Laporan Praktikum Komposit

LAPORAN

PRAKTIKUM KOMPOSIT

Disusun oleh:

MOHAMMAD FARRIZ ADI SAPUTRA(202321201004)

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS DARUL ULUM

JOMBANG 2023

i

HALAMAN PENGESAHAN

Yang bertandatangan dibawah ini, kami selaku dosen pembimbing Laporan

“Praktikum Komposit“ menyatakan bahwa sebenarnya:

Nama : Mohammad Farriz Adi Saputra (202321201004) Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Mesin

Universitas Darul ‟Ulum Jombang

Dalam penyusunan laporan “Praktikum Komposit” dinyatakan telah memenuhi syarat dan telah kami setujui.

Demikian surat pengesahan ini kami buat berdasarkan hasil terakhir yang telah diajukan penyusun.

Jombang, 2023

Mengetahui,

Pembimbing Laporan Praktikum Komposit

Dr. IRA KUSUMANINGRUM, S.T.,M.T.

NIDN. 0721037101

ii

UNIVERSITAS DARUL „ULUM JOMBANG FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN : TEKNIK MESIN

Alamat : JL. Gus Dur 29 A Jombang 61413 Telp. (0321) 877157 BERITA ACARA ASISTENSI

Nama : Mohammad Farriz Adi S (202321201004) Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Mesin

Asistensi : Laporan Praktikum Komposit

NO TANGGAL URAIAN TTD

Jombang, 2023

Pembimbing Laporan

Dr.IRA KUSUMANINGRUM, S.T.,M.T.

NIDN. 0721037101

iii

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan Puji Syukur kehadirat Allah Swt, Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkah dan rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyusun Laporan Praktikum Komposit.

Adapun maksud dari penyusunan hasil laporan ini untuk mempraktekkan hasil teori yang diperoleh dari bangku kuliah khususnya mata kuliah Komposit, sehingga dapat mengetahui penggunaan teori yang dimaksud.

Kami menyadari didalam penyusunan khususnya pada perhitungan dan pembahasan terdapat kekurangan-kekurangan, sehingga selanjutnya masih perlu pembelajaran dan mohon kritik serta masukkan yang membangun guna penyempurnaan laporan ini.

Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada yang terhormat :

• Bapak Ir. Ruslan Hidayat, ST, M.Si, selaku Dekan Fakultas Teknik.

• Bapak Ir. Kadaryono, MT, selaku Kaprodi Teknik Mesin Fakultas Teknik

• Bapak Mualifi Usman, ST. MT, selaku Sekertaris Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

• Ibu Dr. Ira Kusumaningrum, S.T.,M.T., selaku Pembimbing Praktikum Komposit Akhir kata kami berharap semoga Tugas Besar Laporan Praktikum Komposit ini dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.

Jombang, 2023

Penyusun,

iv DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ... i

BERITA ACARA ASISTENSI ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... iv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2.Tujuan Praktikum ... 2

BAB IILANDASAN TEORI ... 3

2.1. Komposit ... 3

2.2. Fraksi Volume dan Fraksi Berat ... 6

2.3. Ketangguhan ... 6

2.4. Daya Serap Air ... 9

BAB IIIPEMBUATAN KOMPOSIT ... 10

3.1. Alat dan bahan. ... 10

3.2. Proses Pembuatan Spesimen Komposit ... 11

BAB IVPENGUJIAN DAN ANALISA ... 12

4.1. Analisa Volume Ruang Kosong ... 12

4.2. Pengujian Ketangguhan ... 13

4.3. Pengujian Daya Serap ... 13

BAB VPEMBAHASAN ... 14

5.1. Hasil Analisa ... 14

5.1.1. Ketika Membuat Komposit ... 14

5.1.2. Setelah Komposit Kering ... 15

5.2. Menghitung Densitas Fiber, Matriks, & Komposit. ... 15

5.3. Menghitung Fraksi Volume Rongga Kosong ... 15 5.4. Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined.

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kemajuan zaman menuntut adanya perkembangan di dunia industri, khususnya industri manufaktur. Perkembangan di dunia industri tersebut menyebabkan kebutuhan bahan-bahan teknik menjadi meningkat. Syarat-syarat yang digunakan dalam pemilihan bahan teknik juga semakin bervariasi. Untuk memenuhi syarat-syarat tersebut, maka berkembanglah bahan-bahan teknik baru yang sifat mekanik, fisik ataupun kimianya sesuai dengan syarat-syarat yang direncanakan untuk suatu produk.

