TUGAS AKHIR
PEMBUATAN ALAT UJI SUHU DEFLEKSI BATANG PLASTIK MENGGUNAKAN PEMANAS LISTRIK
(HEAT DEFLECTION PLASTIC TEMPERATURE CHAMBER)
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh :
Bagus Triaji
2012 013 0039
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAT PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN ... iii
HALAMAN MOTTO ... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI...vii
DAFTAR GAMBAR………..x
DAFTAR TABEL………xii
INTISARI………xiii
BAB I PENDAHULUAN………...1
1.1. Latar Belakang………..1
1.2. Rumusan Masalah……….2
1.3. Tujuan Pembuatan Alat……….2
1.4. Manfaat Pembuatan Alat...3
1.5. Metode Penulisan………..3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI……….4
2.1.Kajian Pustaka………...4
2.2.Dasar Teori………....6
2.2.1. Pengertian Plastik………6
2.2.2.1. Heat Deflection Temperature………..8
2.2.2.2. Titik Muai Plastik……….8
2.2.3. Alat Uji Suhu Defleksi……….……….10
2.2.4. Prinsip Kerja Pengujian Suhu Defleksi……….11
2.2.5. Standar Pengujian...12
2.2.5.1. Spesimen...12
2.2.5.2. Jenis dan Ukuran Spesimen………...13
2.2.5.3. Inspeksi Spesimen………..13
2.2.5.4. Pemberian Beban Tekanan pada Spesimen………...13
2.2.5.5. Pemberian Panas pada Spesimen………...14
2.2.5.6. Pengukuran Pengujian………14
2.2.6. Pengertian Defleksi....………...15
2.2.7. Perhitungan dan Rumus...…………...17
BAB III METODE PENELITIAN...20
3.1.Pendekatan Pembuatan...20
3.2.Tempat dan Waktu Pembuatan...20
3.3.Bahan Spesimen Penelitian...20
3.4.Bahan Alat Uji...20
3.5.Komponen Listrik yang Digunakan...23
3.6.Alat Pembuatan...27
3.7.Diagram Alir Penelitian...27
3.8.Tahap Persiapan...28
3.9.Perancangan Alat Uji Suhu Defleksi...29
3.10. Proses Pembuatan...29
3.10.1. Pembuatan Rangka………..29
3.10.2. Pemasangan Cover………...30
3.10.4. Pemasangan Komponen Listrik...32
3.11. Pengujian Kelayakan Alat Uji...33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...35
4.1.Hasil Pembuatan Alat Uji Suhu Defleksi...35
4.2.Spesifikasi Alat Uji Suhu Defleksi...37
4.3.Pengujian Alat Uji Suhu Defleksi Pada Spesimen...38
4.4.Perbandingan Hasil Pengujian...39
4.4.1. Hasil Pengujian...40
4.4.2. Hasil Perbandingan...43
4.5. Analisa Data...43
4.5.1. Menghitung Gaya pada Posisi Flatwise...43
4.5.2. Menghitung Massa Tambahan...44
4.5.3. Menghitung Nilai Stardar Defleksi...45
4.5.4. Menghitung Laju Perubahan Suhu...45
4.5.5. Menghitung Nilai Muai Spesimen...46
4.5.6. Menghitung Tegangan Termal Spesimen...47
BAB V PENUTUP………49
5.1.Kesimpulan...49
5.2.Saran...49
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Alat Uji Suhu Defleksi………...………11
Gambar 2.2 Pengujian Suhu Defleksi Batang Plastik………12
Gambar 2.3 Ukuran dan Bentuk Standar Spesimen Pengujian………...12
Gambar 2.4 Proses Pemanasan Spesimen………..14
Gambar 2.5 Defleksi Pada Batang………...15
Gambar 2.6 Jenis-jenis Tumpuan………..16
Gambar 2.7 Jenis-jenis Pembebanan……….17
Gambar 3.1 Plat Alumunium...21
Gambar 3.2 Plat siku………..21
Gambar 3.3 Plat Strip……….21
Gambar 3.4 Acrylic………....22
Gambar 3.5 Silinder Alumunium………22
Gambar 3.6 Wadah Alumunium……….22
Gambar 3.7 Kabel Kawat Dan Kabel Insulator Heater……….23
Gambar 3.8 Thermostat Dan Thermocouple……….24
Gambar 3.9 Magnetic Contactor………..24
Gambar 3.10 Dial Indicator………...…………25
Gambar 3.11 Kipas Blower………25
Gambar 3.12 Adaptor Power Supply……….26
Gambar 3.13 Saklar Putar………..27
Gambar 3.14 Diagram Alir Penelitian………...28
Gambar 3.16 Pembuatan Rangka Alat Uji………30
Gambar 3.17 Pemotongan Plat Alumunium……….30
Gambar 3.18 Pemasangan Cover Alat Uji………31
Gambar 3.19 Proses Pewarnaan Alat Uji………..32
Gambar 3.20 Proses Pemasangan Komponen Dan Rangkaian Listrik…………33
Gambar 3.21 Percobaan Kinerja Komponen Listrik Dan Alat Ukur…………...34
Gambar 4.1 Alat Uji Suhu Defleksi………..35
Gambar 4.2 Bagian Rangkaian Listrik………..35
Gambar 4.3 Bagian Tempat Spesimen……….36
Gambar 4.4 Percobaan Alat Ukur………....37
Gambar 4.5 Hasil Spesimen Yang Mengalami Defleksi……….39
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Pengujian Plastik ABS………....41
Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Pengujian Plastik Acrylic………...42
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Nilai HDT Berbagai Macam Jenis Polimer……….8
Tabel 2.2 Nilai Thermal ExpansionTiap Material………..9
Tabel 2.3 Nilai Modulus YoungMaterial………..10
Tabel 2.4 Data Spesimen………13
Tabel 4.1 Spesifikasi Alat Uji Suhu Defleksi Buatan………38
Tabel 4.2 Spesifikasi Alat Uji Suhu Defleksi Pabrik……….38
Tabel 4.3 Data Hasil Spesimen Yang Dibuat………...40
Tabel 4.4 Hasil Perbandingan Pengujian ABS………...41 Tabel 4.5 Hasil Perbandingan Pengujian Acrylic………...41
KATA PENGANTAR
Assalaamu’alaikum Warahmatullahi Wabarokatuh
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang tiada hentinya memberikan rahmat,
nikmat, dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga pelaksanaan laporan tugas akhir
ini dapat terselesaikan dengan baik.
Tidak lupa penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak–pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:
1. Novi Caroko, S. T., M. Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
2. Cahyo Budiyantoro. S.T., M.Sc., selaku Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan arahan dan bimbingan selama tugas akhir.
3. Drs. Sudarisman, M.S.Mechs., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan arahan dan bimbingan selama Tugas Akhir.
4. Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D., selaku Dosen Penguji sidang pendadaran
yang telah memberikan masukan dan saran terhadap laporan Tugas Akhir .
Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini jauh dari sempurna karena
penulis juga mahluk-Nya yang selalu memiliki kekurangan. Semoga Laporan ini
bermanfaat bagi kita semua. Amin
Wassalaamu’alikum Warahmatullahi Wabarokatuh.
Yogyakarta, November 2016
PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi ini adalah asli hasil
karya saya dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar
kesarjanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak
terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang
lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan dalam
daftar pustaka.
Yogyakarta, November 2016
PERSEMBAHAN
Bismillahirohmanirohim, dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha
Pengasih, Maha Penyayang, serta Maha Pemberi Nikmat, penulis
mempersembahkan skripsi ini untuk :
1. Kedua orang tua yang telah membantu secara materil dalam
terselesaikannya tugas akhir ini.
2. Rofa Ashfi Urfa, yang telah senantiasa mendukung serta mendoakan
kelancaran tugas akhir ini.
3. Wahyu Haryono, yang telah memberikan ilmu baru dan saran dalam proses
pembuatan alat tugas akhir ini.
4. Rio Dwi Hapsoro, Muhammad Fakhi, Hidayat Jati Asmara dan Luki Diktio
Adikrama, yang telah memberikan motivasi atas kelancaran pengerjaan
tugas akhir ini.
