35 BAB IV
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian Impak dan Pembahasan
Dari hasil pengujian impak yang telah didapat data yaitu energi yang terserap oleh spesimen uji untuk material komposit serat pelepah pisang susunan serat silang dan anyam dengan variasi fraksi volume serat 0%, 10%, 20%, 30%, dan 40% menggunakan matrik polyester. Besar impak adalah angka yang menunjukan besarnya energi untuk mematahkan spesimen yang diketahui dari selisih perbedaan tinggi massa pada kedudukan atas dengan tinggi massa pada kedudukan bawah (tinggi jatuh). Energi impak material pada komposit dapat dihitung menggunakan persamaan (2.1).
ε = Ei/A ... [4.1]
Dimana : ε = Ketangguhan Impak (J/mm2) Ei = Energi Impak ( J ) A = Luas Penampang (mm2) Untuk perhitungan Energi Impak dengan persamaan,
Ei = m.g (h1-d) ... [4.2]
dimana : Ei = Energi Impak (J) m = massa (kg)
= 0,56 g = 0,056 kg
g = Percepatan grativasi (m/s2)
= 9,81 m/s2 h1 = Tinggi awal (m)
= 1,25 m d = Tebal (mm)
Maka dengan persamaan (2.1) didapat besar energi terserap seperti pada Tabel 4.1 & 4.2.
Tabel 4. 1. Hasil Pengujian impak (serat disusun silang)
Vf Lebar, b (mm)
Tebal, d (mm)
Luas, A (mm)
Energi Impak, Ei (J)
Ketangguhan Impak, ε
(J/mm2)
0% 13,43 3,84 51,57 6,7932 0,1317
10% 13,73 4,10 56,29 6,7916 0,1206
20% 14,03 4,79 67,20 6,7899 0,1010
30% 13,45 4,94 66,44 6,7931 0,1022
40% 13,77 5,7 78,49 6,7914 0,0865
Tabel 4. 2. Hasil pengujian impak (serat disusun anyam)
Vf Lebar, b (mm)
Tebal, d (mm)
Luas, A (mm)
Energi Impak, Ei (J)
Ketangguhan Impak, ε
(J/mm2)
0% 13,43 3,84 51,57 6,7932 0,1317
10% 14,25 5,36 76,38 6,7887 0,0889
20% 13,15 6,13 80,61 6,7948 0,0843
30% 14 5,9 82,60 6,7901 0,0822
40% 13,59 5,55 75,42 6,7923 0,0901
Dari hasil tabel di atas dapat diketahui bahwa nilai ketangguhan impak material komposit serat pelepah pisang susunan silang dan anyam tersebut cenderung mengalami kenaikan seiring dengan penambahan fraksi volume serat.
Karena semakin tinggi fraksi volume nya maka semakin banyak serat nya.
4.2 Hasil Pengujian Tarik Pasca Impak
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui harga kekuatan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas tarik material komposit serat pelepah pisang dengan matrik poliester tanpa dan dengan impak. Hasil pengujian nantinya juga akan digunakan untuk mengetahui karakteristik patahan komposit tersebut sehingga didapat kesimpulan tentang pengaruh fraksi volume dan energi impak terhadap kekuatan tarik paska impak serat pelepah pisang.
