SIDANG TUGAS AKHIR METALLURGY

(1)

PENGARUH PENAMBAHAN PROSENTASE FRAKSI VOLUME HOLLOW GLASS MICRSOSPHERE KOMPOSIT HIBRIDA LAMINA DENGAN PENGUAT SERAT ANYAMAN TERHADAP

KARAKTERISTIK TARIK DAN BENDING

Nama : Made Rasindradita NRP : 2108 100 080

Dosen Pembimbing : Prof.Dr.Ir.WajanBerata,DEA

SIDANG TUGAS AKHIR METALLURGY

(2)

Latar Belakang

Kebutuhan Solusi

Dunia Industri

Komposit Material

dengan kinerja

yang baik

(3)

Perumusan Masalah

Bagaimana pengaruh penambahan jumlah volume Hollow Glass Microspheres (HGM) terhadap kekuatan tarik komposit hibrida

dalam fraksi tetap.

Bagaimana pengaruh penambahan jumlah volume Hollow Glass Microspheres (HGM) terhadap kekuatan bending komposit hibrida

dalam fraksi tetap.

(4)

Tujuan Penelitian

1 • Mengetahui pengaruh penambahan jumlah volume Hollow Glass Microspheres (HGM) terhadap karakteristik tarik komposit hibrida dalam fraksi tetap.

2 • Mengetahui pengaruh penambahan jumlah volume Hollow Glass Microspheres (HGM)

terhadap karakteristik bending komposit hibrida

dalam fraksi tetap.

(5)

Batasan Masalah

Komposisi antara penguat dengan

matrik di setiap lapisan dianggap

sama.

Distribusi serat di dalam matrik

pada setiap lapisan dianggap

sama.

Spesimen yang dihasilkan dari

proses pencetakan dianggap baik.

Suhu ruangan pada proses pembuatan dan

pengujian dianggap konstan.

(6)

Metode Manufaktur Hand Lay Up

(7)

Pengujian Mekanik

(8)

Diagram Alir

Penelitian

(9)

Variable Penelitian

Jenis material % Fiber glass % Resin polyester % HGM

0% 32 68 0

10% 32 61,2 6,8

20% 32 54,4 13,6

30% 32 47,6 20,4

(10)

Kode Spesimen Volume fiber (ml)

Volume resin (ml) Volume HGM (ml)

0% 185,36 393,89 0

10% 185,36 354,51 39,38

20% 185,36 315,11 78,778

30% 185,36 275,72 118,16

400mm

Berat 1 lembar WR = 51,49 gram Berat 9 lembar WR = 9 x 51,49 gram

= 463,41gram

Massa jenis resin polyester = 1,3 gr/cm

³

Massa jenis hollow glass microspehere = 0,6 gr/cm

³

Massa jenis fiber glass = 2,5 gr/cm

³

(11)

Bahan

Polyester 157 Katalis Wax Fiber glass WR

HGM iM30k

(12)

Alat

• Cetakan terbuat dari

keramik dengan dimensi spesimen 40cm x 40cm.

• Timbangan digital

• Gelas plastik

• Solasi / lakban plastik

• Amplas

• Sarung tangan

• Masker

• Penggaris /mistar

• Cutter

• Gunting

• Kuas kecil & besar

• Roller

• Kapi

• Ragum

• Mesin pemotong / gerinda

tangan

(13)

Pengujian Mekanik Spesimen

•

Sketsa spesimen pengujian bending ASTM D790M

•

Sketsa spesimen pengujian tarik ASTM D 3039M-95a

(14)

Pengujian spesimen

Pengujian mekanik menggunakan mesin Uji Tarik-Bending Wolfert.

Pengamatan mikro mengunakan SEM Pengamatan optis menggunakan mikroskop Stereo Zeiss STEMI DV4

(15)

DATA HASIL PENELITIAN UJI TARIK

No Spesimen P (kN) ∆L (mm) σ (MPa) σ rerata

(Mpa) ε (%) ε rerata (%) mode kegagalan

1 TL 0% 1 23.2 14 128.88

122,41

3.8

3,8

LAT

2 TL 0% 2 20.3 13 112.77 3.6 LAT

3 TL 0% 3 22.6 14 125.55 3.8 LAT

4 TL 10% 1 24 14 133.33

136,12

3.8

4,1

LAT

5 TL 10% 2 24.2 14 134.44 3.8 LAT

6 TL 10% 3 25.3 16 140.55 4.4 DGM

7 TL 20% 1 18.3 11 101.66

112,97

3

3,16

LAT

8 TL 20% 2 21 11 116.66 3 LAT

9 TL 20% 3 21.7 12 120.55 3.3 LAT

10 TL 30% 1 17.6 9 97.77

97,23

2.5

2,23

LAT

11 TL 30% 2 19.2 8 106.66 2.2 DGM

12 TL 30% 3 15.7 7 87.22 1.9 LAT

(16)

DATA HASIL PENELITIAN UJI TARIK

122.41

136.12

112.97

97.23

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0% 10% 20% 30%

Tegangan Tensile (Mpa)

Prosentase HGM

Tegangan VS Prosentase HGM

Dari grafik didapatkan adanya ada peningkatan tegangan tarik pada

penambahan 10% Hollow Glass Microsphere dan terjadi penurunan tegangan tarik pada penambahan 20%

dan 30% Hollow Glass Microsphere material komposit dari pengaruh penambahan fraksi volume Hollow Glass

Microsphere dengan lapisan lamina komposit hibrida

(17)

DATA HASIL PENELITIAN UJI TARIK

3.8 4.1

3.1

2.2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

0% 10% 20% 30%

Regangan Tensile (%)

