TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

(1)

PENGARUH FRAKSI VOLUME

SERBUK ALUMINIUM

TERHADAP KEMAMPUAN MENGHANTARKAN

PANAS

KOMPOSIT SERBUK ALUMINIUM-EPOKSI

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh: AGUNG PRANAYUDA

NIM : 015214041

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

(2)

THE INFLUENCE

OF VOLUME ALUMINUM POWDER FRACTION

TO HEAT TRANSFER

OF ALUMINUM POWDER-EPOXY COMPOSITE

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

by

AGUNG PRANAYUDA Student Number : 015214041

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

(3)

(4)

(5)

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 28 Juli 2007

Penulis

(6)

INTISARI

Tujuan penelitian ini adalah untuk mencari fraksi volume terbaik komposit lem epoksi-serbuk aluminium yang mampu memberikan hantaran panas paling baik dari campuran lem epoksi 0%, 25%, 50%, dan 75% serbuk aluminium.

Pengambilan data dengan dua cara yaitu dengan menggunakan alat Heat Conduction Apparatus dan penjemuran dibawah sinar matahari. Bahan yang digunakan adalah aluminium yang dilem dengan 4 macam variasi fraksi volume yaitu : lem epoksi-sebuk aluminium 0%, 25%, 50%, dan 75%. Setelah dilakukan pengeleman didiamkan hingga lem benar-benar kering, kemudian dilakukan pengujian untuk mengetahui besarnya hantaran panas yang dihasilkan oleh lem epoksi dan campuran lem epoksi-serbuk aluminium.

Dari pengujian konduktifitas termal dengan menggunakan alat Heat Conduction Apparatus, diperoleh presentase kenaikan suhu yang dicapai oleh komposit lem epoksi 25%, 50% dan 75% serbuk aluminium masing-masing adalah 3,98%; 15,1% dan 25,42%. Sedangkan pada pengujian dibawah sinar matahari langsung diperoleh angka prosentase 0,176%; 10,6% dan 22,8%.

(7)

ABSTRACT

The objective of this research was to find out the best volume fraction composite of aluminum powder epoxy glue which was able to give the best heat conductor of composite of epoxy glue 0%, 25%, 50%, and 75% aluminum powder.

Conductivity where two ways in taking the data: first was by using Heat Conductivity Apparatus tool and second was by shining under sun shine. The materials used were aluminum which was glue by 4 kinds of volume fraction: aluminum powder epoxy glue 0%, 25%, 50%, and 75%. After the materials were glue, the material were been motionless until the glue was exactly dry and then the experience was done in order to know the scale of heat which was produced by epoxy glue and the composite of aluminum powder epoxy glue.

From thermal conductivity examination using Heat Conduction Apparatus, there was increasing percentage of thermal which was gained by epoxy glue composite 25%, 50%, and 75% of aluminum powder: each percentage was 3,98%, 15,1%, and 25,42%. Whereas in examination in the sun shine the percentage number where 0,176%; 10,6%; and 22,8%.

(8)

KATA PENGANTAR

Segenap puji dan syukur kepada Tuhan yang Maha Esa yang telah memberikan kasih dan anugrah-Nya kepada penulis, sehingga penulis diberi kemudahan dan kelancaran dalam menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini, yang merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk memperoleh gelar sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam proses penyusunan Tugas Akhir ini penulis tak lepas dari bantuan dan masukan dari berbagai pihak, seperti halnya dalam bentuk dorongan, motivasi, bimbingan, sarana dan materi. Untuk itu pada kesempatan ini hanya terima kasih yang sebesar-besarnya yang dapat penulis ucapkan kepada:

1. Romo Ir. Greg. Heliarko SJ.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.Sc., Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T., Dosen Pembimbing yang telah membimbing dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

3. Laboran Laboratorium Teknologi Mekanik dan Laboratorium Perpindahan Panas Universitas Sanata Dharma yang telah membantu penelitian penulis.

4. Segenap dosen dan karyawan Jurusan Teknik Mesin FT-USD yang telah membimbing dalam masa-masa kuliah.

(9)

6. Untuk adikku satu-satunya, terimakasih atas doa dan pinjaman printernya. 7. Teman satu kos dan kampus Agus, Widyo, Toples, Gendut, Natan, Tetek,

Daniel, Tedi, maaf kalo selalu merepoti kalian semua.

8. Temanku di rumah Krisna, Sukirno, Dwi, Tukino, Pendi, sahabatku Yetik dan Repha teman suka duka sejak SMA yang selalu mendorong dan menyemangati untuk segera menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Anton dan CB yang telah membantu dan melengkapi penyusunan Tugas Akhir ini.

10.Teman-teman TM angkatan 2001 yang telah mendukung kelancaran penyusunan Tugas Akhir ini.

Tiada kata yang bisa penulis ucapkan selain terima kasih dan semoga Tuhan selalu memberkati dan membalas segala kebaikan anda semua.

Demikian usaha yang telah penulis lakukan sudah semaksimal mungkin, namun penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu dengan terbuka dan senang hati menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kemajuan yang akan datang.

Semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna dan memberikan wawasan lebih tentang ilmu pengetahuan dan teknologi bagi semua pembaca.

Yogyakarta, 28 Juli 2007

(10)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

HALAMAN JUDUL BAHASA INGGRIS... ii

HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING... iii

HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI DAN DEKAN... iv

HALAMAN PERNYATAAN... v

INTISARI... vi

ABSTRACT ... vii

KATA PENGANTAR... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR... xiii

DAFTAR TABEL... xvi

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah dan Metode Pengujian ... 3

1.3. Tujuan Penelitian ... 5

1.5. Manfaat Penelitian ... 5

BAB II DASAR TEORI... 6

(11)

2.1.4. Sifat-sifat Aluminium ... 8

2.1.5. Aluminium Murni ... 10

2.2. Resin epoksi ... 11

2.2.1. Produksi ... 12

2.2.2. Sifat-sifat ... 14

2.2.3. Pencetakan ... 14

2.2.4. Penggunaan ... 15

2.3. Proses Perpindahan Panas ... 16

2.3.1. Kalor Berpindah dari Suhu Tinggi ke Suhu Rendah.... 17

2.3.2. Kalor Jenis... 17

2.3.3. Kapasitas Kalor ... 18

2.3.4. Kalorimeter ... 18

2.3.5. Perpindahan Kalor Secara Konduksi ... 19

2.3.6. Perpindahan kalor Secara Konveksi... 22

2.3.7. Perpindahan Kalor Secara Radiasi ... 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN DASAR TEORI... 25

3.1. Skema Penelitian... 25

3.2. Alat dan Bahan... 26

3.3. Pembuatan Cetakan... 29

(12)

3.5. Metode Penelitian ... 32

3.5.1. Mencari Distribusi Suhu pada Benda Padat 1 Dimensi Koordinat Silinder... 33

3.5.2. Mencari Peningkatan Kondukvitas Lem Epoksi... 37

BAB IV DATA PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 39

4.1. Analisis Pengujian Konduktivitas Termal ... 39

4.2. Analisis Mencari Peningkatan Konduktivitas Panas Lem Epoksi... 54

BAB V KESIMPULAN DAN PENUTUP... 60

5.1. Kesimpulan ... 60

5.2. Penutup... 61

5.3. Saran... 62

DAFTAR PUSTAKA... 64

(13)

