tugas akhir analisa kekuatan poros komposit …

i

TUGAS AKHIR

Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

FERI NUR USWAN

NIM : D 200.10.0115

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS

MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ANALISA KEKUATAN POROS KOMPOSIT POLYESTER SERAT

BATANG WARU YANG DISUSUN SIMETRI 200,400,600

TERHADAP PENGUJIAN PUNTIR

v

HALAMAN MOTTO

Karena sesungguhnya allah akan mendatangkan kemudahan setelah kita ditimpa

kesusahan

(QS Al-insyiroh ayat 5-6)

Barang siapa yang mengajak orang lain untuk mengikuti petunjuk, niscaya akan

mendapatkan pahala yang sama dengan orang yang mengikutinya tanpa

mengurangi pahala mereka sedikitpun

(HR. Bukhori)

Raihlah ilmu,dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar

(Khalifa Umar)

vi

ANALISA KEKUATAN POROS KOMPOSIT POLYESTER SERAT BATANG

WARU YANG DISUSUN SIMETRI 200,400,600 TERHADAP PENGUJIAN

PUNTIR

Feri Nur Uswan, ir Bibit Sugito.MT

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta

Email : [email protected]

ABSTRAKSI

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan poros komposit serat

batang waru bermatrik polyester terhadap pengujian puntir dan mengamati foto

makro patahan setelah pengujian puntir.

Proses pengambilan serat dilakukan perendaman didalam air selama 1 bulan

kemudian dilakukan pengambilan serat. Pengeringan serat dilakukan pada

temperatur ruang selama 1 hari. Selanjutnya proses alkalisasi dengan kalium

permangate (KMnO4) 2% per 1 liter aquadest dalam waktu perendaman 2 jam.

Pengeringan dilakukan pada temperatur ruang dilanjutkan proses didalam oven

pada temperatur 35 0C selama 1 jam agar kadar air 10 %. Metode cetak (molding)

digunakan untuk membuat komposit dengan arah serat 200/-200, 400/-400 dan 600/-

600 Pada pengujian puntir, pengujian ini digunakan untuk mendiskripsikan kekuatan

puntir dan mengamati foto makro patahan poros komposit polyester serat batang

waru.

Hasil pengujian dapat disimpulkan terjadi fenomena kekuatan puntir paling

tinggi pada orientasi sudut uji 60 0 yaitu kekuatan puntirnya 8.979 kg/mm2. Pada

struktur makro patahan spesimen komposit yang mengalami pull out fiber yang

panjang diakibatkan kekuatan matrik menurun.

Kata kunci : Serat Batang Pohon Waru, Resin Polyester, Poros Komposit

vii

STRENGTH ANALYSIS OF HIBISCUS FIBER TRUNK POLYESTER COMPOSITE

SHAFT WHICH IS ARRANGED IN SYMMETRY 20°, 40°, 60° AGAINST TORSION

TEST

Ferry Nur Uswan, ir Bibit Sugito.MT

Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta

Email: [email protected]

ABSTRACTION

The purpose of this study was to determine the strength of the composite shaft bermatrik

polyester fiber trunk hibiscus against torsion testing and observing the macro image torsional

fracture after testing.

The process of taking fiber soaking in water for 1 month and then done taking the fiber. Drying

of the fibers was carried out at room temperature for 1 day. Furthermore alkalization process

with potassium permangate (KMnO4) 2% per 1 liter of aquadest in 2 hours immersion time. The

drying was carried out at room temperature and continued in the oven at 35 ° C for 1 hour for

10% moisture content. Molding method (molding) is used to create a composite with the fiber

direction 20 / -20, 40 / -40 and 60 / -60 In a torsional test, this test is used to describe the

torsional strength and observing the macro image composite shaft fracture hibiscus polyester

fiber trunk.

Test results can be concluded the highest torsion strength phenomenon at orientation of angle of

test 60 0 that is torsional strength 8,979 kg / mm2. In macro structures fracture composite

specimens that have pulled out long fiber due to the power matrix decreased.

Keywords: Fiber Stem Hisbiscus Tiliaceus , Polyester Resin, Composite Shaft

mailto:[email protected]

viii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan rasa syukur kehadirat Allah SWT, beserta Rasulnya SAW,

bangga, haru, serta bahagia yang mendalam setelah melewati berbagai cobaan,

halangan maupun rintangan dalam perjuangan yang panjang, saya persembahkan

tugas akhir ini kepada :

1. Bapak dan Ibu saya tercinta yang selalu mendoakan, memberi dukungan

secara finansial, tenaga serta dorongan sepanjang waktu sampai

mengantarkan saya sebagai seorang sarjana Teknik Mesin.

