analisa pengaruh ketebalan...

ANALISA PENGARUH KETEBALAN INTI

(CORE) TERHADAP KEKUATAN BENDING

KOMPOSIT SANDWICH

Rifki Nugraha

2108 100 704

Dosen Pembimbing :

Putu Suwarta, ST. M.Sc

Tugas Akhir – TM091486

Latar Belakang

Komposit

Material kuat dan ringan

Komposit sandwich

Aplikasi

Sandwich

Composite

Tinjauan Pustaka

• Kowangid & Diharjo (2003), komposit sandwich dengan core

divinycell PVC H-200 mempunyai kekuatan bending 15,4 % lebih

tinggi dari penggunaan core divinycell PVC H-100. Jadi, semakin

tinggi sifat mekanis core, semakin tinggi pula kekuatan komposit

sandwich. [13]

• Penambahan tebal core pada komposit sandwich GFRP tidak

mampu meningkatkan kekuatan bending. Namun kemampuan

menahan momen komposit sandwich akan meningkat seiring

dengan penambahan tebal core (Sudiono & Diharjo, 2004) [13]

Rumusan Masalah

1

• Bagaimana pengaruh perbedaan ketebalan core dari epoxy terhadap karakteristik bending komposit sandwich dalam fraksi tetap.

2

• Bagaimana pengaruh ketebalan core yang bervariasi terhadap model kerusakan komposit sandwich.

Tujuan

Menganalisa pengaruh perbedaan ketebalan core dari epoxy terhadap karakteristik bending komposit dalam volume fraksi tetap.

Menganalisa pengaruh penambahan epoxy terhadap model kerusakan komposit sandwich.

Batasan Masalah Distribusi serat

didalam matrik pada

tiap lapisan

dianggap sama.

Komposisi antara penguat dengan matrik disetiap lapisan dianggap sama.

Suhu ruangan pada proses pembuatan dan pengujian dianggap konstan ±32ºc.

Spesimen yang

dihasilkan dari

proses pencetakan

dianggap baik.

Core epoxy memiliki ketebalan yang sama

Lapisan adhesive

diangap merata

pada permukaan

core

Model Kegagalan Komposit

Sandwich (Steeves dan Fleck, 2004)

Kegagalan micro buckling biasanya

terjadi pada skin komposit sandwich

yang relatif tipis terhadap tebal core.

Kegagalan ini dapat menyebabkan

penurunan kekuatan bending secara

drastis

Kegagal core shear biasanya terjadi

pada balok sandwich dengan skin

yang relatif tebal dengan span yang

pendek. Kegagalan didominasi oleh

lemahnya kekuatan core yang

digunakan

Kegagalan indentation akan muncul pada balok

sandwich dengan core yang relatif tebal jika

dibandingkan dengan ketebalan skin

dan kekuatan core yang sangat rendah

Kegagalan core crushing ditunjukkan oleh hancurnya

core karena tidak mampu menahan beban geser

sehingga kegagalan terjadi

menyeluruh pada semua bagian core

Diagram Alir Penelitian

Pemotongan lapisan kulit dan core sesuai dengan ASTM C-393

Pelepasan lapisan dari cetakan

B

Proses curing ±24 jam pada suhu kamar

Pencetakan lapisan kulit atas dan lapisan kulit dengan empat lapisan glass fiber

Persiapan cetakan dan pemberian wax

Penimbangan resin polyester 157 sesuai dengan fraksi berat yang ditentukan yaitu 68%

A

Pemotongan dan penimbangan serat kaca sesuai ukuran cetakan 20x15 cm.

Pemberian lapisan adhesive pada permukaan dalam kulit atas, kulit bawah dan permukaan core pada kedua sisi

Pembebanan pada spesimen yang telah diberi lapisan adhesive agar

merekat sempurna

Alat

1. Mesin Uji Tarik-Bending Wolfert

2. Alat Cetak Core dan Komposit dengan Metode Wet Lay

Up

3. Mikroskop Stereo Zeiss STEMI DV4

4. Alat bantu : gerinda, gergaji gunting, roller, kuas

5. Alat ukur : timbangan, jangka sorong, gelas ukur

6. Alat keselamatan : sarung tangan dan masker

Bahan

1 • Resin Polyester Yukalac 157 BTQN-EX

2 • Woven Rovings 600

3 • Epoxy Resin dan Epoxy Hardener

3 • Epoxy Resin dan Polamide Hardener (Lapisan Adhesive)