Komposit merupakan salah satu material baru yang memiliki sifat-sifat diantaranya kuat, tangguh, ringan. Berbagai penelitian dilakukan untuk mendapatkan teori-teori tentang komposit. Berbagai program studi teknik mesin menjadikan komposit sebagai mata kuliah yang wajib ditempuh oleh mahasiswa.

Mata kuliah komposit merupakan salah satu mata kuliah pada kelompok keahlian berkarya yang didistribusikan pada semester V di Jurusan Teknik Mesin Universitas Darul „Ulum Jombang. Pada semester VI, mahasiswa harus menempuh Praktikum Komposit karena material komposit mulai dapat dikembangkan material pengganti.

Dengan demikian, praktikum komposit membantu mahasiswa memiliki kemampuan dalam pembuatan komposit, menganalisa serta menemukan material-material komposit baru.

2

1.2.Tujuan Praktikum

Tujuan dari pelaksanaan praktikum komposit adalah

1. Untuk mengetahui pengaruh bahan penyusun komposit dalam berbagai komposisi terhadap sifat mekanik dan fisik pada material komposit

2. Membuat suatu barang jadi (produk) dari material komposit melalui proses pencetakan dalam berbagai bentuk dan penampilan dengan komposisi tertentu.

3 BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan jenis (modulus Young/density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam.

Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:

Penguat (reinforced), yang mempunyai sifat kurang ductile tetapi lebih rigid serta lebih kuat.

Matriks, umumnya lebih ductile tetapi mempunyai kekuatan dan rigiditas yang lebih rendah.

Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu :

1. Fibrous Composites (Komposit Serat)

Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu laminat atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat / fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya.Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.

2. Laminated Composites (Komposit Laminat).

Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

Adapun bagian dari laminated komposit antara lain :

a. Bimetals adalah laminat yang tersusun dari dua logam yang berbeda ekspansi thermalnya

b. Clat metal adalah suatu logam yang diselimuti logam lain sehingga menghasilkan sifat logam yang terbaik dari keduanya

4

c. Laminated glass Hampir sama dengan clad metal hanya ditambahkan glass untuk menyelimuti lapisan logam

d. Plastic based laminatea Adalah laminat yang menggunakan plastic seperti resin untuk mengikan seperti glass atau nylon

e. Laminated fibrous Composites Adalah laminat yang menggabungkan teknik fibrous composite dan lamination dalam pembuatan

3. Particulalate Composites (Komposit Partikel)

Merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya.

Sehingga komposit dapat disimpulkan adalah sebagai dua macam atau lebih material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam sekala makroskopis (dapat terlihat langsung oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna.

Campuran antara matriks dan partikel penguat yang ada pada sistem material komposit partikel dapat dibagi kedalam beberapa jenis, yaitu :

- Metalic in nonmetallic particulate composites

Suatu sistem material komposit partikel yang kedua atau lebih unsur pembentuknya (matriks dan penguat) tidak berupa material logam, misalnya berupa ceramics matrix-glass particulate

- Metalic innonmetaliic particulate compositer

Sistem material komposit partikel yang memiliki matriks tidak berupa material logam, sementara partikel penguatnya berupa material logam.Misalnya Aluminium powder dalam matriks polyutrethane atau polysulmde rubber.

- Metallic in metallic particulate composites

Sistem material komposit partikel yang baik matriks maupu partikel penguatnya berupa material logam, namun tidak sama seperti model paduan logam (metal alloy), sebab penguat pertikel logam tidak mmelebur dari dalam matriks logam.

- Nonmetaliic in Metallic particulate composites

Sistem material komposit partikel yang matriksnya berupa material logam, melainkan dari jenis material nonlogam.Misalnya ceramics particulate dalam matriks stainless steel.

5

Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan komposit partikel terdiri dari partikel–partikel yang diikat oleh matrik.Bentuk partikel ini dapat bermacam–macam seperti bulat, kubik, tetragonal atau bahkan berbentuk yang tidak beraturan secara acak.Sedangkan bahan komposit serat terdiri dari serat – serat yang diikat oleh matrik.

