TUGAS AKHIR KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER

TUGAS AKHIR

KOMPOSIT CORE HYBRID

BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

MUHAMMAD ARISTA MAULANA NIM : D.200.12.0032

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul “KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER” yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakarta, September 2017 Yang menyatakan

MUHAMMAD ARISTA MAULANA D200120032

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir ini berjudul “KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER” telah disetujui oleh Pembimbing untuk memenuhi sebagai persyaratan memperoleh derajat Sarjana (Strata 1) Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : MUHAMMAD ARISTA MAULANA

NIM : D.200.12.0032

Disetujui pada

Hari :

Tanggal :

Pembimbing Utama

(Ir. Agus Hariyanto, M.T.)

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir ini berjudul “KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER”, telah dipertahankan dihadapan dewan penguji dan disahkan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : MUHAMMAD ARISTA MAULANA

NIM : D.200.12.0032

Disetujui pada

Hari : ...

Tanggal : ...

Tim Penguji

Ketua : Ir. Agus Hariyanto M.T. ( ) Anggota 1 : Wijianto, ST.,M.Eng,Sc. ( ) Anggota 2 : Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT ( )

Mengetahui,

Dekan

(Ir. H. Sri Sunarjono, MT. Ph.D)

Ketua Jurusan

(Ir. Subroto, MT.)

v

vi

MOTTO

“Hendaklah kamu tolong menolong dalam kabaikan dan ketakwaan, dan janganlah saling membantu dalam perbuatan dosa dan permusuhan.

Dan bertakwalah kepada Allah. Sesungguhnya Allah amat berat siksanya.”

(QS. Al Ma’idah (5) : 2)

“ sesungguhnya allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali kaum itu sendiri yang mengubah apa apa yang ada pada diri mereka”

(Ar-ra’d : 11)

“Jika Allah menolong kamu, maka tak ada orang yang dapat mengalahkanmu. Jika Allah membiarkan kamu (tidak memberi petolongan), maka siapakah gerangan yang dapat menolong kamu (selain) dari Allah sesudah itu? Karena itu, hendahlah kepada Allah

saja orang-orang mukmin bertawakal.”

(QS. Ali Imron (3) : 160)

“Jika kamu tidak disibukkan dengan kebaikan, maka setan akan menyibukkanmu.”

(Imam Syafi’i)

“Hai orang – orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang – orang yang sabar”

(Al-Baqarah : 153)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal lelah, Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :

Kedua orang tuaku yang aku sayangi, cintai dan hormati, yang telah memberikan doa dan semangat selama menempuh pendidikan.

Semoga Allah SWT membalas kemuliaan yang luar biasa kepadamu atasku.

Adikku tercinta, para sahabat satu angkatan, pembimbing, keluarga besarku dan almamaterku.

.

viii

KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER

Muhammad Arista Maulana, Agus Hariyanto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, kartasura E-mail : muhammadaristamaulana@yahoo.co.id

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah menyelidiki pengaruh variasi fraksi volume penguat kombinasi serbuka kayu jati dan serbuk kayu mahoni terhadap kekuatan tarik dan kekuatan impak bermatrik polyester. Pola kegagalannya diamati dengan foto makro.

Bahan utama penelitian adalah serbuk kayu jati dan mahoni dengan mesh 30, resin unsaturated polyester 157 BQTN. Hardener yang digunakan adalah MEKPO dengan konsentrasi 1%. Komposit dibuat dengan metode cetak tekan (press mold). Fraksi volume penguat komposit hybrid adalah 10%, 20%, 30%, 40% dan 50%. Spesimen dan prosedur pengujian tarik dan impak mengacu pada standar ASTM D 638 dan ASTM D 256-00. Penampang patahan dilakukan foto makro untuk mengidentifikasi pola kegagalannya.

Hasil penelitian ini menunjukkan kekuatan tarik dan kekuatan impact komposit hybrid meningkat seiring dengan penambahan fraksi volume serbuk. Kekuatan tarik komposit hybrid memiliki harga yang paling optimumpada fraksi volume serbuk Vƒ 50% yaitu 20,81 MPa. Kekuatan impact paling optimumpada fraksi volume serbuk Vƒ 50% yaitu 0,142 J/mm². Mekanisme patahan, terjadi patah getas (brittle fracture) akibat beban tarik dan kekuatan impact.