5. Teman – teman Kos Putra Kresno Kembar, yang telah menghibur dikala penat pada saat pengerjaan tugas akhir ini.
INTISARI
Alat uji defleksi batang plastik menggunakan pemanas (Heat Plastic Deflection Temperature) adalah suatu alat uji yang digunakan untuk menilai suhu dimana polimer, plastik atau spesimen komposit plastik mengalami deformasi
dibawah beban lentur yang diberikan. Suhu distorsi panas juga dikenal sebagai
'suhu defleksi di bawah beban' (DTUL) atau 'suhu panas defleksi' (HDT).
Pembuatan alat uji suhu defleksi ini dilakukan dengan pembuatan desain
tiap-tiap bagian alat uji. Lalu, proses pembuatan rangka dan merangkai komponen
mulai dari cover, tempat pemanas, pemanas listrik, rangkaian listrik dan yang
terakhir proses pewarnaan alat uji. Kemudian pengujian kinerja alat uji dengan
mengunakan 3 jenis batang plastik, yaitu Polypropelene, ABS, Acrylic dengan 5 kali percobaan tiap-tiap jenis batang plastik. Pengukuran suhu defleksi
menggunakan thermocouple dan thermostat.
Hasil pengujian dengan penggunaan beban metode C 8 MPa/13,3 N
terhadap polypropelene defleksi terjadi pada suhu 31oC, 38oC, 33oC, 35oC dan terakhir 36oC. ABS pada suhu 55oC, 57oC, 56oC, 52oC, dan 54oC. Kemudian plastik berjenis Acrylic mengalami suhu defleksi 38oC, 42oC, 40oC, 37oC dan 38oC.
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Di dalam dunia pendidikan maupun industri, pembuatan alat untuk
pengujian-pengujian yang dilakukan terhadap bahan dasar suatu alat/bahan sangat
banyak dan bervariasi, mulai dari alat yang berkapasitas besar maupun
berkapasitas sedang. Namun alat tersebut masih memiliki harga yang lumayan
mahal dan pengoperasiannya membutuhkan operator yang terampil. Sehingga
banyak konsumen alat tersebut hanya dari golongan/kelompok tertentu saja seperti
peneliti-peneliti bersetifikasi yang diajukan oleh perusahaan maupun industrinya.
Pada saat memproduksi alat, banyak industri menengah ke bawah yang
membuat alat/benda tanpa melakukan pengujian terhadap bahan dasar yang
dipakai. Terutama pengujian untuk mengetahui struktur dan kekuatan maksimum
dari jenis bahan dasar itu sendiri. Pengujian bertujuan untuk mengetahui
penggunakan alat/benda secara tepat serta efektif terutama dibidang otomotif dan
industri yang tidak sembarangan menggunakan alat/benda yang bahan dasarnya
tidak sesuai dengan standarisasinya. Penggunaan yang tidak sesuai dengan standar
peruntukannya dapat menyebabkan umur pemakaian alat/benda lebih singkat
(cepat rusak) dan kualitasnya lebih rendah.
Plastik adalah salah satu bahan dasar untuk membuat suatu alat/benda,
mulai dari perabotan rumah tangga sampai pembuatan komponen kendaraan.
Alasan penggunaan plastik sebagai bahan dasar adalah struktur dan sifat plastik
yang mudah dibentuk/dicetak serta tidak korosif. Untuk mengetahui kekuatan tiap
jenis plastik, maka perlu dilakukan beberapa deretan pengujian terhadap batang
plastik, salah satunya pengujian defleksi pada jenis-jenis batang plastik.
Alat uji defleksi batang plastik menggunakan pemanas (Heat Plastic Deflection Temperature) adalah suatu alat uji yang digunakan untuk menilai suhu dimana polimer, plastik atau spesimen komposit plastik mengalami deformasi
dibawah beban lentur yang diberikan. Suhu distorsi panas juga dikenal sebagai
'suhu defleksi di bawah beban atau suhu panas defleksi' (HDT). Mengingat harga
alat uji defleksi batang plastik ini tidak ekonomis, pengoperasiannya yang susah
dan diproduksi dalam skala besar, perlu dilakukan perancangan dan pembuatan
alat uji defleksi plastik secara sederhana serta ekonomis namun memenuhi fungsi
alat uji coba yang diperlukan.
1.2Rumusan Masalah
Permasalahan yang menjadi pokok pembahasan adalah merancang dan
membuat alat uji coba defleksi batang plastik dengan bentuk yang sederhana,
konsumsi listrik yang lebih kecil dan pengoperasiannya yang tidak sulit.
1.3Batasan Masalah
Batasan masalah perancangan dan pembuatan alat ini adalah :
1. Pengujian alat ini hanya menggunakan spesimen 3 jenis batang plastik.
2. Alat ini hanya difungsikan untuk pengujian defleksi suhu batang plastik.
3. Proses pemanasan menggunakan minyak yang diberi pemanas listrik
sebagai fluida dalam proses pemanasan.
1.4Tujuan Pembuatan Alat
Tujuan dari pembuatan alat ini adalah :
1. Membuat alat uji dalam skala kecil dan hemat energi.
2. Membandingkan kinerja alat uji buatan dengan alat uji pabrikan.
1.5Manfaat Pembuatan Alat
Manfaat yang diperoleh dari pembuatan alat uji coba ini adalah:
1. Bagi IPTEK
Dari perancangan alat ini diharapkan menambah wawasan baru dalam ilmu
pengetahuan tentang teknologi tepat guna yang hemat energi.
2. Bagi Dunia Pendidikan
Hasil perancangan alat ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan
laboratorium teknik mesin sebagai alat pengujian defleksi batang dari berbagai
jenis plastik dalam skala kecil.
3. Bagi Masyarakat
Hasil pembuatan alat ini diharapkan dapat dijadikan referensi bagi
masyarakat, terutama bagi masyarakat yang memiliki Industri menengah ke
bawah serta dapat dijadikan acuan dalam pengembangan sistem pemanas
hemat energi lainnya.
1.6Metode penulisan
Metode penulisan data yang dilakukan adalah:
1. Metode pustaka, yaitu dengan cara studi kepustakaan untuk mencari dasar
teori yang ada kaitanya dengan pengujian defleksi.
2. Metode observasi, digunakan untuk memperoleh data-data yang aktual dari
alat tersebut agar bisa diaplikasikan dengan dasar teori yang ada.
3. Metode eksperimen, dengan melakukan uji coba pada alat uji defleksi setelah
BAB II
KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1. Kajian Pustaka
Pembuatan alat uji dan pengujian defleksi terhadap batang plastik masih
belum banyak dilakukan. Pengujian alat uji coba banyak melakukan pengujian
terhadap batang logam maupun balok beton sebagai spesimen. Oleh karena itu
pembahasan tentang pengkajian pustaka ini difokuskan pada analisa beberapa
jenis spesimen dan jenis variasi tumpuan tanpa penggunaan panas sebagai
mempercepat proses defleksi pada spesimen uji coba.
Hariyanto (2014), menyelidiki pengaruh siklus termal terhadap kekuatan
bending panel komposit sandwich, yaitu tebal core 10 mm dan tebal skin 2 mm
dengan Vf komposit skin dan core sebesar 40%. Manufaktur core SP-UF
dilakukan dengan cetak tekan, sedangkan komposit skin serat rami- UPRs dan
komposit sandwich dilakukan juga dengan cetak tekan. Pengujian fisis-mekanis
komposit sandwich (bending dan foto makro) dilakukan sebagai tahap optimasi.
Komposit sandwich diteliti dengan ketebalan skin 2 mm dan core 10 mm.
Perlakuan panel komposit sandwich dengan siklus thermal pada variasi temperatur
75 oC, 125oC, 175 oC dan jumlah siklus 25x, 75x, dan 125x, serta tanpa perlakuan
digunakan sebagai kontrol pengujian untuk mengetahui fenomena sebelum dan
sesudah perlakuan. Optimasi komposit sandwich dilakukan dengan pengujian
Bending (ASTM C-393) dan foto makro. Tegangan bending komposit sandwich
mengalami penurunan secara signifikan bersamaan dengan peningkatan
temperatur dan siklus. Pengujian menggunakan variasi temperatur 75oC, 125oC,
175oC dengan 25 kali pengujian. Pada temperatur ruang 75 oC nilai defleksi
maksimum sebesar 9,3 mm dan tegangan bending maksimum 20,9 MPa. Pada
temperatur ruang 125oC memiliki nilai defleksi maksimum 10,1 mm dengan
tegangan bending sebesar 34,7 Mpa . Pada temperatur ruang 175oC nilai defleksi
maksimal komposit sandwich mengalami peningkatan pada suhu 75oC sampai
suhu 125oC. Lalu pada suhu 175oC nilai defleksi menurun secara signifikan
bersamaan dengan peningkatan temperatur dan peningkatan siklus. Hal ini
disebabkan karena pengaruh siklus panas menyebabkan sifat penguat serat rami
semakin rapuh. Penyebabnya karena terjadi penguapan air terikat di dalam sel
selulosa serat melalui bidang kontak antar serat hingga ke permukaan komposit.
