55 32 0,25 64 1,3
75 21,1 20 22 57 35 0,27 146 1,6
75 23,5 30 22 67 45 0,35 227 1,9
75 27,6 40 22 72 50 0,39 332 1,6
Grafik 4.2. Jarak gelindingan VS sudut ayunan
Tabel 4.4.Data hasil untuk memasukkan bola ke hole dengan Variasi sudut didaerah menurun
Jarak spesiment Өº L R Y
1 meter Bola pabrikan 10 92 18 5
S1 10 56 68 4
S2 10 62 71 7
Bola pabrikan 20 In In In
S1 20 In In In
S2 20 In In In
2 meter Bola pabrikan 20 157 58 3
S1 20 137 82 5
S2 20 145 72 4
75 27,6 40 22 72 50 0,39 321 2,3
Spesiment 2
75 19,5 10 22 55 32 0,25 58 1,3
75 21,1 20 22 57 35 0,27 139 1,6
75 23,5 30 22 67 45 0,35 223 1,9
75 27,6 40 22 72 50 0,39 323 2,3
Grafik 4.3. Jarak gelindingan VS sudut ayunan
Tabel 4.6. Data hasil untuk memasukkan bola ke hole dengan Variasi sudut didaerah datar
Jarak spesiment Өº L r Y
1 meter Bola pabrikan 10 86 17 4
S1 10 57 63 2
S2 10 68 58 2
Bola pabrikan 20 In In In
S1 20 In In In
S2 20 In In In
2 meter Bola pabrikan 20 155 57 5
S1 20 133 80 3
S2 20 142 73 3
Bola pabrikan 30 In In In
S1 30 In In In
S2 30 In In In
S1 30 219 90 5
4.2.1 Pola Kerusakan pada Bola Golf yang Terbuat dari Polymeric Foam Diperkuat TKKS
Untuk pukulan putter bola golf PF tidak mengalami kerusakan, hanya perbedaannya terhadap bola golf pabrikan adalah jarak gelindingannya dan kelentingannya, Pola kerusakan pada Bola golf yang terbuat dari polymeric foam diperkuat TKKS akibat Pitching berupa share . Dari hasil pengujian diperoleh kerusakan terjadi pada saat pukulan ke-3 yang dipukul oleh pegolf profesional dengan jarak pukul 9 meter dan kecepatan bola 0,6 detik, kerusakan pada lapisan luar bola golf PF dengan panjang retak 12 mm pada bagian samping bawah Bola
golf PF yang dikenai beban impak dari pukulan pitching. Dan kita dapat melihat dari Gambar 4.5. pola kerusakannya dibawah ini.
Gambar 4.5 Kerusakan pada pukulan ke-3
4.3. Pola Kerusakan pada Simulasi Ansys 12.
Hasil simulasi distribusi tegangan pada spesimen akibat uji pukul pitching dari arah Solid VonMises diperlihatkan pada Gambar 4.6:
Gambar 4.6. Distribusi tegangan beban dari arah tegangan Solid VonMises
diketahui batas tegangan maksimum Solid Von Mises adalah.0,00324 MPa pada waktu 1 s dan tegangan minimumnya sebesar 0.000042 MPa.
Gambar 4.7. Distribusi tegangan beban dari arah tegangan normal sumbu-X
diketahui batas tegangan maksimum normal sumbu-X adalah 0,003248MPa pada waktu 1 s di elemen dan tegangan minimumnya sebesar -0,007533MPa.
Hasil simulasi distribusi tegangan pada spesimen akibat uji pukul pitching dari arah tegangan normal sumbu-Y diperlihatkan pada Gambar 4.8:
Gambar 4.8. Distribusi tegangan beban dari arah tegangan normal sumbu-Y
diketahui batas tegangan maksimum normal sumbu-Y adalah 0,006006MPa pada waktu 1 s dan tegangan minimumnya sebesar -0,0052Mpa.
