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
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
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
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
Pengamatan Makro Sandwich
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 mengalami patah saat pengujian bending
Pengamatan Makro Sandwich
Core 5mm
F
Matrix and core cracking
CORE SHEAR
0.13
Slip antara skin dan core
Core mengalami patah saat pengujian bending
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.