KOMPOSIT BERPENGUAT SERBUK TEMPURUNG ...1].pdfkomposit berpenguat serbuk tempurung kelapa sawit...
Transcript of KOMPOSIT BERPENGUAT SERBUK TEMPURUNG ...1].pdfkomposit berpenguat serbuk tempurung kelapa sawit...
i
KOMPOSIT BERPENGUAT SERBUK TEMPURUNG
KELAPA SAWIT DENGAN RESIN ARINDO BUTEK
3210 SEBAGAI ALTERNATIF PENGGANTI KAMPAS
REM
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh :
IGNATIUS AGUS HANDOKO
NIM : 025214081
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2007
ii
PARTICULATE COMPOSITE OF SAWIT COCONUT
SHELL IN ARINDO BUTEK 3210 RESIN FOR
ALTERNATIVE OF SHOE BRAKE
A FINAL PROJECT
Submitted for The Partial Fulfillment of The Requirements
For The Degree of Mechanical Engineering of
Mechanical Engineering Study Program
By :
IGNATIUS AGUS HANDOKO
STUDENT NUMBER : 025214081
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF ENGINEERING
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2007
iii
iv
v
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 6 Desember 2006
Ignatius Agus Handoko
vi
Kata Pengantar
Bagi Dia Yang sanggup memberikan hikmat dan kasih karunia pada Penulis
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini, Nama di atas segala nama dan Raja di atas
segala raja, Yesus Kristus Tuhan dan Juru Selamat, Penulis naikkan sembah dan
syukur. Semua ini karena kasih-Nya yang besar yang senantiasa menuntun Penulis
langkah demi langkah dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Yang dalam setiap
kesulitan tiada pernah meninggalkan Penulis namun senantiasa memberikan jalan
keluar. Biarlah semuanya ini boleh menjadi kemuliaan bagi nama-Nya Yang Kudus
sebab semuanya berasal dari Dia dan kembali kepada-Nya Tuhan semesta Langit.
Semuanya ini juga tidak dapat terjadi tanpa dukungan dari pihak-pihak yang
menjadi tangan Tuhan untuk membantu dalam berbagai cara baik moril maupun
materiil. Oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T., Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
2. Bapak Budi Setyahandana, S.T.,M.T., yang selalu memberi nasihat, bimbing dan
arahan, sehingga sehingga Tugas Akhir ini selesai, semoga Tuhan membalas
kebaikan Bapak.
3. Bapak I Gusti Ketut Puja, S.T.,M.T., atas bimbingan dan pengarahannya semoga
Tuhan membalas kebaikan Bapak.
4. Bapak Ir. Rines, M.T., atas bantuan dan pengarahannya semoga Tuhan membalas
kebaikan Bapak.
vii
5. Kedua Orang Tua saya (Yustinus Mulyodadi dan Emelia Sualni), adik saya
(Antonius Andi Wibowo dan Yulius Gunawan), atas segala dukungan doa,
semangat, dana, dan restu nya, sehingga Tugas Akhir ini selesai.
6. Teman-teman kelompok skripsi, Agung, Finda, Viyan.
7. W. D. Aryanti atas kasih, perhatian dan dukungnya.
8. Anak-Anak JMC, Koko, Agung, Made, Andi, Yuli, Sinung, Broto, Martin, Bowo.
9. Bapak Ignatius Tri Widaryanta yang selalu memberikan pelayanan di sekretariat.
10. Bapak Martono Dwiyaning Nugroho dan Bapak Ag. Rony Widaryawan atas
bantuan selama di Lab.
Semoga Tugas Akhir ini boleh menjadi berkat bagi para Pembaca sekalian dan
sekiranya ada banyak kekurangan disini, penulis mohon maaf sebesar-besarnya. Atas
perhatiannya penulis ucapkan banyak terima kasih.
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……………………………………………………….. i
HALAMAN PENGESAHAN……………………………………................ iii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……………………………………. v
KATA PENGANTAR………………………………………………………. vi
DAFTAR ISI………………………………………………………………… viii
DAFTAR TABEL…………………………………………………………… xi
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………… xii
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………… xiv
INTISARI……………………………………………………………………. xvi
BAB I PENDAHULUAN………………………………………….... 1
1.1 Latar Belakang………………………………………... 1
1.2 Tujuan Penelitian……………………………………... 2
1.3 Batasan Masalah…………………………………….... 3
1.4 Sistematika penulisan………………………………..... 3
BAB II DASAR TEORI……………………………………………… 4
2.1 Pengertian Komposit...................................................... 4
2.2 Komponen Bahan Komposit…………………………. 6
2.3 Penggolongan Komposit…………………………… ... 7
2.4 Komposit Berpenguat Partikel……………………….. 9
2.4.1 Partikel (butiran/serbuk)……………………… 9
ix
2.4.2 Matrik………………………………………… 11
2.4.3 Bahan Tambahan……………………………... 12
2.5 Fraksi Folume................................................................ 13
2.6 Mekanika Komposit……….......................................... 14
2.7 Kerusakan Pada Komposit............................................ 15
2.7.1 Kerusakan akibat beban tekan.......................... 15
2.7.2 Kerusakan akibat gesekan atau aus................... 16
2.7.3 Kerusakan Thermal........................................... 17
2.7.4 Kerusakan Internal mikrokopis......................... 17
2.8 Koefisien Gesek............................................................ 18
2.9 Uji Keausan atau Gesekan............................................. 18
2.10 Uji Termal……………………………………………. 21
2.11 Pengujian mikro dan makro…………………………… 23
BAB III PENELITIAN……………………………………………...... 25
3.1 Skema penelitian........................................................... 25
3.2 Penyiapaan Benda Uji ................................................... 26
3.2.1 Bahan Komposit................................................ 26
3.2.2 Alat Bantu......................................................... 31
3.3 Pembuatan Cetakan...................................................... 31
3.4 Pembuatan Benda Uji.................................................... 32
3.4.1 Pembuatan benda uji Resin (Arindo 3210)........ 32
3.4.2 Pembuatan benda uji tempurung kelapa sawit... 34
x
3.4.3 Pembuatan benda uji Komposit......................... 35
3.4.4 Penyiapan dan Pencetakan kampas rem............ 39
3.4.5 Pemotongan benda uji komposit....................... 40
3.5 Metode pegujian............................................................ 42
3.5.1 Mencari koefisien gesek.................................... 42
3.5.2 Pengujian Gesek atau keausan........................... 44
3.5.3 Ketahan thermal................................................. 45
3.5.4 Pemotrettan……………………………………………. 46
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN........……….. 47
4.1 Hasil Koefisien gesek dan pengujian keausan........... ... 47
4.2 Pengujian ketahanan termal........................................... 53
4.3 Perubahan struktur mikro dan makro pada komposit..... 54
4.4 Model kerusakan komposit............................................. 58
BAB V KESIMPULAN…………..…………………............................ 60
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………… 61
LAMPIRAN…………………………………………………………………… 62
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Dimensi matrik pengikat
Tabel 4.1 Rata-rata koefisien gesek dan pengujian keausan komposit berpenguat
serbuk tempurung kelapa sawit
Tabel 4.2 Rata-rata koefesien gesek dan pengujian keausan tempurung kelapa
sawit, resin, dan kampas rem
Tabel 4.3 Urutan koefesien gesek dari yang terbesar sampai terkecil
Tabel 4.4 Urutan tingkat keausan (pengurangan berat) dari yang terbesar sampai
terkecil
Tabel 4.5 Urutan tingkat keausan (pengurangan tebal) dari yang terbesar sampai
terkecil
Tabel 4.6 Hasil pengujian Ketahanan termal
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bentuk-bentuk reinforcement agent
Gambar 2.2 Alat uji gesek
Gambar 2.3 Oven untuk Uji Termal
Gambar 3.1. Skema alur Penelitian
Gambar 3.2 Kelapa sawit (Elaeis guineensis)
Gambar 3.3 Buah kelapa sawit
Gambar 3.4 Tempurung kelapa sawit
Gambar 3.5 Serbuk tempurung kelapa sawit
Gambar 3.6 Katalis, resin arindo, release agent dan cobalt
Gambar 3.7 Cetakan komposit
Gambar 3.8 Benda Uji komposit dengan fraksi volume serbuk 20 %
Gambar 3.9 Benda Uji komposit dengan fraksi volume serbuk 30 %
Gambar 3.10 Benda Uji komposit dengan fraksi volume serbuk 40 %
Gambar 3.11 Benda Uji komposit dengan fraksi volume serbuk 50 %
Gambar 3.12 Benda Uji Resin Arindo Butek 3210
Gambar 3.13 Komposit 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, Resin Arindo Butek 3210,
Tempurung kelapa Sawit, dan kampas Rem setelah dipotong 2,5cm x
2,5cm x 2,5cm.
Gambar 3.14 Metode mencari koefisien gesek
Gambar 4.1 Grafik rata-rata koefesien gesek benda uji
xiii
Gambar 4.2 Grafik rata-rata keausan (pengurangan tebal) benda uji
Gambar 4.3 Grafik rata-rata keausan (pengurangan berat) benda uji
Gambar 4.4 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 20 %
Gambar 4.5 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 20 %
setelah pengujian keausan
Gambar 4.6 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 30 %
Gambar 4.7 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 30 %
setelah pengujian keausan
Gambar 4.8 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 40 %
Gambar 4.9 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 40 %
setelah pengujian keausan
Gambar 4.10 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 50 %
Gambar 4.11 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 50 %
setelah pengujian keausan
Gambar 4.12 Kerusakan pada komposit ( lepasnya ikatan antar serbuk dan resin)
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Tabel 1 Koefesien gesek komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan
fraksi volume 20 %
Tabel 2 Koefesien gesek komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan
fraksi volume 30 %
Tabel 3 Koefesien gesek komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan
fraksi volume 40 %
Tabel 4 Koefesien gesek komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan
fraksi volume 50 %
Tabel 5 Koefisien gesek resin Arindo butek 3210
Tabel 6 Koefisien gesek tempurung kelapa sawit
Tabel 7 Koefisien gesek kampas rem tromol Yamaha Genuine 3XA-F5330-00
Tabel 8 Keausan komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi
volume 20 %
Tabel 9 Keausan komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi
volume 30 %
Tabel 10 Keausan komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi
volume 40 %
Tabel 11 Keausan komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi
volume 50 %
Tabel 12 Keausan resin Arindo Butek 3210
xv
Tabel 13 Keausan Tempurung kelapa sawit
Tabel 14 Keausan kampas rem tromol Yamaha Genuine 3XA-F5330-00
xvi
INTISARI
Pemanfaatan limbah industri adalah salah satu alternatif terbaik untuk mengurangi
pencemaran lingkungan. Tempurung kelapa sawit adalah salah satu limbah dari buah
kelapa sawit dimana pemanfaatan dari tempurung kelapa sawit ini masih sangat
terbatas, biasanya hanya digunakan untuk pengerasan jalan maupun bahan baker
boiler. Disini, akan dilakukan penelitian tentang serbuk tempurung kelapa sawit
dengan ukuran diameter ≤ 0,5 mm yang akan digunakan sebagai penguat pada
komposit. Secara khusus tujuan dari penelitaian ini adalah untuk: Membandingkan
koefisien gesek antara komposit berpenguat serbuk tempurung kelapa sawit, matrik,
tempurung kelapa sawit dan kampas rem tromol Yamaha Genuine 3XA-F5330-00.
terhadap piringan besi, menyelidiki pengaruh fraksi volume serbuk tempurung kelapa
sawit terhadap keausan komposit tempurung kelapa sawit, perbandingan keausan
komposit berpenguat serbuk tempurung kelapa sawit dengan kampas rem tromol
Yamaha Genuine 3XA-F5330-00, mengetahui ketahanan komposit berpenguat serbuk
tempurung kelapa sawit terhadap panas dan mengetahui perubahan struktur mikro
dan makro pada komposit.