Kata Kunci : Komposit Hybrid, Fraksi Volume, Uji Tarik dan Uji Impact

ix ABSTRACT

The purpose of this research is to investigate the effect of variation of volume fraction of reinforcing combination of teak wood and mahogany wood powder to tensile strength and polyester impact strength. The pattern of failure is observed with macro photos.

The main ingredients of the research were teak and mahogany powder with mesh 30, unsaturated polyester resin 157 BQTN. The hardener used is MEKPO with concentration of 1%. The composite is made by press molding method. The volume fraction of hybrid composite reinforcement is 10%, 20%, 30%, 40% and 50%. Specimens and tensile and impact testing procedures refer to ASTM D 638 and ASTM D 256-00 standards. Fault cross section is done macro photo to identify the failure pattern.

The results of this study indicate that tensile strength and impact strength of hybrid composites increases with the addition of powder volume fraction. The composite strength of hybrid composite has the most optimum value of powder fraction volume of Vƒ 50% is 20,81 MPa. The most optimum impact strength is the volume fraction of Vƒ 50% powder that is 0,142 J / mm². Fault mechanism, brittle fracture occurs due to tensile load and impact strength.

Keywords: Hybrid Composite, Volume Fraction, Tensile Test and Impact

Test

x

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul “KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER” dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini saya selaku penulis dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Subroto, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Agus Hariyanto, MT., selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Sunhaji selaku pembimbing lapangan di Laboratorium Bahan Teknik UGM, yang telah senantiasa membimbing dalam mengumpulkan data.

5. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Pembimbing Akademik.

6. Bapak Sugeng dan Ibu S u l a s m i tercinta selaku orang tua saya yang senantiasa selalu mencintai, menyayangi, memberikan dukungan, menenangkan hati dan mendo’akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

7. Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin dan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiya Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir ini.

8. Kepada rekan satu team Arga Dwi Nuryawa dan Syukron Mudzakar, yang selalu membantu, memberi solusi dan bersama-sama dalam menyelesaikan proses Tugas Akhir sampai selesai.

xi

9. Huruhara Team dan Galih Putra Racing Team yang terus memberi dukungan, semangat dan Do’a yang tak henti-hentinya kepada penulis.

10. Teman angkatan 2012 Teknik Mesin yang banyak memberikan motivasi dan semangat bagi penulis.

11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan terima kasih atas dukungannya.

Semoga Allah melimpahkan Rahmat dan Kasih SayangNya atas segala kebaikan yang telah dikerjakan. Penulis menyadari tulisan ini masih jauh dari kata sempurna, hal ini dikarenakan keterbatasan wawasan dan pengetahuan penulis. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis mengharapkan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat pada semua pihak dan sebagai amalan yang tidak terputus.

Surakarta, September 2017

Muhammad Arista Maulana

xii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v

MOTTO ... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii

ABSTRAK ... viii

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvi

DAFTAR NOTASI ... xviii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II DASAR TEORI

