TUGAS AKHIRANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS KOMPOSIT SERAT analisis sifat fisis dan mekanis komposit serat acak enceng gondok dengan panjang serat 25 mm, 50 mm, 100 mm menggunakan matrik polyester.

TUGAS AKHIR

ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS KOMPOSIT SERAT

ACAK ENCENG GONDOK DENGAN PANJANG

SERAT 25 mm, 50 mm, 100 mm MENGGUNAKAN MATRIK

POLYESTER

Laporan Ini Disusun Sebagai

Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

Djati Hery Setyawan

D 200 020 169

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir ini telah disetujui oleh pembimbing dengan judul : “Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Serat Acak Enceng Gondok Dengan Panjang Serat 25 mm, 50 mm, 100 mm Menggunakan Matrik Polyester ”, untuk dipertahankan di hadapan Dewan Penguji sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Hari : ……….. Tanggal : ………..

Mengetahui,

Pembimbing I Pembimbing II

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir dengan judul : “ Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Serat Acak Enceng Gondok Dengan Panjang Serat 25 mm, 50 mm, 100 mm menggunakan MatrikPolyester”, telah disyahkan oleh Dewan Penguji sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada :

Hari : ……….. Tanggal : ………..

Dewan Penguji :

Ketua Sekretaris

Merangkap Anggota Merangkap Anggota

(Ir. Masyrukan, MT) (Ir. Agus Hariyanto, MT)

Anggota

(Ir. Bibit Sugito, MT)

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik Ketua Jurusan Universitas Muhammadiyah Surakarta Teknik Mesin

HALAMAN MOTTO

ȱ

ȄȱŽŠŠ•Š—ȱ‹ž”Š—•Š‘ȱž—ž”ȱ’Š—’œ’ȱŽŠ™’ȱž—ž”ȱ’’—œŠ’ǰȱ

–Š—Š”Š•Šȱ”Ž“Š¢ŠŠ—ȱ‹ž”Š—ȱž—ž”ȱ’–ŽŠ‘’ȱŽŠ™’ȱž—ž”ȱ

’œ¢ž”ž›’ȱȄȱ

ǻ™’ŒŽžœǼȱ

ȃ••Š‘ȱ’Š”ȱŠ”Š—ȱ–Ž–‹Ž‹Š—’ȱœŽœŽ˜›Š—ȱ–Ž•Š’—”Š—ȱœŽœžŠ’ȱ

Ž—Š—ȱ”Ž–Š–™žŠ——¢ŠǯǯǯǯȄȱ

ǻ

•ȬŠšŠ›Š‘ȱDZȱŘŞŜ

Ǽȱ

ȱ

œŠ‘ȱ’œŽœŠ•”Š—ȱ™ŠŠȱ”Ž–Š›’—ȱ¢Š—ȱ™Ž›’ȱŠ™’ȱœŠ–‹ž•Š‘ȱ‘Š›’ȱ

’—’ȱŠ—ȱŽœ˜”ȱŽ—Š—ȱ™Ž—ž‘ȱ”ŽŠ‹Š‘Š—ȱœŽ›Šȱ–Ž—’—Š•”Š—ȱ

œŽ›’‹žȱ–Š”—Šȱ—Š—ȱŠ‹Š’ȱȄȱ

+$/$0$13(56(0%$+$1

'HQJDQ UDVD V\XNXU NHKDGLUDW $OODK 6:7 EHVHUWD 5DVXOQ\D

EDQJJD KDUX VHUWD UDVD EDKDJLD \DQJ PHQGDODP VHWHODK PHQJKDGDSL

EHUEDJDLULQWDQJDQ$NXSHUVHPEDKNDQ7XJDV$NKLULQLNHSDGD

$OODK6:7<DQJWHODKPHPEHULNDQUDKPDWGDQKLGD\DK1\D

%DSDN GDQ ,EXNX WHUFLQWD \DQJ VHODOX PHQGRDNDQ PHPEHULNX

GXNXQJDQVHUWDGRURQJDQ

.DNDNNX *XQWXU GDQ 'HZL GLUXPDK \DQJ WHODK

PHQGXNXQJNXVHPRJDNDOLDQVHODOXEDKDJLD

6HOXUXK NHOXDUJD EHVDUNX WULPDNDVLK XQWXN GXNXQJDQ GDQ

NHSHUFD\DDQQ\D

6HPXDWHPDQWHPDQNRVWVXNVHVEXDWNDOLDQVHPXD

6DKDEDWVDKDEDWNX 3XOXQJ -XMX[ %XGL 7ULPELO +DQV -LQV

/XN\'XO'DQ\3HQFHQJ7KDQNVXQWXNGXNXQJDQGDQEDQWXDQ\D

6HPXDFLQWD\DQJSHUQDKVLQJJDKGLKDWLNXWULPDNDVLK

6HPXDDQDNPHVLQ VLQJSRGRUXNXQ\RRR

6PDVK + -% \DQJ VHWLD PHQJDQWDUNX KLQJJD PHQMDGL

0DPL.DQWLQWHNQLN7HULPDNDVLK0RJDODULVPDQLV

6HPXDSLKDN\DQJVHFDUDODQJVXQJPDXSXQWLGDNODQJVXQJWHUOLEDW

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam semoga selalu dilimpahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, beserta keluarga dan sahabat-sahabatnya, Amien.

Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak secara moril maupun materiil. Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis sampaikan rasa terimakasih yang tulus, kepada :

1. Bapak Ir. H. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Masyrukan, MT., selaku Dosen Pembimbing I yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.

5. Dosen Jurusan Mesin beserta Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

6. Bapak Ir. Ngafwan, MT dan rekan di Laboratorium Material Teknik UMS yang telah banyak membantu dalam melaksanakan pengujian.

7. Ayah bunda dan seluruh keluarga, yang dengan kesungguhan juga kerelaan hati memberi dukungan baik moril maupun materiil di dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

8. Angkatan 2002 Teknik Mesin yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam pembuatan laporan Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan antara lain waktu, dana, literatur dan pengetahuan yang dimiliki. Mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan-kesalahan penulisan dalam Tugas Akhir ini. Harapan penulis semoga Tugas Akhir ini bermanfaat khususnya bagi penulis dan pihak lain yang membutuhkannya. Amin.

Surakarta,

Februari 2007

ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS KOMPOSIT SERAT ACAK ENCENG GONDOK DENGAN PANJANG

SERAT 25 mm, 50 mm, 100 mm MENGGUNAKAN MATRIKPOLYESTER

Djati Hery S, Agus Hariyanto, Masyrukan

Kampus: Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin UMS

Jl. A. Yani Pabelan – Kartasura, Tromol Pos I Telp. (0271) 715448 Surakarta Email :ums@ums.ac.id

ABSTRAKSI

Penelitian komposit serat enceng gondok ini bertujuan mengetahui kekuatan tarik, kekuatan impak dan kekuatan bending dan struktur makro. Komposit serat enceng gondok dengan panjang serat 25 mm, 50 mm dan 100 mm dengan fraksi volume 90 % matrik polyester dan 10 % serat enceng gondok.

Enceng gondok yang digunakan berasal dari desa Tuntang kota Salatiga. Enceng gondok yang diambil masih dalam keadaan basah kemudian enceng gondok dijemur sampai kering. Kemudian diambil seratnya dengan menggunakan sikat kawat serat. Serat tersebut kemudian dipotong 25 mm, 50 mm, dan 100 mm. alat yang digunakan antara lain Timbangan digital mini seri M200 (max 200gr) untuk menimbang serat enceng gondok dan resin polyester, Cetakan spesimen yaitu cetakan yang digunakan terbuat dari kaca dengan ketebalan 4 mm dan alat bantu lain, gelas ukur, penggaris, cutter, kit mobil, lem kastol, sendok dan pisau. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik, menggunakan standar ASTM D 038 – 03, pengujian impak menggunakan standar ASTM D 256. Pengujian bending standar ASTM D 790-03, dan foto struktur makro menggunakan perbesaran 10 kali.

Proses pengujian ini adalah pengujian tarik, impak, bending dan struktur makro. Sedangkan referensi yang digunakan pada pengujian pada pengujian tarik menggunakan standar ASTM D 638-03, pengujian impak ASTM D 256, pengujian bending ASTM D 790-03 dan foto struktur makro menggunakan perbesaran 10 kali.

Hasil pengujian didapat harga kekuatan tarik tertinggi dimiliki oleh komposit dengan panjang serat 100 mm yaitu 18.25 MPa, dengan modulus elastisitas 3127.88 MPa. Harga impak tertinggi dimiliki oleh komposit dengan panjang serat 100 mm yaitu 0.0492 J/mm2. harga bending tertinggi dimiliki oleh komposit dengan panjang serat 50 mm yaitu 46 MPa dengan modulus elastisitas 2296.70 MPa. Pada pengamatan patahan setelah pengujian tarik dapat dilihat bahwa patahan yang terjadi berbentuk pull out.

Kata kunci : Polyester, kekutan tarik, kekuatan impak, kekuatan bending, foto makro

Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Komposit Serat Enceng Gondok dengan Panjang Serat 25 mm, 50 mm, 100 mm MenggunakanMatrik Polyester

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN SOAL... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN MOTTO ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vi