Aplikasi dari penelitian ini berupa produk panel sandwich interior/exterior kereta
api komersial, mobil/otomotif, kapal, dan panel rumah/gedung.
Hylton (2004) menjelaskan pengujian suhu defleksi digunakan untuk
mengetahui ketahanan material terhadap panas dalam jangka pendek dan sebagai
pedoman pengaturan suhu cetakan. Pada saat pengujian, ukuran spesimen yang
digunakan adalah 50,8 mm x 12,7 mm x 6,35 mm. Beban yang dipakai
menggunakan 0,455 MPa dan 1,82 MPa dengan cara membandingan hasil dari
penggunaan kedua beban. Terjadinya defleksi diketahui ketika nilai defleksi
menujukan angka 0,25 mm lalu mencatat pada suhu berapa mengalami defleksi.
Fluida dipanaskan saat pengujian dengan kecepatan 2o C/menit sampai suhu
maksimal spesimen mengalami defleksi.
Suraatmadja dkk (1998)pernah melakukanpengujian lentur pada balok yang
disambung dengan polimer.Pada penelitiannya melihat perilaku lentur pada balok
yang mempunyai sambungan. Balok yang mempunyai ukuran 100 mm X 150 mln
X 1550 mm diberi beban statis di tengah bentang dalam kondisi balok diletakkan
di atas dua tumpuan dengan jarak bersih 1350 mm. Balok yang disambung
diperoleh dengan cara memotong balok utuh menjadi sepuluh elemen,
masing-masing sepanjang 135 mm, yang kemudian disambung-sambung dengan bahan
polimer yaitu unsaturated polyester berbasis recycled polyethelene terephtalate
setebal 3 mm. Balok yang terdiri dari beberapa clemen balok ini kemudian diuji
lentur dan dibandingkan dengan balok yang tidak disambung. Dari hasil
eksperimen didapat bahwa balok yang menerus mempunyai kekakuan yang lebih
besar dibanding balok yang disambung, namun beban yang dapat dipikul sarna
deformasi pada beton tekan dan tulangan tarik. Putaran sudut pada tumpuan,
detleksi relatif, pola retak dan pengaruh luas bidang kontak ('interface)pada
sambungan.
Lain lagi dengan Sutresman (2012) menganalisis defleksi pada balok
segiempat secara teoritis dan eksperimental dengan memvariasikan letak
pembebanan. Tumpuan yang digunakan dalam penelitian adalah tumpuan
sederhana, menggunakan material baja karbon St.37 berbentuk balok segiempat
dengan dimensi panjang 800 mm dengan tebal 10 mm dan lebar 10 mm. Alat
yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat alat uji defleksi yang
terdiri dari : Dial indicator dan Loading Hunger. Pada metode integrasi ganda, rumus defleksi diperoleh dengan cara menurunkan persamaan defleksi sesuai
dengan jenis tumpuan yang digunakan, sedangkan untuk pengujian defleksi baja
karbon St.37 secara langsung dilakukan dengan memberikan pembebanan pada
jarak 200 mm, 400 mm dan 600 mm. Pelaksanaan pengujian defleksi secara
langsung dilakukan sebagai berikut : baja karbon St.37 dibebani mulai dari
pembebanan awal 500 gram, kemudian ditahan selama 1 menit dan diamati
penurunannya. Pembebanan terus diberikan secara bertahap dan penurunannya
selalu dicatat sesuai untuk beban 1000 gram, 1500 gram, 2000 gram, 2500 gram.
Dari tinjauan pustaka yang dikaji dapat disimpulkan bahwa hasil penelitian
di atas menunjukan pengujian pada batang plastik maupun batang logam yang
disambung dengan polimer tidak hanya bertujuan mengetahui suhu terjadinya
defleksi. Namun, pengujian bertujuan untuk mengetahui hasil nilai tegangan yang
didapatkan jika spesimen diberikan suhu yang sudah diatur sebelumnya dan
pengujian defleksi hanya pemberian beban tanpa adanya pemberian suhu pada
spesimen.
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Pengertian Plastik
Plastik merupakan material polimer. Istilah polimer di masyarakat
atom mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk bayak unit molekul
berulang. Pada dasarnya tidak semua polimer adalah bahan plastik, akan tetapi
plastik merupakan material polimer. Berdasarkan sumbernya polimer terbagi
menjadi 3, yaitu polimer alam, polimer semi sintetik dan polimer sintetik.
(Simbolon dalam Wulansari, 2013).
Pembentukan struktur polimer dari plastik memlalui proses polimerisasi,
yaitu penggabungan rantai monomer sehingga terbentuk pengulangan rantai
rantai monomer yang panjang dan terbentuk menjadi polimer. Sifat-sifat umum
plastik, yaitu:
a) Memiliki kemampuan cetak yang baik.
b) Ringan.
c) Beberapa material plastik memiliki ketahanan air dan zat kimia yang baik.
d) Umumnya lebih murah daripada material lain.
e) Dapat dijadikan isolator yang baik.
f) Memiliki ketahanan panas yang lebih rendah daripada material-material
lain.
g) Kurang tahan terhadap pelarut.
h) Beberapa jenis memiliki koefisien gesek yang kecil.
2.2.2. Sifat Termal Plastik
Sifat khas bahan polimer sangat berubah oleh perubahan temperatur. Hal ini
disebabkan apabila temperatur berubah, pergerakan molekul karena termal akan
mengubah struktur (terutama struktur yang berdimensi besar). Selanjutnya,
karena panas, oksigen dan air bersama-sama memancing reksi kimia pada
molekul, terjadilah depolimerisasi, oksidasi, dan seterusnya. Keadaan tersebut
jelas akan mempengaruhi sifat-sifat mekanik, listrik, dan kimia. Koefisien
pemuaian sebagai akibat dari pergerakan molekul oleh panas dan temperatur
gelas (Tg) yang berupa indeks penting bahan, titik cair (Tm), nilai defleksi
2.2.2.1 HDT (Heat Deflection Temperature)
(HDT) merupakan temperatur dimana material mulai mengalami
perubahan bentuk, akibat pengaruh beban terpusat dan temperatur tinggi.
(HDT) digunakan sebagai batasan temperatur aplikasi dari suatu produk
plastik. Karena itu, perlu dipilih material polimer yang memiliki HDT yang
sesuai dengan aplikasi. Pada dasarnya semakin tinggi nilai HDT maka material
akan semakin tahan terhadap temperatur tinggi. (HDT) berdasarkan tipe
plastik/polimer :
Tabel 2.1 Nilai HDT (Heat Deflection Temperature) berbagai macam jenis polimer (MatWeb Material Propherty Data)
2.2.2.2 Titik Muai Plastik (Thermal Expansion)
Thermal expansion adalah pemuaian yang dialami bahan ketika mengalami perlakuan panas. Besarnya pemuaian bahan atau material
ditentukan oleh jenis benda, ukuran benda mula-mula, dan besarnya kalor
yang diberikan. Pemuaian ini dapat mengakibatkan pertambahan panjang (∆I)
dan juga pertambahan volume. Ketika sebuah benda dipanaskan atau
didinginkan, ukuran panjang batang berubah dari panjang asli jika perubahan
Tabel 2.3 Modulus Young Material (EngineeringToolBox)
2.2.3 Alat Uji Suhu Defleksi
Alat uji defleksidigunakan untuk menentukan suhu panas polimer, plastik,
karet sebagai indeks kualitas kontrol dan uji termal. ISO 75-2 menetapkan tiga
metode nilai lentur konstan yang digunakan untuk penentuan suhu defleksi
berhenti memanaskan media pemanas yaitu minyak silikon atau minyak
transformator. Pada pengoperasian alat ini, suhu dan hasil bacaan suhu dapat
langsung diatur pada komputer yang saling terhubung.