Gambar 1.1. Koordinat Benda Uji ... 4

Gambar 1.2. Posisi Titik Pada Benda Uji ... 4

Gambar 2.1. Perpindahan Kalor Konduksi ... 20

Gambar 2.2. Silinder Berisi Gas ... 22

Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian... 25

Gambar 3.2. Lem Epoksi ... 27

Gambar 3.3. Bentuk Serbuk Aluminium ... 28

Gambar 3.4. Cetakan Benda Uji ... 30

Gambar 3.5. Hasil Cetakan ... 32

Gambar 3.6. Specimen ... 33

Gambar 3.7. Rangkaian Alat yang di Gunakan untuk Pengambilan Data ... 33

Gambar 3.8. Alat yang di Gunakan untuk Pengambilan Data ... 34

Gambar 3.9. Posisi Benda yang Diuji ... 36

Gambar 3.10. Benda Uji dan Pemasangan Thermokopel ... 38

Gambar 3.11. Posisi Benda Uji pada Saat penjemuran... 38

Gambar 4.1. Diagram Distribusi Suhu pada Lem Epoksi... 40

Gambar 4.2. Diagram Distribusi Suhu pada Lem Epoksi dengan Campuran Serbuk Aluminium 25%... 41

(14)

Gambar 4.4. Diagram Distribusi Suhu pada Lem Epoksi dengan Campuran Serbuk Aluminium 75%... 42 Gambar 4.5. Diagram Distribusi Suhu pada Silinder Aluminium ... 42 Gambar 4.6. Diagram Distribusi Suhu pada Titik 2... 44 Gambar 4.7. Diagram Distribusi Suhu pada Titik 2 dengan Suhu

Awal 30 C ... 44 ° Gambar 4.8. Diagram Distribusi Suhu pada Titik 2 dengan Suhu

Awal 40 C. ... 45 ° Gambar 4.9. Diagram Distribusi Suhu pada Titik 2 dengan Suhu

(15)

Awal 30 C ... 49 °

Gambar 4.17. Diagram Distribusi Suhu pada Titik 3 dengan Suhu Awal 40 C ... 50 °

Gambar 4.24. Thermokopel dan Displaynya ... 54

Gambar 4.25. Grafik Distribusi Suhu Peningkatan Konduktivitas ... 56

(16)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Sifat- sifat Fisik Aluminium ... 10

Tabel 2.2. Sifat-sifat Mekanik Aluminium ... 11

Tabel 2.3. Sifat-sifat Bahan Pengeras dan Resin Epoksi Kaku... 12

Tabel 2.4. Sifat-sifat bahan logam ... 16

Tabel 2.5. Nilai Konduktivitas Termal Beberapa Bahan ... 21

Tabel 4.1. Distribusi Suhu Pengujian Konduktivitas Termal ... 40

(17)

1.1. Latar Belakang

Bahan material yang kita kenal pada umumnya adalah logam, keramik dan polimer. Disamping bahan-bahan tersebut masih ada bahan lain yaitu komposit. Komposit diartikan sebagai penggabungan dua bahan atau lebih unsur pokok yang memiliki sifat yang berbeda ke dalam satu bentuk material.

Saat ini banyak sekali dipakai bahan komposit di kehidupan sehari-hari. Bahkan digunakan juga pada sarana-sarana transportasi darat, laut, dan udara karena konstruksinya ringan, kuat, kaku, dan memberikan penampilan dan kehalusan permukaan lebih baik. Penggunaan komposit polimer secara luas sudah banyak kita temui dalam kehidupan sehari-hari misalnya : pipa, bak ornamen, mainan anak, peralatan kantor, peralatan rumah tangga, otomotif, penerbangan dan lain-lain.

Komposit juga bisa digunakan sebagai meterial pengikat (lem) bagi bahan lainya. Idenya adalah digunakan komposit campuran antara lem epoksi dengan serbuk alumunium sebagai pengikat antara plat alumunium dengan pipa alumunium.

(18)

2

Bahan lem epoksi sebagai pengikat juga sebagai peredam kalor (absorber termal), sudah benyak digunakan oleh produsen elektronik khususnya produsen perangkat keras komputer. Chipset atau IC yang dalam kerjanya sudah dipastikan komponen ini akan menghasilkan panas di mana panas ini harus dikendalikan atau diredam agar tidak merusak komponen itu sendiri.

Banyak produsen komponen elektronik menempelkan pendingin dengan IC menggunakan lem epoksi. Disamping harganya yang relatif murah untuk menekan biaya poduksi juga penggunaanya yang mudah dan prosesnya cepat.

Komposit merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat gabungan, yaitu gabungan antara bahan matriks atau pengikat dan reinforcement atau bahan penguat. Dalam berbagai aplikasi komposit terbukti efektif pada penggunaannya sebagai bahan teknik. Keunggulan komposit dibandingkan dengan bahan logam :

1. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang tinggi. 2. Sifat fatigue dan ketangguhan yang baik.

3. Tahan korosi.

4. Memberikan kehalusan permukaan lebih baik dan lebih ringan

Oleh karena itu banyak eksperimen terhadap proses pembuatan dan pengujian dilakukan untuk melihat sifat-sifat komposit termoset.

Beberapa masalah yang sering dihadapi adalah :

1. Pembuatannya memerlukan ketelitian dan ketekunan.

(19)

Bahan penguat untuk komposit dapat berupa jenis serat maupun partikel

dan flake. Sedangkan penggolongan untuk komposit menurut jenis matrik yang

digunakan dapat dibedakan menjadi komposit bermatrik, pengikat jenis logam, keramik maupun polimer.

Semakin banyaknya bahan komposit yang diaplikasikan dalam kehidupan masyarakat saat ini, maka itu banyak dilakukan pengembangan-pengembangan untuk memperoleh kualitas komposit yang semakin baik. Dalam hal ini, penulis ingin mengetahui seberapa besar kualitas dari komposit dengan alternatif penyelasian menggunakan cara perpindahan kalor. Di dalam perpindahan kalor diketahui bahwa masing-masing bahan mempunyai sifat spesifik yang berbeda-beda. Sifat tersebut antara lain : berat jenis ( ρ ), nilai konduktivitas termal ( k ), difusivitas termal ( α ). Melalui penelitian ini pula akan ditunjukkan hasil-hasil beserta pembahasannya.

