BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah KompositKomposit sudah ada sejak zaman dahulu, ini dapat kita lihat manusia dulu telah berusaha menciptakan berbagai produk yang terdiri dari gabungan dari satu bahan dengan bahan lainnya untuk menghasilkan satu bahan dengan bahan lainnya untuk menghasilkan suatu bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan jerami pendek untuk menguatkan batu bara mesin, dan pedang samurai jepang yang terdiri dari banyak lapisan oksida besi yang berat dan liat. Tetapi dengan kemajuan zaman maka manusia mulai berfikir untuk mengoptimalkan nilai efisiensi terhadap suatu produk, maka para ahli mulai menyadari bahwa material tunggal (homogen) memiliki keterbatasan baik dari sisi mengadopsi desain yang dibuat maupun kondisi pasar. Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi sifat-sifat yang luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim seperti logam besi, keramik dan bahan polimer. Ini dapat kita lihat dari bahan yang diperlukan untuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan kendaraan dan industri pengangkutan (Komposit 2015)
2.1.1 Pengertian Komposit
Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit). Dengan adanya perbedaan dari material penyusunnya maka komposit antar material harus berikatan dengan kuat, sehingga perlu adanya penambahan wetting agent (Nayiroh 2016). Komposit terdiri dari matriks dan penguat. Matriks dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi sebuah unit struktur, melindungi dari kerusakan eksternal, meneruskan atau memindahkan beban eksternal pada
bidang geser antara serat dan matriks, sehingga matriks dan serat saling berhubungan. Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matriks (Fahmi 2018).
Menurut (Panggabean 2015) Adapun beberapa faktor untuk menentukan sifat-sifat dari material komposit antara lain:
1. Material pembentuk
material pembentuk memegang peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya.
2. Susunan komponen
Susunan komponen bentuk serta orientasi dan ukuran tiap komponen merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan.
3. Interaksi antar komponen
Interakasi antar komponen penyusun komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen- komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya. Maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda.
2.2 Material Komposit
Material komposit merupakan material yang terbentuk dari kombinasi antara dua atau lebih material pembentuknya melalui pencampuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Material komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari pada logam, memiliki kekuatan bisa diatur yang tinggi (tailorability), memiliki kekuatan lelah (fatigue) yang baik, memiliki kekuatan jenis (strength/weight) dan kekakuan jenis (modulus Young/density) yang lebih tinggi daripada logam, tahan korosi, memiliki sifat isolator panas dan suara, serta dapat dijadikan sebagai penghambat listrik yang baik, dan dapat juga digunakan untuk menambal kerusakan akibat pembebanan dan korosi. (Schwartz 1984).
Material penyusun komposit terdiri atas matriks dan fiber. Penggabungan material yang berbeda bertujuan untuk menemukan material baru yang mempunyai sifat antara material penyusunnya yang tida akan diperoleh jika material penyusunnya berdiri sendiri. Fiber sangat berperan dalam memberikan kekuatan dan kekakuan komposit, namun aspek lain yang menjadi sumber kekuatan komposit didapat dari matriks yang memberikan ketahanan terhadap temperatur tinggi, ketahanan terhadap tegangan geser, dan mampu mendistribusikan beban. (Schwartz 1984).
Menurut Schwartz (1984), material penyusun komposit tersebut bisa berupa fibers, particles, laminate or layers, flakes fillers dan matriks. Matriks sering disebut sebagai unsur pokok bodi, sedangkan fibers, particles, laminate or layers, flakes fillers disebut sebagai unsur pokok struktur.
1. Matriks
Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matriks umumnya lebih ulet tetapi mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih rendah. Matriks dalam komposit berfungsi untuk mendistribusikan beban kedalam seluruh material penguat komposit.
Menurut Gibson (1994) matriks memiliki fungsi, antara lain: a. Memindahkan dan mendistribusikan tegangan ke serat. b. Membentuk ikatan koheren, permukaan matrik atau serat. c. Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan. d. Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur
e. Menyumbang beberapa sifat seperti, kekakuan, ketangguhan dan tahanan listrik.
f. Tetap stabil setelah proses manufaktur. 2. Fiber atau Penguat (reinforcement)
Salah satu bagian utama dari komposit adalah reinforcement (penguat) yang berfungsi sebagai penopang kekuatan utama pada komposit sehingga
tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari penguat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada penguat, sehingga penguat akan menahan beban sampai beban maksimum.