Gambar 2.1 Alat Uji Suhu Defleksi (Sumber : alibaba.com)
2.2.4 Prinsip Kerja Pengujian Suhu Defleksi
Prinsip kerja pengujian suhu defleksi batang plastik adalah pengujian
defleksi terhadap batang plastik dengan memberikan panas yang dihantarkan
oleh fluida cair. Pegujian suhu defleksi panas juga disebut sebagai pengujian
suhu distorsi panas yang umumnya digunakan untuk pengendalian kualitas dan
mengetahui kualitas bahan untuk ketahanan panas dalam jangka pendek . Data
yang diperoleh dengan metode ini tidak dapat digunakan untuk memprediksi
suatu prilaku bahan plastik pada suhu yang tinggi dan tidak dapat digunakan
dalam memilih atau menentukan material untuk perancangan .Nilai suhu yang
diberikan di bawah nilai suhu leleh plastik (Melting point). Pemberian panas bertujuan untuk mengetahui pada suhu berapa batang plastik mengalami
lendutan atau defleksi dan mengetahui nilai defleksi yang dihasilkan. Hylton
Gambar 2.2 Pengujian Suhu Defleksi Batang Plastik (Hylton, 2004)
2.2.5 Standar Pengujian 2.2.5.1. Spesimen
Menurut ISO 75-1, semua spesimen yang akan di uji coba, bentuk spesimen tersebut tidak boleh mengalami lendutan atau “melengkung” yang disebabkan oleh pemanasan dan penekanan yang terjadi sebelum pengujian
dilakukan. Spesimen di produksi dengan tiga metode, yaitu pemotongan
lembaran plastik menggunakan alat potong (Machining), mencetak plastik yang telah dilelehkan ke dalam cetakan (molding), dan pemotongan lembaran plastik menjadi spesimen dengan metode cetak tekan (pressing). Namun spesimen yang diproduksi oleh ketiga metode tersebut memiliki kekuatan
struktur yang bervariasi dikarenakan masing-masing metode memiliki
pengaruh yang berbeda terhadap susunan struktur dari spesimen yang
dihasilkan.
2.2.5.2. Jenis dan Ukuran Spesimen
Semua spesimen yang akan di uji coba berbentuk balok dengan spesifikasi
sebagai berikut:
Tabel 2.4 Data Spesimen Sesuai Standar
Jenis Plastik Ukuran Spesimen(p x l x t), mm
ABS 80 x 10 x 4
Acrylic 80 x 10 x 4
Polypropelene 80 x 10 x 4
2.2.5.3. Inspeksi Spesimen
Permukaan dan sisi spesimen harus terbebas goresan maupun memiliki
lubang berongga atau cacat fisik. Dimensi spesimen yang diuji akan diukur
kembali dengan menggunakan mikrometer sekrup dan dipastikan tiap sisi
spesimen memiliki ukuran yang sama.
2.2.5.4. Pemberian Beban Tekanan pada Spesimen
Menurut (ISO 75-1) posisi spesimen pada pengujian menggunakan dua
posisi, yaitu posisi flatwise (posisi spesimen datar ) dan edgewise (posisi spesimen tegak). Kemudian membandingkan hasil pengujian dari penggunaan
dua jenis bending yang diberikan. Menurut (Hylton, 2004), batas maksimum
nilai gaya yang diizinkan untuk pengujian menggunakan tiga metode, yaitu
metode A dengan ketentuan pembebanan 1,82 MPa (3,3 N), metode B
ketentuan pembebanan 0,45 MPa (0,75 N) dan metode C dengan ketentuan
pembebanan 8,00 MPa (13,3 N). Penggunaan pembebanan sebesar 8,00 MPa
(Metode C) dikarenakan terbatasnya alat beban standar yang memiliki nilai di
bawah 8,00 MPa. Maka dari itu pengujian alat menggunakan metode C.
Bentuk dari bending dipilih menggunakan logam berbentuk silinder dan ukuran
diameter silinder sama dengan ukuran lebar spesimen dan ukuran tebal ujung
2.2.5.5. Pemberian Panas Pada Spesimen
Peralatan pemanas digunakan untuk memanaskan wadah berisikan fluida
cair yang di dalamnya terdapat dudukan spesimen yang direndam dengan jarak
50 mm dari permukaan fluida. Panas fluida yang digunakan untuk pengujian
dapat dikontrol oleh pengontrol suhu (Thermostat) lalu suhu dibaca oleh pembaca suhu (Thermocouple). Kemudian, laju perubahan suhu 2oC/min dan suhu pengujian berkisar 80oC – 130oC (sesuai dengan nilai HDT tiap jenis
plastik). Jenis fluida cair yang dipakai adalah jenis minyak yang tidak menguap
dan tahan terhadat suhu tinggi. Contoh: Silicon Oil. (ISO 75-1: Determination of Temperature Deflection Under Load)
Gambar 2.4 Proses Pemanasan Spesimen (Sumber : MatWebPropertyData) 2.2.5.6 Pengukuran Pengujian
Pada saat pengujian, sistem pengukuran yang digunakan adalah
pengukuran bacaan suhu menggunakan thermostat dan thermocouple, pengukuran nilai lendutan menggunakan dial gauge, pengukuran waktu defleksi dengan menggunakan stopwacth dan pengukuran beban standar menggunakan timbangan analog maupun digital. Alat pengatur suhu serta alat
baca suhu memiliki skala bacaan 0,5oC atau lebih dan alat ukur dial gauge
nilai defleksi mencapai 0,25 mm, maka suhu dicatat dan dianggap sebagai suhu
defleksi panas material. (Hylton, 2004)
2.2.6 Pengertian Defleksi
Defleksi adalah perubahan bentuk pada balok dalam arah y akibat adanya
pembebanan vertical yang diberikan pada balok atau batang.
Gambar 2.5 Defleksi pada batang
(Arfandi, 2011)
Deformasi pada balok secara sangat mudah dapat dijelaskan berdasarkan
defleksi balok dari posisinya sebelum mengalami pembebanan. Defleksi diukur
dari permukaan netral awal ke posisi netral setelah terjadi deformasi.
Konfigurasi yang diasumsikan dengan deformasi permukaan netral dikenal
sebagai kurva elastis dari balok. Dengan kata lain suatu batang akan
mengalami pembebanan transversal baik itu beban terpusat maupun terbagi
merata akan mengalami defleksi atau lendutan. (Hariandja dalam Arfandi,
2011).
Untuk setiap batang yang ditumpu akan melendut apabila diberikan beban
yang cukup besar. Lendutan batang untuk setiap titik dapat dihitung dengan
menggunakan metode diagram atau cara integral ganda dan untuk mengukur
gaya yang digunakan load cell. Lendutan batang sangat penting dalam
konstruksi terutama konstruksi mesin dimana pada bagian-bagian tertentu,
seperti poros, lendutan sangat tidak diinginkan karena adannya lendutan maka
kerja poros atau operasi mesin akan tidak normal sehingga dapat menimbulkan
kerusakan pada bagian mesin atau pada bagian lainnya. Pada semua konstruksi
fisik tertentu. Bagian-bagian tersebut haruslah diukur dengan tepat untuk
menahan gaya –gaya yang sesungguhnya atau yang mungkin akan dibebankan
kepadanya. Jadi poros sebuah mesin haruslah diperlukan dan menahan
gaya-gaya luar dan dalam. Demikian pula, bagian-bagian suatu struktur komposit
harus cukup tegar sehingga tidak akan melengkung melebihi batas yang
diizinkan bila bekerja dibawah beban yang diizinkan (Soemono dalam Arfandi,
2011).
Hal-hal yang mempengaruhi terjadinya defleksi yaitu :
1. Kekakuan batang. Semakin kaku suatu batang maka lendutan batang yang
akan terjadi akan semakin kecil
2. Besar-kecilnya gaya yang diberikan pada batang berbanding lurus dengan
besarnya defleksi yang terjadi. Dengan kata lain semakin besar beban yang
dialami batang maka defleksi yang terjadi pun semakin besar.