Dalam penelitian ini, pengujian yang dilakukan meliputi : Mencari koefesien
gesek, Uji keausan, Uji ketahanan termal dan pemotretan yang digunakan untuk
melihat perbedaan struktur mikro sebelum dan setelah pengujian.
Setelah penulis melakukan penelitian, percobaan, pengujian dan pengolahan data,
maka dapat disimpulkan bahwa: Harga maksimum dari Koefisien gesek terjadi pada
komposit dengan fraksi volume serbuk 40 %, pengujian keausan yang dilakukan
bersifat abrasive dan adhesive, untuk keausan adhesive tingkat keausan komposit
terkecil terjadi pada komposit dengan fraksi volume serbuk 40%, Sedangkan untuk
keausan abrasive, tingkat keausan komposit terus menurun seiring dengan
peningkatan komposisi serbuk dalam komposit, Tingkat keausan dan koefisien gesek
yang paling mendekati ataupun melebihi kampas rem diperoleh dari komposit dengan
komposisi serbuk tempurung kelapa sawit sebesar 40 %, ikatan partikel atau serbuk
pada permukaan komposit semakin berkurang setelah dilakukan uji keausan karena
terjadi pengkikisan permukaan dan kerusakan pada komposit terjadi setelah suhu
240° C. Pada suhu ini komposit telah mengalami perubahan sifat mekanis.
Tugas Akhir Komposit
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkebunan kelapa sawit adalah salah satu sektor usaha pertanian atau
perkebunan yang berkembang pesat di Indonesia dan merupakan penyerap
tenaga kerja dalam jumlah yang sangat besar. Adanya prospek pasar hasil
olahan kelapa sawit sebagai produk substitusi dan suplemen yang sangat
berpotensial di dalam maupun di luar negeri menyebabkan para pengusaha
swasta maupun perusahaan pemerintah berusaha untuk memperluas
usahannya.
Sejalan dengan perkembang ilmu pengetahuan dan kebutuhan masyarakat
maka saat ini pemanfaatan kelapa sawit tidak hanya pada buahnya saja yang
digunakan untuk minyak tapi sekarang ini dari buah, batang, tempurung, serat,
daun dan pelepahnya telah bisa dimanfaatkan semuannya sebagai prodak
turunannya misalnya saja margarine, sabun, kertas, makanan ternak, pupuk
dan masih banyak yang lainnya.
Tempurung kelapa sawit adalah salah satu limbah dari buah kelapa sawit dan
selama ini tempurung kelapa sawit hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar
boiler. Saat ini penelitian tentang tempurung kelapa sawit ini masih sedikit
sekali sehingga pemanfaatan tempurung kelapa sawit ini masih terbatas, maka
dari itu penulis ingin meneliti atau sedikit memanfaatkan tempurung kelapa
Tugas Akhir Komposit
2
sawit ini untuk diolah atau digunakan sebagai penguat pada komposit dan
mengsilkan sesuatu yang bermanfaat.
Selama ini kita banyak menggunakan bahan material dari logam, keramik
dan polimer saja dan kita jarang menggunakan atau pun mendengar salah satu
bahan material yang berupa komposit. Seperti kita ketahui komposit
merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat gabungan, yaitu gabungan antara
bahan matriks atau pengikat dan reinforcement atau bahan penguat. Pada
umumnya bahan material yang kita gunakan sebagai penguat atau
reinforcement pada komposit adalah dari jenis serat tapi di sini kami akan
mencoba sesuatu yang lain yaitu menggunakan partikel atau serbuk dari
kelapa sawit sebagai penguat komposit.
1.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
a. Membandingkan koefisien gesek antara komposit berpenguat serbuk
tempurung kelapa sawit, matrik, tempurung kelapa sawit dan kampas rem
tromol Yamaha Genuine 3XA-F5330-00.
b. Menyelidiki pengaruh fraksi volume serbuk tempurung kelapa sawit
terhadap keausan komposit tempurung kelapa sawit.
c. Membandingan keausan komposit berpenguat serbuk tempurung kelapa
sawit dengan kampas rem tromol Yamaha Genuine 3XA-F5330-00.
Tugas Akhir Komposit
3
d. Mengetahui ketahanan panas komposit berpenguat serbuk tempurung
kelapa sawit.
e. Mengetahui perubahan struktur mikro dan makro komposit serbuk
tempurung kelapa sawit.
1.3 Batasan Masalah
Pada kasus ini penulis membatasi masalah pada :
1. Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah mencari koefesien gesek,
keausan dan ketahanan termal.
2. Bahan penguat komposit adalah serbuk tempurung kelapa sawit dengan
diameter ≤ 0,5 mm, komposisi serbuk 20%, 30%, 40% dan 50%.
3. Matrik yang digunakan sebagai bahan penggikat adalah : Resin Arindo
Butek 3210.
1.4 Sistematika penulisan
Pada Bab I ini, penulis membahas latar belakang, tujuan, batasan
masalah serta sistematika penulisan selanjutnya pada Bab II akan diuraikan
tentang pengertian komposit, khususnya particulated composites, bahan
penguat dan matrik pengikat dimana bahan-bahan ini adalah bagian dari
komposit. Urutan tentang proses pembuatan spesimen beserta penggujian
mekanik dan fisik akan diuraikan pada BAB III, data dan pembahasan tentang
hasil pengujian akan dibahas pada BAB IV, kemudian kesimpulan dan saran-
saran akan disajikan pada BAB V.
Tugas Akhir Komposit
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengertian Komposit
Komposit dapat didefinisikan sebagai penggabungan dua macam bahan
atau lebih dengan fasa yang berbeda. Fasa pertama disebut sebagai matrik
yang berfungsi sebagai pengikat dan fase kedua disebut reinforcement agent
yang berfungsi sebagai penguat bahan komposit. Pada jaman dulu orang
mendefinisikan komposit sebagai unsur-unsur natural, sebagai contoh : tubuh
manusia, tanaman, dan binatang. Tubuh manusia, tanaman dan binatang
disebut komposit karena didalamnya terdapat banyak unsur, seperti tulang,
daging, serat, cairan dan jaringan-jaringan otot maupun saraf.
Sebenarnya prinsip dari komposit sudah lama digunakan dalam kehidupan
sehari-hari, konsep ini sudah ada sejak dahulu yaitu mengkombinasikan sifat-
sifat bahan yang berbeda untuk menghasilkan bahan baru yang memiliki sifat
maupun tampilan yang lebih baik. Dari kombinasi bahan-bahan ini manusia
dapat merancang bahan sesuai dengan aplikasi dari bahan tersebut, dimana
tidak semua bahan dapat digunakan di semua kondisi lingkungan yang
berbeda.
Bila kita meninjau komposit maka bahan yang diberi lapisan, bahan yang
diperkuat, dan kombinasi lain yang memanfaatkan sifat khusus dari bahan,
juga termasuk bahan komposit. Biasannya antara bahan yang satu dengan
Tugas Akhir Komposit
5
bahan yang lain memiliki sifat yang saling melengkapi, karena sifat dari
bahan yang akan dipadukan setelah penggabungan tidak berubah.
Perlu diketahui, tidak semua paduan antara bahan dapat disebut sebagai
komposit, sebagai contoh : baja, yang merupakan paduan antara ferrit dan
karbida. Bahan ini tidak dapat disebut sebagai bahan komposit karena kedua
komponen itu tidak terbentuk secara terpisah, melainkan suatu produk dari
suatu proses tertentu.
Komposit adalah penggabungan dari beberapa bahan maka pada
umumnya sifat komposit lebih unggul setelah dilakukan penggabungan,
keunggulan sifatnya antara lain (Jones, R. M, 1975: 1):
1. Rapatannya rendah (ringan)
2. Komposit dapat dirancang terhindar dari korosi, hal ini akan sangat
menguntungkan pada pemakaian sebagai elemen-elemen tertentu pada
kendaraan bermotor.
3. Bahan komposit dapat memberikan penampilan (appearance) dan
kehalusan permukaan yang lebih baik.
4. Dengan bahan komposit dimungkinkan untuk mendapatkan sifat-sifat
yang lebih baik dari keramik, logam atau polimer.
5. Sifat produk dapat diatur dulu sesuai terapannya.
Tugas Akhir Komposit
6
2.2 Komponen Bahan Komposit
Bahan Komposit merupakan penggabuangan dua macam bahan atau lebih
yaitu matrik dan reinforcement agent. Penguat atau reinforcement agent ini
dapat disisipkan ke dalam matrik tetapi tidak larut dalam matrik.
Matrik pada komposit dapat berbentuk :
1. Logam
2. Keramik
3. Polimer
Reinforcement agent pada komposit dapat berbentuk :
1. Fiber (Serat)
2. Partikel
3. Flake
(a) (b) (c)
Gambar 2.1 Bentuk-bentuk reinforcement agent
(a) serat (b)Partikel (c)flake
Tugas Akhir Komposit
7
2.3 Penggolongan Komposit
Penggolongan bahan komposit sangat luas, jenis komposit sering
dibedakan menurut bahan matrik dan bahan penguatnya. Berdasarkan
penguatnya, secara umum komposit dapat dikelompokkan kedalam tiga jenis
(Jones, R. M : 7 ) :
1. Fibrous composites
Pada komposit ini bahan pengguat yang digunakan adalah serat (dapat
berupa serat organik atau serat sintetik ) yang memiliki kekuatan dan
kekakuan lebih besar bila dibandingkan dengan bahan pengikat atau matriks.
Bahan penggikat yang digunakan dapat berupa polymer, logam maupun
keramik.
Agar dapat membentuk produk yang efektif dan baik maka komponen
penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada
matriknya selain itu juga harus ada ikatan permukaan antara komponen
pengguat dan matriks (Van Vlack, L. H : 589).
2. Laminated composites
Komposit ini terdiri dari dua atau lebih material yang disusun berlapis-
lapis. Pelapisan ini bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat yang baru seperti
kekuatan, kekakuan, ketahanan korosi , sifat termal juga untuk penampilan
yang lebih atraktif.
