i
TUGAS AKHIR
ANALISA KEKUATAN POROS KOMPOSIT POLYESTER
SERAT BATANG PISANG YANG DISUSUN SIMETRI
20
0,40
0,60
0TERHADAP PENGUJIAN PUNTIR
Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
AGUS WAHYUDI IRIANTO NIM : D 200.10.0039
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
iii
vi MOTTO
“ Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk
urusan yang lain), dan hanya kepada Tuhanmu lah engkau berharap ” (QS. Al-Insyirah: 6-8)
“ Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah dilaksanakan/diperbuatnya ”
(Ali Bin Abi Thalib)
“ Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua ” (Aristoteles)
vii
ANALISA KEKUATAN POROS KOMPOSIT POLYESTER
SERAT BATANG PISANG YANG DISUSUN SIMETRI
20
0,40
0,60
0TERHADAP PENGUJIAN PUNTIR
Agus Wahyudi Irianto, Ngafwan, Agus Hariyanto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta Email : [email protected]
ABSTRAKSI
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendiskripsikan kekuatan poros komposit serat batang pisang bermatrik polyester terhadap pengujian puntir dan mendiskripsikan foto makro patahan setelah pengujian puntir
Proses awal pengelupasan kulit batang pisang dengan panjang 1m dikupas 4 lapis dari kulit luar, dilanjutkan prose pengepresan dan perendaman pelepah batang pisang selama 1 bulan.Setelah itu proses pemilihan serat helai demi helai menggunakan air bersih. Penjemuran serat di bawah sinar matahari sampai kering selanjutnya proses perendaman dengan kalium permangate (KMnO4) 2% per 1 liter aquadest dalam waktu perendaman 2 jam. Pengeringan dilakukan pada temperatur ruang dilanjutkan proses oven pada temperatur 35 0C selama 1 jamhingga kadar air 10 %. Metode hand lay-up digunakan dalam pembuatan komposit dengan arah serat 200/-200, 400/-400 dan 600/-600 dan menggunakan resin polyester seri 157 BQTN terhadap pengujian puntir.Pengujian ini digunakan untuk mendiskripsikan kekuatan puntir dan mengamati foto makro patahan poros komposit polyester serat batang pisang.
Hasil pengujian dapat disimpulkan terjadi fenomena kekuatan puntir paling tinggi pada orientasi sudut uji 400 yaitu kekuatan puntirnya 0.503 kg/mm2. Pada hasil foto makro terlihat struktur patahan pada setiap spesimen komposit tidak beraturan dan bergelombang,hal ini di sebabkan karena komposit mempunyai sifat liat.void yang ada akan mengalami pull-out fiber yang sangat mendominasi kekuatan puntir akan menurun.
Kata kunci : Serat Batang Pohon Pisang, Resin Polyester, Poros Komposit
SHAFT STRENGTH ANALYSIS OF COMPOSITE POLYESTER FIBER TRUNK OF THE BANANA PREPARED FOR TESTING TORSIONAL SYMMETRY 200,400,600
Agus Wahyudi Irianto, Ngafwan, Agus Hariyanto Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta Email : [email protected]
ABSTRACTION
The purpose of this study was to describe the power of banana stem fiber composite shaft bermatrik polyester against torsion testing and describing the macro image torsional fracture after testing.
The initial process of peeling bark peeled banana with a 1m length of 4 layers of outer skin, prose continued pressing and soaking midrib banana stems for 1 bulan.Setelah the electoral process the fiber strand by strand using clean water. Drying the fiber in the sun to dry subsequent immersion process with potassium permangate (KMnO4) 2% per 1 liter of distilled water in a 2-hour soaking time. Drying is performed at room temperature followed the oven at 35 0C for 1 jamhingga water content of 10%. Hand lay-up methods are used in the manufacture of composites with fiber direction 200 / -200, 400 / -400 and 600 / -600 and 157 series using polyester resin BQTN against puntir.Pengujian testing is used to describe the torsional strength and observe macro photos shaft fracture polyester composite fiber banana stems.
The test results can be concluded phenomenon highest torsional strength at the angular orientation of test 400 that is the power puntirnya 0503 kg / mm2. On the results of the macro image visible fault structure on each composite specimen irregular and bumpy, this is caused because the composite has liat.void existing properties will experience a pull-out fiber which dominates the torsional strength will decrease.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Warahmatullah Wabarakatu.
Syukur alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir berjudul “ANALISA KEKUATAN POROS KOMPOSIT POLYESTER SERAT BATANG PISANG YANG DISUSUN SIMETRI 200,400,600 TERHADAP PENGUJIAN PUNTIR” dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph.D. Sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Bersar R., ST, MSc, Ph.D. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Bapak Ir. Ngafwan, MT. Selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.
ix
4. Bapak Ir. Agus Hariyanto, MT. Selaku dosen pendamping kedua yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.
5. Dosen Jurusan teknik mesin Universitas Muhammadiyah surakarta yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.
6. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendoakan, memberikan semangat dan dorongan, serta terimakasih atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini sehingga ananda semangat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua doa dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiringi langkahku.