3. Jenis tumpuan yang diberikan
(a) (b) (C)
Gambar 2.6 Jenis-jenis Tumpuan, (a) Tumpuan Sendi, (b) Tumpuan Roll,
(c) Tumpuan Jepit
(Arfandi, 2011)
Jumlah reaksi dan arah pada tiap jenis tumpuan berbeda-beda. Oleh karena
itu besarnya defleksi pada penggunaan tumpuan yang berbeda-beda
tidaklah sama. Semakin banyak reaksi dari tumpuan yang melawan gaya
dari beban maka defleksi yang terjadi pada tumpuan rol lebih besar dari
tumpuan pin (pasak), dan defleksi yang terjadi pada tumpuan pin lebih
4. Jenis beban yang terjadi pada batang
[image:30.595.165.490.137.186.2](a) (b) (c)
Gambar 2.7 Jenis-jenis Pembebanan, (a) Beban Terpusat, (b) Beban Lentur, (c) Beban Merata
(Arfandi, 2011)
Beban terdistribusi merata dengan beban titik, keduanya memiliki kurva
defleksi yang berbeda-beda. Pada gambar 2.8(C), beban terdistribusi
merata, slope yang terjadi pada bagian batang yang paling dekat lebih besar dari slope titik. Ini karena sepanjang batang mengalami beban
sedangkan pada gambar 2.8(a), beban terjadi hanya pada beban titik
tertentu saja (Arfandi, 2011).
5. Temperatur
Peristiwa yang mengikuti bertambanya temperatur pada batang adalah
perubahan ukuran dan bentuknya. Gaya antar atom dipandang sebagai
kumpulan pegas yang menjadi penghubung antar atom bahan. Pada setiap
temperatur atom padatan tersebut akan bergetar. Kenaikan temperatur
akan mengakibatkan penambahan jarak rata-rata atar atom bahan. Hal ini
mengakibatkan terjadinya pemuaian (ekspansi) pada seluruh komponen
padatan tersebut. (EngineeringToolBox, 2016)
2.2.7 Perhitungan dan Rumus
2.2.7.1 Perhitungan Nilai Standar Defleksi
A. Menghitung beban yang dipakai bedasarkan posisi spesimen.
Posisi Flatwise : F =
………(2.1)
Posisi Edgewise : F =
………(2.2)
F : Beban (N)
: Nilai tegangan flexural (MPa) (Sesuai dengan metode)
b : Lebar spesimen (mm)
h : Tebal spesimen (mm)
L : Jarak antar kedua tumpuan (mm)
B. Menghitung nilai total beban pengujian
F = 9,81(mw+mr)+Fs ……….(2.3)
dimana,
mw =
……….(2.4)
Keterangan :
F : Total beban (N)
mr : Massa Rod (Kg)
mw : Massa tambahan (Kg)
Fs : Gaya, diberikan oleh instrumen pegas yang digunakan (N)
C. Menghitung nilai standar defleksi
Posisi Flatwise :
……….(2.5)
Posisi Edgewise :
………...(2.6)
Keterangan
:
Nilai standar defleksi (mm)L : Panjang spesimen antara kedua dudukan spesimen (mm)
: Nilai kenaikan tegangan flexural material (%) h : Tebal spesimen (mm)
2.2.7.2 Nilai Thermal Material.
A. Menghitung laju perubahan suhu
∆ṫ=(T2-T1)/t (oC/detik) ………... ..(2.7)
Keterangan :
∆ṫ= laju perubahan suhu terhadap waktu (oC/detik)
T2= Suhu akhir (oC)
T1= Suhu awal (oC)
t = Waktu (detik)
B. Menghitung nilai muai spesimen
dl = L0.α (T1-T0) (m)………..(2.8)
Keterangan;
dl = Perubahan panjang spesimen (m)
L0 = Panjang awal spesimen (m)
α
= Nilai koefisien pemuaian (10-6 m/(moC))T1 = Suhu akhir pengujian (oC)
T2 = Suhu awal pengujian (oC)
C. Perhitungan tegangan thermal
σ = E.α.dt……….(2.9)
Keterangan ;
σ = Tegangan thermal (N/m2)
E = Modulus Young material (N/m2)
α = Nilai koefisien pemuaian (10-6 m/(moC))
BAB III
METODE PENELITIAN
Dalam bab ini akan dibahas mengenai tempat serta waktu dilakukannya
pembuatan, alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan alat uji, diagram alir
pembuatan alat uji serta langkah-langkah proses pembuatan.
3.1. Pendekatan Pembuatan
Pendekatan pembuatan merupakan suatu sistem pengambilan data dalam
suatu pembuatan. Pendekatan ini menggunakan metode pembuatan dan
pengembangan yaitu suatu proses atau langkah-langkah untuk mengembangkan suatu
produk baru, atau penyempurnaan produk yang telah ada yang dapat
dipertanggungjawabkan.
3.2Tempat dan waktu pembuatan
3.1.1 Tempat pembuatan : Lab. Material Teknik Mesin
3.2.1 Tempat pengujian : Lab. Material Teknik Mesin
3.1.2 Waktu penelitian : 26 Juni 2016
3.3Bahan Spesimen Penelitian 1. Plastik jenis Polypropelene. 2. Plastik jenis Acrylic. 3. Plastik jenis ABS.
3.4Bahan Alat Uji
Gambar 3.1 Plat Aluminium
[image:34.595.247.413.303.449.2]2. Plat siku ketebalan 1 mm
Gambar 3.2 Plat Siku
3. Plat strip ketebalan 1 mm
[image:34.595.248.412.497.639.2]4. Acrylic ketebalan 5 mm
Gambar 3.4 Acrylic
[image:35.595.257.403.337.486.2]5. Silinder Aluminium
ᴓ
10 mmGambar 3.5 Silinder Aluminium
6. Wadah Aluminium
Gambar 3.6 Wadah Aluminium
7. Lapisan peredam panas (Alumunium Foil)
[image:35.595.254.405.536.677.2]3.5 Komponen Listrik yang Digunakan 1. Kabel listrik
Kabel yang digunakan adalah kabel kawat tembaga untuk
mentransmisikan aliran dari output ke input. Kemudian, kabel insulator heater digunakan untuk menyambungkan daya ke pemanas listrik. Penggunaan kabel berjenis kawat dikarenakan alat ini menggunakan daya
yang cukup besar serta demi keamanan dari komponen-komponen listrik
yang saling terhubung
.
Gambar 3.7 Kabel kawat dan kabel insulator heater
2. Thermostat dan Thermocouple
Thermostat adalah suatu alat pengatur suhu yang inputnya berupa perintah suhu dan outputnya keluaran perintah suhu. Thermostat yang digunakan berjenis RTD relay 400 bekerja karena adanya relay pemutus aliran yang
secara otomatis memutuskan aliran listrik jika sensor suhu atau
thermocouple membaca suhu lebih besar + 1oC (tergantung dari kualitas
Gambar 3.8 Thermostat dan Thermocouple 3. Magnetic Contactor 200-220V (50 Hz-60 Hz)
Suatu alat penghubung listrik yang bekerja atas dasar magnet yang dapat
menghubungkan antara sumber arus dengan muatan listrik. Cara kerja
Magnetic Contactor ini adalah bila inti koil pada kontaktor diberikan arus, maka koil akan menjadi magnet dan menarik kontak sehingga kontaknya
menjadi terhubung dan dapat mengalirkan arus listrik. Sebuah kontaktor
dapat memiliki koil yang bekerja pada tegangan DC atau AC. Pada
tegangan AC, tegangan minimal adalah 85% tegangan kerja. Apabila
kurang, maka kontaktor akan bergetar. Kontaktor ini berjenis kontaktor
NO (Normally Open) yang artinya saat kontaktor magnet belum bekerja
kedudukannya membuka dan bila kontaktor bekerja kontak menutup.
[image:37.595.241.425.528.677.2]4. Dial indicator
Alat ukur yang digunakan untuk mengukur penyimpangan bidang datar,
silinder dan kesejajaran ukuran yang sangat kecil yaitu 0,01 mm. Pada dial indicator terdapat dua skala, yang pertama skala yang besar (terdiri dari 100 strip) dan yang kecil terdiri dari 10 strip. Jadi, ketika jarum panjang
[image:38.595.250.412.236.379.2]berputar satu kali penuh, maka menunjukan pengukuran 1 mm.
Gambar 3.10 Dial Indicator
5. Steker/Stop Kontak
Alat ini berfungsi sebagai pemutus aliran listrik dari sumber listrik ke
komponen listrik lainnya. Tipe steker ini adalah tipe steker dua
fasa.(positif dan negatif)
6. Blower
Blower, alat uji ini menggunakan kipas laptop yang berfungsi sebagai pembuang kalor diruang instrumen alat uji. Kipas angin ini menggunakan
tegangan listrik 12 V dan arus listrik DC.
[image:38.595.246.415.594.727.2]7. AC/DC Adaptor
Adaptor ini bekerja mengubah arus masuk dari arus 240V/AC ke arus keluar menjadi 12V/DC. Adaptor ini digunakan untuk menurunkan tegangan listrik 220V ke kipas blower yang pemakaian listriknya hanya
pada tegangan listrik 12V. Tipe adaptor ini adalah adaptor power supply.