Tugas Akhir Komposit
8
3. Particulated composites
Particulated composites terdiri dari partikel-partikel yang ada dalam
matriks. Material partikel bisa dbuat dari satu jenis ataupun lebih dari satu
jenis material, dan biasanya material partikel ini terbuat dari bahan metal atau
dari bahan non-metal.
Jenis-Jenis Particulated composites :
• Partikel komposit organik
• Partikel komposit non organic
Sedangkan untuk komposit menurut jenis matrik yang digunakan dapat
dapat dibedakan menjadi :
1. Komposit Matrik Logam (Metal Matriks Composite)
Pada komposit ini matriks yang digunakan adalah logam sedangkan bahan
penguatnya dapat berupa logam maupun non logam.
2. komposit Matriks Keramik (Ceramik Matriks Composite)
Keramik memiliki sifat-sifat yang cukup menarik seperti: kekakuan,
kekerasan dan kekuatan tekan yang tinggi serta kerapatan yang rendah.
Bahan ini juga memiliki beberapa kelemahan yaitu ketangguhan
(Toughness) dan tegangan tarik rendah. Pembuatan komposit dengan
matriks keramik sangat sulit dan memerlukan biaya yang mahal. Metode
yang biasa digunakan adalah metode metelurgi serbuk. Sebagai matrik
dapat digunakan: Alumina (Al2O3), karbida silicon (SiC).
Tugas Akhir Komposit
9
3. Komposit Matriks Polimer ( Polimer Matriks Composite)
Komposit jenis ini adalah jenis yang paling banyak digunakan karena
mudah dalam proses pembuatannya dan murah. Bahan pengguat dari
komposit ini dapat berupa serat maupun partikel (flake), yang masing-
masing dibedakan lagi menjadi bahan penguat organik dan metal.
2.4 Komposit Berpenguat Partikel
Komposit adalah satu jenis material yang mempunyai peluang untuk
menggantikan material logam, khususnya pada aplikasi yang membutuhkan
material dengan berat yang rendah
Komposit Partikel merupakan suatu bahan yang terbentuk dari partikel-
partikel yang tersebar di dalam matriks pengikat. Komposit Partikel dapat
dibuat dari partikel dan matriks logam maupun non logam atau kombinasi dan
keduanya
2.4.1 Partikel (butiran/serbuk)
Ukuran partikel yang digunakan bervariasi dari skala mikroskopis sampai
skala makroskopis. Partikel ini banyak digunakan sebagai phasa reinforcing
pada logam dan keramik. Distribusi partikel di dalam matrik komposit
tersusun secara random, sehingga komposit yang dihasilkan mempunyai sifat
isotrope. Mekanisme penguatan oleh partikel ini tergantung pada ukuran
partikel itu sendiri. Dalam skala mikroskopis, partikel yang digunakan serbuk
yang sangat halus yang terdistribusi dalam matrik dengan konsentrasi 15%.
Tugas Akhir Komposit
10
Kehadiran serbuk akan menjadikan matrik mengeras dan menghambat
gerakan dislokasi yang timbul. Dalam kejadian ini, sebagian beban luar yang
diberikan bekerja pada matrik.
Peningkatan ukuran partikel sampai ukuran makroskopis, penggunaan
partikel dapat mencapai konsentarasi lebih besar dari 25%. Dalam hal ini,
beban luar yang diberikan didukung bersama oleh matrik dan partikelnya.
Pengutan komposit seperti ini dapat terjadi pada cermen (WC-Co) dimana
karbida wolfram (WC) diikat oleh binder cobalt Co. Kondentrasi WC didalam
matrik Co umumnya ≤ 80%.
Dalam komposit ada tiga jenis partikel yang dapat digunakan yaitu
partikel logam, partikel non logam (organic), dan partikel keramik. Dalam
pembuatan komposit partikel ada beberapa kemungkinan kombinasi yang
dapat dilakukan yaitu (Jones, R. M : 8 ) :
1. Nonmetallic in nonmetallic composites
Pada jenis ini partikel dan matrik yang digunakan berasal dari bahan
bukan logam . Contohnya adalah Beton, bahan ini disusun oleh pasir dan
kerikil yang dicampur dengan semen dan air yang kemudian bereaksi
secara kimia dan kemudian mengeras setelah kering.
2. Metallic in nonmetallic composites
Komposit ini disusun oleh partikel logam yang berada dalam matriks
nonlogam. Contoh dari bahan ini adalah : serbuk logam yang dimasukan
dalam resin termoset, komposit ini sangat kuat dan keras selain itu juga
Tugas Akhir Komposit
11
mempunyai kemampuan menahan panas yang baik, karena itu bahan ini
banyak diggunakan dalam bidang elektrik.
3. Metallic in metallic composites
Untuk jenis komposit ini masih sangat jarang digunakan dan biasanya
merupakan paduan yang nantinya diharapkan akan mempunyai
keunggulan-keunggulan tertentu..
4. Nonmetallic in metallic composites
Partikel non logam seperti keramik dapat dimasukan kedalam matriks
logam. Dari paduan dua bahan tersebut menghasilkan bahan yang disebut
cermet. Cermet biasa digunakan sebagai alat potong yang tahan terhadap
temperature tinggi.
2.4.2 Matrik
Fungsi dari Matrik adalah sebagai bahan pengikat reinforcement, selain
sebagai bahan pengikat matrik juga berfungsi sebagai penerus gaya dari satu
partikel ke partikel lainnya. Matrik pada umumnya terbuat dari bahan-bahan
yang lunak dan liat. Polimer (plastis) merupakan bahan umum yang bisa
digunakan. Contoh bahan-bahan polimer yang sejak dulu dipakai sebagai
matriks yaitu polyester, Vinilester dan epoksi. Bahan matriks jenis polimer di
bagi menjadi dua jenis:
1. Polimer Termoset
Adalah bahan matrik yang dapat menerima suhu tinggi atau tidak berubah
karena panas. contohnya: Poliimid, Poliimid Amid dan Polidifenileter.
Tugas Akhir Komposit
12
Adapun beberapa sifat dari resin poliester tak jenuh ini adalah (Surdia,
1995: 256-258):
- Viskositas relatif rendah
- Mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa
menghasilkan gas sewaktu pengesetan (maka tidak perlu diberi
tekanan untuk pencetakan).
- Resinnya kaku dan rapuh.
- Suhu deformasi termalnya lebih rendah dari pada resin termoset
lainnya.
- Ketahanan panas jangka panjangnya kira-kira 110 – 140 °C.
- Kuat terhadap asam, tapi lemah terhadap alkali.
- Tahan terhadap cuaca.
- Tahan terhadap kelembaban dan sinar UV.
2. Polimer termoplastik
Adalah bahan matrik yang tidak dapat menerima suhu tinggi atau akan
berubah karena panas. contohnya: PEEK(Poly-Ether-Ether-
Ketone)PEI(Poly-Ether-Imide), Nilon,dll
2.4.3 Bahan Tambahan
Bahan pemicu (inititor) yang berfungsi untuk memulai dan
mampersingkat reaksi pengeringan pada temperature ruang adalah katalis.
Kelebihan katalis akan menimbulkan panas saat proses pengeringan dan hal
ini bisa merusak produk yang dibuat jika pencampuran katalis ke dalam resin
Tugas Akhir Komposit
13
terlalu banyak atau tidak sesuai takaran. Katalis yang bereaksi dengan resin
akan memberikan reaksi berupa panas.
Pigmen atau pasta pewarna hanya dipergunakan pada akhir proses, apabila
pigmen atau pasta pewarna ini harus dipakai pada produksi maka harus
dipergunakan bahan yang sesuai karena bahan ini dapat mempengaruhi proses
pengeringan resin. Dalam pelapisan akhir (gelcoating) perbandingan pigmen
atau pasta pewarna adalah 10 % sampai 15 % dari berat resin.
Untuk menghindari lengketnya produk dengan cetakan maka diadakan
proses pelapisan terhadap cetakan dengan release agent sebelum dilakukan
pembuatan. release agent yang bisa digunakan berupa waxes (semir), mirror
glass, polyvinyls alcohol, film forming, oli dan sebagainya..
Selain bahan-bahan diatas masih ada cobalt yang berfungsi sebagai
akselerator atau mempercepat pengeringan, dan memadatkan komposit.
Reaksi panas pada cobalt dan katalis ini dapat mengalibatkan kerusaan pada
benda uji.
2.5 Fraksi Folume
Fraksi volume (%) adalah perbandingan volume bahan pembentuk komposit
terhadap volume komposit.
Misal:
Tugas Akhir Komposit
14
V r = % reinforcing
V m = % matrik
V cat = % katalis
V com = 100 %
Maka:
V r + V m + V cat = V composit ……………. (2.1)
2.6 Mekanika Komposit
Sifat mekanik bahan komposit berbeda dengan bahan konvensional
lainnya. Tidak seperti bahan teknik lainnya yang pada umumnya bersifat
homogen isotropik. Sifat heterogen bahan komposit terjadi karena bahan
komposit tersusun atas dua atau lebih bahan yang mempunyai sifat-sifat
mekanis yang berbeda sehingga analisis mekanik komposit berbeda dengan
bahan teknik konvensional. Sifat mekanik bahan komposit merupakan fungsi
dari:
1. Sifat mekanis komponen penyusunnya
2. Geometri susunan masing-masing komponen
3. Inter fase antar komponen
Mekanika komposit dapat dianalisi dari dua sudut pandang yaitu dengan
analisa mikro dan analisa makro mekanik, dimana analisa mikro bahan
komposit dengan memperlihatkan sifat-safat mekanik bahan penyusunnya dan
hubungan antara komponen penyusunya tersebut dengan sifat-sifat akhir dari
Tugas Akhir Komposit
15
komposit yang dihasilkan. Sedangkan analisis makromekanik mamperlihatkan
sifat-sifat bahan komposit secara umum tanpa memperlihatkan sifat maupun
hubungan antar komponen penyusunnya (Jones, R. M, 1975:11).
Mekanisme penguat tergantung dari ukuran partikel. Dalam skala
mikroskopis digunakan partikel berupa serbuk sangat halus. Serbuk akan
menjadikan matrik mengeras dan manghambat gerakan dislokasi. Dalam hal
ini sebagian besar beban luar luar yang diberikan bekerja pada matrik.
Peningkatan ukuran partikel sampai ukuran makroskopis dapat mencapai
konsentrasi lebih besar dari 25%. Dalam hal ini beban luar yang diberikan
didukung bersama-sama oleh matrik dan partikelnya.
2.7 Kerusakan Pada Komposit
2.7.1 Kerusakan akibat beban tekan
Beban tekan bekerja kebalikan beban tarik. Karena bahan komposit
merupakan gabungan dari dua macam bagian yang berbeda maka bahan
komposit ini dapat mengalami deformasi yang besar. Umumnya kekuatan
tekan pada komposit lebih besar dari pada kekuatan tariknya dan modulus
elastis tekannya juga lebih besar dari pada untuk tarik.