• Wax 4

• Katalis (MEKPO = methyl ethil ketone perokside) 5

Proses Pembuatan Core

• Membuat batas ketinggian berdasarkan tebal core yaitu 2mm,5mm dan 8mm

• Melapisi cetakan dengan wax

Tahap persiapan cetakan

• Mengukur volume core seusai tebal dan luas cetakan sebesar 20x15cm

• Mengukur epoxy resin dan epoxy hardener yang digunakan dengan perbandingan 1:3

Tahap pencetakan core

• Mencampurkan epoxy resin dan epoxy hardener pada satu tempat

• Pengadukan epoxy yang telah disatukan sampai homogen

• Penuangan epoxy yang telah diaduk kedalam cetakan dan ratakan keeluruh permukaan cetakan

• Proses curing ±24jam

resin

hardener

Proses Pembuatan Skin

• Membuat batas ketinggian

• Melapisi cetakan dengan wax

Tahap persiapan cetakan

• Memotong fiberglass sesuai ukuran cetakan 15x20cm

• Mengukur berat awal fiberglass

Tahap persiapan serat

• Resin dituangkan

• Fiberglass diletakkan

• Resin dituangkan kembali, dan diletakkan fiberglass sampai lapisan keempat

• Proses curing ±24 jam

Proses laminasi

Proses Pembuatan Komposit

Pelapisan core dengan lapisan

adhesive

Pelapisan skin dengan lapisan

adhesive

Komposit Sandwich

Prosedur Uji Bending

Pemberian label pada spesimen sesuai variabel

Pencatatan dimensi awal dari spesimen

(panjang, lebar, tinggi)

Memasang spesimen pada span

Pembebanan pada spesimen hingga

patah

Data dicatat kemudian spesimen

dilepas dari span

Source : ASTM Standards, C 393, Standard Test

Method for Flexural and Reinforced Plastics and

Electrical Insulating Materials (Metric)

20mm

60mm

Data Pengujian

Data Hasil Pengujian Bending

Karakteristik Bending VS Tebal

Core

Proses Pengujian Bending Core 2mm

Pengamatan Makro Sandwich

Core 2mm

F

Matrix and core cracking

Delaminasi

Fiber pull out

Terjadinya slip antara core

dengan skin

Core mengalami patah saat pengujian bending

CORE SHEAR

0.03

tf/c:1 dan c/L:0.03


Core 5mm

delaminasi

core cracking

delaminasi

Fiber pullout

F

CORE SHEAR

0.083

tf/c:0.4 dan c/L:0.083

Terjadinya slip

antara core dengan

skin



Core 5mm

F

Matrix and core cracking

CORE SHEAR

0.13

Slip antara skin dan core


KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

• Tegangan bending komposit sandwich dengan core epoxy semakin menurun

seiring dengan penambahan tebal core epoxy. Pada komposit sandwich

dengan tebal core 2 mm, nilai tegangan bending rata-ratanya adalah 66.86

MPa sedangkan pada komposit sandwich dengan tebal core 8 mm tegangan

bending rata-ratanya adalah 45.89 Mpa atau turun sebesar 54,11%. .

Disebabkan oleh perbedaan dimensi core yang penyebabkan perbedaan

penerimaan tegangan skin atas dan bawah. Dan pengaruh moment inersia

dari rumus umum tegangan bending.

• Kekakuan bending komposit sandwich dengan core epoxy semakin naik

seiring dengan penambahan tebal core epoxy. Pada komposit sandwich

dengan tebal core 8 mm, kekakuan bending rata-ratanya adalah 188.07 x 106

Nmm2 sedangkan pada komposit sandwich dengan tebal core 2 mm kekakuan

bending rata-ratanya adalah 42.49 x 106 Nmm2 atau meningkat sebesar

88,41%. Namun ditijau dari nilai defleksinya berbanding terbalik dari nilai

kekakuan. Hal tersebut dikarenakan fakor karakteristik dari core yang keras.

• Kegagalan komposit sandwich didominasi oleh core crushing pada ketebalan

core 2 mm dan 5 mm. Sedangkan pada ketebalan core 8 mm kerusakan

didominasi oleh core shear.

Saran

Adapun saran untuk penelitian selanjutnya adalah :

• Penggantian matriks dengan tipe yang lebih ulet agar dapat

diketahui pengaruhnya terhadap komposit sandwich.

• Pemberian reinforce pada matriks core dapat dilakukan

untuk mengatasi core yang memiliki sifat kaku dan getas.

• Perlu adanya metode atau alat khusus agar proses

pembuatan komposit sandwich mencapai hasil yang

diingkan dari eksperimen.

• Proses pembuatan hendaknya menggunakan metode selain

hand lay up, agar spesimen yang dihasilkan nantinya dapat

menekan jumlah void yang timbul pada proses pembuatan

karena akan mempengaruhi hasil pengujian.

• Penambahan jenis lapisan adhesive perlu diperhatikan dan

ketebalan lapisan adhesive karena lapisan adhesive

merupakan bagian terpenting dari komposit sandwich.

Terima Kasih

Atas perhatian dan dukungannya

analisa pengaruh ketebalan...

Documents