Gambar 3.12 AdaptorPower Supply
8. Pemanas elektrik
Pemanas elektrik yang digunakan adalah pemanas air elektrik portable
berbentuk spiral yang menggunakan daya listrik 150 Watt bertegangan
220V. Jenis pemanas listrik ini adalah pemanas listrik tipe basah yang
dimana elemen pemanasnya berkontak langsung dengan fluida yang akan
dipanaskan.
9. Saklar
Sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau
menghubungkan arus listrik baik itu jaringan arus listrik kuat maupun
[image:39.595.234.427.216.391.2]Gambar 3.13 Saklar Putar
3.6 Alat Pembuatan 1. Gunting seng
2. Pisau Cutter Khusus Logam 3. Gunting
4. Obeng
5. Tang Rivet
6. Tang jepit
7. Palu
8. Alat las
9. Paku keling
10. Meteran
11. Gerinda
12. Mesin Bor Tangan
13. Kamera Handphone
3.7 Diagram Alir Penelitian
Penelitian ini dilakukan beberapa tahapan, mulai dari persiapan, pembuatan
dan pengujian alat uji suhu defleksi, serta pengolahan data, tahapan penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 3.14
Gambar 3.14 Diagram Alir Pembuatan
3.8Tahap Persiapan
Pada tahap persiapan, penulis mencari referensi yang berasal dari buku dan
jurnal yang berkaitan dengan penelitian yang akan dilakukan, yaitu mengenai
perancangan maupun analisis uji suhu defleksi batang. Tidak Mulai
Alat uji dapat beroperasi
Pengujian suhu defleksi menggunakan spesimen
Manufaktur rangka alat uji suhu
Desain skema alat uji suhu defleksi
Merangkai rangkaian listrik alat uji
Pengumpulan dan analisa data
Selesai
Pewarnaan/Finishing
Identifikasi masalah
Data suhu defleksi
3.9Perancangan Alat Suhu Defleksi
Perancangan alat uji pada tahap awal dimulai dengan membuat sketsa
kasar skema alat uji suhu defleksi pada kertas dengan pertimbangan awal agar
[image:42.595.256.411.204.349.2]alat uji mempunyai sifat mudah dibuat, mudah untuk dirawat, dan portable.
Gambar 3.15 Rancangan Alat Uji Suhu Defleksi
3.10 Pembuatan Alat uji Suhu Defleksi
Pada saat proses pembuatan, hal pertama yang dilakukan adalah pemilihan
bahan baku alat uji, pembuatan rangka, pemasangan cover dan pengecatan atau
finishing.
3.10.1. Pembuatan Rangka
Setelah pemilihan bahan baku selesai, kemudian dilakukan pembuatan
rangka menggunakan teknik penyambungan antar rangka dengan
menggunakan las busur listrik. Alasan penggunaan las busur listrik adalah
selain mudah dikerjakan, las busur listrik tidak membuat batang rangka
menjadi “melengkung” atau memuai dikarenakan panas yang dihasilkan
terfokuskan pada daerah sambungan lasnya saja. Kemudian, pemilihan plat
siku sebagai rangka karena penggunakan plat siku lebih kokoh dan kuat
Gambar 3.16 Pembuatan Rangka Alat Uji
3.10.2 Pemasangan Cover/Body
Penggunaan lempengan alumunium sebagai bahan cover dengan alasan lempengan berbahan dasar alumunium memiliki nilai daya tahan terhadap korosi yang tinggi serta harga yang murah dibandingkan dengan
jenis yang lain. Pada saat proses pemasangan cover, lempengan aluminium dipotong dahulu sesuai ukuran tiap sisi alat uji. Pemotongan dilakukan
dengan dua cara tergantung dengan tingkat ketebalan lempengan aluminium
itu sendiri. Jika plat aluminium tipis menggunakan gunting seng dan
lempengan yang tebal menggunakan pisau cutter khusus logam.
Gambar 3.17 Pemotongan Lempengan Alumunium
[image:43.595.240.412.549.681.2]mudah serta penggunaan paku rivet tidak mudah kendur dibandingkan menggunakan mur dan baut didalam jangka waktu penggunaan yang lama.
Pemasangan cover dilakukan dengan tiga lapisan yaitu cover bagian dalam,
[image:44.595.204.452.286.397.2]alumunium foil dan cover bagian luar. Penggunaan alumunium foil untuk meredam panas yang dihasilkan dari dalam ruang pemanas.
Gambar 3.18 Pemasangan Cover Alat Uji 3.10.3 Pewarnaan dan Finishing
Proses pewarnaan menggunakan metode penyemprotan dengan cat
semprot atau spray paint. Pengecatan dilakukan dengan dua tahap, yaitu pengecatan dasar lalu pengecatan utama. Proses pengeringan cat
menggunakan panas matahari tetapi tanpa kontak langsung. Alasan
menggunakan metode cat semprot, karena proses pengecatannya mudah,
harga ekonomis dan cat yang dihasilkan merata dibandingkan menggunakan
cat kuas. Penggunaan cat semprot dibedakan menjadi dua jenis cat, yakni
cat semprot biasa untuk bagian cover luar dan cat semprot high temperature
Gambar 3.19 Proses Pewarnaan Alat Uji
3.10.4. Pemasangan Komponen listrik
Pembagian arus listrik alat uji menggunakan terminal listrik yang
dibagi menjadi tiga bagian sumber listrik. Arus positif awal melewati MCB
sebagai pengaman ketika terjadinya arus pendek listrik lalu dihubungkan ke
tiga port terminal. Arus negatif menjadi massa di tiap-tiap komponen. Untuk
penggunaan tegangan listrik 220V dihubungkan langsung ke komponen
yang dapat menerima tegangan listrik 220V tanpa menggunakan adaptor
seperti thermostat, lampu indikator, magnetic contactor, sakelar, dan pemanas listrik. Namun jika ada komponen seperti kipas blower yang hanya menerima tegangan listrik 12V harus diturunkan tegangan listriknya dahulu
menggunakan adaptor power supply yang arus listriknya diambil dari port
satu dari tiga port terminal yang ada. Pemasangan rangkaian listrik dilakukan dengan teliti agar tidak ada kabel yang masih terbuka terutama
pada sambungan listrik positif dan negatif yang mengakibatkan terjadinya
Gambar 3.20 Proses Pemasangan Komponen dan Rangkaian Listrik
3.11 Pengujian Kelayakan Alat Uji
Setelah Alat selesai dirakit dan sebelum di uji coba, dilakukan pengecekan
tiap-tiap komponen. Pengecekan tersebut ialah:
1) Pengecekan fungsi MCB dan sakelar.
2) Pengecekan akurasi thermostat dan thermocouple.
3) Pengecekan fungsi dari magnetic contactor dalam menerima sinyal dari
thermostat.
4) Percobaan pemanas listrik dengan menggunakan air sebagai pengganti
minyak.
BAB IV
HASIL PEMBUATAN
4.1 Hasil Pembuatan Alat Uji Suhu Defleksi
Alat uji suhu defleksi yang sudah selesai dibuat dan siap dilakukan pengujian
untuk mengetahui suhu defleksi dengan variasi jenis-jenis plastik ditunjukkan pada Gambar 4.1, Gambar 4.2 dan Gambar 4.3 berikut.
Gambar 4.1 Alat Uji Suhu Defleksi
Gambar 4.2 Bagian Rangkaian Listrik
Dial Indicator
Lampu Indikator Sakelar
Thermostat
Tempat Spesimen Tempat Beban
Kipas Pendingin MCB
Gambar 4.3 Bagian Tempat Spesimen
Dari Gambar diatas, komponen alat uji suhu defleksi yang digunakan dalam
pengujian, adapun bagian-bagian alat uji suhu defleksi dijelaskan sebagai berikut:
1. Tempat beban, komponen ini digunakan sebagai dudukan beban
pada saat pengujian dilakukan.
2. Silinder bending, komponen ini digunakan sebagai tumpuan utama
pada saat beban diberikan ke bagian tengah spesimen.