Modulus elastis untuk tekan Ec diperoleh dari tegangan tekan ∆�c dan
penyusutan ∆γc pada bagian lurus kurva hubungan tegangan regangn.
Ec = ∆�c /∆γc ...….........…..(2.2)
Tugas Akhir Komposit
16
Kekuatan tekan �c didapat dari persamaan: �
c = P max/A ……………. (2.3)
P max adalah beban tekan maksimum (kgf) yang menyebabkan bahan hancur.
A adalah luas penampang asal (mm2)
2.7.2 Kerusakan akibat gesekan atau aus
Pada pergerakan relative dengan tekanan selalu terjadi friksi pada bidang
kontak maka abrasi akan berlanjut dan merusak ketelitian komponen yang
selanjutnya berkembang terus menerus menjadi lebih parah sampai pada satu
saat komponen menjadi kehilangan fungsinya.
Goresan kerena bahan yang keras menyebabkan permukaan kasar,
pemolesan dengan bahan abrasi keras, kertas ampelas atau campuran debu
memberikan fenomena abrasi disebut keausan goresan atau keausan
permukaan licin (Surdia, 1995:39). Abrasi antara bidang bisa menyebabkan
temperatur naik karena gesekan yang berulang dan pada akhirnya akan
terkikis dan habis. Tekanan yang lebih tinggi juga akan meningkatkan
temperature karena gesekan yang lebih besar, sehingga kerusakan thermal
mungkin akan muncul.
Abrasif yang diberikan tergantung pada permukaan grinding/polishing dan
kekerasan sample tersebut. Jika abrasif terlalu lunak dan digunakan pada
benda yang kasar atau keras maka partikel abrasif akan aus lebih cepat.
Tugas Akhir Komposit
17
2.7.3 Kerusakan Thermal
Untuk resin sendiri, suhu deformasi termal lebih rendah dari pada resin
termoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira 110
– 140 o C ini terjadi karena resin jenis poliester banyak mengandung monomer
stiren.
Ketika Komposit dipanaskan sampai suhu tertentu maka komposit akan
berdeformasi. Apabila temperatur berubah atau semakin tinggi maka akan
mengubah struktur komposit sehingga keadaan ini akan mempengaruhi sifat-
sifat : mekanik, kimia dan lain-lain. Sampai suhu puncak atau batas ketahanan
komposit terhadap panas maka komposit akan terbakar.
2.7.4 Kerusakan Internal mikrokopis
Suatu Bahan dikatakan gagal bila struktur tersebut tidak dapat berfungsi
dengan baik. Dengan demikian difinisi kerusakan atau kegagalan berbeda
menurut kebutuhan yang berlainan. Untuk penerapan struktur tertentu,
deformasi yang kecil mungkin sudah dianggap gagal sedangkan pada struktur
yang lain hanya kerusakan total yang dianggap gagal.
Hal ini mencolok pada bahan komposit. Pada bahan komposit ini
kerusakan internal mikroskopik (yang tidak dapat diamati dengan mata) ini
dapat jauh terjadi sebelum kerusakan nyata terlihat atau terjadi.
Kerusakan mikroskopik ini sama sekali tidak dapat diamati oleh mata
telanjang. Kerusakan baru bisa terlihat oleh mata apa bila kerusakan cukup
besar dan terjadi pada tempat yang sama, karena itu pada kondisi sebenarnya
Tugas Akhir Komposit
18
sangat sulit untuk menentukan suatu bahan komposit dikatakan mengalami
kerusakan atau kegagalan. Karena kerumitannya, masalah tersebut diatas pada
kebanyakan kasus untuk struktur bahan komposit dikatakan gagal apabila
bahan tersebut telah mengalami rusak total ketika mendapat beban tertentu
atau kurva tegangan dan regangan yang ditunjukkan tidak lagi linier. Teori
kegagalan tersebut diatas berlaku untuk lapisan tunggal (lamina) maupun
multi lapis (laminat). (Hadi, B.K, 2000:132)
2.8 Koefisien Gesek
Koefesien gesek adalah suatu konstanta pada suatu gaya gesek yang pada
dasarnya gaya gesek ini bekerja berlawanan dengan gaya yang diterima pada
suatu benda tersebut (sebagai reaksi terhadap suatu gaya).
Fs = µk.N ..................... (2.4)
fs = gaya gesek statis
µs = koefesien gesek
N = gaya normal
2.9 Uji Keausan atau Gesekan
Uji gesek atau uji keausan adalah suatu pengujian yang dilakukan
untuk mengetahui angka ketahanan suatu benda terhadap gesekan yang
diberikan secara kontinyu selama beberapa waktu. Keausan menerima
Tugas Akhir Komposit
19
pengaruh yang besar dan rumit dari laju pergerakan relatife dan tekanan pada
bidang kontak. Keausan komulatif antara permukaan halus pada tekanan tetap
menghasilakan harga maksimum pada laju pergerakan relative tertentu, makin
besar tekanan kontak makin besar harga maksimum itu.
Mekanisma gesekan pada bahan polimer sangat berbeda dengan
mekanisma pada logam. Pada logam, koefisien gesekan hampir konstan tidak
tergantung beban, luas bidang kontak laju gesekan. Tetapi pada polimer
koefisien gesekan tergantung beban, bidang kontak, dan seterusnya.
Umumnya cenderung berkurang kalau beban bertambah, karena bahan
menunjukkan kelakuan tengah-tengah antara deformasi elastic dan deformasi
plastik (Surdia, 1995:188).
Keausan korosi bisa di sebabkan juga oleh zat kimia dan proses
elektrokimia dari bahan pelumas dan juga ada keausan flet yang menyebabkan
kerontokan oleh retakan lelah lokal karena tegangan yang berulang-ulang dari
persentuhan yang tegangannya lebih tinggi dari batas elastis.
Selain keausan abrasi dan korosi masih ada lagi yaitu keausn adhesi yaitu
keausan yang terjadi karena pemampatan suatu benda karena tekanan atau
lainnya. Keausan adhesi ini berupa pengurangan dimensi saja sedangkan berat
dari benda uji sebelum dan sesudah diuji akan tetap sama.Uji keausan (Uji
gesek) yang dilakukan pada pengujian ini didasarkan pada pengurangan tebal
dan pengurangan berat benda uji. Dalam penelitain ini alat uji keausan dibuat
sendiri, karena pengujiannya hanya bersifat membandingkan antar spesimen
Tugas Akhir Komposit
20
maka alat tersebut tidak perlu dikalibrasi berdasarkan standarisasi pengujian
keausan dan tidak menggunakan hitungan dalam perancangannya, Karena
tujuan utama alat ini hanya digunakan sebagai pembanding.
Cara kerja mesin ini adalah sebagai berikut:
1) Piringan yang terbuat dari besi diputar dengan menggunakan motor
dengan kapasitas 0,5 HP.
2) Penekanan atau beban yang digunakan adalah konstan yang penempatan
bebannya berada diatas dan dibaut dengan batang penekan.
3) Agar poros penekan tidak melengkung karena pengaruh gaya berat beban
maka poros tersebut dimasukkan dalam sebuah pipa.
4) Benda uji diletakkan dalam sebuah tempat yang berbentuk persegi empat.
5) Ketika Benda uji sudah dimasukkan dalam tempat pengujian dan mesin
telah dihidupkan maka benda uji tersebut siap untuk diuji dengan cara
menurunkan batang secara pelan-pelan sampai menyentuh piringan atau
amplasnya, hal ini dilakukan dengan maksud untuk mengantisipasi agar
motor tidak macet atau selip.
Tugas Akhir Komposit
21
Gambar 2.2 Alat uji gesek
2.10 Uji Ketahanan Termal
Pengujian thermal dilakukan untuk mengetahui batas kemampuan atau
ketahanan suatu benda terhadap panas. Ketika Komposit dipanaskan sampai
suhu tertentu maka komposit akan berdeformasi. Apabila temperatur berubah
atau semakin tinggi maka akan mengubah struktur komposit sehingga
keadaan ini akan mempengaruhi sifat-sifat : mekanik, kimia dan lain-lain.
Sampai suhu puncak atau batas ketahanan komposit terhadap panas maka
komposit akan terbakar atau meleleh, tergantung dari jenis resin yang
digunakan, jika menggunakan resin termoplast maka komposit akan mulai
meleleh, jika komposit menggunakan resin termoset maka komposit akan
terbakar atau menjadi arang.
Tugas Akhir Komposit
22
Untuk resin sendiri, suhu deformasi termal lebih rendah dari pada resin
termoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira 110
– 140 o C ini terjadi karena resin jenis poliester banyak mengandung monomer
stiren. (Surdia, 1999. 258).
Pada dasarnya, sifat khas bahan polimer sangat berubah oleh perubahan
temperatur. Hal ini disebabkan apabila temperatur berubah, pergerakan
molekul karena termal akan mengubah kumpulan molekul atau merubah
struktur (terutama struktur yang berdimensi besar). Hubungan antara volume
jenis dan temperature tidak lurus, yang berarti bahwa koefisien pemuaian
panjangnya juga berubah oleh kenaikan temperatur.
Sangat sukar untuk menelaah ketahanan panas bahan polimer pada
temperatur tinggi, sebab banyak sekali faktor yang akan memberi pengaruh
tertentu seperti keadaan lingkungan, bentuk bahan, macam dan jumlah
pengisi, adanya bahan penyetabil dan seterusnya. Dalam waktu yang singkat
pada temperatur tinggi tidak memberikan perubahan banyak, tetapi dalam
waktu yang lama walaupun temperaturnya lebih rendah dapat mengakibatkan
kerusakan (Surdia, 1995:196).
Tugas Akhir Komposit
23
Gambar 2.3 Oven untuk Uji Termal
2.11 Pengujian mikro dan makro
Suatu bahan dikatakan gagal bila struktur tersebut tidak dapat berfungsi
dengan baik. Dengan demikian definisi kerusakan atau kegagalan berbeda
menurut kebutuhan yang berlainan. Untuk penerapan struktur tertentu,
deformasi yang kecil mungkin sudah dianggap gagal sedangkan pada struktur
yang lain hanya kerusakan total yang dianggap gagal.
Hal ini mencolok pada bahan komposit. Pada bahan komposit ini
kerusakan internal mikroskopik (yang tidak dapat diamati dengan mata) ini
dapat jauh terjadi sebelum kerusakan nyata terlihat atau terjadi.
Kerusakan mikroskopik ini sama sekali tidak dapat diamati oleh mata
telanjang. Kerusakan baru bisa terlihat oleh mata apabila kerusakan cukup
besar dan terjadi pada tempat yang sama, karena itu pada kondisi sebenarnya
sangat sulit untuk menentukan suatu bahan komposit dikatakan mengalami
Tugas Akhir Komposit
24
kerusakan atau kegagalan. Karena kerumitannya, masalah tersebut diatas pada
kebanyakan kasus untuk struktur bahan komposit dikatakan gagal apabila
bahan tersebut telah mengalami rusak total ketika mendapat beban tertentu
atau kurva tegangan dan regangan yang ditunjukkan tidak lagi linier. Teori
kegagalan tersebut diatas berlaku untuk lapisan tunggal (lamina) maupun
multi lapis (laminat), (Hadi, B. K, 2000:132).