2. Semua sahabat - sahabatku, Siget Setiyoko, Denis, Misbah, Novan, Dwi

Siswanto, Reza, Ari, Erwan, Agus, Yusuf Bahtiar yang selalu membantu

dan memberi solusi dalam menyelesaikan proses tugas akhir sampai selesai.

3. Seluruh keluarga besarku terimakasih atas semua dukungan dan semangatnya

yang selalu saya dengar setiap waktu.

4. Semua teman – temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta angkatan 2010.

5. Semua teman – temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta angkatan 2011.

6. Seseorang yang banyak membantu dan selalu memberikan semangat dalam

penulisan skripsi ini (Rina Nur Rohmah).

7. Trimakasih, Mas Hadi yang membimbing dan mengarahkan dalam hal

kuliah dan kehidupan selama kuliah.

ix

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada allah SWT atas segala rahmat dan

nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.

Tugas akhir berjudul “ANALISA KEKUATAN POROS KOMPOSIT

POLYESTER SERAT BATANG WARU YANG DISUSUN SIMETRI

200,400,600 TERHADAP PENGUJIAN PUNTIR” dapat terselesaikan atas

dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dlam kesempatan ini saya selaku penulis

dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih

dan penghargaan sebesar – besarnya kepada :

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

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Subroto, MT, selaku jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT, selaku Dosen pembimbing yang telah

membimbing serta bersedia meluagkan waktunya untuk memberikan arahan

dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir.Ngafwan, MT selaku Dosen penguji I yang telah bersedia

memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Ir. Masyrukan, MT, selaku Dosen penguji yang telah memberikan

arahan dalam penyusunan Tugas Akhir.

6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

yang membantu kelancaran Tugas Akhir.

7. Bapak dan ibuk tercinta yang selalu memberikan doa beserta dukungannya,

perhatian serta kasih sayang yang begitu istimewa dan sangat luar biasa.

8. Teman – teman angakatan 2010 yang banyak memberikan motivasi dan

semangat bagi penulis

9. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan terimakasih atas dukungannya.

Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu

kritik dan saran bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan

x

senang hati dan penulis ucapkan banyak terima kasih. Semoga semua amal baik

yang diberikan semua pihak kepada penulis akan mendapat balasan yang lebih

baik dan sempurna dari Allah SWT.

Surakarta, 07 OKTOBER 2017

FERI NUR USWAN

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR. ............................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ iv

HALAMAN MOTTO ........................................................................................ v

ABSTRAKSI ..................................................................................................... vi

ABSTRACT ...................................................................................................... vii

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................ viii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... ix

DAFTAR ISI ...................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvi

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .......................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah ............................................................................ 3

1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan .................................................................... 5

xii

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 7

2.1 Kajian Pustaka ............................................................................... 7

2.2 Landasan Teori .............................................................................. 9

2.2.1 Komposit .......................................................................... 9

2.2.2 Klasifikasi Komposit ........................................................ 12

2.2.3 Sifat Komposit .................................................................. 16

2.2.4 Bagian Komposit .............................................................. 17

2.2.5 Serat .................................................................................. 18

2.2.6 Matrik ............................................................................... 21

2.2.7 Alkalisasi .......................................................................... 23

2.2.8 Pengujian .......................................................................... 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN............................................................ 26

3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 26

3.2 Prosedur Penelitian........................................................................ 27

3.2.1 Studi Pustaka .................................................................... 27

3.2.2 Studi Lapangan ................................................................. 27

3.2.3 Persiapan Alat .................................................................. 27

3.2.4 Persiapan Bahan ............................................................... 28

3.2.5 Pengambilan Serat Batang Kulit Waru ............................ 28

3.2.6 Perendaman dan Pengeringan Serat Tahap

Pertama ............................................................................. 29

3.2.7 Pencucian Serat Menggunakan Caikran Kimia

KMnO4 ............................................................................. 30