1.2. Perumusan Masalah dan Metode Pengujian

(20)

4

aluminium

x

lubang untuk meletakkan termo kopel

sepesimen

Gambar 1.1. Koordinat Benda Uji

3

2

1

T1 T2

(21)

Seluruh penelitian yang dilakukan di laboratorium dilakukan terhadap benda uji berbahan komposit campuran antara lem epoksi dan serbuk alumunium. Dengan asumsi :

1 Sifat bahan tetap ( ρ, c, k : konstan ) atau tidak terpengaruh perubahan suhu.

2 Selama proses benda tidak mengalami perubahan bentuk dan volume. 3 Tidak ada energi yang dibangkitkan di dalam benda.

1.3. Tujuan Penelitian

Mencari fraksi volume terbaik dari komposit lem epoksi-serbuk aluminium yang mampu memberikan hantaran panas yang paling baik.

1.4. Manfaat Penelitian

(22)

BAB II DASAR TEORI

2.1. Aluminium

Aluminium (Al) merupakan logam yang cukup banyak di alam.

Aluminium ditemukan pada tahun 1809 oleh Sir Humpheny Davy dan pertama

kali direduksi sebagai logam oleh Hans Christian Oerted pada tahun 1825. pada

tahun 1886 Paul Heroult di Prancis dan C.M Hall di Amerika Serikat secara

terpisah telah memperoleh logam aluminium dengan cara elektolisa. Bahan

dasarnya adalah bauksit yang umumnya banyak terdapat didaerah tropis dan

sub-tropis yang mempunyai curah hujan tinggi. Bauksit terbentuk dari proses

pelapukan (weathering) batuan beku.

2.1.1. Produksi Alumina

Aluminium dipoduksi dari bauksit yang merupakan campuran

gibsite [Al(OH) ], diaspore [Al O (OH)] dan mineral lempung seperti koalinit

[Al Si O (OH) ].

3

2 2 5 4

Proses aluminium dari bauksit, untuk memisahkan alumina dengan

bauksit melalui dua tahap :

1. Proses pengolahan alumina (Al O ) ₂ ₃

(23)

2.1.2. Proses Pengolahan Alumina

Proses pengolahan bauksit menjadi alumina melalui suatu rangkaian

proses yang disebut proses Bayer. Bauksit dimasukkan dalam lautan (NaOH)

dan didalam bentuk sodium aluminat.

Al O₂ ₃ + 2 NaOh 2NaAlO + H O (160 -170₂ ₂ ° °C)

Lalu didinginkan perlahan-lahan sampai temperatur 25 -35°C untuk

mengendapkan alumunium hidroksida [Al (OH )], menurut reaksi:

°

2 3

NaAlO + 2 NaOh Al O + NaOH ₂ ₂ ₃

Kemudian Al (OH ) atau aluminium hidroksida dicuci selanjutnya

dipanaskan sampai suhu 1100°- 1200 C untuk menghasilkan aluminium

oksida (Al O ), menurut reaksi berikut :

3

°

2 3

2Al (OH) Al O₃ ₂ ₃+ H O ₂

2.1.3. Proses Elektrolisa Alumina Menjadi Aluminium

Aluminium yang diperolah dari pangolahan bauksit, diproses secara

elektolisa pada temperatur tinggi dengan proses Hall-Heroult. Karena alumina

mempunyai titik lebur tinggi mencapai 2000 C, maka alumina dilarutkan

kedalam cairan cyolite (Na₃AlF ) yang bertindak sebagai elektrolit, sehingga

mengakibatkan titik lebur menjadi rendah mencapai 1000 C. 15% Al O₃

dapat diuraikan kedalam cyolite dan elektolisa disini sebagai reduksi Al O₃.

°

6

°

2

Pemakaian aluminium pada era-modern ini meningkat setiap

(24)

8

Aluminium paling banyak digunakan diantara logam non-ferro, hal ini

dikarenakan aluminium mempunyai sifat-sifat yang baik antara lain :

1. Ringan

2. Tahan korosi

3. Mudah dibentuk

4. Konduktivitas tinggi dan hantaran listrik yang baik.

Sedangkan paduan aluminium banyak digunakan dalam hal, antara lain :

1. Peralatan rumah tangga.

2. Industri pesawat terbang serta industri transportrasi lainya.dan masih

banyak lagi.

2.1.4. Sifat-sifat Aluminium

Aluminium merupakan logam non-ferro yang banyak digunakan

karena mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :

1. Kerapatan (density)

Aluminium mempunyai berat jenis rendah, yaitu: 2700 kg/mm3.

2. Tahan terhadap korosi (Corrosion seristance)

Dalam teori logam non-ferro, dijelaskan bahwa semakin besar

kerapatan maka semakin baik daya tahan terhadap korosinya, tetapi

aluminium merupakan pengecualian. Dalam kehidupan sehari-hari

kenyataanya bahwa aluminium merupakan logam non-ferro yang

mempunyai daya tahan yang baik. Hal ini disebabkan oleh lapisan

(25)

mengendalikan laju korosi dan melindungi lapisan dibawahnya dari

serangan atmosfer berikutnya.

3. Sifat mekanis (Mechanical properties)

Aluminium mempunyai kekuatan tarik, kekerasan, dan sifat mekanis

lainnya sebanding dengan paduan bukan besi (non-ferrous alloys)

lainya, dan sebanding dengan beberapa jenis baja.

4. Penghantar panas listrik yang baik (Heat electrical conductivity)

Disamping daya tahan yang baik terhadap korosi, aluminium memiliki

daya hantar listrik yang tinggi. Daya hantar listrik aluminium murni

sekitar 60% dari tembaga.

5. Tidak beracun (non-toxicity)

Aluminium dapat digunakan sebagai pembungkus makanan dan

minuman kaleng. Hal ini disebabkan reaksi kimia antara makanan atau

minuman tidak menghasilkan zat beracun yang membahayakan

manusia.

6. Sifat mampu bentuk (Formability)

Aluminium dapat dibentuk dengan mudah, karena aluminium

mempunyai sifat mudah ditempa (malleability) yang memungkinkanya

dibuat dalam bentuk pay atau lembaran tipis.

7. Titik lebur rendah (melting point)

Titik lebur aluminium relatif rendah sebesar 660 C, sehingga sangat

baik untuk proses penuangan dengan waktu peleburan relatif singkat

dan biaya operasi akan lebih murah.

(26)

10

Selain sifat-sifat tersebut masih bayak lagi sifat-sifat alumunium yang

menguntungkan, seperti : anti magnetic, reflektifitas tinggi, nilai

asitektur dan dekoratif baik, mudah dilakukan proses pengerjaan akhir

(finishing) dan lain sebagainya.

2.1.5. Aluminium Murni

Kemurnian aluminium sekitar 99,99% yaitu dicapai dengan empat

angka sembilan. Alumunium yang didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa,

umumnya mencapai kemurnian 99,85% berat. Tabel 2.1. dan 2.2. memperlihatkan

sifat-sifat fisik dan mekanik dari aluminium.