Prosentase HGM

Regangan VS Prosentase HGM

Dari grafik didapatkan adanya peningkatan regangan tarik komposit

dari pengaruh penambahan fraksi volume 10 % Hollow

Glass Microsphere dengan lapisan lamina

komposit hibrida

(18)

DATA HASIL PENELITIAN UJI TARIK

Delaminasi

Fiber Fracture Matrix cracking

Spesimen uji tarik 0% HGM

Spesimen uji tarik 10% HGM

Delaminasi

(19)

HASIL PENELITIAN UJI TARIK

Delaminasi

Spesimen Uji Tarik 20% HGM

Delaminasi

Fiber Fracture

Matrix Cracking

Spesimen Uji Tarik 30% HGM

(20)

HASIL PENELITIAN UJI TARIK

Pada gambat pengamatan hasil SEM pola patahan yang terjadi pada pengujian tarik spesimen dengan 0% HGM, didapatkan beberapa macam mekanisme kegagalan komposit yang hampir sama tiap spesimen. Yaitu adanya matrix

cracking , delaminasi, serta fiber fracture

(21)

HASIL PENELITIAN UJI TARIK

Pada gambar pengamatan hasil SEM nampak terjadi matrix cracking,

delaminasi dan fiber fracture pada spesimen tarik penambahan 10% Hollow

Glass Microsphere.

(22)

DATA HASIL PENELITIAN UJI BENDING

No Spesimen P (kN) Defleksi

(mm) S (MPa) S rata-rata

(Mpa) E (GPa) E rata-rata

(Mpa)

1 BL 0% 1 3.1 9 538.19

538,19

25,95

27,17

2 BL 0% 2 3.25 8 564.23 30,61

3 BL 0% 3 2.95 9 512.15 24,96

4 BL 10% 1 2.35 8 407.98

445,61

22,13

26,57

5 BL 10% 2 2.65 7 460.06 28,52

6 BL 10% 3 2.7 7 468.75 29,06

7 BL 20% 1 1.65 9 286.45

289,35

13,81

11,92

8 BL 20% 2 1.8 12 312.5 22,61

9 BL 20% 3 1.55 11 269.09 21,23

10 BL 30% 1 0.91 8 157.986

203,13

65,07.

8,79

11 BL 30% 2 1.65 11 286.453 11,31

12 BL 30% 3 0.95 11 164.93 8,57

(23)

DATA HASIL PENELITIAN UJI BENDING

538.19

445.61

289.35

30%, 203.13

0 100 200 300 400 500 600

0% 10% 20% 30%

Tegangan Bending (MPa)

Prosentase HGM

Tegangan vs Prosentase HGM

Dari grafik didapatkan adanya penurunan kekuatan

bending komposit dari pengaruh penambahan fraksi

volume Hollow Glass Microsphere

dengan lapisan lamina komposit

hibrida

(24)

DATA HASIL PENILITIAN UJI BENDING

27.17 26.57

11.92

8.79

0 5 10 15 20 25 30

0% 10% 20% 30%

Modulus elastisitas (GPa)

Prosentase HGM

Modulus elastisitas VS Prosentase HGM

Dari grafik didapatkan adanya penurunan modulus elastisitas bending komposit dari pengaruh penambahan

fraksi volume Hollow Glass Microsphere dengan lapisan lamina

komposit hibrida

(25)

DATA HASIL PENILTIAN UJI BENDING

Fiber Pull Out Delaminasi

Buckling

Spesimen Uji Bending 0% HGM

Matrix Cracking

Fiber pull out

Delaminasi

Spesimen Uji Bending 10% HGM

(26)

DATA HASIL PENILITIAN UJI BENDING

Fiber Pull Out Matrix cracking Delaminasi

Spesimen Uji Bending 20% HGM

Fiber Pull Out Matrix cracking

Delaminasi

Spesimen Uji Bending 30% HGM

(27)

DATA HASIL PENILITIAN UJI BENDING

Pada gambar hasil SEM ini dapat diamati penampakan spesimen bending tanpa Hollow Glass Microsphere pada salah satu lamina bagian atas, terjadi fiber pull out pada serat kaca

Pada gambar hasil SEM ini dapat diamati penampakan spesimen tarik tanpa

Hollow Glass Microsphere, terjadi matrix cracking pada resin polyester.

(28)

DATA HASIL PENILITIAN UJI BENDING

Pada gambar hasil SEM spesimen dengan 10% HGM dapat diamati

spesimen bending komposit hibrida lamina penambahan Hollow Glass

Microsphere terdapat matrix cracking dan fiber fracture

(29)

KESIMPULAN DAN SARAN

• KESIMPULAN

• Penambahan prosentase fraksi volume 10% hollow glass microsphere pada komposit hibrida lamina dapat menaikkan tegangan tarik serta regangan tarik dan pada penambahan 20% dan 30% hollow glass microsphere menurunkan nilai tegangan dan

regangan tarik.

• Penambahan prosentase fraksi volume hollow glass microsphere pada komposit hibrida lamina dapat menurunkan tegangan bending serta modulus elastisitas bending

• SARAN

• Penggantian matriks dengan tipe yang lebih ulet agar dapat diketahui pengaruhnya terhadap komposit hibrida baik dengan metode lamina maupun sandwich.

• Perlu adanya metode atau alat khusus agar proses pecampuran hollow glass microsphere dapat tercampur merata.

• Proses pembuatan hendaknya menggunakan metode selain hand lay up, agar spesimen yang dihasilkan nantinya dapat menekan jumlah void yang timbul pada

proses pembuatan karena akan mempengaruhi hasil pengujian.

(30)