Tugas Akhir Komposit
25
Resin Arindo 3210
Serbuk tempurung
kelapa sawit
Bahan Tambahan
BAB III
PENELITIAN
3.1 Skema penelitian
Gambar 3.1. Skema alur Penelitian
Pembuatan benda uji
1. Pembuatan Cetakan
2. Pencetakan Resin dan tempurung kelapa sawit
3. Pembuatan dan pencetakan komposit , komposisi serbuk 20%,
30%, 40% dan 50%
4. Menyiapkan kampas rem
Penelitian
1. Mencari koefisien gesek benda uji
2. Pengujian keausan
3. pengujian ketahanan termal
4. Pemotretan hasil uji
Hasil Penelitian
Dan pembahasan
Studi pustaka
Pengambilan bahan
Kesimpulan
Tugas Akhir Komposit
26
3.2 Penyiapaan Benda Uji
3.2.1 Bahan Komposit
Bahan-bahan utama yang digunakan untuk membuat komposit berpenguat
serbuk tempurung kelapa sawit adalah sebagai berikut :
1. Serbuk tempurung kelapa sawit
Pada penelitian ini, partikel atau serbuk yang digunakan adalah serbuk
tempurung kelapa sawit.
Gambar 3.2 Kelapa sawit (Elaeis guineensis)
Tugas Akhir Komposit
27
Gambar 3.3 Buah kelapa sawit
Gambar 3.4 Tempurung kelapa sawit
Secara umum serbuk kelapa sawit memiliki sifat-sifat sebagai berikut :
a. Kuat
b. Keras
c. Massa jenis : 1,33 gr/cm3
Untuk mendapatkan serbuk kelapa sawit dari tempurung kelapa sawit,
harus melalui beberapa proses. Proses tersebut antara lain :
a. Pengupasan serabut kelepa sawit
Untuk mendapatkan tempurung kelapa sawit hal pertama yang dilakukan
adalah pengupasan tempurng kelapa sawit dari serabutnya. Pengupasan akan
mudah jika kelapa sawit sedikit mengalami pembusukan atau sudah
Tugas Akhir Komposit
28
membusuk, akan tetapi jika masih segar maka pengupasan sedikit
menyulitkan karena serabutnya masih ulet dan banyak mengandung minyak.
b. Pembersihan tempurung
Setelah buah kelapa sawit dikupas kemudian tempurung kelapa sawit
dipecahkan, setelah pecah tempurung kelapa sawit dijemur sampai kering
kemudian untuk menghilangkan sisa minyak yang masih menempel pada
tempurung, maka tempurung kelapa sawit tersebut dicuci sampai bersih
c. Penumbukan tempurung
Setelah pecahan tempurung kelapa sawit bersih dan kering, maka
selanjutnya tempurung kelapa sawit di tumbuk. Penumbukan tempurung
kelapa sawit menggunakan lumpang. Setelah tempurung pecah menjadi
ukuran-ukuran tertentu, maka selanjutnya pecahan-pecahan tempurung
tersebut di blender atau ditumbuk supaya mendapatkan ukuran yang lebih
kecil.
d. Pengayakan
Setelah penumbukan untuk mendapatkan ukuran partikel yang seragam
maka untuk selanjutnya dilakuakan pengayakan
Tugas Akhir Komposit
29
Gambar 3.5 Serbuk tempurung kelapa sawit
2. Resin
Resin yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah resin Arindo 3210.
Resin Arindo 3210 adalah salah satu resin polieter. Sifat-sifat yang dimiliki
resin polyester sebagai berikut :
a. Permukaan halus dan mengkilat
b. Titik leleh relatif tinggi
c. Unggul dalam kestabilan dimensi karena serapan air dan koefisien
ekspansi termalnya rendah.
d. Bahan ini mempunyai kekakuan yang tinggi
e. Ketahanan cuaca yang baik
Resin yang dipakai dalam penelitian tidak disertai spesifikasi khusus,
sehingga untuk mengetahui sifat-sifat mekaniknya dilakukan pengujian baik
itu pengujian kekerasan maupun keausan. Data dan perhitungan selengkapnya
disajikan dalam lampiran tabel dan perhitungan.
Tugas Akhir Komposit
30
3. Bahan tambahan
a. Katalis
Katalis merupakan bahan tambahan dalam pembuatan bahan komposit.
Katalis digunakan sebagai pemicu dalam proses pengeringan.
b. Release agent
Adalah suatu bahan yang dapat mengurangi atau menghilangkan sifat
adesife (daya perekat). Dalam hal ini yang digunakan sebagai anti adesife
dalam proses pembuatan komposit adalah paslin.
c. Cobalt
Cobalt adalah akselator dalam hal proses pengeringan, kehalusan
permukaan dan memadatkan komposit.
Gambar 3.6 Katalis, resin arindo, release agent dan cobalt
Tugas Akhir Komposit
31
3.2.2 Alat Bantu
Alat bantu yang digunakan untuk pembuatan komposit berpenguat serbuk
tempurung kelapa sawit adalah sebagai berikut :
1. Bahan pembuat cetakan yaitu kaca.
2. Alat pemotong, pisau, gergaji
3. Alat ukur, timbangan, penggaris, gelas ukur
4. Tempat untuk mengaduk dan mencampur serbuk tempurung kelapa sawit,
resin dan katalis
5. Alat untuk membantu dalam pencetakan (alat perata, kuas)
6. Alat untuk finising (gerinda, kertas amplas)
3.3 Pembuatan Cetakan
Dalam proses pembuatan komposit berpenguat serbuk tempurung kelapa
sawit, dibutuhkan sebuah cetakan yang nantinya bentuk dan dimensinya dari
cetakan ini akan menjadi bentuk dan dimensi dari produk yang akan dibuat,
dimana bentuk dan dimensi cetakan disesuaikan dengan bahan pembanding
komposit berpenguat serbuk tempurung kelapa sawit yaitu kampas rem yang
sudah dipotong-potong dengan ukuran tertentu. Langkah untuk membuat
cetakan hanya perlu beberapa tahap saja, sebab hanya perlu menyiapkan kaca
dengan ukuran sebagai berikut :
• Panjang 180 mm
• Lebar 30 mm
Tugas Akhir Komposit
32
• Tinggi 30 mm
• Tebal kaca 3 mm
Gambar 3.7 Cetakan komposit
3.4 Pembuatan Benda Uji
3.4.1 Pembuatan benda uji Resin (Arindo 3210)
Dimensi dari cetakan pengikat yang dibuat mempunyai ukuran 180 × 30 ×
30 mm, maka hasil cetakannya juga akan mempunyai dimensi yang sama.
Dimensi dari cetakan yang dibuat dan dimensi dari hasil akhir pengikat (resin)
dapat di lihat dari tabel 3.1.
Tabel 3.1 Dimensi matrik pengikat
Panjang(mm) Lebar (mm) Tinggi (mm) Volume (mm3)
180 30 30 162000
Langkah-langkah pencetakan benda uji matrik pengikat adalah sebagai
berikut:
Tugas Akhir Komposit
33
1. Melakukan proses pelapisan permukaan cetakan dengan paslin, hal ini
dilakukan untuk mempermudah pemisahan produk dari cetakan.
2. Menyiapkan resin sesuai dengan volume cetakan sebesar 162 ml.
Kemudian resin yang telah diletakkan pada wadah pencampur
ditambahkan katalis dan kobal dengan perbandingan 0,5 % dari volume
resin sebesar 0,81 ml.
3. Mengaduk campuran resin dan katalis hingga rata. Pengadukan ini harus
dilakukan secara cepat sebab pencampuran resin dan katalis akan berubah
menjadi gel setelah ± 20 menit. Selain itu dihindari pengadukan yang
menyebabkan gelembung, sebab gelembung yang timbul pada waktu
proses pengadukan akan menimbulkan void pada matrik yang dicetak.
Setelah resin dan katalis tercampur dengan merata,lakukan penuangan.
Resin yang dituang pada cetakan diusahakan rata-rata air.
4. Kemudian cetakan bagian atas ditutup dengan kaca yang telah dilapisi
paslin. Cetakan yang sudah dilapisi kemudian di clamp atau ditekan agar
tidak terjadi pengelembungan.
5. Proses pengeringan dalam waktu 8-12 jam. Setelah itu cetakan bagian atas
(penutup) dan bagiah bawah dilepaskan kemudian resin dikeluarkan dari
cetakan.
6. kemudian bagian-bagian dari resin yang tidak rata atau sesuai ukuran
diratakan (finising)
Tugas Akhir Komposit
34
3.4.2 Pembuatan benda uji tempurung kelapa sawit
Untuk pengujian tempurung kelapa sawit, baik itu untuk mencari
koefesien gesek maupun pengujian keausan menggunakan tempurung kelapa
sawit yang masih utuh. Dimensi kelapa sawit yang akan diuji disamakan
dengan dimensi kampas rem yang digunakan sebagai pembanding.
Langkah-langkah pencetakan benda uji matrik (tempurung kelapa sawit)
adalah sebagai berikut :
1. Melakukan proses pelapisan permukaan cetakan dengan paslin, hal ini
dilakukan untuk mempermudah pemisahan produk dari cetakan.
2. Menyiapkan tempurung kelapa sawit yang telah di ratakan dengan
dimensi sesuai dengan cetakannya.
3. Menyiapkan resin secukupnya yang akan digunakan sebagai dasar
(pemegang) dari tempurung kelapa sawit agar dalam proses pengujian
kelapasawit tersebut dapat dicekam atau tidak oleng.
4. Kemudian resin dimasukkan dalam cetakan yang sebelumya telah
dicampur dengan katalis kemudian diikuti dengan tempurung kelapa
sawitnya.
5. Cetakan bagian atas ditutup dengan kaca yang telah dilapisi paslin.
6. Proses pengeringan dalam waktu 8-12 jam. Kemudian cetakan bagian atas
(penutup) dan bagiah bawah dilepas dan tempurung kelapa sawit yang
telah lengket dengan resin dikeluarkan dari cetakan
Tugas Akhir Komposit
35
7. kemudian bagian-bagian dari tempurung kelapa sawit yang tidak rata atau
sesuai ukuran diratakan (finising)
3.4.3 Pembuatan benda uji Komposit
Langkah pertama dalam pembuatan benda uji komposit adalah
menghitung massa jenis (ρ) tempurung kelapa sawit.
Adapun metode penghitungan massa jenis (ρ) tempurung kelapa sawit adalah
sebagai berikut :
1. Menimbang massa tempurung kelapa sawit dan dicatat.
2. Memasukkan air kedalam gelas ukur dan dicatat volume air yang ada
didalamnya.
3. Memasukkan tempurung kelapa sawit yang telah ditimbang kedalam gelas
ukur dan mencatat pertambahan volume air yang naik.