Tabel 2.1. Sifat- sifat Fisik Aluminium (Surdia T. Saito S : Pengetahuan Bahan Teknik)

Sifat-sifat Kemurnian Al (%)

99,996 >99,0

Massa jenis (20° C) 2,6989 2,71

Titik cair 660,2 653-657

Panas jenis 0,2297 0,2226

Hantaran listrik (%) 64,94 59(dianil)

Tahanan listrik koefisien temperatur (/° C) 0,00429 0,0115

Koefisien pemuaian (20-100° C) 23,8 x 10

6

− _0,0115

Jenis kristal, kontrak kisi Fcc, a = 4,013 kX Fcc, a = 4,04 kX

(27)

Tabel 2.2. Sifat-sifat Mekanik Aluminium (Surdia T. Saito S : Pengetahuan Bahan Teknik)

Kemunian Al (%)

99,996 >99,0

Sifat-sifat

Dianil 75% dirol dingin Dianil

Kekuatan tarik (kg/mm ) 2 4,9 11,6 9,3 16,6

Kekutan mulur (0,2%) (kg/mm ) 2 1,3 11,0 3,5 14,8

Perpanjangan (%) 48,8 5,5 35 5

Kekerasan Brinell 17 27 23 4,4

Sifat-sifat mekanik dan sifat-sifat fisik yang ditunjukkan dalam tabel

berubah menurut kemurnian, aluminium dengan kemunian 99,0% atau

diatasnya dapat dipergunakan diudara selama bertahun-tahun. Hantaran listrik

aluminium kira-kira 65% dari hantaran listrik tembaga, tetapi massa jenisnya

kira-kira sepertiganya, sehingga memungkinkan untuk perluasan

penampangnya. Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk kabel-kabel tenaga

dan bisa untuk lembaran tipis (foil).

2.2. Resin epoksi

Resin ini mempunyai kegunaan yang luas dalam industri teknik

(28)

12

2.2.1. Produksi

Pada saat ini produksinya adalah kebanyakan merupakan kondesat

dari bisfenol A (4-4’ dihidroksidifenil 2,2-propanon) dan epiklorhidrin.

Bisfenol A diganti dengan novolak, atau senyawa tak jenuh,

siklopentadien, dan sebagainya. Resin epoksi bereaksi dengan pengeras dan

menjadi unggul dalam kekuatan mekanik dan ketahanan kimia. Sifatnya

bervariasi bergantung pada jenis, kondisi dan pencampuran dengan

pengerasnya. Banyaknya campuran dihitung dari ekivalen epoksi (banyaknya

resin yang mengandung 1 mol gugus epoksi dalam gram). Tabel. 2.3.

menunjukkan beberapa contoh dan kondisi demikian :

a. Zat pengawet amin

Poliamin alifatik, misalnya dietilentriamin, trietilentetramim, dan

sebagainya, digunakan bagai zat pengawet dingin, tetapi zat-zat

tersebut beracun. Dalam banyak hal senyawa lain, seperti

akrilonitril, etilen oksida dan sebagainya, ditambahkan dan

digunakan sebagai senyawa tambahan yang mempunyai gugus

amin pada ujung.

b. Pengeras anhidrida asam

(29)

Tabel 2.3. Sifat-sifat Bahan Pengeras dan Resin Epoksi Kaku

(Surdia T. S

(30)

14

2.2.2. Sifat-sifat

a. Resin bifinol A

Kelekatanya terhadap bahan lain baik sekali. Bahan ini banyak

digunakan dalam cat atau logam, perekat, pelapis dengan serat

gelas. Pada pengawetan tak dihasilkan produk tambahan seperti

air, dan penyusutan volume kurang. Kestabilan dimensinya baik.

Sangat tahan tehadap zat kimia dan stabil terhadap banyak asam

kecuali asam pengoksida yang kuat, dan asam alifatik rendah,

alkali dan garam. Karena tak diserang oleh hampir semua

pelarut, bahan ini baik digunakan sebagai bahan non-korosif.

b. Resin sikloalifatik

Bahan ini viskositasnya rendah dan ekivalen epoksinya kecil.

Bahan ini berguna sebagai pengencer bisfenol karena mudah

penanganaya. Karena kaku dan rapuh, bahan ini banyak

digunakan untuk alat isolasi listrik yang diperkuat dengan serat

gelas. Ketahanan busur dan sifat anti alurnya baik.

2.2.3. Pencetakan

a. Pengecoran

Digunakan untuk poduksi perekat dan pembenam komponen

(31)

b. Pencetakan lapisan

Digunakan untuk produksi pelapis resin epoksi-serat gelas. Ada

metoda aliminasi basah (pengeras diletakkan dalam resin cair

dan ditambah pengencer atau pembasah, viskositasnya turun),

metoda laminasi kering (resin padat dilarutkan dalam pelarut

seperti aseton, dan pengeras yang tak bereaksi pada suhu rendah,

ditambahkan kemudian, dalam massa serat gelas dijenuhkan dan

dikeringkan), dan metode penggulungan filament (serat gelas

yang jenuh digulung pada inti dan diawetkan dengan

pemanasan).

2.2.4. Penggunaan a. Perekat

Hampir semua plastik dapat melekat cukup kuat kecuali resin

silikon, fluoresin, polietilen dan polipropilen. Jenis yang lain

adalah jenis yang paling sering dipakai. Paling luas digunakan

dalam industi penebangan, kontruksi dan litrik.

b. Cat

Bahan cat dapat dipakai tehadap bebagai bahan, dan secaa luas

digunakan kaena pelapisanya kuat, unggul dalam ketahanan air

dan ketahanan kimia.

c. Pencetakan coran

(32)

16

2.3. Proses Perpindahan Panas

Disini penulis akan menyinggung sediki tentang proses perpindahan

panas. Karena dalam pengambilan data dilaboatorium alat yang kami gunakan

behubungan erat dengan perpindahan panas. Dan apa yang kami amati adalah

mengenai pengaruh serbuk aluminium dengan campuran lem epoksi terhadap

distibusi kalornya.

Kalor merupakan salah satu bentuk energi. Istilah kalor berasal dari

kata Caloric. Istilah ini pertamakali dikenalkan oleh A.L. Lavosier seorang ahli

kimia dari Prancis. Oleh para ahli kimia dan fisika, kalor dianggab sebagai sejenis

zat alir yang tidak terlihat oleh manusia. Satu kalori didefinisikan sebagai

banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga

suhunya naik 1°C.

Pengaruh bahan terhadap distribusi suhu pada benda uji dapat dilihat

dengan adanya variabel k dan α. Tabel 2.4, memperlihatkan beberapa bahan

logam dengan sifat-sifatnya.

Tabel 2.4. Sifat-sifat Bahan Logam (Sumber : Holman, Perpindahan Kalor, 581)

(33)

2.3.1. Kalor Berpindah dari Suhu Tinggi ke Suhu Rendah

Pada sebuah benda yang mempunyai suhu yang tidak sama untuk

seluruh bagian-bagiannya akan terjadi perpindahan kalor dari bagian yang

bersuhu lebih tinggi kebagian yang bersuhu lebih rendah.

Demikian juga bila sebuah benda besuhu lebih tinggi dari suhu

lingkunganya. Benda tersebut akan mamancarkan energi sampai suhu benda

tersebut sama dengan suhu lingkunganya. Bila suhu sudah sama akan terjadi

keseimbangan atau tidak ada lagi perpindahan kalor atau energi.