Fiber adalah bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit, biasanya berupa serat atau serbuk. Serat yang sering digunakan dalam pembuatan komposit antara lain serat S-Glass, boron, karbon dan lain sebagainya. Bisa juga dari serat alam antara lain serat kenaf, jute, rami, ijuk dan lain sebagainya.
2.2.1 Klasifikasi Komposit
Berdasarkan matriks, komposit dapat diklasifikasikan kedalam tiga kelompok besar yaitu:
a. Polymer Matrix Composite (PMC)
Komposit jenis ini menggunakan polimer sebagai matriksnya, dengan fibres sebagai reinforced nya.
b. Metal Matrix Composite (MMC)
Komposit jenis ini menggunakan logam yang ulet sebagai matriksnya. Material ini dimanfaatkan pada temperatur yang lebih tinggi.
c. Ceramic Matrix Composite (CMC)
Komposit jenis ini menggunakan keramik sebagai matriksnya. Secara inheren tahan terhadap oksidasi dan juga kerusakan pada temperatur tinggi. (Nayiroh 2016)
2.2.2 Jenis Komposit
Berdasarkan serat yang digunakan komposit serat (fiber-matrix composites) dibedakan menjadi empat, yakni:
1. Komposit Serat (Fibrous Composite Materials)
Komposit serat adalah gabungan serat dengan matriks. Secara alami, serat jarang digunakan kecuali terikat bersama untuk mengambil bentuk elemen struktural yang dapat membawa beban. Bahan pengikat disebut matriks. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (long fiber composite) dan serat pendek (short fiber composite). Serat panjang lebih kuat dibanding serat pendek. Serat panjang (continous fiber) lebih efisien dalam peletakannya daripada serat pendek tetapi serat pendek lebih mudah peletakannya dibanding serat panjang.
Panjang serat mempengaruhi kemampuan proses dari komposit serat. Ditinjau dari teorinya, serat panjang dapat meneruskan beban maupun tegangan dari titik tegangan ke arah serat yang lain. Bahan komposit serat mempunyai keunggulan yang utama yaitu kuat (strong), tangguh (stiff) dan lebih tahan terhadap panas pada saat didalam matrik (Schwartz, 1984). 2. Komposit Partikel(Particulate Composite Materials)
Komposit partikel adalah gabungan partikel dengan matriks. Material komposit partikulat terdiri dari satu bahan partikel yang lebih tergantung di sebuah matriks bahan lain. Partikel dapat berupa logam atau bukan logam dalam matriks. Bahan komposit partikel umumnya digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit keramik (ceramic matrik composites). Bahan komposit partikel pada umumnya lebih lemah dibanding bahan komposit serat. Bahan komposit partikel mempunyai keunggulan, seperti ketahanan terhadap aus, tidak mudah retak dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik (Hadi, 2000).
3. Komposit Laminate (laminated composite)
Laminate adalah gabungan dari dua atau lebih lamina (satu lembar komposit dengan arah serat tertentu) yang membentuk elemen struktur
secara integral pada komposit. Proses pembentukan lamina ini menjadi laminate dinamakan proses laminai. Sebagai elemen sebuah struktur, lamina yang serat penguatnya searah saja (undirectional lamina) pada umumnya tidak menguntungkan karena memiliki sifat yang buruk (Nayiroh 2016).
Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Penggunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat. Sehingga komposit dapat disimpulkan adalah sebagai dua macam atau lebih material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam skala makroskopis (dapat terlihat langsung oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna (Rosada 2015).
Adapun kelebihan bahan komposit antara lain:
Menurut Hendra (2002), Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan bahan konvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihat dari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal, keupayaan (reliability), mudah dalam proses pembentukan dan biaya. Seperti yang diuraikan dibawah ini:
a. Sifat-sifat mekanikal dan fisikal
Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang lebih penting dalam konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional.
b. Mudah dibentuk
Komposit yang mudah dibentuk merupakan suatu kriteria yang penting dalam penggunaan suatu bahan untuk menghasilkan produk. Ini karena dikaitkan dengan produktivitas dan mutu suatu produk.
c. Biaya
Faktor biaya juga memainkan peranan yang sangat penting dalam membantu perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan penghasilan suatu produk seharusnya memperhitungkan beberapa aspek seperti biaya, bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia dan sebagainya.
Berdasarkan penempatannya, menurut Gibson (1994) terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yaitu:
1. Continuous Fiber Composite
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya. Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan.