1.2.1 Gambar Grafik Hasil Uji Tarik Komposit Berserat Anyam
KKKKJJJJ
(a) (b)
(c) (d)
(e)
F(N)
∆£(mm)
∆l(mm)
Gambar 4. 1. Hasil Grafik Uji Tarik Anyam 0% (a), 10% (b), 20% (c), 30%
(d), 40% (e)
∆£(mm) F(N)
F(N)
F(N) F(N)
∆£(mm)
∆£(mm)
4.2.2 Gambar Grafik Hasil Uji Tarik Komposit Berserat Silang
(a) (b)
(c) (d)
(e) (e)
Gambar 4. 2.Hasil Grafik Uji Tarik Silang 0% (a), 10% (b), 20% (c), 30% (d), 40% (e)
F(N)
F(N)
F(N) F(N)
F(N)
∆£(mm)
∆£(mm)
∆£(mm)
∆£(mm)
∆£(mm)
4.2.3 Kekuatan Tarik
Dari proses pengujian tarik didapatkan harga kekuatan tarik material komposit yang disajikan dalam tabel 4.3 & 4.4. Sedangkan hubungan antara fraksi volume serat dengan kekuatan tarik dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Tabel 4. 3. Kekuatan tarik komposit serat pisang anyam
Kekuatan Tarik (MPa)
Vf Tanpa Impak Setelah Impak Penurunan (%)
0% 4,6 2,56 2,04 44
10% 13,72 5,37 8,35 60
20% 18,22 9,92 8,2 45
30% 22,66 26.51 -3,85 16
40% 32,22 28,19 4.03 87
Tabel 4. 4. Kekuatan tarik komposit serat pisang silang
Kekuatan Tarik (MPa)
Vf Tanpa Impak Setelah Impak Penurunan (%)
0% 4,6 2,56 2,04 44
10% 13,15 4,86 8,23 62
20% 17,26 10,56 6,22 36
30% 20,31 20,17 0,14 06
40% 32,73 23,32 9,41 28
4,6
13,72
18,22
22,66
32,22
2,56 5,37
9,92
26,51 28,19
4,6
13,15
17,26
20,31
32,73
2,56
4,86
10,56
20,17 23,32
0 5 10 15 20 25 30 35
0 10 20 30 40 50
Kuat Tarik (MPa)
Fraksi Volume Serat (%)
Linear (Tanpa Impak Anyam) Linear (Setelah Impak Anyam) Linear (Tanpa Impak Silang) Linear (Setelah Impak Silang)
Gambar 4. 3.Hubungan fraksi volume dengan kuat tarik
Peningkatan fraksi volume serat pelepah pisang menyebabkan naiknya kekuatan tarik baik tanpa impak maupun setelah diimpak. Penyebabnya adalah jumlah serat yang semakin banyak sehingga beban yang diterima oleh masing- masing serat lebih kecil. Selain itu, dengan jumlah serat yang banyak maka matrik mendapat tumpuan yang lebih banyak dari serat yang menyebabkan matrik tidak mudah putus.
4.2.4 Regangan Tarik
Setelah menghitung tegangan tarik selanjutnya menghitung regangan tarik.
Hasil dari perhitungan regangan tarik dapat dilihat pada tabel 4.5 & 4.6 Sedangkan grafik dari regangan tarik dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Tabel 4. 5. Regangan tarik komposit serat pisang anyam
Regangan Tarik (mm/mm)
Vf Tanpa Impak Setelah Impak Penurunan (%)
0% 0,0140 0,0112 0,028 2
10% 0,0184 0,0144 0,040 2,17
20% 0,0206 0,0114 0,092 4,46
30% 0,0166 0,0240 -0,0124 74
40% 0,0190 0,0174 0,016 91
Tabel 4. 6. Regangan tarik komposit serat pisang silang
Regangan Tarik (mm/mm)
Vf Tanpa Impak Setelah Impak Penurunan (%)
0% 0,0140 0,0112 0,028 2
10% 0,0218 0,0180 0,038 1,7
20% 0,0108 0,0120 -0,012 -1,1
30% 0,0184 0,0134 0,050 2,7
40% 0,0198 0,0128 0,070 3,5
Gambar 4. 4. Hubungan fraksi volume dengan regangan patah
Grafik hasil pengujian tarik pada komposit serat pelepah pisang pada Gambar 4.4. menunjukkan regangan tarik komposit serat pisang anyam mengalami penurunan sebesar 0,040 mm pada Vf = 10% menjadi lebih besar pada Vf = 20% 0,092 mm, pada Vf = 30% sebesar 0,0124 mm, dan Vf = 40% 0,016 mm. Pada regangan tarik komposit serat pelepah pisang silang mengalami penurunan variasi fraksi volume Vf = 10% 0,038 mm , pada Vf = 20% 0,012 mm, pada Vf = 30% sebesar 0,050 mm, dan Vf = 40% tetap 0,070 mm.