xiii

2.1 Tinjauan Pustaka ... 6

2.2 Landasan teori ... 7

2.2.1. Komposit ... 7

2.2.2. Faktor yang Menentukan Sifat Komposit ... 8

2.2.3. Komposit Partikel ... 9

2.2.4. Core ... 11

2.2.5. Mesh ... 11

2.2.6. Partikel ... 13

2.2.7. Matrik Unsaturated Polyester Resin (UPRs) ... 14

2.2.8. Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO) ... 16

2.2.9. Fraksi Volume Penguat ... 16

2.2.10. Pencampuran / Mixing ... 17

2.2.11. Pengujian Tarik ... 19

2.2.12. Pengujian Impact ... 23

2.2.13. Perpatahan (Fracture) ... 27

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 29

3.2 Studi Pustaka dan Studi Lapangan ... 30

3.3 Persiapan Alat dan Bahan ... 30

3.3.1. Peralatan Penelitian ... 30

3.3.2. Bahan Penelitian ... 37

3.4. Prosedur Penelitian ... 39

3.4.1. Persiapan Alat dan Bahan ... 39

xiv

3.4.2. Perlakuan Bahan Dasar ... 39

3.4.3. Pembuatan Komposit ... 39

3.4.4. Pemotongan Spesimen ... 40

3.4.5. Pengujian Komposit ... 41

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisis Kekuatan Tarik ... 48

4.1.1. Pembahasan Pengujian Tarik ... 50

4.2 Analisis Kekuatan Impact ... 51

4.2.1. Pembahasan Hasil Uji Impact ... 52

4.3 Pengamatan Foto Makro ... 53

4.3.1. Pembahasan Foto Patahan ... 56

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 57

5.2 Saran ... 58 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Particulate Composite ... 10

Gambar 2.2. Geometri spesimen uji tarik ASTM D 638 ... 22

Gambar 2.3. Skematik Pengujian Impact ... 25

Gambar 2.4. Ilustrasi Spesimen Impak pada Benda Uji Charpy dan Izod ... 26

Gambar 2.5. Geometri Spesimen Uji Impact... 27

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 29

Gambar 3.2. Timbangan Digital ... 30

Gambar 3.3. Alat Screening ... 31

Gambar 3.4. kaca ( mold ) ... 32

Gambar 3.5. frame ... 32

Gambar 3.6. Alat pengaduk ... 33

Gambar 3.7. Gerinda tangan ... 34

Gambar 3.8. Gergaji ... 34

Gambar 3.9. Alat Suntik Medis ... 35

Gambar 3.10. Alat bantu ... 36

Gambar 3.11. Bahan-bahan penyusun komposit core ... 38

Gambar 3.12. Dimensi Spesimen impact charpy ... 42

Gambar 3.13. Spesimen uji impact charpy ... 43

Gambar 3.14. Alat uji impact charpy ... 43

Gambar 3.15. Spesimen Uji Tarik ... 44

Gambar 3.16. Dimensi Uji Tarik ... 45

xvi

Gambar 3.17. Alat uji Tarik ... 46

Gambar 3.18. Kamera DSLR Canon ... 46

Gambar 3.19. Foto Macro Spesimen Uji tarik ... 47

Gambar 3.20. Foto Macro Spesimen Uji Impact ... 47

Gambar 4.1. Grafik Tegangan tarik vs Regangan tarik ... 48

Gambar 4.2. Grafik Tegangan Tarik vs Fraksi Volume ... 49

Gambar 4.3. Grafik Regangan vs Fraksi Volume ... 49

Gambar 4.4. Grafik Modulus Elastisitas vs Fraksi Volume ... 50

Gambar 4.5. Energi Serap vs Fraksi Volume ... 51

Gambar 4.6. Harga Impact vs Fraksi Volume ... 52

Gambar 4.7. Contoh Patahan Spesimen Pada Uji Tarik ... 54

Gambar 4.8. Contoh Patahan Spesimen Pada Uji Impact ... 56

xvii DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Ukuran Mesh ... 12

Tabel 2.2. Karakteristik Unsaturated Polyester Resin 157 BQTN- EX ... 16

Tabel 3.1. Bahan yang Digunakan dalam penelitian ... 37

Tabel 4.1. Hasil Analisis Data Pengujian Tarik ... 48

Tabel 4.2. Hasil Analisis Data Pengujian Impact... 51

xviii

DAFTAR NOTASI

A = Luas Penampang (mm²) F = Gaya (N)

ρ = Densitas (gr/cm³)

σ

= Tegangan Tarik (MPa)

ɛ

= Regangan Tarik (mm)

E = Modulus Elastisitas (MPa) Eserap = Energi Yang Terserap (Joule) HI = Harga Impact (J/mm²)

m = Massa (gr)

g = Percepatan Gravitasi Bumi (10 m/s²) V^ƒ = Fraksi Volume

W1,W2 = Berat Bahan Pembentuk (gr)

ρ 1,ρ2 = Densitas Bahan Pembentuk (gr/cm³)