4. Melakukan perhitungan dengan rumusan sebagai berikut:
V
m=ρ ....…………. (3.1)
dengan : m = massa tempurung kelapa sawit
ρ = massa jenis kelapa sawit
V = volume air yang bertambah (V1-V0)
= volume tempurung kelapa sawit
Dengan menggunakan perhitungan rumus diatas, maka didapatkan ρkelapa
sawit = 1,33 gr/ml = 1,33 gr/cm3
Tugas Akhir Komposit
36
Langkah kedua adalah menghitung komposisi tempurung kelapa sawit, resin
dan katalis + cobalt berdasarkan volume cetakan dan prosentase komposisi
yang diinginkan. Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut :
1. Menghitung volume cetakan.
Vcetakan = p x l x t ........………..(3.2)
= 180 × 30 × 30
= 162000 mm3 = 162 cm
3 = 162 ml.
2. Menghitung komposisi serbuk tempurung kelapa sawit, resin dan
hardener.
• Untuk komposisi 20 % partikel tempurung kelapa sawit :
Partikel = mlgr /33,1 162mm100
20××
= 43,092 gr
Resin = ml162100
80×
= 129,6 ml
Katalis + cobalt = ml 129,6100
5,0×
= 0, 648 ml
• Untuk komposisi 30 % serbuk tempurung kelapa sawit :
Partikel = mlgr /33,1 162mm100
30××
= 64,638 gram.
Tugas Akhir Komposit
37
Resin = ml 162100
70×
= 113,4 ml
Katalis + cobalt = ml4,113100
5,0×
= 0,567 ml
• Untuk komposisi 40 % serbuk tempurung kelapa sawit :
Partikel = mlgr /33,1 162mm100
40××
= 86,184 gram.
Resin = ml162100
60×
= 97,2 ml
Katalis + cobalt = ml 97,2100
5,0×
= 0,486 ml
• Untuk komposisi 50% serbuk tempurung kelapa sawit :
Partikel = mlgr /33,1 162mm100
50××
= 107,73 gram.
Resin = ml162100
50×
= 81 ml
Tugas Akhir Komposit
38
Katalis + cobalt = ml81100
5,0×
= 0,405 ml
Setelah proses perhitungan maka langkah selanjutnya adalah pembuatan
benda uji komposit yang dibuat dengan panjang 180 mm, lebar dan ketebalan
30 mm. Untuk benda uji komposit dengan fraksi volume serbuj 20 %, proses
pembuatan dan percetakan hampir sama dengan proses percetakan benda uji
resin.
Langkah-langkah percetakan benda uji komposit adalah sebagai berikut :
a. Cetakan yang sudah disiapkan sebelumnya dilapisi paslin.
b. Menyiapkan bahan komposit sesuai dengan volume cetakan, serbuk
sebesar 43,092 gr (20 %), resin sebesar 129,6 ml (80 %), katalis dan
kobal sebesar 0, 648 ml (0,5 % dari resin).
c. Menyampurkan resin dan serbuk dalam sebuah tempat dan aduk hingga
rata.
d. Setelah resin dan serbuk di campur hingga rata kemudian di masukkan
katalis. Pengadukan ketiga komponen komposit ini harus dilakukan
dengan cepat dan rata untuk menghindari proses pembentukan void.
e. Setelah selesai pengadukan maka bahan-bahan komposit tersebut siap-siap
dituangkan dalam cetakan dan bagian atas dari cetakan ditekan supaya
hasil cetakannya padat.
Tugas Akhir Komposit
39
f. Setelah 8-12 jam proses peneringan selesai dan hasil cetakan dapat dilepas
dari cetakan.
Untuk langkah-langkah percetakan benda uji komposit selanjutnya (untuk
fraksi volume serbuk 30%, 40%, 50%) sama seperti di atas.
3.4.4 Penyiapan dan Pencetakan kampas rem
Sama seperti penyiapan benda uji tempurung kelapa sawit, kampas rem
juga menggunakan bantuan resin sebagai alat yang digunakan untuk pegangan
atau dudukan. Langkah-langkah pencetakan benda uji kampas rem adalah
sebagai berikut :
1. Lakukan proses pelapisan permukaan cetakan dengan paslin, hal ini
dilakukan untuk mempermudah pemisahan produk dari cetakan.
2. Siapkan kampas rem yang sudah dipotong dengan ukuran 2,5cm x 2,5cm
x 2,5cm.
3. Siapkan resin secukupnya yang akan digunakan sebagai dasar (pemegang)
dari kampas rem agar dalam proses pengujian kampas rem tersebut dapat
dicekam atau tidak oleng.
4. Resin dimasukkan dalam cetakan yang sebelumya telah dicampur dengan
katalis kemudian diikuti dengan kampas rem.
5. Tutup cetakan bagian atas dengan kaca dan tekan.
6. Proses pengeringan dalam waktu 8-12 jam. Lepaskan cetakan bagian atas
(penutup) dan bagiah bawah kemudian keluarkan kampas rem.yang telah
lengket dengan resin dari cetakan
Tugas Akhir Komposit
40
3.4.5 Pemotongan benda uji komposit
Setelah benda uji selesai dicetak dalam bentuk batangan langkah
selanjutnya adalah memotong batangan benda uji desuai dengan bahan
pembandingnya dan sesuai dengan dudukan alat uji gesek. Setiap batang
dari masing-masing fraksi volume serbuk dibuat empat pesimen. Ukuran
dari benda yang akan diuji adalah 2,5 cm x 2,5 cm x 2,5 cm.
Gambar 3.8 Benda Uji komposit dengan fraksi volume serbuk 20 %
Gambar 3.9 Benda Uji komposit dengan fraksi volume serbuk 30 %
Tugas Akhir Komposit
41
Gambar 3.10 Benda Uji komposit dengan fraksi volume serbuk 40 %
Gambar 3.11 Benda Uji komposit dengan fraksi volume serbuk 50 %
Gambar 3.12 Benda Uji Resin Arindo Butek 3210
Tugas Akhir Komposit
42
Gambar 3.13 Komposit 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, Resin Arindo Butek 3210,
Tempurung kelapa Sawit, dan kampas Rem setelah dipotong 2,5cm x 2,5cm x 2,5cm.
3.5 Metode pegujian
Dalam pengujian ini, pengujian yang dilakukan adalah mencari koefisien
gesek, pengujian keausan dan pengujian termal yaitu ketahanan komposit
terhadap panas.
3.5.1 Mencari koefisien gesek
Koefisien gesek dari benda uji ini dicari dengan menggunakan neraca
bandul sederhana, Langkah-langkah persiapan mencari koefisien gesek adalah
sebagai berikut :
• Masing-masing benda uji diberi nomor dan ditimbang.
• Menyiapkan benda pemberat, dalam hal ini digunakan anak timbangan
yang bermassa 1 kg.
Tugas Akhir Komposit
43
• Menyiapkan wadah untuk memberi beban pembanding. Wadah yang
digunakan adalah botol air mineral. Pada bagian atas wadah diikat dengan
tali yang dikaitkan dengan benda uji.
• Menyiapkan beban pembanding. Beban pembanding yang digunakan
adalah air.
Gambar 3.14 Metode mencari koefisien gesek
Keterangan Gambar 3.14 :
1. Benda uji yang telah dikaitkan pada tali yang berhubungan dengan wadah
beban pembanding diletakkan pada bidang datar (piringan cakram), lalu
pada bagian atas benda uji diberi beban anak timbangan.
2. Air dimasukkan perlahan-lahan kedalam wadah (botol) sampai benda uji
bergerak.
Tugas Akhir Komposit
44
Dari metode diatas maka besar koefisien gesek dapat dicari dengan rumus
sebagai berikut :
gmF b .= .............…………….(3.3)
Nf ss .µ= ........………………..(3.4)
Benda mulai bergerak saat F ≥ fs
F = fs
a
bs
asb
sb
m
m
gmgm
Ngm
=
=
=
µ
µ
µ
...
..
Keterangan : ma = massa benda uji + massa pemberat
mb = massa bandul
µs = koefisien gesek
3.5.2 Pengujian Gesek atau keausan
Pengujian keausan dilakukan dengan metode gesekan dimana benda uji
ditekan atau diberi beban sebesar 7000 gr dan digesek dengan piringan baja
yang berputar 1500 rpm dalam waktu 30 menit. Daya dari motor yang
digunakan adalah 0,5 Hp. Sedangkan berat dari pencekam dan batang penekan
adalah 400 gr.
Adapun langkah-langkah dalam melakukan pengujian keausan (uji gesek)
adalah sebagai berikut :
Tugas Akhir Komposit
45
1. Benda dipasang pada pencekam yang pada bagian pangkalnya dipasang
beban sebesar 7000 gr.
2. Benda yang sudah terpasang pada pemcekam kemudian dipasang pada
alat uji keausan. Posisi benda uji tegak lurus terhadap piringan. Tempat
pencekam tetap (fix) sedang bagian piringan cakramnya berputar.
3. Pencekam diangkat dengan tangan, kemudian motor (alat uji) dinyalakan.
Setelah motor mencapai keadaan steady, pencekam yang mencekam
benda uji diturunkan hingga bergesekan dengan piringan motor yang telah
berputar.
4. Pengujian dilakukan selama 30 menit
5. Setelah pengujian selesai, benda dilepas dari pencekam dan diukur
ketebalannya dengan menggunakan jangka sorong.
6. Data dicatat, digunakan untuk membuat diagram dan tabel, dan dianalisa.
3.5.3 Ketahan termal
Benda uji dipanaskan dengan menggunakan oven di Lab konversi energi
Sanata Dharma, pemanasan awal sebesar 100 o C selama 60 menit kemudian
dilakukan penambahan suhu sebesar 20 o C dan dipanaskan selama 60 menit.
Tugas Akhir Komposit
46
3.5.4 Pemotrettan
Pemotretan dilakukan di lab. Logam Univ. Sanata Dharma, Pemotrettan
ini dilakukan untuk mengetahui struktur mikro dari komposit sebelum dan
sesudah dilakukan pengujian.
Tugas Akhir Komposit
47
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PENBAHASAN
Dalam penelitian ini, selain mencari koedisien gesek dilakukan juga beberapa
pengujian yaitu pengujian keausan dan perlakuan panas. Dari setiap benda uji dibuat
menjadi empat spesimen. Hasil pengujian, analisis dan perhitungan disajikan dalam
bentuk tabel, sedangkan data selengkapnya mengenai hasil pengujian disajikan dalam
lampiran.
4.1 Hasil koefesien gesek dan pengujian keausan
Dari hasil pengolahan data yang kami sajikan dalam lampiran, maka penulis
mendapatkan hasil sebagai berikut. Koefisien gesek rata-rata dan keausan rata-rata
komposit berpenguat serbuk tempurung kelapa sawit, resin, kampas rem, dan
tempurung kelapa sawit dapat dilihat dalam tabel 4.1-4.6 ataupun gambar 4.1-4.12 di
bawah.
