PENINGKATAN KEKUATAN SAMBUNGAN AL/CFRP … · Gambar 4.7 Foto Makro pada permukaan kerusakan...
-
Upload
trinhduong -
Category
Documents
-
view
222 -
download
0
Transcript of PENINGKATAN KEKUATAN SAMBUNGAN AL/CFRP … · Gambar 4.7 Foto Makro pada permukaan kerusakan...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PENINGKATAN KEKUATAN SAMBUNGAN AL/CFRP
MENGGUNAKAN ADHESIF EPOKSI/SERBUK-AL
DENGAN VARIASI START TIME TO PRESSURE DAN
PRESSURE LEVEL
TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister
Program Studi Teknik Mesin
Oleh
Bi Asngali
S951008001
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
PENINGKATAN KEKUATAN SAMBUNGAN AL/CFRP
MENGGUNAKAN ADHESIF EPOKSI/SERBUK-AL DENGAN
VARIASI START TIME TO PRESSURE DAN PRESSURE LEVEL
TESIS
Oleh
Bi Asngali
S951008001
Tim Penguji
Jabatan Nama Tanda Tangan Tanggal
Ketua Dr. Triyono, ST., MT
NIP 197406251999031002
--------------
--------------
Sekretaris Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT
NIP 197101031997021001 -------------- --------------
Anggota
Penguji
Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D.
NIP 194908161981032001 -------------- --------------
Dr. Nurul Muhayat, ST., MT
NIP 197003231998021001 -------------- --------------
Telah di pertahankan di depan penguji
Dinyatakan telah memenuhi syarat
Pada tanggal ............................
Program Pasca Sarjana UNS Ketua Program Studi Teknik Mesin
Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd Dr. Triyono, ST, MT
NIP 196007271987021001 NIP 197406251999031002
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
PERNYATAAN ORISIONALITAS DAN PUBLIKASI TESIS
Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa:
1. Tesis yang berjudul: “Peningkatan kekuatan sambungan Al/CFRP menggunakan
adhesif epoksi/serbuk-Al dengan variasi start time to pressure dan pressure
level” ini adalah karya penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya ilmiah
yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta
tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh
orang lain, kecuali yang tertulis dengan acuan yang disebutkan sumbernya, baik
dalam naskah karangan dan daftar pustaka. Apabila ternyata dalam naskah tesis
ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, maka saya bersedia menerima
sangsi, baik tesis beserta gelar magister saya dibatalkan serta diproses sesuai
dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku.
2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi tesis pada jurnal atau forum ilmiah harus
menyertakan tim promoter sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya.
Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya
bersedia mendapat sanksi akademik yang berlaku.
Surakarta, ... .......... 2015
Mahasiswa
Bi Asngali
S951008001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
Bi Asngali 2015 (S951008001). “Peningkatan Kekuatan Sambungan Al/CFRP
Menggunakan Adhesif Epoksi/Serbuk-Al Dengan Variasi Start Time To Pressure
dan Pressure Level” Tesis Pembimbing I Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST, MT,
Pembimbing II Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D. Program Magister Teknik
Mesin Pasca Sarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki pengaruh start time to pressure dan
pressure level terhadap kekuatan geser sambungan single lap joint (SLJ) antara Al
2024 dan CFRP dengan adesif epoksi/serbuk Al. Variasi start time to pressure yang
digunakan adalah 0, 20, 40, 60 dan 80 menit dan variasi pressure level yang
digunakan adalah 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 dan 1 MPa. Pembuatan dan pengujian spesimen
uji geser mengacu pada ASTM D 1002. Hasil penelitian menunjukkan bahwa start
time to pressure dan pressure level dapat meningkatkan kekuatan geser sambungan.
Pada variabel start time to pressure 20 menit, sambungan memiliki kekuatan geser
tertinggi (8,51 MPa). Sementara itu sambungan dengan pressure level terbaiknya
yaitu 0,9 MPa menghasilkan kekuatan geser tertinggi (8,59 MPa). Pada kondisi
tersebut, penampang patahan menunjukkan jenis kegagalan kombinasi antara
kegagalan cohesive, light fiber tear dan fiber-tear.