2.3.2. Kalor Jenis

Suatu zat yang menerima kalor, selain mengalami pemuaian atau

perubahan wujud, pada zat tersebut juga terjadi kenaikan suhu. Besarnya

kenaikan suhu dapat dituliskan dari persamaan berikut.

mc Q t =

Δ ……….(2.1)

Dengan : c = kalor jenis (kl/g C) atau (J/kg.K) °

Q = kalor (kalori atau joule)

m = massa benda (g atau kg)

Δt= perubahan suhu ( C) °

Jadi Δt adalah perubahan suhu dari suatu zat yang menerima kalor

sebesar Q. Kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang

(34)

18

2.3.3. Kapasitas Kalor

Kapasitas kalor adalah bilangan yang menunjukkan banyaknya kalor

yang diperlukan oleh suatu benda untuk menaikan suhu sebesar 1 C. °

Kapasitas kalor dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.

t Q C

Δ

= ………...(2.2)

Dimana : C = kapasitas kalor (kal/ C) atau (joule/ C) ° °

Q = kalor yang diterima (kalori) atau (joule)

Δt = perubahan suhu ( C) °

Apabila kapsitas kalor (C) dihubungkan dengan kalo jenis (c) maka

akan didapatkan pesamaan berikut.

C = m.c……….………..(2.3)

Dimana : c = kalor jenis (kl/g C) atau (J/kg.K). °

C = kapasitas kalor (kal/ C) atau (joule/ C). ° °

2.3.4. Kalorimeter

Kalorimeter adalah suatu alat untuk memperlihatkan besarnya kalor

jenis suatu zat. Kalorimeter ini bekerja berdasarkan Asas Black. Asas Black

berbunyi besarnya kalor yang dilepaskan oleh sebuah benda yang suhunya

lebih tinggi akan sama dengan kalor yang diterima oleh benda yang bersuhu

(35)

Secara umum perpindahan kalor terjadi melalui 3 cara yaitu

konduksi (hantaran), konveksi (aliran) dan radiasi (pancaran). Ilmu

perpindahan kalor tidak hanya mencoba menjelaskan bagaimana energi kalor

itu berpindah, tatapi juga dapat meramalkan laju perpindahan yang terjadi

pada kondisi-kondisi tertentu. Selanjutnya pada bab ini akan dibahas secara

umum dasar teori perpindahan panas yang terjadi pada penelitian ini.

2.3.5. Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Bila salah satu ujung sebatang logam dimaksukkan kedalam api atau

dipanaskan maka ujung yang lainnya akan ikut panas walaupun tidak ikut

dimasukkan kedalam api, karena atom-atom di dalam zat padat yang

dipanaskan akan bergetar. Kemudian atom-atom tersebut akan memindahkan

sebagian energi yang dimilikinya ke atom-atom tetangga yang ditumbuknya.

Atom tetangga ini menumbuk atom tetangga lainya, demikian seterusnya

sehingga terjadi hantaran energi di dalam zat padat.

Untuk bahan logam, elektron-elektron yang dapat begerak bebas

juga ikut berperan di dalam merambatkan energi itu. Perpindahan kalor

dengan tidak diikuti perpindahan massa ini disebut dengan konduksi,

(36)

20

Gambar 2.1. Perpindahan Kalor Konduksi

Kalor yang mengalir dalam batang persatuan waktu dapat

dinyatakan dalam hubungan berikut.

x

k = koefisien konduksi termal (kal/m.s C). °

H = jumlah kalor yang merambat (mangalir) pada persatuan

waktu, persatuan luas (kal/s)

(37)

Tabel 2.5. Nilai Konduktivitas Termal Beberapa Bahan

Kuarsa (sejajar sumbu) Magnesit

Marmer Batu pasir Kaca, jendela Kayu mapel atau ek Serbuk gergaji

(38)

22

2.3.6. Perpindahan kalor Secara Konveksi

Rambatan kalor dengan disertai gerakan massa atau gerakan

partikel-partikel zat perantaranya disebut dengan perpindahan kalor secara

aliran atau konveksi. Rambatan kalor seperti ini terjadi pada fluida atau zat

alir, seperti pada zat cair, gas atau udara. Seperti tampak pada Gambar 2.2.

gas

Arah aliran kalor Ta > Tb

Ta Tb

Gambar 2.2. Silinder Berisi Gas

Apabila dua sisi yang berhadapan dari silinder suhunya berbeda,

lebih besar dari maka akan terjadi aliran kalor dari dinding yang bersuhu

ke dinding yang mempunyai . Peristiwa ini disebut konveksi kalor.

a

Demikian juga air didalam bejana jika dipanaskan dari bawah maka

akan terjadi rambatan kalor didalam air secara konveksi. Ini merupakan

konveksi alamiah. Peristiwa ini terjadi karena rapat massa dari air yang dekat

pemanas akan menjadi lebih kecil kemudian naik kepermukaan. Sampai

(39)

lebih rendah dari suhu dibagian bawah. Rapat massa air dipermukaan akan

menjadi lebih besar kemudian akan turun kembali. Peristiwa ini sesuai dengan

hukum gavitasi. Kemudian sampai dibawah mendapat pemanasan lagi, rapat

massanya turun lagi, demikian seterusnya sehingga terjadi aliran konveksi

alamiah secara terus-menerus.

Besarnya kalor yang merambat secara konveksi tiap satuan waktu

dapat dituliskan dalam persamaan berikut.

H = h.A.ΔT……….………(2.5)

Dengan : H = jumlah kalor yang berpindah tiap waktu (Kal/s)

A = luas penampang aliran (m2)

ΔT =T_a-Tb (beda suhu antara kedua tempat) ( C)

°

h = koefisien koneksi termal (kal/m.s°C).

Besarnya koefisien konveksi termal dari suatu fluida bergantung

pada bentuk dan kedudukan geometrik permukaan-permukaan pada bidang

aliran serta bergantung pula pada sifat fluida perantaranya.

2.3.7. Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Matahari merupakan sumber terbesar yang dapat dimanfaatkan oleh

manusia. Kalor yang dipancarkan matahari berupa gelombang yang dalam

perambatanya tidak memerlukan medium perantara. Cara perambatan kalor

seperti ini disebut dengan radiasi. Sebenanya, setiap benda pada setiap saat

(40)

24

benda sama dengan suhu lingkungan, benda tidak memancarkan radiasi lagi.

Dalam keseimbangan ini sebenarnya jumlah energi yang dipancarkan sama

dengan energi yang diserap oleh benda tersebut.

Dari hasil percobaan Josef Stefan diperoleh bahwa besarnya energi

persatuan luas, persatuan waktu yang dipancarkan oleh benda yang bersuhu T

memenuhi persamaan berikut.