Bentuknya ada dua macam yaitu serat panjang dan serat pendek.

Dalam struktur komposit, bahan komposit partikel tersusun dari partikel–partikel disebut bahan komposit partikel (particulate composite) menurut definisinya partikel ini berbentuk beberapa macam seperti bulat, kubik, tetragonal atau bahkan berbentuk yang tidak beraturan secara acak, tetapi rata–rata berdimensi sama. Bahan komposit partikel umunya digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit keramik (ceramic matrik composites).Bahan komposit partikel pada umunya lebih lemah dibanding bahan komposit serat.bahan komposit partikel mempunyai keunggulan, seperti ketahanan terhadap aus, tidak muda retak dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik.

Unsur utama komposit adalah serat yang mempunyai banyak keunggulan, oleh karena itu bahan komposit serat yang paling banyak dipakai.Bahan komposit serat terdiri dari serat–serta yang terikat oleh matrik yang saling berhubungan.Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continous fiber) dan serat pendek (short fiber dan whisker).Dalam laporan ini diambil bahan komposit serat (fiber composite).

Penggunaan bahan komposit serat sangat efesien 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.

6

2.2. Fraksi Volume dan Fraksi Berat

Komposit berpenguat serat merupakan komposit yang paling lama dan paling luas pemakaiannya. Matriks yang biasa digunakan adalah resin dan sebagai serat adalah serat kaca (fiberglass). Bila vc adalah volume komposit yang mengandung volume serat (fiber) v_f dan volume matrik v_m maka:

vc = vf + vm (1)

2.3. Ketangguhan

Ketahanan benda uji terhadap pukulan (impact) dinyatakan dengan banyaknya energi yang dibutuhkan untuk mematahkan benda uji tersebut. Impact strength bisa diartikan sebagai ketangguhan benda uji terhadap beban kejut. Impact strength dinyatakan dengan notasi IS dengan satuan kg m, ft lb atau joule. Hasil pengukuran dengan impact test tidak dapat digunakan untuk keperluan perhitungan suatu desain, tetapi hanya untuk membandingkan sifat ketangguhan suatu bahan dengan bahan yang lainnya.

7

Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energi yang diberikanbeban dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen.Saat beban dinaikkan pada ketinggian tertentu, beban memiliki energi potensial, kemudian saat menumbuk spesimen energi kinetik mencapai maksimum.Energi yang diserap menumbuk spesimen energi kinetik mencapai maksimum. Energi yang diserap spesimen akan menyebabkan spesimen mengalami kegagalan. Bentuk kegagalan itu tergantung pada jenis materialnya, apakah patah getas atau patah ulet

Ada beberapa cara menguji kecenderungan terjadinya patahan getas yang dilakukan pada peneliti, salah satu yang digunakan adalah pengujian pukul takik. Pada pengujian ini digunakan batang uji yang tertakik yang dipukul dengan sebuah bandul.

Ada dua cara pengujian yang dapat dilakukan yaitu metode Charpy (yang banyak dipakai di amerika dan negara-negara lain) dan metode Izod yang digunakan di inggris.

Pada metode izod, batang dijepit pada stu ujung sehingga takikan berada didekat penjepitnya. Bandul pemukul yang diayunkan dari ketinggian tertentu akan memukul ujung yang lainkearah takikan. Dilihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1 The principlesof the izood and charpy test: A the izood specimen is broken as a cantiliver: (B) the charpy specimen as a bearn

Pada metode Charpy, batang uji diletakan mendatar dan ujung-ujungnyaakan kearah mendatar oleh penahan yang berjarak 40 mm. Bandul berayun akan memukul batang uji tepat di belakang takikan. Untuk pengujian ini digunakan sebuah mesin dimana suatu batang dapatberayun dengan bebas.Pada ujung batang dipasang pemukul

8

yang diberi pemberat.Batang uji diletakan dibagian bawah mesin dan takikan tepat berada pada bidang lintasan pemukul.

Pada pengujian ini bandul pemukul dinaikan sampai ketinggian tertentu H. Pada posisi ini pemukul memiliki energi potensial sebesar WH (W = berat pemukul). Dari posisi ini pemukul dilepaskan dan berayun bebas, memukul batang uji hingga patah, dan pemukul masih terus berayun sampai ketinggian H₁.Pada posisi ini energi potensial adalah WH₁.Selisih antara energi awal dengan energi akhir adalah energi yang digunakan untuk mematahkan batang uji. Dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Schematic drawing of an impact testing machine Sumber:

Moffatt and Wulff. 1965.

