Studi Eksperimental Pengaruh Jumlah Lapisan Stainless Steel Mesh dan Posisinya Terhadap Karakteristik Tarik dan Bending Komposit Serat Kaca Hibrida

(1)

LOGO

Studi Eksperimental Pengaruh Jumlah Lapisan Stainless Steel Mesh dan

Posisinya Terhadap Karakteristik Tarik dan Bending Komposit Serat Kaca

Hibrida

Oleh :

Tamara Ryan Septyawan 2106100164

Sidang Tugas Akhir

Dosen Pembimbing :

Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA

Putu Suwarta, ST, M.Sc

(2)

MATERI

Pendahuluan

1 Tinjauan Pustaka

2 Metodologi

3 Data Hasil Penelitian & Diskusi

4 Kesimpulan dan Saran

5

(3)

LOGO

PENDAHULUAN

(4)

Latar Belakang

Transportasi

Bahan Bakar Efisiensi

Pemilihan Material

Komposit Serat Kaca

Kelemahan Komposit Serat

Kaca Hibridisasi Komposit

Hibrida

(5)

Perumusan Masalah

 Bagaimana pengaruh jumlah lapisan stainless steel mesh terhadap

karakteristik tarik dan bending komposit hibrida.

 Bagaimana pengaruh posisi peletakan lapisan stainless steel mesh terhadap karakteristik tarik dan bending

komposit hibrida.

(6)

Tujuan Penelitian

 Mengetahui pengaruh jumlah lapisan stainless steel mesh terhadap

karakteristik tarik dan bending komposit hibrida.

 Mengetahui pengaruh posisi

peletakan lapisan stainless steel

mesh terhadap karakteristik tarik dan

bending komposit hibrida.

(7)

Batasan Masalah dan Asumsi

 Komposisi antara penguat dengan matrik di setiap lapisan dianggap sama.

 Distribusi serat di dalam matrik pada setiap lapisan dianggap sama.

 Spesimen yang dihasilkan dianggap sempurna (permukaan rata, tidak ada ruang kosong (void) dan ikatan fiber dan logam dengan matriks sangat baik).

 Suhu ruangan pada proses pembuatan dan pengujian dianggap

konstan.

(8)

LOGO

TINJAUAN PUSTAKA

(9)

KOMPOSIT

Matriks Penguat

KOMPOSIT

(10)

Matriks

Polymer Matrix Composite

Metal Matrix Composite

Ceramic

Matrix

Composite

(11)

Penguat

Fiber Reinforced Composite

Particle Reinforced Composite Laminar Reinforced

Composite

Hybrid Composite

(12)

Hybrid Composite

a.Sandwich b.Interply c.Intraply

d.Intimately Mixed

(13)

Glass Reinforced Fiber Metal Laminate (GLARE)

GLARE

Polimer

Serat Kaca Stainless

Steel

(14)

Perhitungan Komposit

Perhitungan umum

 Fraksi volume total : V _f + V _m = 1

 Fraksi volume matriks : V _m = v _m / v _c

 Fraksi volume serat: V _f = v _f / v _c

 Fraksi berat total : Wf + Wm = 1

 Fraksi berat matriks : W _m = w _m / w _c

 Fraksi berat serat : W _f = w _f / w _c

 Vc = Vm + Vf

 w _c = w _m + w _f

 ρc = Vf ρf + Vm ρm

(15)

E ¹ = E ^m V ^m + E ^f V ^f

(16)

Pengujian Mekanik

Pengujian Tarik

Pengujian

Bending

(17)

Mode Kegagalan Tarik

(18)

Pengujian Bending

(19)

LOGO

METODOLOGI

(20)

Diagram Alir Penelitian

(21)

www.themegallery.com Company Logo

(22)

Pembuatan Komposit

Peralatan

 Alat Cetak Komposit

 Alat Bantu:

 Gerinda

 Gunting

 Kuas

 Roller

 Alat Ukur:

 Timbangan

 Jangka sorong

 Alat Keselamatan:

 Sarung tangan

 Masker

(23)

Pembuatan Komposit

Bahan:

 Resin unsaturated

polyester Yukalac 157 BTQN-EX

 Lembaran Serat Kaca WR 600

 Stainless steel mesh ukuran 30

 Katalis MEKPO

(24)