2. Woven Fiber Composite (bi-directional)
Komposit initidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya mengikat antar lapisan. Susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan melemah. 3. Discontinous Fiber Composite Discontinous fiber composite
adalah tipe komposit dengan serat pendek. Discontinous fiber composite dibedakan menjadi dua, yaitu chopped fiber composite dan hybrid composite. Chopped fiber composite memiliki serat pendek secara acak tersebar dalam matriks.
4. Sandwich Structure Composite
sandwich structure terdiri dari kekuatan tinggi, lembaran komposit terikat pada busa ringan atau inti. Sandwich structure memiliki kelenturan yang sangat tinggi, rasio kekakuan yang juga tinggi dan secara luas digunakan dalam struktur Aerospace.
Menurut (Fitransyah 2013) Ada beberapa faktor yang mempengaruhi performa fiber-matrik composite antara lain:
1. Faktor serat
Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga diharapkan mampu menjadi bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.
2. Letak serat
Dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akanmenentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah dapat mempengaruhi kinerja komposit tersebut.
3. Panjang serat
Panjang serat dalam pembuatan komposit serat pada matrik sangat berpengaruh terhadap kekuatan. Ada dua penggunaan serat dalam campuran komposit yaitu serat pendek dan serat panjang. Panjang serat mempengaruhi kemampuan proses dari komposit serat. Pada umumnya, serat panjang lebih mudah penanganannya jika dibandingkan dengan serat pendek.
4. Bentuk serat
Bentuk Serat yang digunakan untuk pembuatan komposit tidak begitu mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Pada umumnya, semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang lebih tinggi. Selain bentuknya kandungan seratnya juga mempengaruhi.
5. Katalis
Banyak sedikitnya katalis yang diberikan pada pembuatan komposit juga berpengaruh pada sifat mekanik yang dihasilkan oleh komposit nantinya. 6. Void
Void atau gelembung udara merupakan akibat yang tidak bisa dihindari pada saat proses pembuatan. Untuk itu sebisa mungkin meminimalkan void yang dihasilkan pada bahan komposit. Voids (kekosongan) yang terjadi pada matrik sangatlah berbahaya, karena pada bagian tersebut penguat tidak didukung oleh matriks, sedangkan penguat selalu akan
mentransfer tegangan ke matriks. Hal seperti ini menjadi penyebab munculnya crack, sehingga komposit akan gagal lebih awal. Kekuatan komposit terkait dengan void adalah berbanding terbalik yaitu semakin banyak void maka komposit semakin rapuh dan apabila sedikit void komposit semakin kuat.
7. Faktor matrik
Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik, sehingga matrik dan serat saling berhubungan. Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matrik. Selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara kimia agar reaksi yang tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan kontak antara keduanya. Untuk memilih matrik harus diperhatikan sifat-sifatnya antara lain seperti tahan terhadap panas, tahan cuaca yang buruk dan tahan terhadap goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material matrik.
Menurut (Nayiroh 2016) jenis Polimer yang banyak digunakan yaitu: 1. Thermoplastic
Thermoplastic adalah plastic yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh ari thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon, PES, dan Polieter eterketon (PEEK).
2. Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang
demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis termoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat termoplastik. Contoh dari thermoset yaitu Epoksida, Bismaleimida (BMI), dan Poli-imida (PI).
Gambar 2.2 Struktur Komposit (Nayiroh,2016)
2.2.3 Kegunaan Komposit
Menurut (Nayiroh 2016). Penggunaan komposit sangat luas, yaitu: 1. Angkasa luar
Komponen kapal terbang, Komponen Helikopter, Komponen satelit. 2. Automobile
Komponen mesin, Komponen kereta. 3. Olahraga dan rekreasi
Sepeda, Stick golf, Raket tenis, Sepatu olahraga. 4. Industri Pertahanan
Komponen jet tempur, Peluru, Komponen kapal selam. 5. Industri Pembinaan
Jembatan, Terowongan, Rumah, Tanks. 6. Kesehatan
Kaki palsu, sambungan sendi pada pinggang. 7. Marine atau Kelautan
2.3 Serat Alami (natural fiber)
Serat alami (natural fiber) merupakan serat yang bersumber langsung dari alam (bukan merupakan buatan atau rekayasa manusia). Serat alami biasanya didapat dari serat tumbuhan seperti serat bambu, serat pohon pisang serat nanas dan lain sebagainya. Biasanya sebelum digunakan untuk bahan serat pada komposit, serat alami mendapat perlakuan terlebih dahulu dengan menggunakan cairan kimia seperti NaOH. Penelitian dan penggunaan serat alami berkembang dengan sangat pesat dewasa ini karena serat alami banyak mempunyai keunggulan dibandingkan serat buatan (sintetic) seperti beratnya lebih ringan, dapat diolah secara alami dan ramah lingkungan. Serat alami juga merupakan bahan terbaharukan dan mempunyai kekuatan dan kekakuan yang relatif tinggi dan tidak menyebabkan iritasi kulit. Keuntungan-keuntungan lainnya adalah kualitas dapat divariasikan dan stabilitas panas yang rendah. Hal yang paling menonjol dari serat alami adalah ramah lingkungan dan mudah didapat. Disamping keunggulan tersebut, serat alami juga mempunyai banyak kekurangan antara lain, dimensinya tidak teratur, kaku, rentan terhadap panas, mudah menyerap air dan cepat lapuk (Oksman dkk, 2003).