Gambar 4.9. Distribusi tegangan beban dari arah tegangan normal sumbu-Z
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian dan analisa yang telah dilakukan dan dilaporkan pada bab-bab sebelumnya, maka kesimpulan dari hasil penelitian ini yaitu:
1. Proses pembuatan Bola golf komposit PF diperkuat serat TKKS dilakukan dengan teknik penuangan disertai pengadukan lambat dengan cetakan diletakkan pada posisi horizontal.
2. Dari hasil pengujian impak dengan metode penujian bandul didaerah menanjak diperoleh untuk bola polymeric foam. Dengan sudut ayun 40º menggelinding sejauh 315 cm untuk spesimen 1 dan spesimen 2 menggelinding sejauh 320 cm, sedangkan bola golf pabrikan menggelinding sejauh 336 cm. Untuk daerah mendatar dengan sudut ayun 40º untuk bola PF spesimen1 menggelinding sejauh 321 cm untuk spesimen 2 menggelinding sejauh 323 cm sedangkan bola golf pabrikan. Menggelinding sejauh 339 cm Didaerah menurun dengan sudut ayun 40º menngelinding sejauh 329 cm untuk spesimen 1 dan spesimen 2 menggelinding sejauh 332 cm sedangkan bola golf parikan menngelinding sejauh 336 cm.
Dari hasil pengujian impak dengan menggunakan stik iron 6 bola golf polymericfoam lebih lunak daripada bola golf pabrikan sehingga impak menjadi teredam akibatnya bola golf polymericfoam cendrung mudah rusak akibat shear dan gelindingan bola golf PF dan bola golf pabrikan cendrung sama dan perbedaanya pada jarak lintasan saja yaitu bola golf PF dan bola golf pabrikan diberikan sudut impak yang sama dengan metode ayunan bandul bola pabrikan lebih jauh diakibatkan bola golf pabrikan lebih keras.
5.2 Saran
1. Untuk pengembangan selanjutnya, peneliti menyarankan agar komposisi yang dipakai dalam pembuatan Bola golf polymericfoam diperkuat serat TKKS ditambah dengan material lain yang dapat menambah kekutan dan kekerasan Bola golf polymericfoam. 2. Penelitian mengenai penggunaan komposit serat TKKS ini diharapkan dapat menjadi
acuan dan alternatif baru dalam suatu pembuatan produk komposit yang akan datang bagi penelitian berikutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Syam, bustami.Rizal,samsul.Bhuana,khrisna.Zulfikar, Pembuatan dan Penyelidikan Perilaku Mekanik Material Polymeric Foam diperkuat Serat TKKS akibat Beban Statik dan Impak. MAESTRUCT 2010 Proceedings the 5th regional seminar on materials,energi, and structure.FAKULTAS TEKNIK: 2010.
Http://pdf-engine.com
Jones, R.M. Mechanics of Composites Material. Washington D.C. USA. Scripta Book Company: 1975.
Schwartz, M.M. Composite Material Handbook. Mc. Graw Hill: Book Company: 1984.
Justus Kimia Raya, PT. Technical Data Sheet. Jakarta: 2007.
Hashim, J. Pemprosesan Bahan, Edisi Pertama, Johor Bahru: Cetak Ratu Sdn. Bhd :2003.
Callister Jr, W.D. Material Science and Engineering: An Introduction. New York: John Wiley&Sons: 2004.
Van Vlack, Lawrence H., Djaprie, Sriati, dan Array. Ilmu dan Teknologi Bahan. Jakarta.
Johnson, W., Impact Strength of Material. London: Edward Arnold Press. 1972.