4 T e

W = σ ………(2.6)

Dengan :

W = energi yang dipancarkan persatuan waktu, persatuan luas (watt/ 2)

m

σ = konstantanta Stefan-Boltzmann (5,72x10−8 watt/m .K ) 2 4

T = suhu mutlak benda, dalam derajat Kelvin (K)

e = koefisien emisivitas (0< e ≤1)

Untuk benda hitam sempurna, harga e = 1 karena benda hitam

merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik. Sedangkan permukaan

(41)

3.1. Skema Penelitian

Agar lebih sistematis dalam penelitian maka dibuat alur jalannya penelitian seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian Bahan Lem Epoksi dan Serbuk Aluminium

Pembuatan spesimen dengan variasi jumlah fraksi volume sebuk alumunium terhadap volume lem epoksi sebesar 0%, 25%, 50%,

75%.

Pengujian Konduktivitas thermal

Peningkatan Konduktivitas Panas Lem Epoksi

Analisis Data

Pembahasan

Literatur

(42)

26 Untuk melakukan penelitian kita harus mempersiapkan bahan-bahan dan peralatanya terlebih dahulu. Dalam pengadaan bahan percobaan kita harus membeli beberapa bahan tersebut di toko, dan bahan-bahan tersebut tidaklah sulit untuk dicari, untuk bahan seperti lem epoksi dan aluminium banyak tedapat di toko-toko bahan bangunan atau toko yang menyediakan bahan-bahan teknik yang ada disekitar kita.

Dan selanjutnya persiapan dan beberapa bahasan akan kita bahas dibawah ini untuk mempermudah kita melakukan penelitian :

3.2. Alat dan Bahan

Dalam pembuatan benda uji, dipergunakan alat-alat sebagai berikut: 1. Bahan untuk membuat cetakan: mengunakan paralon (dimensi

sesuai dengan cetakan yang akan dibuat). 2. Alat pemotong: gergaji, pisau dan gunting.

3. Alat pengaduk dan pencampur: kaca dan stik pengaduk (kayu/plastik).

4. Alat Bantu dalam pencetakan: kain lap bersih, double-tape, cuter, skrap.

5. Alat ukur: takaran, penggaris/meteran, jangka sorong.

6. Alat agar benda yang dicetak tidak merekat pada cetakan perlu dilapisi dengan plastik yang ukuran panjang dan lebarnya menyesuaikan dengan cetakan.

(43)

toko penjual perangkat computer).

Bahan bahan yang digunakan untuk membuat komposit serbuk aluminium dan lem adalah sebagai berikut:

1. Resin

Resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah lem epoxy atau plastic steel (steel filled epoxy). Dan disini lem sudah disertai pengerasnya karena ada dua warna (hitam dan putih) yang mana kalau dicampur akan mengeras dan padat, yang diproduksi PT. TW Devcon, Ilinois Toll Works Company, USA, ditunjukan pada Gambar 3.2. Resin yang dipakai dalam penelitian telah disertai spesifikasi khusus, sehingga sifat-sifat mekanisnya telah tercantum dalam label bungkusnya.

(44)

28 2. Serbuk Aluminium

Serbuk yang dipakai adalah serbuk aluminium yang dibuat dengan cara digergeji atau digerenda menggunakan kikir yang kasar, tak ada spesifik khusus dalam penggunaan aluminum dan yang kami gunakan adalah aluminium yang ada dipasaran. Dan selanjutnya dipisahkan antara serbuk yang paling halus dan yang paling kasar. Kemudian yang digunakan yaitu serbuk diantara yang paling halus dan yang kasar. Disini tidak ada spesifik khusus besar kecilnya ukuran dari serbuk alumunium tersebut. Bentuk dari alumunium yang telah dibuat serbuk tersebut bisa dilihat pada Gambar 3.3.

(45)

pengotornya dan kemudian direndam menggunakan selama 2 jam. Perendaman ini bertujuan untuk menghilangkan kandungan minyak yang terdapat dalam serbuk. Kemudian dibilas sampai bersih dengan air dan dijemur sampai benar-benar kering.

±

3.3. Pembuatan Cetakan

Dalam proses pembuatan komposit sebuk alumunium untuk uji konduktifitas termal, membutuhkan cetakan yang nantinya bentuk dan dimensi dari cetakan ini akan menjadi bentuk dan dimensi dari produk yang dibuat dalam cetakan tersebut.. Gambar dari cetakan untuk mencetak benda uji diperlihatkan pada Gambar 3.4. Proses pembuatan cetakan tersebut mempunyai urutan sebagai berikut:

1. Persiapan paralon beserta dimensi dan ukurannya, sbb:

Cetakan berbentuk silinder dengan 30mm (panjang) x 26mm (diameter), sebanyak 1 (satu) buah saja

2. Persiapan alat-alat pemotong (gunting),dan perekat (double-tape) 3. Melekatkan double-tape pada plastic pelapis yang akan dilekatkan

pada cetakan paralon.

(46)

30

27mm

Dimeter lubang 26mm

Panjang 30mm

Gambar 3.4. Cetakan Benda Uji

3.4. Pembuatan Benda Uji

Pembuatan benda uji komposit sangat sederhana karena hanya menggunakan cetakan utama yang berupa paralon, cetakan yang digunakan berbentuk silinder yang mempunyai dimensi panjang 30mm dan diameter lubang tengah 26mm.

Langkah-langkah pencetakan benda uji adalah sebagai berikut:

1. Cetakan dipersiapkan, permukaan cetakan dilapisi plastik agar benda uji tidak merekat pada cetakan. Pelapisan dilakukan sebanyak 1 kali.

(47)

jumlah volume yang akan dicetak.

0% serbuk aluminium = 100% lem epoksi 25% serbuk alumunium = 75% lem epoksi 50 % serbuk alumunium = 50% lem epoksi 75% serbuk alumunium = 25 % lem epoksi 100% alumunium = 0% lem epoksi

Dan semuanya berbentuk silinder sesuai dengan bentuk alat yang akan digunakan.

3. Kemudian Lem dan serbuk aluminium ditakar dengan menggunakan bekas suntikan refil dari tinta printer yang sudah tercantum ukuran-ukurannya sehingga memudahkan kami dalam menentukan jumlah volume dari lem dan serbuk aluminium dan kemudian dicampur diatas kaca dan diaduk hingga rata.

(48)

32 5. Cetakan kemudian diberi beban pada tutup cetakan agar didapat

hasil yang padat dan mendapatkan ukuran yang sesuai kebutuhan (±30mm).

