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

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 3.12 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 %


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 %


fraksi volume 30 %


fraksi volume 40 %


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 %


volume 30 %


volume 40 %


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


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.


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.


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


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.


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


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.


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).


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%.


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


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.


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


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:


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


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)


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.


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


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


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


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.


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.


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).


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


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).


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


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)


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


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


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.


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


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


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:


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)


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


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


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


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 :


30××

= 64,638 gram.


37

Resin = ml 162100

70×

= 113,4 ml

Katalis + cobalt = ml4,113100

5,0×

= 0,567 ml

• Untuk komposisi 40 % serbuk tempurung kelapa sawit :


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 :


50××

= 107,73 gram.

Resin = ml162100

50×

= 81 ml


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.


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


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


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.




41



Gambar 3.12 Benda Uji Resin Arindo Butek 3210


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.


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.


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 :


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.


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.


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


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


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


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


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


berat 50 %

0,4150


berat 20 %

0,3610

5 Resin arindo 0,3550

6 Tempurung kelapa sawit 0,3160


berat 30 %

0,3020


52

Tabel 4.4 Urutan tingkat keausan (pengurangan berat) dari yang terbesar sampai

terkecil

NO Benda uji ∆ Berat ( gr )


2 Resin arindo 0,09


berat 20 %

0,0850


berat 30 %

0,0767


berat 40 %

0,0575


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 )


2 Resin arindo 0,15


berat 50 %

0,1500


berat 30 %

0,1333


berat 20 %

0,1125

6 Kampas rem 0,10


berat 40 %

0,0750


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




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


54

4.3 Perubahan struktur mikro dan makro pada komposit





55






56







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:


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


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.


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.


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.


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


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


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


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


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


64


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 - -


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


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


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

komposit berpenguat serbuk tempurung ...1].pdfkomposit berpenguat serbuk tempurung kelapa sawit...

Documents