3. Dial indicator, alat ini digunakan untuk mengukur defleksi yang terjadi pada spesimen.
4. Tempat fluida, komponen ini adalah tempat fluida yang dipanaskan untuk pengujian.
5. Lampu Indikator, komponen listrik ini berfungsi sebagai indikator ketika alat uji dalam kondisi hidup
6. Sakelar, komponen listrik ini digunakan untuk mematikan/menghidupkan alat uji.
Spesimen
Wadah Fluida Penutup Wadah
Silinder Bending
Pemanas Fluida
7. Thermostat, alat ini digunakan untuk mengatur suhu dan menampilkan bacaan suhu spesimen pada proses pengujian.
8. MCB (Miniature Circuit Breaker), alat ini digunakan untuk memutuskan aliran listrik yang masuk ketika terjadinya korsleting
listrik.
9. Magnetic Contactor, Alat listrik ini berfungsi sebagai pemutus aliran listrik ke pemanas secara otomatis yang diperintahkan oleh
thermostat.
10.Kipas pendingin, digunakan untuk mendinginkan ruang elektronik.
11.Thermocouple, digunakan untuk membaca suhu pada fluida cair yang dipanaskan.
4.1.1 Pengujian kinerja alat ukur suhu dan defleksi
Percobaan kinerja alat pengatur suhu beserta bacaan suhu
[image:50.595.213.476.445.564.2]dan alat ukur defleksi ketika percobaan sedang berlangsung.
Gambar 4.4 Percobaan alat ukur
4.2 Spesifikasi Alat Uji Suhu Defleksi
Spesifikasi dan parameter yang dipakai antara alat uji suhu defleksi buatan
Tabel 4.1 Spesifikasi Alat Uji Suhu Defleksi Buatan
Kisaran Suhu 250 oC
Laju Pemanasan 3oC/Min
Kesalahan Suhu 2oC
Max. Kesalahan Defleksi 0,1 mm
Jumlah Tempat Sampel 1 buah
Berat Tiang dan Pallet 512 gram Metode Pendinginan Tidak Ada
Voltase Fase Tunggal, 220V, 50 Hz
Dimensi 600 mm, 300 mm, 600 mm
Tabel 4.2 Spesifikasi Alat Uji Suhu Defleksi Pabrik
Kisaran Suhu 300 oC
Laju Pemanasan 2oC/Min
Kesalahan Suhu 0,1 oC
Max. Kesalahan Defleksi 0,1 mm
Jumlah Tempat Sampel 3 Buah
Berat Tiang dan Pallet 68 gram
Metode Pendinginan Ada
Voltase Fase Tunggal, 220V, 50 Hz
Dimensi 528 mm, 545 mm, 37 mm
4.3 Pengujian Alat Suhu defleksi Pada Spesimen
1. Ukur spesimen dengan ukuran panjang 80 mm, lebar 10 mm dan tebal
4 mm.
2. Tempatkan spesimen pada dudukan yang jarak antar kedua dudukan
64 mm diposisi tengah-tengah antara kedua dudukan.
3. Tekan spesimen dengan silinder bending yang telah diberikan beban.
[image:51.595.117.455.368.561.2]5. Taruh spesimen kedalam wadah fluida dengan posisi tegak.
6. Tuang fluida cair kedalam wadah spesimen dan rendam spesimen
dengan jarak permukaan fluida 50 mm dari posisi spesimen.
7. Tutup pintu ruang pemanas.
8. Atur posisi dial indicator tepat diatas permukaan alat uji dengan posisi jarum panjang menunjukkan 0,00 mm.
9. Pastikan suhu awal fluida 27oC.
10. Tarik tuas MCB ke arah ON.
11. Putar sakelar ke posisi ON.
12. Atur suhu yang diinginkan dengan cara menekan tombol “Set” pada
thermostat.
13. Tunggu dan baca pada suhu berapa spesimen mengalami defleksi serta baca pada dial indicator berapa mm spesimen mengalami defleksi
[image:52.595.187.489.465.617.2]14. Setelah pengujian selesai, tunggu sampai suhu fluida dibawah 40oC, lalu kuras fluida dan ambil spesimen yang telah mengalami defleksi.
Gambar 4.5 Hasil spesimen yang mengalami defleksi (a) Acrylic, suhu defleksi 42 oC (b) Polyphropelene, suhu defleksi 38 oC.
Setelah pengujian selesai dan data yang didapat, kemudian menghitung nilai
defleksi, konsumsi daya laju, perpindahan panas dan analisa hasil pengujian dan
4.4 Perbandingan Hasil Pengujian
Hasil pengujian yang diukur meliputi suhu defleksi dan waktu mengalami
defleksi. Pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan termokopel tipe E
yang mempunyai suhu antara 0 oC – 800 oC. Suhu yang diukur yaitu suhu fluida
dan ketika mencapai defleksi.
Spesimen yang digunakan diukur terlebih dahulu menggunakan jangka
sorong untuk mengetahui ukuran secara presisi sebelum pengujian defleksi
dilakukan. Ukuran masing-masing spesimen berbeda dengan ukuran standar yang
dianjurkan dikarenakan proses pembuatan spesimen dengan menggunakan proses
machining. Pembuatan spesimen menggunakan proses machining, karena proses machining paling mudah dilakukan dibandingkan proses lainnya, namun memiliki
[image:53.595.121.509.381.491.2]tingkat presisi ukuran yang rendah. Berikut data spesimen beserta ukurannya:
Tabel 4.3 Data hasil spesimen yang Dibuat
No Bahan Spesimen Panjang
(mm)
Lebar
(mm)
Tebal
(mm)
Proses Pembuatan
1 ABS 80 9,68 3,89 Machining
2 Acrylic 78,8 12,56 4,55 Machining
3 Polypropelene 80 10 4 Pressing
4.4.1 Hasil Pengujian
Tabel 4.4 Hasil Perbandingan Pengujian ABS
Pengujian
Ke
Nilai HDT Asli
(oC)
Nilai HDT
Pengujian (oC)
1 66 55
2 66 57
3 66 56
4 66 52
5 66 54
[image:54.595.199.427.533.683.2]Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Hasil Pengujian Plastik ABS
Tabel 4.5 Hasil Perbandingan Pengujian Acrylic
Pengujian ke Nilai HDT Asli Nilai HDT Pengujian
1 55 38
2 55 42
3 55 40
4 55 37
5 55 38
66 66 66 66 66
55 57 56
52 54
0 10 20 30 40 50 60 70
0 1 2 3 4 5 6
Suhu
C
Pengujian
Nilai HDT Asli
Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Pengujian Plastik Acrylic
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Perbandingan Polypropelene
Pengujian ke Nilai HDT Asli Nilai HDT Pengujian
1 45 31
2 45 38
3 45 33
4 45 35
5 45 36
Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Pengujian Plastik Polypropelene
55 55 55 55 55
38 42 40 37 38
0 10 20 30 40 50 60
0 1 2 3 4 5 6
Suhu
(
C)
Pengujian
Nilai HDT Asli
Nilai HDT Pengujian
45 45 45 45 45
31 38
33 35 36
0 10 20 30 40 50
0 1 2 3 4 5 6
Suhu
(
C)
Pengujian
Nilai HDT Asli
4.4.2 Hasil perbandingan
Perbedaan yang terjadi saat pengujian alat uji buatan dengan alat uji
pabrikan terdapat pada suhu defleksi yang dicapai. Hal ini disebabkan oleh
berbedanya kualitas alat ukur suhu, beban standar dan pemanas listrik yang
digunakan saat pengujian, sehingga bacaan suhu yang dihasilkan jauh lebih cepat
mengalami defleksi dibandingkan dengan hasil pengujian menggunakan alat uji
pabrikan. Kemudian, perbedaan hasil dalam lima kali percobaan menggunakan
satu jenis plastik disebabkan oleh kondisi dari ketiga spesimen berbeda satu sama
lain. Faktor lain penyebab berbedanya hasil pengujian selain kualitas alat ukur
adalah bentuk dan tingkat presisi spesimen mempengaruhi hasil dari pengujian.
Pada proses pembuatan spesimen menggunakan proses cetak tekan (Pressing) lebih baik dari pembuatan menggunakan proses (machining) yang tingkat presisi dari spesimen lebih rendah. Lalu, kondisi struktur spesimen mempengaruhi nilai
dari tegangan lentur yang dihasilkan. Maka, semakin jelek struktur spesimen
plastik, semakin cepat pula spesimen mengalami suhu defleksi.
4.5 Analisa Data
Analisa data pada pengujian adalah dengan cara membandingkan suhu
defleksi, nilai defleksi terjadinya defleksi antara jenis plastik ABS, Polyphropylene
dengan Acrylic dan laju aliran massa pada tiap-tiap material. Adapun data didapatkan dengan pengujian secara langsung maupun didapatkan dengan
menggunakan perhitungan.