Kata kunci : start time to pressure, pressure level, epoksi/serbuk-Al, kekuatan geser,
single lap joint.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
Bi Asngali 2015(S951008001). “Improvement of the Shear Strength Al/CFRP using
Adhesive Epoxi/Al-Powder With Variation Start Time to Pressure end Pressure
Level” THESIS: Principal Advisor: Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST, MT, Co-advisor:
Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D. Thesis: The Graduate Program in
Mechanical Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta
ABSTRACT
The objective of this research is to investigate the effect of start time pressure and
pressure level to adhesive epoxy/ Al-powder to the shear strength tensile of single lap
joint between Al 2024 and CFRP. The variations of start time pressure used were 0,
20, 40, 60 and 80 minutes and the variation of pressure levels used were 0.6; 0.7;
0.8; 0.9 and 1 MPa. The specimens and theirs testing are based on the ASTM D 1002.
The results of this research shows that start time pressure and pressure levels can
increase shear strength of the joint. For start time to pressure 20 minutes, the joint
has the highest shear strength (8.51 MPa). While the joint with 0,9 MPa as best
pressure, has the highest shear strength (8,59 MPa). In this condition, fractions
surfaces show that the types of failure are categorical mix failure of cohesive, light
fiber tear and fiber tear failures.
Keywords: srart time to pressure, pressure level, epoxy / Al-powder, shear strength,
Single Lap Joint
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-
Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul "Peningkatan
kekuatan sambungan Al/CFRP menggunakan adhesif epoksi/serbuk-Al dengan
variasi start time to pressure dan pressure level". Adapun tujuan penulisan Tesis ini
adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Magister Teknik
di Program Studi Magister Teknik Mesin Pasca Sarjana Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua
pihak yang telah membantu dalam penelitian dan penulisan Tesis ini, khususnya
kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT atas bimbingan, arahan, dan waktu
kepada penulis untuk berdiskusi selama menjadi dosen pembimbing dan
perkuliahan.
2. Ibu Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D. selaku pembimbing tesis, yang
telah memberikan bimbingan, masukan, dan saran selama pengerjaan riset sampai
dengan penulisan laporan tesis.
3. Bapak Dr. Triyono, S.T., M.T. selaku Ketua Prodi Magister Teknik Mesin UNS
Ketua Laboratorium Teknik Material dan selaku penguji dan pemberi arahan atas
pelaksanaan tesis ini.
4. Bapak Dr. Nurul Muhayat, ST., MT selaku penguji dan pemberi arahan atas
pelaksanaan tesis ini.
5. Seluruh Dosen Program Pascasarjana Teknik Mesin khususnya Dosen Teknik
Material yang telah memberikan arahan dan bimbingan untuk mendalami ilmu
material.
6. Maruto Adi Prabowo, S.T. sebagai Laboran Material Teknik atas semua bantuan
selama proses riset.
7. Istri dan kedua anak saya yang setia menemaniku dan memberiku semangat.
8. Kepada semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
Penulis berharap tesis ini memberikan manfaat bagi semua, terutama
pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang lebih menghemat bagan bakar.
Surakarta, .... ......... 2015
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i
PENGESAHAN PEMBIMBING .................................................................. ii
PENGESAHAN PENGUJI ............................................................................ iii
PENGESAHAN ORISIONALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS........... iv
ABSTRAK........................................................................................................ v
ABSTRACT....................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR..................................................................................... vii
DAFTAR ISI ................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xiv
BAB I PENDAHULUAN................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang Masalah .......................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA..................................................................... 4
2.1 Kajian Penelitian Sebelumnya ................................................................ 4
2.2 Kajian Teori ............................................................................................. 6
2.3 Kerangka pikir ......................................................................................... 17
2.4 Hipotesis .................................................................................................. 18
BAB III METODE PENELITIAN .............................................................. 19
3.1 Tempat Penelitian .................................................................................... 19
3.2 Bahan dan Alat Penelitian ....................................................................... 19
3.3 Prosedur Pelaksanaan............................................................................... 21
3.4 Metode Uji Geser, Foto Makro dan SEM ............................................... 25
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
3.5 Diagram Alir Penelitian............................................................................ 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ‘....................................................... 27
4.1 Variasi Start Time to Pressure ................................................................ 27
4.2 Variasi Pressure Level ............................................................................ 31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 41
5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 41
5.2 Saran ........................................................................................................ 41
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 42
LAMPIRAN .................................................................................................... 44
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabe1 3.1 Spesifikasi Al 2024 ...................................................................... 20
Tabe1 3.2 Variasi start time to pressure ....................................................... 23
Tabe1 3.3 Variasi pressure level ................................................................... 23
Tabel 4.1 Foto Makro uji geser Pressure Level 0,7 MPa dan 0,9 Mpa …… 38
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Grafik hubungan antara kekuatan sambungan terhadap
kandungan serbuk aluminium (filler) .......................................