KATA PENGANTAR ... viii

ABSTRAKSI ... x

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvi

BAB I. PENDAHULUAN... 1

1.1. Latar Belakang... 1

1.2. Batasan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penelitian ... 3

1.4. Manfaat penelitian ... 3

1.5. Metode Penelitian ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 4

BAB I I. LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA... 6

2.1. Tinjauan Pustaka... 6

2.2. Landasan Teori ... 7

2.3.1. Komposit Serat (Fibrous Composites) ... 9

2.3.2. Komposit Lapis (Laminate Composites) ... 10

2.3.3. Komposit Partikel (Particulate Composites)... 11

2.4. Faktor-faktor Yang Menentukan Sifat Komposit... 12

2.4.1. Material Pembentuk ... 12

2.4.2. Bentuk atau Struktural Komponen... 13

2.4.3. Hubungan Antar Komponen ... 13

2.5. Unsur-unsur Utama Pembentuk Komposit FRP (Fiber Reinforced Plastics)... 13

. 2.5.1. Bahan Matriks ... 14

2.5.2. Serat... 17

2.6. Aspek Geometri ... 19

2.6.1. Rule of Mixture... 19

2.6.2. Panjang Serat Kritis (Lc) ... 19

2.6.3. Kurva Tegangan Regangan Komposit Berpenguat Serat ... 20

2.7.1. KekuatanBending ... 22

2.7.2. KekuatanImpact ... 25

2.7.3. Kekuatan Tarik ... 27

2.7.4. Foto Patahan Makro ... 29

BAB III. PELAKSANAAN PENELITIAN... 31

3.1. Mulai Penelitian dan Study Pustaka ... 32

3.3. Pembuatan Spesimen ... 35

3.4. Pengujian Komposit... 39

3.4.1. Pengujian Tarik ... 39

3.4.2. Pengujian Impak... 41

3.4.3. Pengujian Bending ... 44

BAB IV. HASIL PENELITIAN... 47

4.1. Pengujian Spesimen Komposit... 48

4.1.1. Pengujian Tarik ... 48

4.1.2. Pengujian Impact... 50

4.1.3 Pengujian Bending ... 54

4.2. Pengamatan Struktur Makro... 56

BAB V. PEMBAHASAN... 59

5.1. Pembahasan Pengujian Tarik ... 59

5.2. Pembahasan Pengujian Impak... 60

5.3. Pembahasan Pengujian Bending... 60

5.4. Pembahasan Foto Patahan... 61

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN... 62

6.1. Kesimpulan... 62

6.2. Saran ... 63

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.Berbagai jenis komposit diperkuat serat ...10

Gambar 2.2.Pengaruh panjang serat pada distribusi tegangan sepanjangfiber...19

Gambar 2.3.Kurva tegangan regangan kompositmatrik failure mode...20

Gambar 2.4.Kurva tegangan regangan kompositfibre failure mode...21

Gambar 2.5Spesimen Uji Bending Komposit Serat Enceng Gondok ...23

Gambar 2.6DimensiBendaPengujianBending ...23

Gambar 2.7Dimeni Benda ...23

Gambar 2.8 Mesin Pengujian Bending ...24

Gambar 2.9 Spesimen UjiImpactKomposit Serat Enceng Gondok ...25

Gambar 2.10Mesin PengujianImpact...26

Gambar 2.11 Spesimen Uji Tarik Komposit Serat Enceng Gondok ...27

Gambar 2.12Mesin Pengujian Tarik...28

Gambar 2.13 Foto Struktur Makro ...30

Gambar 2.14 Kamera Peneliian Struktur Makro ...30

Gambar 3.1.Serat Enceng Gondok 25 mm, 50 mm dan 100 mm...33

Gambar 3.2.Resinpolyesterdanhardener...32

Gambar 3.3.Timbangan digital...34

Gambar 3.4. Cetakan untuk Spesimen ...34

Gambar 3.5. Alat bantu ...35

Gambar 3.6. Spesimen uji tarik ...37

Gambar 3.8. Spesimen uji bending...38

Gambar 3.9. Dimensi benda pengujian tarik...39

Gambar 3.10. Mesin pengujian tarik ...40

Gambar 3.11. Dimensi spesimen pengujian impak ...42

Gambar 3.12. Mesin pengujian impak...43

Gambar 3.13. Dimensi benda pengujian bending...45

Gambar 3.14. Mesin penguji bending...46

Gambar 3.15 Spesimen setelah dilakukanPengujianBending ...46

Gambar 4.1.1.1 Histogram kekuatan tarik rata-rata komposit serat enceng gondok...48

Gambar 4.1.1.2 Histogram modulus elastisitas rata-rata komposit serat enceng gondok...48

Gambar 4.1.1.3 Spesimen serat enceng gondok setelah dilakukan uji tarik....49

Gambar 4.1.2.1 Histogram kekuatan impak rata-rata komposit serat enceng gondok ...50

Gambar 4.1.2.2. Spesimen komposit serat enceng gondok setelah dilakukan pengujianimpact...51

Gambar 4.1.3.1. Histogram kekuatan bending rata-rata komposit serat enceng gondok ...52

Gambar 4.1.3.2 Histogram modulus elastisitas bending rata-rata komposit serat enceng gondok...53

Gambar 4.2.1. Foto struktur makro pada spesimen uji tarik...53

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Sifat mekanik dari beberapa jenis material... 17

Tabel 2.2. Beberapa jenis serat baiknatural fibermaupunsintetis fibre... 18

Tabel 4.1.1.1 Data dimensi spesimen untuk.pengujian tarik ... 47

Tabel 4.1.1.2 Hasil pengujian tarik komposit serat enceng gondok. ... 47

Tabel 4.1.2.1. Data dimensi spesimen uji impak... 49

Tabel 4.1.2.2. Data hasil pengujian impak... 50

Tabel 4.1.3.1. Data dimensi uji bending komposit serat enceng gondok. ... 51

DAFTAR LAMPIRAN