6. Tunggu hingga kering baru hasil cetakan dilepas dari cetakanya. Gambar 3.5. mempelihatkan hasil dari pembuatan specimen. G

Gambar 3.5. Hasil Cetakan

0% serbuk Al 75% serbuk Al

50% serbuk Al 25% serbuk Al

3.5. Metode Penelitian

Pada sub bab ini akan dijelaskan tentang cara-cara pengambilan data di laboratorium, dengan spesifikasi bahan sebagai berikut :

1. Alumunium

• Diameter bahan = 25mm = 0,025m

• Panjang bahan = 30mm = 0,03m

2. Komposit lem epoksi-serbuk alumunium 0%, 25%,50% dan 75%

• Diameter bahan = 25mm = 0,025m

(49)

Gambar 3.6. Bentuk Specimen

Gambar 3.6. memperlihatkan bentuk spesimen yang akan diuji

3.5.1. Mencari Distribusi Suhu pada Benda Padat 1 Dimensi Koordinat Silinder.

Skema alat yang digunakan pada pengambilan data, dirangkai seperti gambar dibawah ini :

Gambar 3.7. Rangkaian Alat yang di Gunakan untuk Pengambilan Data

3 2 1

Temperature selector switch

ON Switch

Cooler Temperature (T)

Temperature measurement

(50)

34

Gambar 3.8. Alat yang di Gunakan untuk Pengambilan Data

Untuk memudahkan penyelesaian persoalan didalam proses perpindahan kalor, salah satu solusinya adalah membuatkan model matematik pada persoalan yang ditinjau. Kemudian menyelesaikan model matematik tersebut dengan memanfaatkan kondisi batas dan syarat awalnya. Pada umumnya untuk proses perpindahan kalor, model matematikanya berupa persamaan deferensial.

Model matematika untuk persoalan perpindahan kalor dalam arah radial untuk benda padat berbentuk silinder dinyatakan dengan

persamaan:

Khusus satu dimensi, tidak berbangkit energi, keadaan tak tunak :

t

Khusus satu dimensi, tidak berbangkit energi, keadaan tunak :

(51)

kondisi batas dan syarat awal, sedangkan untuk penyelesaian persamaan (3-2) hanya diperlukan kondisi batas.

Pada percobaan ini, akan diamati perubahan suhu pada benda silinder keadaan tak tunak dalam arah radial, dengan model matematik seperti pada persamaan (3-1) :

Dengan kondisi batas :

• Untuk daerah kecil pusat silinder, ada fluk panas sebesar q/A. Karena pada luasan kecil A didaerah pusat silinder mendapat energi kalor.

• Untuk r = Ro (jari-jari luar silinder), ada konveksi bebas. Karena pada tepi silinder bersentuhan dengan fluida yang bergerak, karenanya pada dinding silinder luar terjadi proses perpindahan panas secara konveksi.

Dengan syarat awal :

(52)

36

Gambar 3.9. Posisi Benda yang Diuji

Benda ini tidak berbangkit energi, karena aliran listriknya tidak berada didalam benda silinder. Energi listrik telah diubah ke energi panas melalui benda logam yang kemudian panas diberikan ke benda silinder pada daerah kecil di pusat silindernya. Gambar 3.9. memperlihatkan posisi pemasangan spesimen yang akan diukur suhunya.

Jalannya Pengambilan Data

1. Alat dirangkai seperti pada Gambar 3.7.

(53)

suhu awal pada titik 1 yaitu 30°C hingga 100 C. °

4. Catat debit aliran air (lite/menit), gunakan “alat pengukur volume” dan stop watch. Dan catat pula suhunya.

5. Setelah selesai matikan switch, sehingga posisi OFF, demikian juga aliran airnya.

Tujuan pengujian konduktivitas termal:

- Untuk mengamati besar panas yang dialirkan oleh suatu bahan.

3.5.2. Mencari Peningkatan Kondukvitas Lem Epoksi

Pengujian ini untuk mencari besar energi kalor yang diserap oleh komposit lem epoksi-serbuk aluminium. Spesifikasi dari benda uji yaitu berbentuk bujur sangkar, dengan plat yang besar lebar 50mm dan yang kecil 30mm. Benda uji dilem menggunakan lem epoksi dan campuran lem epoksi-serbuk aluminium dengan ketebalan pengeleman 1-2mm. Terlihat pada Gambar 3.10. Untuk pengujian ini dilakukan dengan menjemur benda uji dibawah terik sinar matahari sebagai sumber panas di dalam sebuah kotak kaca. Tidak ada spesifikasi khusus dari kotak kaca tesebut, kami hanya menggunakan kotak kaca bekas aquarium ikan yang sudah tidak dipakai.

(54)

38

Thermokopel 1 Benda Uji

Thermokopel 2

Ketebalan Lem 1-2mm 50mm

30mm

50mm

30

mm

Sinar matahari

Thermokopel 2 Thermokopel 1

oleh panas matahari di mana panas dalam kotak kaca lebih tinggi dari pada panas di udara bebas. Gambar 3.11. memperlihatkan posisi benda uji pada saat penjemuran.

Gambar 3.10. Benda Uji dan Pemasangan Thermokopel

Gambar 3.11. Posisi Benda Uji pada Saat penjemuran

Tujuan mencari peningkatan kondukvitas lem epoksi:

(55)

4.1. Analisis Pengujian Konduktivitas Termal

Dari pengujian absorptivitas ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan setiap spesimen menyerap dan menghantakan energi panas. Data-data yang diambil dalam penelitian ini adalah data konduktivitas termal, yaitu sebagai berikut:

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Konduktivitas Termal.

Daya alat : 15 Watt

Kondisi batas

“daerah kecil” pusat silinder : r = 0, terdapat fluks sebesar q/A (konduksi) Kondisi batas

pada jari-jari luar silinder : r = R, perpindahan panas konveksi Debit air : 16,06 detik/liter

Suhu air : 26,2

Posisi titik 1. pada r : 0 mm (sebagai titik suhu awal) Posisi titik 2. pada r : 10 mm

(56)

40

Tabel 4.1. Distribusi Suhu Pengujian Konduktivitas Termal

Gambar 4.1. Diagram Distribusi Suhu pada Lem Epoksi dengan Campuran Serbuk Aluminium 0%

(57)

0

(58)

42

0

(59)

Dengan menambah jumlah volume serbuk alumunium dapat mencapai jenis campuran komposisi komposit yang diinginkan, yang dapat dilihat pada sebagian hasil pengujian diikuti meningkatnya konduktivitas. Hal-hal kemungkinan disebabkan kurang maksimalnya pengujian yang diikuti beberapa faktor, yaitu :

1 Karakter komposit yang kurang merata dalam pencampurannya. 2 Terjadinya rongga-rongga udara pada benda uji.

3 Kurang sempurnanya penempelan benda uji pada pembangkit kalor alat uji.

4 Kurang banyak pemberian pasta penghantar panas pada benda uji kepembangkit kalornya.

(60)

44

Diagram Uji Konduktivitas

Distribusi suhu pada titik ke-2

0

Suhu yang dicapai

(

•C

)

100% Serbuk Al 0% 25% 50% 75%

Gambar 4.6. Diagram Distribusi Suhu pada Titik 2

28,1 28,1 28,1

(61)

30,1

Gambar 4.8. Diagram Distribusi Suhu pada Titik 2 dengan Suhu Awal 40 °C

(62)

46

(63)

47,7 51,5

(64)

48

60,2 62,6

69,3

75,5

98,7

55 65 75 85 95 105

0% 25% 50% 75% 100%

Prosentase Aluminium

Suhu(

•C

)

(65)

Distribusi suhu pada titik ke-3

Suhu yang Dicapai (

•C

)

0% 25% 50% 75% 100% Serbuk Al

Gambar 4.15. Diagram Distribusi Suhu pada Titik 3

27 27,1 27,3

(66)

50

(67)

30,8 31,3 33

(68)

52

(69)

38,5 39,3 44,5

(70)

54

Aluminium : 98,2°C

4.2. Analisis Mencari Peningkatan Konduktivitas Panas Lem Epoksi

Pengambilan data peningkatan konduktivitas ini bertujuan untuk mengetahui suhu tertinggi yang dihasilkan oleh efek panas radiasi dalam kotak kaca yang dapat diserap oleh bahan Gambar 4.24. memperlihatkan alat yang dugunakan untuk mengambil data. Diketahui bahwa dengan membuat komposisi serbuk aluminium yang berbeda-beda, dalam penelitian ini lem epoksi sebagai bahan ujinya dapat meningkatkan konduktivitas panas bahan tersebut.