4.2.5 Modulus Elastisitas
Perhitungan yang terakhir dalam pengujian tarik adalah menghitung modulus elastisitas. Hasil perhitungan modulus elastisitas dapat dilihat pada Tabel 4.7 & 4.8 sedangkan grafik dapat dilihat pada Gambar 4.5.
0,0140
0,0184
0,0206
0,0166
0,0190
0,0112 0,0144
0,0114 0,0240
0,0174 0,0112 0,0180
0,0120
0,0134 0,0128 0,0140 0,0218
0,0108
0,0184
0,0198
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04
0 10 20 30 40 50
Regangan Patah ε (mm/mm)
Fraksi Volume Serat (%)
Linear (Setelah Impak Anyam) Linear (Tanpa Impak Anyam) Linear (Setelah Impak Silang) Linear (Tanpa Impak Silang)
Tabel 4. 7. Modulus elestisitas komposit serat pelepah pisang anyam
Modulus Elastisitas (GPa)
Vf Tanpa Impak Setelah Impak Penurunan (%)
0% 0,328 0,229 0,099 387
10% 0,746 0,373 0,373 384
20% 0,880 0,870 0,010 183
30% 1,365 1,105 0,260 122
40% 1,696 1,620 0,076 183
Tabel 4. 8. Modulus elastisitas komposit serat pelepah pisang silang
Modulus Elastisitas (GPa)
Vf Tanpa Impak Setelah Impak Penurunan (%)
0% 0,328 0,229 0,099 387
10% 0,603 0,270 0,333 552
20% 1,598 0,880 0,718 449
30% 1,096 1,516 -0,420 -383
40% 1,653 1,822 -0,169 -254
Gambar 4. 5. Hubungan fraksi volume dengan modulus elastisitas tarik Secara umum dari grafik hubungan antara modulus elastisitas dengan fraksi volume serta berbagai uraian diatas, dapat diperoleh kesimpulan bahwa besarnya nilai modulus elastisitas pada komposit serat pelepah pisang resin polyester dengan variasi fraksi volume 0 %, 20 %, 30 % dan 40% grafik terus mengalami peningkatan. Hal ini berarti antara matrik dan serat menyatu sempurna.
0,328
0,746 0,880
1,365
1,696
0,229 0,373
0,870
1,105
1,620
0,328
0,603
1,598
1,096
1,653
0,229
0,270
0,880
1,516
1,822
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
0 10 20 30 40 50
Modulus Elastisitas GPa
Fraksi Volume serat (%)
Linear (Tanpa Impak Anyam) Linear (Setelah Impak Silang) Linear (Tanpa Impak Silang) Linear (Setelah Impak Silang)
4.3 Struktur Mikro Material Komposit
Distribusi serat material komposit dapat dilihat dengan menggunakan foto mikro seperti pada gambar dibawah ini.
4.3.1 Struktur Mikro Material Komposit Serat Anyam
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4. 6. Struktur mikro material komposit serat pelepah pisang anyam fraksi volume 10% (a), 20% (b), 30% (c), 40% (d).
Hasil foto mikro di atas bisa dijelaskan bahwa serat belum terdistibusi secara merata, hal ini bisa dilihat dari beberapa serat yang masih mengumpul dibeberapa bagian. Pada fraksi volume serat 40% sudah terlihat bahwa serat tersebar merata.
4.3.2 Struktur Mikro Material Komposit Serat Silang
Dari hasil foto mikro di atas bisa dijelaskan bahwa serat belum terdistibusi secara merata, hal ini bisa dilihat dari beberapa serat yang masih mengumpul di beberapa bagian. Pada fraksi volume serat 40% sudah terlihat bahwa serat tersebar merata.
Gambar 4. 7. Struktur mikro material komposit serat pelepah pisang silang fraksi volume 10% (a), 20% (b), 30% (c), 40% (d).