Tabel 2.1 Perbandingan Sifat Mekanik Serat Alam Jenis serat Kekuatan tarik
(MPa) Modulus Tarik rata-rata(GPa)
Serat Bambu 25 s.d 35
Serat TKKS 253 16
Coir, Cocos nucifera 220 6
Sisal,Agave sisilan
(pandan) 400 s.d 600 38
Jute (ngom) 430 s.d 530 10 s.d 30
Hemp (ganja) 550 s.d 900 70
Pelepah Kelap Sawit 4,2 s.d 9,1 0,37 s.d 0,66 Sumber: Arif, 2012)
2.4 Serat Pelepah Kelapa Sawit
Pelepah sawit adalah limbah padat dari kebun kelapa sawit. Bahan ini mempunyai potensi yang sangat baik sebagai bahan baku papan bio-komposit antara lain papan komposit karena merupakan bahan berlignoselulosa. Determinasi kandungan kimia pelepah sawit meliputi kandungan selulosa, hemiselulosa, lignin, kadar abu dan ekstraktif. Pada penelitian ini serat pelepah kelapa sawit digunakan sebagai bahan pengisi atau bahan utama dari proses pembuatan papan komposit. Secara umum dikatakan fungsi serat (fiber) dalam bahan pembuatan papan komposit berperan sebagai bahan utama yang menahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung dari kekuatan serat pembentuknya. Semakin kecil diameter bahan maka semakin kuat bahan tersebut. karena minimnya cacat pada material (Wardani 2015).
Tabel 2.2 Jenis-jenis serat dan contoh bahan yang dapat digunakan sebagai penguat pada material komposit secara umum.
No Jenis Contoh
1
2
Serat Organik
Serat Anorganik
Selulosa, Polypropilena, High Modulus Polythylena, Grafit Carbon, Sabut Kelapa, Ijuk, Serat Kelapa Sawit.
Asbes, Gelas, Metal, Keramic, Boron, dll Sumber: Novalizar. 2009.
Tabel 2.3 Kandungan Senyawa Kimia Penyusun Serat Pelepah Kelapa Sawit Unsur kimiawi Pelepah Kelapa Sawit (%)
Selulosa 33,7 Hemiselulosa 35,9 Lignin 17,4 Silika 2,6 Abu 3,3 Nitrogen 2,38 Kalium 1,316 Kalsium 2,568 Magnesium 0,487 Posfor 0,157 Sulfur 0,40 Klorida 0,70
Sumber: Ginting dan Elizabeth, 2013 2.5 Serat kaca (fiberglass)
Nama lain dari serat kaca adalah fiberglass yang merupakan salah satu jenis bahan fiber komposit yang memiliki keunggulan yaitu kuat namun tetap ringan. Fiberglass biasa digunakan untuk bahan pembuatan pesawat terbang, perahu, bodi dan interior mobil, perlengkapan kamar mandi, kolam renang, septic tank, tangka air, atap, perpipaan, dinding isolator, papan selancar, tong sampah dan lain-lain. Serat kaca (fiberglass) mempunyai karakteristik yang berbeda antara satu dengan yang lain. Pada penggunaannya, serat kaca disesuaikan dengan sifat atau karakteristik yang dimilikinya. Serat kaca terbuat dari silica, alumina, lime, magnesia dan lain-lain. Keunggulan serat glass terletak pada ratio (perbandingan) harga dan performance yaitu biaya produksi rendah, proses produksi sangat sederhana, Serat kaca banyak digunakan di industri-industri otomotif seperti pada panel-panel body kendaraan. Bahkan sepeda motor sekarang seluruh body terbuat dari komposit yang berpenguat serat kaca (Nayiroh 2016).