7. Sahabat terbaik Trias Novan, Sigit Asmoro, Ahmad Widiyanto, Reza Riyanto Wibisono, Anda Wahyu Wijanarko, Ervan efendi, dan teman2 seperjuangan lainnya terima kasih atas bantuannya dan atas segala suka dan duka selama penyelesaian Tugas Akhir ini, semoga persaudaraan tetap terjaga sampai kapan pun.
8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu kelancaran.
x
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati.
Wassalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu
Surakarta, Januari 2016
xi
DAFTAR ISI
Halaman judul ... i
Pernyataan Keaslian Skripsi ... ii
Halaman Persetujuan ... iii
Halaman Pengesahan ... iv
Lembar Tugas Akhir ... v
Motto ... vi
Abstraksi ... vii
Kata Pegantar ... viii
Daftar Isi ... xi
Daftar Gambar ... xiii
Daftar Tabel ... xv
Daftar Lampiran ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Pembatasan Masalah ... 2 1.4 Tujuan Penelitian ... 3 1.5 Manfaat Penelitian ... 3 1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Kajian Pustaka ... 6
2.2 Landasan Teori ... 7
2.2.1 Komposit ... 7
2.2.2 Klasifikasi Material Komposit ... 7
2.2.3 Sifat Dari Komposit ………... 10
2.2.4 Penguat Serat Batang Pisang Kepok ... 11
2.2.5 Matrik ... 12
xii
2.2.7 Perlakuan KMnO4…………... 14
2.2.8 Pengujian Kekuatan Puntir... 14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 17
3.1 Diagram Alir Penelitian ... 17
3.2 Prosedur Penelitian ... 18
3.2.1 Studi Pustaka ... 18
3.2.2 Studi Lapangan ... 18
3.2.3 Persiapan Bahan ... 18
3.2.4 Pengambilan Serat Batang Pisang ... 18
3.2.5 Perendaman dan Pengeringan Serat Tahap Pertama ... 19
3.2.6 Treatment Serat Menggunakan Cairan Kimia KMnO4 ... 20
3.2.7 Pengeringan Serat Tahap Kedua ... 21
3.2.8 Pemotongan Dan Penataan Serat ... 21
3.2.9 Pembuatan Cetakan ... 22
3.2.10 Pembuatan Komposit ………... 22
3.2.11 Pengujian Puntir... 23
3.2.12 Foto Makro ... 25
3.3 Bahan dan Alat ... 26
3.3.1 Bahan ... 26
3.3.2 Alat ... 29
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 34
4.1 Pengujian Spesimen Komposit ... 34
4.1.1 Pengujian Puntir ... 34
4.1.2 Pembahasan Pengujian Puntir ... 40
4.1.3 Foto Makro Spesimen ……... 40
4.1.4 Pembahasan Foto Makro ... 44
BAB V PENUTUP ... 45
5.1 Kesimpulan ... 45
5.2 Saran ... 45 DAFTAR PUSTAKA
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Fibrous Composites ... 8
Gambar 2.2. Laminate Composites ……... 13
Gambar 2.3. Spesimen Uji Puntir …... 14
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ………...…. 17
Gambar 3.2. Pengambilan Serat Batang Pisang ... 19
Gambar 3.3. Pengeringan Serat Tahap Pertama ... 20
Gambar 3.4. Treatment Cairan Kimia KMnO4 ... 20
Gambar 3.5. Pengeringan Serat Tahap Kedua ... 21
Gambar 3.6. Pemotongan Dan Penataan Serat ... 21
Gambar 3.7. Pembuatan Cetakan ... 22
Gambar 3.8. Spesimen Poros Komposit ………... 22
Gambar 3.9. Spesimen Uji Puntir... 23
Gambar 3.10. Alat Uji Puntir ………... 25
Gambar 3.11. Dino Lite ... 25
Gambar 3.12. Serat Batang Pohon Pisang ... 27
Gambar 3.13. Resin Dan Katalis ... 27
Gambar 3.14. Kalium Permangate ... 28
Gambar 3.15. Aquadest ………... 28
Gambar 3.16. Alat Roll …... 29
Gambar 3.17. Alat Penggulung ... 29
xiv
Gambar 3.19. Timbangan Digital ... 30
Gambar 3.20. Alat Suntik …………... 31
Gambar 3.21. Kantong Plastik ... 31
Gambar 3.22. Cetakan Dalam ... 31
Gambar 3.23. Jangka Sorong ... 32
Gambar 3.24. Cetakan luar... 32
Gambar 3.25. Pipa Paralon ………... 33
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Torsi dengan sudut puntir... 36
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Tegangan Dengan Regangan ……….. 38
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Regangan dengan Orientasi Sudut... 39
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Modulus Geser dengan Orientasi Sudut ……… 40
Gambar 4.5. Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen Komposit Dengan Sudut Orientasi Serat 200/200……... 41
Gambar 4.6. Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen Komposit Dengan Sudut Orientasi Serat 400/400... 42
Gambar 4.7. Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen Komposit Dengan Sudut Orientasi Serat 600/-600... 43
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi Unsur Kimia Serat Alam ... 11
Tabel 2.2. Tabel Kekuatan Tarik Serat Alam ... 12
Tabel 2.3. Karakteristik Unsaturated Polyester Resin 157 BQTN-EX ... 13
Tabel 4.1. Geometri Pengujian Puntir…..………... 34
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Puntir ... 35
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
1. Hasil Perhitungan Puntir 2. Jurnal