Pembuatan Komposit

 Pelapisan permukaan cetakan dengan wax

 Pemotongan serat kaca serta mesh sesuai dengan dimensi cetakan

 Penimbangan resin sesuai dengan fraksi berat yang ditentukan

 Pembuatan komposit dengan metode wet lay up hingga diperoleh 9 lamina

 Proses curing selama 24 jam

 Pelepasan komposit dari cetakan

(25)

Tabel ketebalan spesimen

(26)

Konfigurasi Lamina Bending

(27)

Konfigurasi Lamina Tarik

(28)

Lembaran Komposit

www.themegallery.com Company Logo

(29)

Pengujian Tarik

ASTM D-3039

(30)

Pencatatan Hasil Uji Tarik

www.themegallery.com Company Logo

No Spesimen P (N) L (mm) d (mm) b (mm) L⁰(mm) Δl (mm) A^{0 (mm)} ε (%) σ (MPa) E (MPa) 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

(31)

Pengujian Bending

(32)

Pencatatan Hasil Uji Bending

www.themegallery.com Company Logo

No Spesimen d (mm) b (mm) L span

(mm) Defleksi

(mm) P (N) Gradien

(N/mm) S (Mpa) E (Mpa) 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

(33)

Pengamatan Makroskopis

www.themegallery.com Company Logo

(34)

Pengamatan SEM

www.themegallery.com Company Logo

(35)

LOGO

DATA HASIL PENELITIAN

&

DiSKUSI

(36)

Hasil Pengujian Tarik Stainless Steel Mesh dan Serat Kaca WR 600

No Sifat Mekanis

SS Mesh #30 WR 600

Hasil

Penelitian Rata-Rata

Hasil Penelitian

Rata- Rata

1 σu (MPa)

747,7398972

730,0050407

688 675,611

735,2775656 657,6470588 7

706,9976592 681,1881188

2 ε (%)

31,63618389

29,84762843

3,460207612

3,4243

28,7804878 3,414634146

29,12621359 3,398058252

(37)

Hasil Pengujian Tarik Komposit Hibrida

www.themegallery.com Company Logo

(38)

Hasil Pengujian Tarik Komposit Hibrida

No Spesimen ε (%) σ (MPa) E (GPa) Mode

Kegagalan Hasil Rerata Hasil Rerata Hasil Rerata

1 0 1,95122

1,920363

239,3939

237,5758

12,26894

12,37409

DGM

2 0 1,923077 233,3333 12,13333 SGM

3 0 1,886792 240 12,72 SGM

4 1T 2,427184

2,396399

243,0108

242,7111

10,01204

10,12949

LGM

5 1T 2,392344 244,2623 10,04548 LAT

6 1T 2,369668 240,8602 10,33093 LAT

7 1S 2,380952

2,366013

241,3978

241,4507

9,733333

9,885376

LAT

8 1S 2,347418 243,1694 9,94 LAT

9 1S 2,369668 239,7849 9,982796 LAT

10 2TT 2,870813

2,875502

251,462

251,9392

8,759259

8,694748

LGM

11 2TT 2,857143 251,7241 8,609195 LAT

12 2TT 2,898551 252,6316 8,715789 LAB

13 2TS 2,830189

2,848201

250,8772

250,9747

8,761014

8,847238

LGM

14 2TS 2,843602 250 8,916667 LAB

15 2TS 2,870813 252,0468 8,864035 LAB

16 2SS 2,843602

2,839215

247,9532

249,7009

8,474074

8,524404

DGM

17 2SS 2,816901 250 8,670977 LAT

18 2SS 2,857143 251,1494 8,428161 LAT

(39)

Perbandingan Tegangan

230 235 240 245 250 255

Tanpa Stainless Steel Mesh 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2 Lapisan Stainless Steel Mesh

σ (MPa)

Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel Mesh

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Sisi Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah dan Sisi Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Kedua Sisi

(40)

Perbandingan Regangan

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Tanpa Stainless Steel Mesh 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2 Lapisan Stainless Steel Mesh ε (%)

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Sisi Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah

(41)

Perbandingan Tegangan Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh

240,8 241 241,2 241,4 241,6 241,8 242 242,2 242,4 242,6 242,8 243

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi σ (MPa)

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Sisi

(42)

Perbandingan Regangan Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh

2,35 2,355 2,36 2,365 2,37 2,375 2,38 2,385 2,39 2,395 2,4

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi ε (%)

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Sisi

(43)

Perbandingan Tegangan Pada Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh

248,5 249 249,5 250 250,5 251 251,5 252 252,5

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Keduanya

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah dan di Sisi

Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi Keduanya σ (MPa)