Besarnya energi impact (joule) dapat dilihat pada skala mesin penguji. Sedangkan besarya energi impact (Moffatt and Wulff. 1965) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

IS = W. L. Cos a – W. L (1-Cos b)

W = Berat

Pemukul

L = Panjang lengan a = sudut awal

9

b = sudut akhir

2.4. Daya Serap Air

Daya serap air merupakan sifat fisis papan komposit yang menunjukkan sifat kemampuan papan untuk menyerap air selama perendaman di dalam air.Pengujian daya serap air dilakukan secara bertahap pada tingkat waktu tertentu. Factor-factor yang mempengaruhi papan partikel terhadap penyerapan air , yaitu:

1. Volume ruang kosong yang dapat menampung air diantara partikel.

2. Adanya saluran kapiler yang menghubungkan ruang satu dengan ruang kosong lainnya.

3. Luas permukaan partikel yang tidak dapat di tutupi oleh perekat dan Daya serap air dapat di hitung dengan:

10 BAB III

PEMBUATAN KOMPOSIT

Pembuatan komposit untuk penelitian sifat-sifat mekanik dan fisik dilakukan di laboratorium dengan menggunakan bahan-bahan yang mudah didapat dan proses pengerjaannya sederhana.

3.1. Alat dan bahan.

Pada praktikum ini menggunakan bahan habis pakai adakah sebagai berikut:

1. Bahan Penguat: fiber glass 2. Bahan Matriks: resin epoxy 3. Bahan Pendukung: hardener

Adapun peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Cetakan 2. Gelas Ukur 3. Gelas Labu 4. Timbangan 5. Pipet 6. Pengaduk 7. Kuas

8. Cetakan kaca 9. Gunting 10. Jangka Sorong 11. Penggaris 12. Alat Pemanas 13. Wax

14. Mesin Impak

11

3.2. Proses Pembuatan Spesimen Komposit Langkah-langkah pembuatan spesimen komposit:

1. Siapkan cetakan komposit

2. Tentukan volume komposit v_c

3. Tentukan fraksi volume matrik (Vm) ataupun fraksi volume fiber (Vf).

4. Siapkan matrik dan fiber berdasarkan volume (vm dan vf) 5. Timbang berat matrik maupun fiber (wm dan wf)

6. Lapisi cetakan dengan wax agar komposit yang dihasilkan mudah dilepas dari cetakan

7. Tambahkan katalis pada matrik (resin) dengan perbandingan 1 : 100 dan aduklah secara perlahan (1 ml = 20 tetes atau 1 tetes = 0,05 ml)

8. Tuangkan sebagian matrik ke dalam cetakan dan letakkan serat gelas yang sudah dipotong-potong, ditata arah seratnya dambil ditekan-tekan, kemudian tuangkan kembali matrik ke dalam cetakan. Ratakan dengan menggunakan kuas.

9. Keringkan komposit pada temperatur kamar.

10. Setelah kering, timbang berat komposit (𝑤𝑐) dan ukur volume komposit (𝑣𝑐)

12 BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1. Analisa Volume Ruang Kosong

Pengujian volume ruang kosong dilakukan dengan menimbang volume komposit dan mengukur volume komposit guna mendapatkan density (δ) komposit hasil eksperimen

Fraksi Volume

δ𝒄 (𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒕𝒊𝒔) = δ^𝒄𝒕 δ𝒄 (𝒆𝒌𝒔𝒑𝒆𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏) = δ^𝒄𝒆

Hitung fraksi volume rongga kosong dirumuskan sebagai berikut:

Komposit yang baik memiliki 𝑉𝑣 ≪ 1% dan komposit yang jelek memiliki hingga mencapai 5%.