Serat kaca terbagi menjadi 3 jenis yaitu serat E-glass, serat C-glass dan serat S-glass. Serat kaca memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
Tabel 2.4 Sifat-sifat Serat Kaca (fiberglass) (Nayiroh 2016)
No
Jenis Serat
E-glass C-glass S-glass
1 Isolator yang baik Tahan terhadap korosi
Modulus lebih tinggi
2 Kekakuan tinggi Kekuatan lebih rendah dari E-glass
Lebih tahan terhadap suhu tinggi
3 Kekuatan tinggi Harga lebih mahal dari E-glass
Harga lebih mahal dari E-glass
2.6 Sifat-sifat Mekanik Bahan Teknik
Sifat-sifat dari bahan harus dikenali dengan baik agar dapat menggunakan dan memilih bahan untuk digunakan secara keteknikan dengan tepat. Sifat-sifat ini tentunya sangat banyak macamnya, karena Sifat-sifat ini dapat ditinjau dari berbagai bidang keilmuan, misalnya ditinjau dari ilmu kimia, akan diperoleh sifat-sifat kimia, demikian juga bila ditinjau dari segi fisika, maka akan diperoleh pula sifat-sifat fisika dari suatu bahan tersebut, dan lain sebagainya (Muztazama 2010).
Secara garis besar material mempunyai sifat-sifat yang mencirikannya, ada bidang teknik mesin umumnya sifat tersebut dibagi menjadi tiga sifat. Sifat – sifat itu akan mendasari dalam pemilihan material, sifat tersebut adalah: 1. Sifat Mekanik
2. Sifat Fisik
3. Sifat Teknologi (Simanjuntak 2015)
Menurut (Simanjuntak 2015) dibawah ini akan dijelaskan secara terperinci tentang sifat-sifat material tersebut:
a. Sifat Mekanik
Sifat mekanik material, merupakan salah satu faktor terpenting yang mendasari pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik
dapat diartikan sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan, dapat berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Dalam prakteknya pembebanan pada material terbagi dua yaitu beban statik dan beban dinamik. Perbedaan antara keduanya hanya pada fungsi waktu dimana beban statik tidak dipengaruhi oleh fungsi waktu sedangkan beban dinamik dipengaruhi oleh fungsi waktu. Untuk mendapatkan sifat mekanik material, biasanya dilakukan pengujian mekanik. Pengujian mekanik pada dasarnya bersifat merusak (destructive test), dari pengujian tersebut akan dihasilkan kurva atau data yang mencirikan keadaan dari material tersebut. Setiap material yang diuji dibuat dalam bentuk sampel kecil atau spesimen. Spesimen pengujian dapat mewakili seluruh material apabila berasal dari jenis, komposisi dan perlakuan yang sama. Pengujian yang tepat hanya didapatkan pada material uji yang memenuhi aspek ketepatan pengukuran, kemampuan mesin, kualitas atau jumlah cacat pada material dan ketelitian dalam membuat spesimen.
b. Sifat Fisik
Sifat penting yang kedua dalam pemilihan material adalah sifat fisik. Sifat fisik adalah kelakuan atau sifat-sifat material yang bukan disebabkan oleh pembebanan seperti pengaruh pemanasan, pendinginan dan pengaruh arus listrik yang lebih mengarah pada struktur material. Sifat fisik material antara lain : temperatur cair, konduktivitas panas dan panas spesifik. Struktur material sangat erat hubungannya dengan sifat mekanik. Sifat mekanik dapat diatur dengan serangkaian proses perlakukan fisik. Dengan adanya perlakuan fisik akan membawa penyempurnaan dan pengembangan material bahkan penemuan material baru.
c. Sifat Teknologi
sifat teknologi yaitu kemampuan material untuk dibentuk atau diproses. Produk dengan kekuatan tinggi dapat dibuat dibuat dengan proses pembentukan, misalnya dengan pengerolan atau penempaan. Produk
dengan bentuk yang rumit dapat dibuat dengan proses pengecoran. Sifat-sifat teknologi diantaranya Sifat-sifat mampu las, Sifat-sifat mampu cor, Sifat-sifat mampu mesin dan sifat mampu bentuk. Sifat material terdiri dari sifat mekanik yang merupakan sifat material terhadap pengaruh yang berasal dari luar serta sifat-sifat fisik yang ditentukan oleh komposisi yang dikandung oleh material itu sendiri.