Tabel 4.1 Rata-rata koefesien gesek dan pengujian keausan komposit berpenguat
serbuk tempurung kelapa sawit
Tingkat keausan
No
Fraksi
volume
(%)
µk
∆ Tebal
( mm)
∆Berat
( gr ) 1 20 0,3610 0,1120 0,0850
2 30 0,3020 0,1330 0,0760
3 40 0,5080 0,0750 0,0570
4 50 0,4150 0,1500 0,0530
Tugas Akhir Komposit
48
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Benda uji
Koefesien gesek
Kampas rem
Resin Arindo 3210
tempurung kelapa
sawit
Komposit 20%
Komposit 30%
Komposit 40%
Komposit 50%
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
Benda uji
Pengurangan tebal (mm)
Kampas rem
Resin Arindo 3210
tempurung kelapa
sawit
Komposit 20 %
Komposit 30 %
Komposit 40 %
Komposit 50 %
Tabel 4.2 Rata-rata koefesien gesek dan pengujian keausan tempurung kelapa
sawit, resin, dan kampas rem.
Tingkat keausan
No
Bahan
µk
∆ Tebal
( mm)
∆ Berat
( gr )
1 Kampas rem 0,4360 0,1000 0,0050
2 Resin arindo 0,3550 0,1500 0,0900
3 Tempurung kelapa
sawit
0,3150
0,2500 0,1400
Gambar 4.1 Grafik rata-rata koefesien gesek benda uji
Gambar 4.2 Grafik rata-rata keausan (pengurangan tebal) benda uji
Tugas Akhir Komposit
49
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
Benda uji
Pengurangan berat (gr)
Kampas rem
Resin Arindo 3210
Tempurung kelapa
sawit
Komposit 20 %
Komposit 30 %
Komposit 40 %
Komposit 50 %
Gambar 4.3 Grafik rata-rata keausan (pengurangan berat) benda uji
Dari tabel dan grafik di atas maka kita dapat melihat perbandingan antara
komposit, tempurung kelapa sawit, Resin, dan Kampas rem sehingga kita dapat
menarik suatu kesimpulan. Tetapi sebelum kita menarik suatu kesimpulan, kami
tekankan bahwa hasil percobaan atau angka-angka di atas hanya merupakan angka
perbandingan bukan angka sebenarnya karena belum dikalibrasi. Pada grafik maupun
tabel koefesien gesek di atas khususnya pada komposit dengan fraksi volume 30 %
dan 50 % hanya terdiri dari tiga macam benda uji hal ini terjadi karena salah satu dari
benda uji pada masing-masing fraksi berat mengalami kerusakan yaitu lepasnya
partikel yang terlalu banyak. Hal ini terjadi karena ikatan antar partikel dengan
resinya sangat kecil, juga karena pendistribusian serbuk yang kurang merata maka,
kerusakan ini merupakan kerusakan yang fatal sehingga data dari benda uji tidak
dapat digunakan karena tingkat pengikisaan atau pemadatannya tidak dapat diukur.
Dari keempat fraksi volume komposit, koefesien gesek terbesar terdapat pada
komposit dengan fraksi volume serbuk 40 % dan koefesien gesek terendah pada
Tugas Akhir Komposit
50
komposit dengan fraksi volume serbuk 30 %. Untuk keseluruhan benda uji maka
koefesien gesek terbesar tetap pada komposit dengan fraksi volume komposit 40 %
yaitu sebesar 0,5080 kemudian diikuti dengan kampas rem sebesar 0,4360. Sedangkan
untuk koefesien gesek yang paling rendah juga terdapat pada komposit dengan fraksi
volume serbuk 30 % yaitu sebesar 0,3020.
Untuk tingkat keausan, hasilnya dapat dilihat dari tabel dan grafik keausan di
atas. Tingkat keausan dibagi menjadi dua yaitu tingkat keausan abrasif dan adesif.
Dari data di atas dapat disimpulkan bahwa komposit, resin, tempurung kelapa sawit
dan kampas rem bersifat adhesif dan abrasif karena benda-benda uji tersebut
mengalami pengurangan berat (pengikisan) dan pengurangan tebal (pemampatan).
Pada komposit, pengikisan (pengurangan berat) terbesar terjadi pada Komposit
dengan fraksi volume 20 % yaitu sebesar 0,0850 gr. Sedangkan untuk pengikisan
(pengurangan berat) yang paling sedikit terjadi pada komposit dengan fraksi volume
50 % yaitu sebesar 0,0530 gr. Secara Umum pengikisan (pengurangan berat) terbesar
terjadi pada tempurung kelapa sawit yaitu sebesar 0,1400 gr dan pengikisan
(pengurangan berat) yang paling sedikit terjadi pada kampas rem yaitu sebesar 0,0050
gr. Sedangkan pada pemampatan terbesar terbesar pada komposit terjadi pada
komposit dengan fraksi volume 50 % yaitu sebesar 0,1500 mm sedangkan
pemampatan terkecil terjadi pada komposit dengan fraksi volume 40 % sebesar
0,0750 mm. Secara Umum pemampatan terbesar tetap terjadi pada pada tempurung
kelapa sawit sebesar 0,25 mm dan pemampatan terkecil terjadi pada komposit dengan
fraksi volume 40 % sebesar 0,0750 mm. Tingginya pengurangan berat dan tebal pada
Tugas Akhir Komposit
51
tempurung kelapa sawit ini terjadi karena permukaan atau luas penampang yang
bersentuhan dengan piringan tidak sama dengan luas penampang benda uji lain yaitu
sebesar 237 mm2. Perbedaan ukuran luas penampang ini terjadi karena kesulitan pada
proses pencetakannya tempurung kelapa sawit sehingga hasil cetakan tidak sesuai
dengan benda uji lainnya.
Tabel 4.3 Urutan koefesien gesek dari yang terbesar sampai terkecil
NO Benda uji µk
1 komposit dengan fraksi
berat 40 %
0,5080
2 Kampas rem 0,4360
3 komposit dengan fraksi
berat 50 %
0,4150
4 komposit dengan fraksi
berat 20 %
0,3610
5 Resin arindo 0,3550
6 Tempurung kelapa sawit 0,3160
7 komposit dengan fraksi
berat 30 %
0,3020
Tugas Akhir Komposit
52
Tabel 4.4 Urutan tingkat keausan (pengurangan berat) dari yang terbesar sampai
terkecil
NO Benda uji ∆ Berat ( gr )
1 Tempurung kelapa sawit 0,14
2 Resin arindo 0,09
3 komposit dengan fraksi
berat 20 %
0,0850
4 komposit dengan fraksi
berat 30 %
0,0767
5 komposit dengan fraksi
berat 40 %
0,0575
6 komposit dengan fraksi
berat 50 %
0,0533
7 Kampas rem 0,005
Tabel 4.5 Urutan tingkat keausan (pengurangan tebal) dari yang terbesar sampai
terkecil
NO Benda uji ∆ tebal ( mm )
1 Tempurung kelapa sawit 0,25
2 Resin arindo 0,15
3 komposit dengan fraksi
berat 50 %
0,1500
4 komposit dengan fraksi
berat 30 %
0,1333
5 komposit dengan fraksi
berat 20 %
0,1125
6 Kampas rem 0,10
7 komposit dengan fraksi
berat 40 %
0,0750
Tugas Akhir Komposit
53
4.2 Pengujian Ketahanan Thermal
Pada pengujian termal didapatkan data sebagai berikut :
Tabel 4.6 Hasil pengujian Ketahanan termal
KOMPOSISI SUHU
PENGUAT 0-100°C 120 °C 140 °C 160 °C 180 °C 200 °C 220 °C 240 °C
20% x x x xx xx xxx xxx xxxx
30% x x x xx xx xxx xxx xxxx
40% x x x xx xx xxx xxx xxxx
50% x x x xx xx xxx xxx xxxx
Keterangan :
x = belum terbakar xxx = terbakar, mulai ada perubahan struktur makro
xx = mulai terbakar xxxx = terbakar, struktur makro berubah
Pada suhu dibawah 160 °C komposit belum terbakar, sedangkan pada suhu 160
°C sampai kurang dari 200 °C komposit mulai terbakar dan pada suhu 240 °C pada
komposit sudah dapat dilihat adanya perubahan struktur makro, seperti retakan,
perubahan permukaan yang menjadi kasar, serta menyusutnya pengikat. Pada saat
komposit masih panas, komposit masih mengalami pemuaian. Tetapi pada saat
komposit mulai menjadi dingin, pengikat pada komposit akan tampak menyusut dan
komposit menjadi keras dan getas. Komposit yang mengalami penyusutan pada
pengikatnya yang paling besar adalah komposit dengan komposisi penguat 20%,
karena volume resin/pengikatnya paling besar. Resin tidak meleleh karena resin yang
digunakan adalah resin termoset
Tugas Akhir Komposit
54
4.3 Perubahan struktur mikro dan makro pada komposit
Gambar 4.4 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 20 %
Gambar 4.5 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 20 %
setelah pengujian keausan
Tugas Akhir Komposit
55
Gambar 4.6 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 30 %
Gambar 4.7 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 30 %
setelah pengujian keausan
Gambar 4.8 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 40 %
Tugas Akhir Komposit
56
Gambar 4.9 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 40 %
setelah pengujian keausan
Gambar 4.10 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 50 %
Gambar 4.11 Distribusi serbuk pada komposit dengan fraksi volume serbuk 50 %
setelah pengujian keausan
Tugas Akhir Komposit
57
Gambar 4.12 Kerusakan pada komposit ( lepasnya ikatan antar serbuk dan resin)
Dari gambar di atas dapat di lihat bahwa komposit dengan fraksi berat serbuk 20
%, 40 % dan 50 % banyak mengandung void. Hal ini terjadi karena terdapat udara
yang terjebak dalam komposit ketika terjadi pada proses pembuatan, terlebih hal ini
terjadi karena proses pengadukan atau pencampuran kurang cepat dan tidak merata.
Selain itu juga dapat dilihat adanya perbedaan distribusi partikel atau serbuk
sebelum dan setelah pengujian gesek. Ketika komposit sebelum diuji gesek, dalam
foto mikro di atas dapat kita lihat adanya ikatan dari serbuk dengan resin ataupun
dengan serbuk lainnya sangat baik, halus, rata dan kuat. Namun setelah dilakukan uji
keausan, ikatan partikel ataupun serbuk dengan resin menjadi renggang. Selain itu
nampak juga adanya retakan dan lubang-lubang baru dalam komposit, hal ini terjadi
karena pemadatan atau pengikisan pada komposit. Disini kita dapat mengambil
kesimpulan setelah komposit diuji keausan dan termal, komposit mengalami
perubahan struktur mikro maupun makro yaitu sebagai berikut:
Tugas Akhir Komposit
58
a. Mikro
1. Pada foto struktur mikro nampak bahwa ikatan serbuk dengan resin menjadi
renggang, hal ini terjadi karena proses pemadatan ataupun pengikisan pada
komposit.