13

4.2. Pengujian Ketangguhan

Prosedur pengujian ketangguhan pada mesin impak adalah sebagai berikut:

1. Komposit dipasang pada landasan uji

2. Bandul ditarik hingga membentuk sudut awal

α

dan .dicatat

3. Bandul dilepas hingga mematahkan spesimen dan sudut akhir β dan dicatat Tabel Hasil Pengujian

Fraksi Volume Sudut Awal (α) Sudut Akhir(β) Ketangguhan

4.3. Pengujian Daya Serap

Prosedur pengujian ketangguhan pada mesin impak adalah sebagai berikut:

1) Penimbangan benda uji sebelum di rendam

2) Perendaman benda uji dalam air selama 30 menit (0.5 jam)

3) Penimbangan benda uji setelah direndam, dimana 1 ml air = 0.7 Gram air Tabel daya serap

No. Fraksi Volume Berat Selisih Daya serap Average Awal Akhir gr ml

14 BAB V PEMBAHASAN

5.1. Hasil Analisa

5.1.1. Ketika Membuat Komposit Telah ditentukan :

1. Fraksi matrik 50% = 0,5 2. Fraksi fiber 50 % = 0,5

3. Volume cetakan (Volume komposit) Komposit Berbentuk Balok. Maka, 𝑣 =

= 1 1

=

= 4. Volume Matriks

𝑣 = 𝑉 𝑣 = 1 = 5. Volume Fiber

𝑣 = 𝑉 𝑣 = 1 1 = 6. Berat Matriks,

Dari Matriks yang sudah ditentukan volume-nya 2,5 ml, Ditimbanglah matriks dengan volume tersebut, beserta dengan gelas ukurnya. Maka didapatlah hasil :

𝑤 = 𝑤 𝑤

=

= 1 7. Berat Fiber

Telah dihitung dengan timbangan dan gelas ukur, dan diperolehlah hasil untuk fiber :

= 1 1 = r

15

Dan telah ditentukan bahwa volume fiber 1,9 ml. maka : 𝑤 = = 1

8. Berat Komposit

𝑤 = 𝑤 𝑤 = 1 1 =

5.1.2. Setelah Komposit Kering

1. Berat Komposit Hasil Penimbangan 𝑤 =

2. Volume Komposit Hasil Pengukuran.

𝑣 =

5.2. Menghitung Densitas Fiber, Matriks, & Komposit.

1. Densitas Matriks

= 𝑤

𝑣 = 1

= 2. Densitas Fiber

= 𝑤

𝑣 = 1

= 3. Densitas Komposit

=𝑤

𝑣 =

= 1

5.3. Menghitung Fraksi Volume Rongga Kosong 1. Densitas Komposit Teoritis

𝑐 =𝑤

𝑣 =

= 1

2. Densitas Komposit Hasil Eksperimen 𝑐 = 𝑤

𝑣 =

=

16

3. Fraksi Volume Rongga Kosong 𝑉𝑣 =

1 % = 1

1 1 %

= 1 % = % 5.4 Pengujian Ketangguhan

Hasil dari data atas praktikum yang saya jalankan adalah panjang lengan bandul (L) = 80 cm, berat bandul (W) = 10 kg, sudut awal (α) = 135⁰, sudut akhir (β) = 17⁰. Maka diperoleh hasil ketangguhan sebagai berikut:

Ketangguhan dapat dihitung dengan rumus:

IS = W.(L-Lcos α) – W.(L-Lcosβ)

= 10 x (80-80 cos 135) – 10 x (80-80 cos 17)

= 1.365,7 – 34,96

= 1.330,74 joule

5.5 Pengujian Daya Serap

Dari data hasil komposit eksperimen diketahui berat awal komposit kering = 7,949 gr dan berat akhir setelah perendaman = 8,022 gr. , dimana 1 ml air = 0.7 Gram air. Maka diperoleh daya serap sebagai berikut :

=

^{0,073 ml}

= 0,146 /j

0.5 jam

17

BAB VI PENUTUP

6.1 Kesimpulan



Komposit yang baik memiliki 𝑉𝑣 « 1% dan komposit yang jelek memiliki Vv bisa mencapai 5%. Karena hasil Vv = 37% maka bisa di katakan Komposit tersebut JELEK.



Dari hasil perhitungan ketangguhan, di dapatkan hasil energi yang dapat di serap spesimen, yaitu sebesar 1.330,74 joule.



Daya serap komposit dengan fraksi fiber dan

matriks masing-masing 50% dapat menyerap air

sebesar 0,146 ml/jam.