4
Gambar 2.2 Grafik jenis epoksi terhadap kekuatan tarik .............................. 5
Gambar 2.3 Jenis-jenis kegagalan pada grafik kekuatan tarik geser
sambungan .................................................................................
6
Gambar 2.4 Struktur Polimer ........................................................................ 9
Gambar 2.5 Reaksi epoksi primer ................................................................. 10
Gambar 2.6 Reaksi epoksi sekunder ............................................................. 10
Gambar 2.7 Reaksi epoksi A dan epoksi B ................................................... 11
Gambar 2.8 Tahapan curing thermoset ......................................................... 11
Gambar 2.9 Titik Gel .................................................................................... 12
Gambar 2.10 Jenis kegagalan yang mungkin terjadi pada sambungan
adhesif yang melibatkan komposit ............................................
13
Gambar 2.11 Diagram tegangan geser ............................................................ 14
Gambar 2.12 Tegangan geser .......................................................................... 15
Gambar 3.1 Susunan Cetakan CFRP ............................................................ 21
Gambar 3.2 Spesimen pengujian geser berdasarkan ASTM D-1002 ........... 23
Gambar 3.3 Sambungan Aluminium / Carbon Fiber Reinforced Polymer
(CFRP) dan tebal adhesif epoxy/Al powder 0,5 mm ................
24
Gambar 3.4 Tahapan penyambungan Aluminium / Carbon Fiber
Reinforced Polymer (CFRP) dan tebal adhesif Epoxy/Al
powder 0,5 mm ..........................................................................
25
Gambar 3.5 Universal mesin uji dan uji spesimen ........................................ 25
Gambar 3.6 Flowchart .................................................................................. 26
Gambar 4.1 Tegangan geser sambungan Al/CFRP dengan variasi start
time to pressure .........................................................................
27
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
Gambar 4.2 Foto Makro pada permukaan kerusakan spesimen Al dan
CFRP Start Time to Pressure 0 menit .......................................
28
Gambar. 4.3 Foto Makro pada permukaan kerusakan spesimen Al dan
CFRP Start Time to Pressure 20 menit .....................................
29
Gambar 4.4 Foto Makro pada permukaan kerusakan spesimen Al dan
CFRP Start Time to Pressure 80 menit .....................................
30
Gambar 4.5 Tegangan geser sambungan Al/CFRP dengan variasi Pressure
Level ..........................................................................................
31
Gambar 4.6 Foto Makro pada permukaan kerusakan spesimen Al dan
CFRP,dengan perekat epoxy/serbuk Al, Pressure Level
0,6MPa ......................................................................................
32
Gambar 4.7 Foto Makro pada permukaan kerusakan spesimen Al dan
CFRP,dengan perekat epoxy/serbuk Al, Pressure Level 1MPa
33
Gambar 4.8 Foto makro pada permukaan kerusakan sambungan CFRP,
Start Time to Pressure 20 menit, Pressure Level 0,7 MPa
34
Gambar 4.9 Foto SEM pada permukaan kerusakan sambungan CFRP,
Start Time to Pressure 20 menit, Pressure Level 0,7 MPa
34
Gambar 4.10 Permukaan kerusakan sambungan Al/CFRP, Start Time to
Pressure 20 menit, Pressure Level 0,7 MPa
35
Gambar 4.11 Foto Makro pada permukaan kerusakan spesimen Al dan
CFRP,dengan perekat epoxy/serbuk Al, Pressure Level 9 ........
36
Gambar 4.12 Kurva uji geser PL 0,7 MPa dan PL 0,9 MPa 37
Gambar 4.13 Permukaan kerusakan sambungan Al/CFRP, Start Time to
Pressure 20 menit, Pressure Level 0,9 MPa
39
Gambar 4.14 Permukaan kerusakan sambungan Al/CFRP, Start Time to
Pressure 20 menit, Pressure Level 0,9 MPa
39
Gambar 4.15 Foto Makro pressure level 0,9 MPa sisi potongan .................... 40
Gambar 4.16 Foto SEM pressure level 0,9 MPa sisi potongan ...................... 40
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Hasil Uji Geser Sambungan Al/CFRP dengan variasi
start time to pressure
44
Lampiran 2 Hasil Uji Geser Sambungan Al/CFRP dengan variasi
pressure level
46
Lampiran 3. Biodata 48