3.2.8 Pengeringan Serat Tahap Kedua ...................................... 30

3.2.9 Pemotongan Serat ............................................................. 31

3.2.10 Pengovenan Serat ............................................................. 31

3.2.11 Pengecekan Kadar Air ...................................................... 32

3.2.12 Pembuatan Komposit ....................................................... 33

xiii

3.2.13 Pengujian Tarik ................................................................ 35

3.2.14 Foto Makro ....................................................................... 36

3.3 Bahan dan Alat .............................................................................. 38

3.3.1 Bahan ................................................................................ 38

3.3.2 Peralatan Pendukung ........................................................ 40

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................... 45

BAB V PENUTUP .............................................................................................. 58

5.1 Kesimpulan ................................................................................... 58

5.2 Saran .............................................................................................. 58

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

4.1 Pengujian Spesimen Komposit ..................................................... 45

4.1.1 Pengujian Puntir ............................................................... 45

4.1.2 Pengamatan Foto Makro .................................................. 54

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komposisi Komposit ............................................................... 9

Gambar 2.2 Dimensi Spesimen Uji ............................................................. 24

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................... 26

Gambar 3.2 Pengambilan Serat Batang Pohon Waru .................................. 29

Gambar 3.3 Penjemuran Serat Batang Kulit Waru Tahap

Pertama .................................................................................... 30

Gambar 3.4 Pencucian Serat Menggunakan Cairan Kimia

Kmno4 ...................................................................................... 30

Gambar 3.5 Penjemuran Serat Kulitwaru Tahap Kedua ............................. 31

Gambar 3.6 Pemotongan Serat .................................................................... 31

Gambar 3.7 Proses Pengovenan Serat ......................................................... 32

Gambar 3.8 Proses Pengecekan Kadar Air Menggunakan

TDS Meter ( Hold ) Water Quality Tester ............................... 33

Gambar 3.9 Spesimen Poros Komposit ....................................................... 33

Gambar 3.10 Spesimen Uji Puntir ................................................................. 34

Gambar 3.11 Alat Uji Puntir ......................................................................... 36

Gambar 3.12 Alat Foto Makro Dinolite ........................................................ 37

Gambar 3.13 Serat Batang Kulit Waru .......................................................... 38

Gambar 3.14 Resin Dan Katalis .................................................................... 39

Gambar 3.15 Kalium Permanganat ............................................................... 40

Gambar 3.16 Aquadest .................................................................................. 40

Gambar 3.17 Timbangan Digital ................................................................... 41

Gambar 3.18 Jangka Sorong.......................................................................... 41

Gambar 3.19 Alat Penggulung ...................................................................... 42

Gambar 3.20 Cetakan Dalam ........................................................................ 42

Gambar 3.21 Cetakan Luar ............................................................................ 43

xv

Gambar 3.22 Alat Suntik ............................................................................... 43

Gambar 3.23 Kantong Plastik........................................................................ 44

Gambar 3.24 Pencekam ................................................................................. 44

Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengujian Orientasi Serat 20° ............................. 46



Gambar 4.4 Grafik Hasil Pengujian Rata – Rata ......................................... 49

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Tegangan Geser dengan Regangan Geser .. 51

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Tegangan Geser dengan Orientasi

Sudut Puntir ............................................................................. 52

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Regangan Geser dengan Orientasi

Sudut Puntir ............................................................................. 53

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Modulus Geser dengan

Orientasi Sudut Puntir ............................................................. 53

Gambar 4.9 Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen

Uji Puntir Variasi Sudut ±20° dengan

Pembesaran 35x ....................................................................... 54



Pembesaran 35x ....................................................................... 55



Pembesaran 35x ....................................................................... 66

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Keuntungan dan Kerugian dari Komposit Komersia ..................10

Tabel 2.2 Komposisi Unsur Kimia Serat Alam ........................................... 20

Tabel 2.3 Kekuatan Serat Alam .................................................................. 21

Tabel 2.4 Karakteristik Unsaturated Polyester Yukalac 157®

BQTN – EX ................................................................................. 22

Tabel 4.1 Dimensi Spesimen Uji Puntir ...................................................... 45

Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Orientasi Serat 20° ................................... 46



Tabel 4.5 Hasil Pengolahan Data Pengujian Puntir .................................... 49

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

1. Grafik Tegangan – Regangan Hasil Pengujian Puntir.

2. Hasil Perhitungan Tegangan Geser.

3. Data hasil pengujian puntir torsi.

4. Sertifikat pengujian puntir torsi Universitas Gajah Mada.

5. Jornal karakteristik kekuatan mekanik komposit berpenguat serat kulit waru

(Hibiscus Tiliaceus).

6. Jornal pengujian puntir poros komposit serat gelas berlapis simetri dengan

lapisan bersudut .

tugas akhir analisa kekuatan poros komposit …

Documents