2.7 Pengujian Kekuatan
2.7.1 Uji Impak (Impact Test)
Uji impak dilakukan untuk menguji kekuatan suatu material terhadap pemberian beban secara tiba-tiba persatuan luas bidang material uji dengan cara mengukur perubahan energi potensial yang diserap material dari sebuah palu godam yang dijatuhkan pada ketinggian tertentu. Bentuk berupa patahan material yang terjadi selanjutnya dianalisa secara visual apakah material itu ulet ataukah getas. Besarnya energi yang diserap tergantung pada keuletan bahan uji dan dinyatakan dalam satuan Nm/mm2 . Adapun jenis-jenis metode pengujian impak meliputi 2 macam metode yaitu metode Izod dan metode Charpy, pada penelitian ini menggunakan metode Charpy (Dani 2013).
Penggunaan pengujian impak metode charpy memiliki dimensi 10 x 10 x 55 mm dan memiliki takik (notch) berbentuk V dengan sudut 450 dengan kedalaman 2mm ditengah. Pengujian ini didasarkan pada “standard method of tention testing metalic materials” dari ASTM Designation E23 “Annual Book Of ASTM Standars” American Society For Testing And Materials (Dani 2013).
Prinsip dasar pengujian impak adalah menghitung energi yang diberikan oleh beban (pendulum) dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen. Pada saat beban dinaikkan pada ketinggian tertentu, beban memiliki energi potensial maksimum, kemudian saat akan menumbuk spesimen energi kinetik mencapai maksimum. Energi kinetik maksimum tersebut akan diserap sebagian oleh spesimen hingga spesimen tersebut patah. Nilai harga impak
pada suatu spesimen adalah energi yang diserap tiap satuan luas penampang lintang spesimen uji (Dani 2013)
Gambar 2.3 Illustrasi Skematis Pengujian Impak (Dani 2013)
Akibat beban pukul yang mendadak dan tiba-tiba akan menimbulkan bahan patah getas. Beberapa faktor yang menyebabkan patah getas adalah: a. Kecepatan regangan yang lebih tinggi.
b. Konsentrasi (pemusatan) tegangan dengan adanya tarikan. c. Temperatur yang rendah (Dani 2013).
2.7.2 Pengujian Impak MetodeCharpy
Pada metode ini banyak digunakan di Amerika Serikat dan merupakan cara pengujian dimana spesimen dipasang secara horizontal dengan kedua ujungnya berada pada tumpuan, sedangkan takikan pada spesimen diletakan ditengah-tengah dengan arah pembebanan tepat diatas takikan (Dani 2013) .
Pengujian impak Charpy merupakan standart pengujian laju regangan tinggi yang menentukan jumlah energi yang diserap oleh bahan selama terjadi patahan. Energi yang diserap adalah ukuran ketangguhan bahan
tertentu dan bertindak sebagai alat ukur untuk belajar bergantung pada suhu transisi ulet getas. Benda uji diletakan secara mendatar dan ditahan pada sisi kiri dan kanan. Kemudian benda dipukul pada bagian belakang takikan, letaknya persis ditengah takikan membelakangi pukulan (arah pembebanan berlawanan dengan arah takikan) (Dani 2013).
Menurut (Dani 2013) Pada metode ini memiliki beberapa kelebihan seperti:
a. Lebih mudah dipahami dan dilakukan.
b. Menghasilkan tegangan uniform disepanjang penampang. c. Harga alat lebih murah.
d. Waktu pengujian lebih singkat.
Dan memiliki beberapa kekurangan seperti: a. Hanya dapat dipasang pada posisi horizontal.
b. Spesimen dapat bergeser dari tumpuannya karena tidak dicekam. c. Pengujian hanya dapat dilakukan pada spesimen yang kecil.
d. Hasil pengujian kurang dapat atau tepat dimanfaatkan dalam perancangan karena level tegangan yang diberikan tidak rata.
2.7.3 Jenis Perpatahan Impak
Menurut (Dani 2010) Secara umum perpatahan dapat digolongkan menjadi 2 golongan umum yaitu:
1. Patah Ulet / liat
Patah yang ditandai oleh deformasi plastis yang cukup besar, sebelum dan selama proses penjalaran retak.
2. Patah Getas
Patah yang ditandai oleh adanya kecepatan penjalaran retak yang tinggi, tanpa terjadi deformasi kasar dan sedikit sekali terjadi deformasi mikro.