Perubahan angka konduktivitas panas ini ditentukan oleh cuaca yang terjadi pada saat pengujiaan. Perubahan cuaca akan berpengaruh dengan hasil yang akan diperoleh, bila cuaca pada saat pengujian baik atau panasnya terik akan diperoleh suhu yang lebih tinggi. Dilihat dari salah satu data hasil pengujian, kondisi yang baik pada saat suhu tertinggi terjadi pada saat matahari benar-benar terik dan tidak tertutup sedikit awan.

Termokopel

(71)

Gambar 4.24. Termokopel dan Displaynya

Data yang diambil dalam penelitian ini adalah data suhu yang dicapai oleh radiasi sinar matahari, yaitu sebagai berikut:

Tabel 4.2. Peningkatan Konduktivitas Surya

(72)

56

35 170 70,5 56,6 56,7 62,6 68,3

(73)

(74)

58

Data hasil pengujian mencari peningkatan konduktivitas panas lem epoksi: Suhu tertinggi yang dapat dicapai pada plat yang langsung terkena sinar matahari adalah 70,5°C pada menit ke-170. Sedangkan setelah melalui lem epoksi suhu yang dicapai yaitu;

Lem epoksi dan 0% serbuk Al : 56,6 C ° Lem epoksi dan 25% serbuk Al : 56,7 C ° Lem epoksi dan 50% serbuk Al : 62,6 C ° Terjadi setelah penjemuran selama 170 menit

(75)

Foto Benda uji

Pengujian Konduktivitas Termal

Gambar silinder Aluminium

Gambar silinder Lem Epoksi dengan 0% Serbuk Al

Gambar silinder Lem Epoksi dengan 25%

serbuk Al

Gambar silinder Lem Epoksi dengan 50%

serbuk Al

(76)

60

Pengujian Peningkatan Konduktivitas Termal

Gambar Pengelema dengan Komposit L Epoksi 25% Serb

n Plat em uk Al Gambar Pengeleman Plat

Al dengan Komposit Lem Epoksi 0% Serbuk Al

Gambar Pengeleman Plat dengan Komposit Lem Epoksi 50% Serbuk Al

Gambar Pengelema dengan Komposi

(77)

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian, pengujian dan analisis di laboratorium Perpindahan Panas dan laboratorium Teknologi Mekanik jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma, maka dapat disimpulkan:

Dari pengujian konduktivitas termal, disimpulkan dengan membuat vareasi komposisi serbuk aluminium 25%, 50%, dan 75% yang paling baik menghantarkan panas yaitu komposisi lem epoksi dengan 75% sebuk aluminium. Berikut ini prosentase selisih kenaikan suhu yang dicapai oleh masing-masing bahan terhadap suhu lem epoksi dengan 0% serbuk aluminium adalah :

Campuran 25% serbuk dan Al Lem epoksi : 3,98% Campuran 50% serbuk dan Al Lem epoksi : 15,1% Campuran 75% serbuk dan Al Lem epoksi : 25,42% Dari hasil penelitian dengan cara penjemuran dibawah sinar matahari langsung, diperoleh suhu tertinggi yang dicapai saat itu 69,5°C, yaitu campuran lem epoksi dan 75% sebuk aluminium. Selisih 1 C dari suhu yang di capai oleh plat yang terkena sinar matahari langsung yaitu 70,5 C. Kenaikan suhu semua bahan yang bisa dicapai tiap 5 menit antara 0,1-11 C. Berikut ini data prosentasi selisih suhu yang dicapai

°

(78)

61

masing-masing bahan terhadap suhu lem epoksi dengan 0% serbuk aluminium adalah :

Campuran 25% serbuk Al dan Lem epoksi : 0,176% Campuran 50% serbuk Al dan Lem epoksi : 10,6% Campuran 75% serbuk Al dan Lem epoksi : 22,8%

Dan suhu ini dimungkinkan bisa lebih baik lagi apabila cuaca pada saat pengujian mendukung (tidak mendung), sehingga radiasi sinar matahari tidak terhalang awan.

5.2. Penutup

Penyambungan dengan lem masih tergolong lebih murah ,efisien, cepat dan mudah untuk dibenahi apabila tejadi kesalahan ataupun pengeleman yang kuang baik. Maka digunakan proses penyambungan dengan lem, dalam penelitian ini proses penyambungan lem dipilih sebagai metode ini. Dalam penelitian Pengaruh Serbuk Alumunium Tehadap Peningkatan Konduktivitas Panas dan Kekuatan Lem Epoksi ini diharapkan dapat membantu semua pihak dalam memahami faktor konduktivitas termal dan kekuatan suatu bahan komposit.

(79)

5.3. Saran

Penulis merasa masih banyak terjadi kekurangan pada penelitian yang telah dilaksanakan. Oleh karena itu agar penelitian-penelitian berikutnya mendapatkan hasil yang lebih baik, maka penulis memberikan saran-saran sebagai berikut:

1. Serbuk yang akan digunakan sebaiknya sebersih mungkin dan tidak mengandung unsur minyak, air, ataupun partikel pengotor lainnya. 2. Bahan-bahan yang dipakai diukur sesuai dengan yang diperlukan, dan

pada saat mencampurnya diusahakan agar benar-benar merata.

3. Pada proses pencetakan, sebisa mungkin dihindari terjadinya void pada benda hasil cetakan.

4. Pada pengeringannya diusahakan campuran lem benar-benar kering agar distibusi kalornya tidak terganggu oleh kandungan air yang masih tinggi.

5. Pada saat merapikan benda uji, dalam membersihkan dari lem yang berlebihan dilakukan sehati-hati mungkin agar benda uji yang terbentuk tidak mengalami retak dan dimensi dari benda uji benar-benar sesuai ukuran.

6. Pemasangan benda uji pada alat penguji dilakukan sehati-hati mungkin, untuk menghindari rusaknya benda uji sebelum dilakukan pengujian.

(80)

63

Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan varesi yang lebih banyak perlu dilakukan modifikasi-modifikasi dalam pembuatan benda uji. Modifikasi yang dapat dilakukan adalah antara lain:

• Melakukan benda uji dengan serbuk logam selain aluminium. • Mengunakan lem selain lem epoksi.

(81)

Daftar Pustaka

.

(82)