2. Timbul retakan dan lubang-lubang baru pada struktur komposit.
3. Setelah diuji keausan, void menjadi lebih banyak.
b. Makro
1. Pada struktur makro nampak bahwa sesudah dilakukan pengujian keausan,
komposit mengalami kerusakan berupa pemadatan dan lepasnya ikatan antar
serbuk atau pengikatnya.
2. Permukaan menjadi semakin kasar.
3. Setelah dilakukan pengujian termal sampai suhu 240 oC, komposit mengalami
perubahan yaitu komposit menjadi lebih lunak, liat, ringan dan retak.
4.4 Model kerusakan komposit
Karena pengujian keausan, perlakuan panas bersifat merusak benda uji (distruktif)
maka, dapat dipastikan bahwa komposit yang diuji akan mengalami kerusakan.
Kerusakan pada komposit berpenguat serbuk tempurung kelapa sawit cenderung
kerusakan berupa keausan (abrasif dan adesif) yaitu komposit mengalami pemadatan
partikel dan lepasnya partikel dari resin. Secara umum komposit mangalami
pemadatan dan pengikisan yang merata tapi ada sebagian benda uji komposit yang
mengalami pengikisan yang tidak merata, hal ini merupakan kerusakan yang fatal
Tugas Akhir Komposit
59
sehingga data dari benda uji tidak dapat digunakan karena tingkat pengikisaan atau
pemadatannya tidak dapat diukur. Setelah dilakukan pengujian thermal komposit
akan mengalami kerusakan yaitu komposit mengalami kegosongan atau kebakar
setelah suhu 240 oC. Awal dari kerusakan yaitu komposit menjadi sangat ringan dan
mengalami keretakan. Sehingga kita dapat menyimpulkan kerusakan atau kegagalan
komposit ini sebagai berikut :
1) Terjadinya void pada saat pembuatan benda uji komposit.
2) Pemadatan partikel setelah diuji keausan dengan penekanan tertentu.
3) Lepasnya ikatan partikel karena pengujian keausan.
4) Perubahan ikatan antar butir dengan pengikatnya setelah pengujian.
5) Resin menjadi sangat ringan, elastis, lunak dan terdapat banyak retakkan setelah
diuji termal.
6) Setelah difoto mikro, pada komposit timbul lubang-lubang baru hal ini terjadi
karena proses pengikisan. Selain itu, ikatan atar serbuk menjadi tidak rapat lagi,
hal ini terjadi karena proses pengikisan ataupun pemadatan.
Tugas Akhir Komposit
60
BAB V
KESIMPULAN
Setelah penulis melakukan penelitian, percobaan, pengujian dan pengolahan data
maka penulis dapat menyimpulkan bahwa :
1. Harga maksimum dari Koefisien gesek terjadi pada komposit dengan fraksi
volume serbuk 40 %.
2. Pengujian keausan yang dilakukan bersifat abrasive dan adhesive. Untuk
keausan adhesive tingkat keausan komposit terkecil terjadi pada komposit
dengan fraksi volume serbuk 40%. Sedangkan untuk keausan abrasive Tingkat
keausan komposit terus menurun seiring dengan peningkatan komposisi serbuk
dalam komposit.
3. Tingkat keausan dan koefisien gesek yang paling mendekati ataupun melebihi
kampas rem diperoleh dari komposit dengan komposisi serbuk tempurung
kelapa sawit sebesar 40 %.
4. Ikatan partikel atau serbuk pada permukaan komposit semakin berkurang
setelah dilakukan uji keausan, karena terjadi pengkikisan permukaan.
5. Kerusakan pada komposit terjadi setelah suhu 240°C. pada suhu ini komposit
telah mengalami perubahan sifat mekanis.
Tugas Akhir Komposit
61
DAFTAR PUSTAKA
Hadi, B. K., 2000, Mekanika Struktur Komposit, Departemen Pendidikan Nasional,
Jakarta Jones, R. M., Mecanics of Composite Materials, Mc Graw Hill, New York, 1975.
Murphy, J., 1994, Reinforced Plastics Hand Book, Elsevier Sience Publisers. LTD.
Schwartz, V., Composite Materials, Processing, Fabrication abd Aplications,
Prentice Hall PTR, Upper Saddle River, New Jersey.
Smallnam, R.E., Bishop, R. J., Metalugi Fisik Modern dan Rekayasa Material, Edisi
keenam, Erlangga, Jakarta.
Surdia, Saito, S., Pengetahuan Bahan Teknik, Pradnya Paramita, Jakarta, 1985.
Van Vlack, L. H, 1985, Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta
Viktor Malau, Diktat Mata Kuliah Komposit.
Tugas Akhir Komposit
62
L A M P I R A N
Tabel 1 Koefesien gesek komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi
volume 20 %
NO Berat spesimen
( gr)
Berat penekan
(gr)
Berat bandul
penarik (gr) µk
1 11,88 1000 369 0,3640
2 11,17 1000 392 0,3870
3 12,14 1000 309 0,3050
4 11,71 1000 396 0,3910
Tabel 2 Koefesien gesek komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi
volume 30 %
NO Berat spesimen
( gr)
Berat penekan
(gr)
Berat bandul
penarik (gr)
µk
1 13,90 1000 2,550 0,2510
2 9,90 1000 2,900 0,2870
3 12,82 1000 3,950 0,3900
4 11,70 1000 2,860 0,2820
Tabel 3 Koefesien gesek komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi
volume 40 %
NO Berat spesimen
( gr)
Berat penekan
(gr)
Berat bandul
penarik (gr)
µk
1 16,40 1000 512 0,5030
2 15,42 1000 383 0,3770
3 15,65 1000 642 0,6320
4 11,49 1000 529 0,5220
Tabel 4 Koefesien gesek komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi
volume 50 %
NO Berat spesimen
( gr)
Berat penekan
(gr)
Berat bandul
penarik (gr)
µk
1 14,28 1000 430 0,4230
2 15,34 1000 428 0,4210
3 14,40 1000 443 0,4360
4 11,50 1000 387 0,3820
Tugas Akhir Komposit
63
Tabel 5 Koefesien gesek resin Arindo butek 3210
NO Berat spesimen
( gr)
Berat penekan
(gr)
Berat bandul
penarik (gr)
µk
1 21,896 1000 3,580 0,3500
2 21,896 1000 3,420 0,3340
3 21,896 1000 3,480 0,3400
4 21,896 1000 4,070 0,3980
Tabel 6 Koefesien gesek tempurung kelapa sawit
NO Berat spesimen
( gr)
Berat penekan
(gr)
Berat bandul
penarik (gr)
µk
1 16,022 1000 272 0,2670
2 16,022 1000 321 0,3150
3 16,022 1000 342 0,3360
4 16,022 1000 351 0,3450
Tabel 7 Koefesien gesek kampas rem tromol Yamaha Genuine 3XA-F5330-00
NO Berat spesimen
( gr)
Berat penekan
(gr)
Berat bandul
penarik (gr) µk
1 20,17 1000 445 0,4360
2 20,17 1000 428 0,4360
3 20,17 1000 443 0,4360
4 20,17 1000 430 0,4360
Tabel 8 Keausan komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi volume
20 %
NO Gaya
(kg)
Luas
Penampang
(mm2)
Tebal
Awal
(mm)
Tebal
akhir
(mm)
∆ Tebal
( mm)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
∆ Berat
( gr ) 1 74 625 15,65 15,55 0,10 11,88 11,79 0,09
2 74 625 14,25 14,20 0,05 11,17 11,12 0,05
3 74 625 14,85 14,75 0,10 12,14 12,05 0,09
4 74 625 14,50 14,30 0,20 11,71 11,60 0,11
Tugas Akhir Komposit
64
Tabel 9 Keausan komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi volume
30 %
NO Gaya
(kg)
Luas
Penampang
(mm2)
Tebal
Awal
(mm)
Tebal
akhir
(mm)
∆ Tebal
( mm)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
∆ Berat
( gr ) 1 74 625 17,30 17,25 0,05 13,90 13,87 0,03
2 74 625 14,25 14,05 0,20 9,90 9,81 0,09
3 74 625 17,20 17,05 0,15 12,82 12,71 0,11
4 74 625 17,25 - - 11,70 - -
Tabel 10 Keausan komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi volume
40 %
NO Gaya
(kg)
Luas
Penampang
(mm2)
Tebal
Awal
(mm)
Tebal
akhir
(mm)
∆ Tebal
( mm)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
∆ Berat
( gr ) 1 74 625 18,35 18,25 0,10 16,40 16,31 0,09
2 74 625 17,70 17,65 0,05 15,42 15,36 0,06
3 74 625 17,70 17,65 0,05 15,65 15,63 0,02
4 74 625 17,60 17,50 0,10 13,49 13,43 0,06
Tabel 11 Keausan komposit serbuk tempurung kelapa sawit dengan fraksi volume
50 %
NO Gaya
(kg)
Luas
Penampang
(mm2)
Tebal
Awal
(mm)
Tebal
akhir
(mm)
∆ Tebal
( mm)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
∆ Berat
( gr ) 1 74 625 17,40 17,20 0,20 14,28 14,21 0,07
2 74 625 19,30 - - 15,34 - -
3 74 625 18,70 18,55 0,05 14,40 14,38 0,02
4 74 625 15,85 15,60 0,20 11,50 11,43 0,07
Tugas Akhir Komposit
65
Tabel 12 Keausan resin Arindo butek 3210
NO Gaya
(kg)
Luas
Penampang
(mm2)
Tebal
Awal
(mm)
Tebal
akhir
(mm)
∆ Tebal
( mm)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
∆ Berat
( gr ) 1 74 625 26,05 25,90 0,15 21,896 21,806 0,09
2 74 625 26,05 25,90 0,15 21,896 21,80 0,09
3 74 625 26,05 25,90 0,15 21,896 21,80 0,09
4 74 625 26,05 25,90 0,15 21,896 21,80 0,09
Tabel 13 Keausan Tempurung kelapa sawit
NO Gaya
(kg)
Luas
Penampang
(mm2)
Tebal
Awal
(mm)
Tebal
akhir
(mm)
∆ Tebal
( mm)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
∆ Berat
( gr ) 1 74 625 20,95 20,70 0,25 16,022 15,882 0,14
2 74 625 20,95 20,70 0,25 16,022 15,882 0,14
3 74 625 20,95 20,70 0,25 16,022 15,882 0,14
4 74 625 20,95 20,70 0,25 16,022 15,882 0,14
Tabel 14 Keausan kampas rem tromol Yamaha Genuine 3XA-F5330-00
NO Gaya
(kg)
Luas
Penampang
(mm2)
Tebal
Awal
(mm)
Tebal
akhir
(mm)
∆ Tebal
( mm)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
∆ Berat
( gr ) 1 74 625 4,40 4,30 0,1 20,17 20,165 0,005
2 74 625 4,40 4,30 0,1 20,17 20,165 0,005
3 74 625 4,40 4,30 0,1 20,17 20,165 0,005
4 74 625 4,40 4,30 0,1 20,17 20,165 0,005