32 220.72 -463.67 -1464.7 1685.4 1468.1
34 836.72 -52.108 -9421.7 10258. 9844.1
36 1200.0 204.55 -742.67 1942.6 1682.5
38 433.92 21.084 -610.17 1044.1 910.78
40 309.58 -1.7471 -422.86 732.44 636.68
42 192.58 -3.1127 -275.83 468.41 407.48
45 1.5526 -31.754 -46.316 47.869 42.502
47 107.43 -8.0304 -174.31 281.74 245.31
49 340.52 -1.9164 -400.91 741.43 642.72
51 964.47 -22.202 -902.41 1866.9 1617.6
53 4096.8 -204.63 -1958.0 6054.8 5396.1
55 4847.4 109.03 -1218.9 6066.3 5523.4
412 2766.1 149.78 -1432.5 4198.6 3672.6
413 1825.6 -27.378 -938.58 2764.2 2439.8
414 1027.4 47.985 -618.92 1646.3 1434.3
415 536.72 -5.8862 -362.17 898.89 784.02
416 282.24 -5.2705 -167.33 449.57 394.36
417 149.14 -4.3224 -63.559 212.70 190.14
418 105.70 -2.2783 -39.265 144.97 130.47
419 163.41 -3.3837 -110.07 273.47 238.73
420 249.75 -2.5239 -210.32 460.08 399.06
440 291.78 -0.82885 -59.765 351.54 326.09
441 220.03 -4.5157 -33.510 253.54 240.36
442 182.55 0.33183 -39.081 221.63 204.79
443 224.81 -3.5842 -85.837 310.65 278.78
444 306.45 -2.8284 -207.40 513.85 448.08
445 423.51 2.4488 -332.87 756.38 656.44
446 479.78 -24.893 -493.01 972.78 842.65
447 -989.69 -1076.9 -2438.6 1448.9 1407.3
448 1203.2 -117.48 -796.00 1999.2 1760.9
449 614.05 -53.156 -331.23 945.28 841.44
450 323.79 21.281 -8.3078 332.10 318.34
451 307.38 30.502 -11.123 318.50 299.86
452 300.88 -0.18651 -8.0469 308.92 305.07
453 296.64 -2.2572 -32.702 329.35 315.23
454 339.14 -3.0059 -44.019 383.16 364.39
455 403.66 -1.9308 -59.844 463.50 437.43
456 507.63 3.0606 -94.258 601.89 559.61
457 662.61 43.797 -177.35 839.96 754.11
477 598.93 2.1634 -117.69 716.63 664.85
478 988.39 66.631 -238.83 1227.2 1106.6
479 1292.5 11.068 -325.11 1617.6 1478.4
480 658.59 -13.164 -210.72 869.31 789.30
481 608.05 6.0586 -142.42 750.47 688.35
482 404.20 25.758 -8.2109 412.41 396.52
483 368.12 35.255 2.1309 365.99 350.60
484 306.53 -10.784 -86.255 392.78 361.01
485 281.51 14.808 -178.89 460.40 400.39
486 399.05 9.5921 -270.93 669.98 582.77
487 662.47 40.339 -359.38 1021.9 891.91
488 511.24 -3.4588 -152.30 663.54 603.05
489 422.35 -1.5104 -93.755 516.10 476.72
490 376.75 3.6001 -60.192 436.94 408.80
491 371.59 -1.5335 -46.828 418.42 397.71
492 418.34 -1.0761 -42.146 460.49 441.39
493 563.04 0.76233E-02 -102.43 665.47 620.62
494 696.47 3.7026 -185.69 882.16 804.36
514 295.57 32.765 -89.974 385.55 341.16
515 327.49 0.78610E-01 -96.869 424.36 385.15
516 429.91 38.417 -332.54 762.45 660.38
517 381.97 71.520 -377.73 759.70 661.57
518 225.39 21.702 -16.399 241.79 225.17
519 391.82 11.974 -17.703 409.52 395.52
520 355.52 10.707 -81.933 437.46 399.28
521 1808.2 965.31 401.80 1406.4 1226.0
883 -206.38 -3232.5 -11178. 10972. 9815.0
884 -1815.1 -6281.8 -10184. 8368.6 7252.9
885 2047.9 -129.65 -2382.1 4430.1 3836.7
886 497.34 51.850 -944.41 1441.8 1278.6
887 141.51 -6.6741 -481.56 623.07 563.77
888 7.8845 -38.039 -263.69 271.58 251.78
889 -2.9154 -17.121 -242.01 239.10 232.32
890 134.00 -3.4312 -393.11 527.11 473.59
891 293.09 -6.5750 -578.96 872.05 767.43
892 425.52 8.3328 -806.70 1232.2 1085.5
912 4.8152 -91.780 -460.75 465.56 425.57
913 29.640 -3.9317 -501.79 531.43 515.47
914 236.22 -1.2632 -816.48 1052.7 956.33
915 541.40 46.976 -992.40 1533.8 1356.0
916 602.89 66.735 -1457.4 2060.3 1851.4
917 -218.96 -1132.7 -3724.3 3505.3 3149.5
918 838.65 98.324 -3105.4 3944.0 3630.9
919 2727.4 -3640.3 -12550. 15278. 13292.