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah

(44)

Perbandingan Regangan Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh

2,81 2,82 2,83 2,84 2,85 2,86 2,87 2,88

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Keduanya

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah dan di Sisi

Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi Keduanya ε (%)

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah

(45)

Foto Makro Patahan

(46)

Hasil Uji SEM

(47)

Perbandingan Tegangan Hasil Pengujian dengan Tegangan Teoritis

256,9957523 257,9748319 258,8995183

237,57

242,71

251,93

225 230 235 240 245 250 255 260 265

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh

σ (MPa)

Tegangan Teoritis Tegangan Pengujian

(48)

Hasil Pengujian Bending

No Spesimen

S (Mpa) E (Mpa)

Hasil Rerata Hasil Rerata

1 0 25,903

27,7207

1224,21

1310,12

2 0 29,9929 1417,51

3 0 27,2663 1288,65

4 1A 32,9657

34,4641

1361,16

1352,32

5 1A 35,9625 1272,78

6 1A 34,4641 1423,03

7 1T 28,4703

27,4714

1175,55

1134,3

8 1T 26,9719 1113,68

9 1T 26,9719 1113,68

10 1B 23,975

23,4755

848,517

877,979

11 1B 22,4766 795,485

12 1B 23,975 989,937

13 2AT 39,0028

40,7756

1313,78

1441,74

14 2AT 40,7756 1373,49

15 2AT 42,5485 1637,96

16 2TT 40,7756

40,1847

1569,71

1546,96

17 2TT 40,7756 1569,71

18 2TT 39,0028 1501,46

19 2BT 37,2299

37,8209

1433,21

1393,4

20 2BT 37,2299 1433,21

21 2BT 39,0028 1313,78

22 2AB 37,2299

39,0028

1254,06

1313,78

23 2AB 40,7756 1373,49

24 2AB 39,0028 1313,78

(49)

Perbandingan Tegangan Bending

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Tanpa Stainless Steel Mesh 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2 Lapisan Stainless Steel Mesh S (MPa)

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah2 Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah

(50)

Perbandingan Modulus Bending

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Tanpa Stainless Steel Mesh 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2 Lapisan Stainless Steel Mesh E (MPa)

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah2 Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah

(51)

Perbandingan Tegangan Bending Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah

S (MPa)

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah

(52)

Perbandingan Modulus Bending Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah

E (MPa)

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah

(53)

Perbandingan Tegangan Bending Pada Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah dan Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah S (MPa)

(54)

Perbandingan Modulus Bending Pada Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan

Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah dan

Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah E (MPa)

(55)

Foto Makro Patahan

(56)

Hasil Uji SEM

(57)

LOGO

KESIMPULAN DAN SARAN

(58)

Kesimpulan

Setelah dilakukan rangkaian percobaan dan analisa data, maka diperoleh beberapa kesimpulan dari penelitian tugas akhir yang dapat dijabarkan sebagai berikut :

1. Penambahan stainless steel mesh pada komposit serat

kaca hingga menjadi komposit hibrida dapat meningkatkan kekuatan tarik serta regangan dalam volume fraksi yang sama.

2. Posisi peletakan lapisan stainless steel mesh tidak berpengaruh signifikan terhadap kekuatan tarik dan regangan komposit hibrida.

3. Mekanisme kegagalan yang umum terjadi pada saat

pengujian tarik komposit hibrida adalah matrix cracking, debonding, delaminasi, dan fiber fracture.

4. Pada pengujian bending didapatkan bahwa dengan penambahan dua lapisan stainless steel mesh dengan

posisi di atas dan tengah maka akan didapatkan kekuatan

bending yang terbesar.

(59)

Saran

Adapun saran dari penelitian ini untuk penelitian selanjutnya adalah:

1. Perlunya peningkatan ikatan adhesi antara matriks dengan stainless steel mesh agar dapat diperoleh sifat mekanik

yang lebih baik.

2. Penggunaan stainless steel mesh dengan ukuran yang berbeda agar dapat diketahui efeknya terhadap komposit hibrida.

3. Penggantian matriks dengan tipe yang lebih ulet agar dapat diketahui pengaruhnya terhadap komposit hibrida.

www.themegallery.com Company Logo

(60)

Studi Eksperimental Pengaruh Jumlah Lapisan Stainless Steel Mesh dan Posisinya Terhadap Karakteristik Tarik dan Bending Komposit Serat Kaca Hibrida

LOGO