4.5.1. Menghitung gaya yang dihasilkan pada posisi flatwise menggunakan
persamaan (2.2) diperoleh :
Jika ukuran spesimen sesuai standar:
F=
F=
Dibandingkan dengan ukuran spesimen yang tidak standar:
ABS. F=
F=
F= 12,20 N
Acrylic. F=
F=
F= 21,66 N
Polypropelene. F=
F=
F= 13.3 N
4.5.2. Menghitung massa tambahan menggunakan persamaan (2.4) diperoleh :
Nilai = 0, karena pada proses pengujian tidak menggunakan instrumen
pegas untuk mengetahui gaya yang dihasilkan. Maka,
ABS. mw =
mw =
mw = 0,73 Kg
Acrylic. mw =
mw =
Polypropelene. mw =
mw =
mw = 0,84 Kg
4.5.3 Menghitung nilai standar defleksi menggunakan persamaan (2.5) diperoleh
ABS. Δs =
Δs =
Δs = 0,140 (mm)
Acrylic. Δs =
Δs =
Δs = 0,120 (mm)
Polypropelene. Δs =
Δs =
Δs = 0,136 (mm)
4.5.4 Menghitung laju perubahan suhu menggunakan persamaan (2.7) diperoleh:
4.5.4.1 ABS
Δt =
Δt =
4.5.4.2 Polypropelene
Δt =
Δt =
Δt = 0,058 (oC/detik)
4.5.4.3 Acrylic
Δt =
Δt =
Δt = 0,056 (oC/detik)
4.5.5 Menghitung nilai muai spesimen menggunakan persamaan (2.8) diperoleh
4.5.5.1 ABS
dl = L0.α (t1-t0)
= 0,08 (m) . 0,0000738 (10-6 m/(m oC)) . (57-27) (oC)
= 0,00017 (m)
4.5.5.2 Polyphropelene
dl = L0.α (t1-t0)
= 0,08 (m) . 0,00015 (10-6 m/(m oC)). (38-26) (oC)
= 0.0014 (m)
4.5.5.3 Acrylic
dl = L0.α (t1-t0)
= 0,08 (m) . 0,000075 (10-6 m/(m oC)). (42-28) (oC)
4.5.6 Menghitung tegangan thermal spesimen menggunakan persamaan (2.9) diperoleh :
4.5.6.1 ABS
σ = E.α.dt
= 1500000000 (N/m2) . 0,0000738 (10-6 m/(m oC)). 12oC
= 1328400 (N/m2)
4.5.6.2 Polyphropelene
σ = E.α.dt
= 1700000000 (N/m2) . 0,0001 (10-6 m/(m oC)). 12oC
= 2040000 (N/m2)
4.5.6.3 Acrylic
σ = E.α.dt
= 3200000000 (N/m2) . 0,000075 (10-6 m/(m oC)). 14oC
= 3360000 (N/m2)
Seluruh perhitungan hasil gaya yang dihasilkan, total gaya untuk
pengujian, dan laju perubahan suhu hasil pengujian benda kerja dengan variasi
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Nilai Total Defleksi
No Jenis Plastik
Gaya Yang Dihasilkan Posisi Flatwise (N) Nilai Massa Tambahan Pada Pengujian (Kg) Nilai Standart Defleksi (mm)
1 Polyphropelene 13,3 0,73 0,140
2 Acrylic 21,66 1,69 0,120
[image:61.595.146.485.341.476.2]3 ABS 12,20 0,84 0,136
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Spesimen Terhadap Panas
No Jenis Plastik
Laju Perubahan
Suhu (oC/detik)
Nilai Muai Spesimen (m) Nilai Tegangan Thermal (N/m2)
1 Polyphropelene 0,058 0,0014 2040000
2 Acrylic 0,056 0,00084 3360000
BAB V PENUTUP
5.1Kesimpulan
Berdasarkan pada perancangan, pembuatan, pengujian dan analisa yang telah
dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Alat uji suhu defleksi batang plastik yang telah dirancang dan dibuat dengan
spesifikasi alat yaitu: tegangan listrik rangkaian 220V arus dibatasi dengan
pengaman MCB arus listrik maksimum 4A. Maksimum pemakaian daya
listrik alat ini sebesar 350 Watt.
2. Hasil nilai suhu defleksi tiap-tiap jenis plastik yang didapatkan dengan
menggunakan alat uji buatan berbeda dengan nilai suhu defleksi pada nilai
standar yang tercantum pada Material Property Data, dikarenakan nilai beban standar yang dipakai untuk pengujian berbeda dengan nilai beban
standar pengujian ISO.
3. Hasil pengujian pada plastik ABS mengalami defleksi pada suhu 53oC dan
nilai standar deviasi yang didapat dari pengujian yaitu 2,78. Plastik Acrylic
mengalami defleksi pada suhu 39oC dan didapatkan nilai standar deviasi 2.
Kemudian pada pengujian plastik Polypropelene mengalami defleksi pada
suhu 35oC dengan nilai standar deviasi 2,7.
5.2 Saran
1. Pada pengembangan pembuatan alat uji suhu defleksi kedepannya,
penggunaan alat ukur seperti thermostat, dial indicator, dan komponen listrik lainnya diganti dengan kualitas yang lebih baik agar kinerja alat uji dapat
optimal serta akurat sesuai dengan standar alat uji pabrikan.
2. Perlu ditambahkan pendingin pada ruang pemanas agar pada saat proses
pengkondisian, suhu fluida yang telah dipanaskan lebih cepat menurun yang
3. Memperhatikan efisiensi alat, kedepannya agar dapat merubah dimensi dan
bentuk dari alat tersebut.
4. Posisi penempatan spesimen harus dalam kondisi stabil atau tidak bergeser.
5. Penambahan tempat spesimen yang sesuai dengan standar pabrikan agar
Daftar Pustaka
Arfandi. 2011. “Analisis Eksperimental Dan Teoritis Lendutan Pada Balok Dengan Variasi Ketebalan Dan Pembebanan “. Makassar : Universitas
Hassanudin.
Arifianto. 2008. “ Analisis Karakteristik Termal Polimer “. Depok : Universitas
Indonesia.
EngineeringToolBox. : 2016 “ Thermal Expansion Data Materials “. Diakses
pada 20 Mei 2016 dari Webnya. Pada pukul 23.16 WIB.
Hariyanto, Agus. 2014 .” Pengaruh siklus thermal pada rekayasa bahan komposit sandwich berpenguat serat rami dengan core sekam padi untuk panel otomotif”. Surakarta : UMS.
Hylton, Donald.C. 2004. “ Understanding Plastic Testing ”. Munich : Hanser
Publisher.
DIN. 2004. “ISO-75-1 Determination Of Temperature Of Deflection Under Load
”. Switzerland : International Standart.
MatWebPropertyData: 2016 “ Typical Deflection Temperature And Melting Points Of Polymer 1996-2016 “. Diakses pada 20 Mei 2016 dari Webnya.
Pada pukul 22.11 WIB.
Suraatmadja, Djuanda. 1998. “ Pengujian Lentur Balok Beton Yang Disambung Dengan Polimer“. Serpong : Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi III. Sutresman, Onny. 2012.“ Analisis Teoritis dan Eksperimental Defleksi Balok Segiempat Dengan Variasi Posisi Pembebanan “. Makassar : Universitas Hassanudin.
Wulansari. 2013. “ Analisis Produk Spion PS 135 Dengan Pengaturan Parameter Melt Temperature Material Plastik PP Pada Proses Injection Molding (Studi Kasus PT. Sinar Agung Selalu Sukses, Karang Anyar Jateng) ”.
Surakarta : UMS.
13 12 9 3 2 8 4 14 7 5 6 600 3 00 3 50 3 00 11 1 15 10 KETERANGAN
SCALE 1:10
Bagus Triaji
SATUAN mm
18/AGUSTUS/2016
2012 013 0039
DIAL INDIKATOR
TEMPAT PEMANAS
DUDUKAN SPESIMEN
MCB
LAMPU INDIKATOR
TERMOSTAT
COVER PEMANAS
PINTU RUANG PEMANAS
SAKLAR
PENEKAN
MAGNETIC CONTACTOR
KIPAS
TEMPAT BEBAN
NAMA
BAHAN
JUMLAH CATATAN