920 4407.6 1088.9 -1316.9 5724.4 4978.5
921 962.75 -41.445 -695.73 1658.5 1446.9
922 362.77 15.042 -260.74 623.51 541.17
923 28.442 -7.4284 -250.20 278.64 262.55
924 17.986 -6.3323 -340.65 358.63 347.11
925 192.27 -11.234 -576.58 768.85 689.98
926 515.89 4.8452 -759.81 1275.7 1112.0
927 564.60 208.71 -435.59 1000.2 878.11
928 465.95 -1044.9 -3453.2 3919.1 3423.6
929 785.45 -419.85 -1785.4 2570.9 2227.9
949 1118.5 -438.34 -2879.4 3997.9 3490.4
950 9808.5 136.52 -26326. 36135. 32400.
951 1443.5 -260.62 -3537.3 4980.8 4384.6
952 1074.3 -2087.4 -10335. 11409. 10203.
953 -99.182 -1698.1 -13338. 13239. 12517.
954 -607.49 -892.16 -2265.9 1658.4 1536.0
955 4247.1 -1977.5 -8276.1 12523. 10845.
956 32.674 -325.46 -1928.8 1961.5 1809.2
957 197.19 25.194 -1472.9 1670.1 1591.1
958 698.60 150.43 -1438.1 2136.7 1922.2
959 2243.5 -633.93 -7944.1 10188. 9096.8
960 1909.8 1027.3 -399.21 2309.0 2018.0
961 1601.1 -2394.4 -18119. 19720. 18057.
962 794.19 -96.229 -1772.5 2566.7 2257.3
963 142.35 2.1555 -1676.4 1818.8 1752.9
964 515.14 -322.95 -1228.2 1743.3 1510.1
965 620.74 39.845 -2091.2 2711.9 2473.2
966 945.81 -374.17 -3364.2 4310.0 3824.8
985 635.35 -448.76 -1615.2 2250.6 1949.5
986 2520.8 -195.16 -7023.6 9544.4 8517.6
987 297.79 -960.66 -7147.5 7445.2 6902.6
988 5674.0 637.02 -9382.0 15056. 13275.
989 1343.7 1028.4 -1008.0 2351.7 2211.0
990 199.59 -714.48 -4742.4 4942.0 4554.3
991 1518.4 -1071.2 -9447.6 10966. 9927.9
992 2527.6 -532.73 -7048.3 9575.9 8471.0
993 5126.4 -258.74 -6489.2 11616. 10068.
994 1278.6 126.05 -3583.8 4862.3 4400.8
MINIMUM VALUES
NODE 884 908 950 45 45
VALUE -1815.1 -7235.6 -26326. 47.869 42.502
MAXIMUM VALUES
NODE 933 27 907 950 950
