A. Pengujian Sifat Mekanik1. Pengujian Kekuatan TarikUji kekuatan tarik menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dan dilakukan sesuai standar ASTM D 638. Sesuai ASTM D 638 tipe V sampel berbentuk menyerupai tulang anjing dengan ketentuan sebagai berikut:

Gambar 1. Spesimen uji tarikDimana : F = besarnya gaya yang digunakan untuk menarik spesimen hingga putus (Newton)Lo = panjang antar jepitan dalam spesimen sebelum dilakukan penarikan (mm).L1 = panjang antar jepitan dalam spesimen setelah dilakukan penarikan (mm).Pembebanan berupa gaya tarik (P) dengan satuann Newton diberikan pada sampel hingga sampel putus. Sebelum putus terjadi penambahan panjang (l) akibat gaya tarikan yang diberikan pada sampel. Sehingga pada pengujian ini akan diperoleh data berupa gaya tarik (P) dan panjang akhir (l). Berikut ilustrasi pertambahan panjang jarak antara dua penumpu:

Gambar 2. Ilustrasi pertambahan panjang Perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang mula-mula material uji dinyatakan sebagai regangan, yang dapat dihitung dengan persamaan:

Sedangkan dalam bentuk % perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang mula-mula material uji dinyatakan sebagai % elongasi, yang dapat dihitung dengan persamaan :

Dimana : = regangan% = % elongasi (%)l = pertambahan panjang (mm)l0 = panjang mula-mula (mm)l = panjang akhir (mm)Perbandingan gaya tarik dengan luas penampang mula-mula sampel merupakan tegangan tarik atau kekuatan tarik (tensile strength). Kekuatan tarik maksimum suatu spesimen hingga spesimen tersebut patah () dapat dihitung melalui persamaan: = dengan Dimana : = kekuatan tarik (N/m2)F = gaya tarik (Newton)A = luas penampang mula-mula (m2)w = lebar sampel (mm)t = tebal sampel (mm)

Hubungan antara tegangan dengan regangan menghasilkan Modulus Elastisitas (Modulus Young, MY) yang dapat dihitung melalui persamaan :MY = Dimana :MY = Modulus Young = kekuatan tarik (N/m2)e = regangan (%)

Dalam pengujian kekuatan tarik terdapat beberapa variable diantaranya :a. Variabel Tetap1) Luas Penampang (A)2) Jarak antara dua penjepit (l0)b. Variabel Terikat1) Gaya tarik maksimum hingga sampel patah (P)2) Panjang sampel setelah gaya tarik maksimum (l)Dengan mengetahui variable- variable dan persamaan diatas maka berikut tabulasi data yang perlu disiapkan sebelum pengujian.:Sampell 0(cm)Tebal (mm)Lebar (mm)Luas (mm2)Force Peak (N) I (cm)TSL (cm)Regangan % ElongasiModulus Young (GPa)

F1252,524,2560,63

Disiapkan dari rumah

Diperoleh dari alat sebelum dilakukan pengujian

Diperoleh setelah dilakukan pengujian dan pengolahan data

Sedangkan berikut contoh cara perhitungan dari data yang diperoleh hasil uji kekuatan tarik:Contoh:Suatu sampel komposit diketahui memiliki lebar 24,25 mm dan tebal 2,5 mm. diketahui jarak antar penjepit 138 mm. dilakukan pengujian kekuatan tarik dan dihasilkan gaya yang dibutuhkan untuk memutuskan sampel sebesar 30 N dan pertambahan panjang sebesar 2,64 mm. tentukan besar tensil strength (TS), % Elongasi dan modulus young (MY) dari sampel tersebut!Jawaban :Luas permukaan (A) = tebal x lebar = 24,25 mm x 2,5 mm = 60.625 mm2TS =

MY =

Dibawah ini menunjukkan gambar alat untuk pengujian kekuatan tarik:

Gambar 3. Alat UTM

2. Pengujian Kekuatan LenturUji kekuatan lentur dilakukan sesuai standar ASTM D 790 untuk three point bending dan ASTM D 6272 untuk four point bending sampel memiliki bentuk dan ketentuan sebagai berikut:

Gambar 4. Gambar specimen uji lenturSedangkan cara pengujian adalah sebagai berikut (three point bending) :

Gambar 5. Skema pengujian three point bendingPembebanan tegak lurus terhadap arah penguatan dengan jarak titik penahan 90 mm dan titik pembebanan terletak pada pertengahan panjang sampel. Pembebanan diberikan hingga sampel patah. Saat diberikan pembebanan sampel akan mengalami perubahan tinggi disebut sebagai tinggi defleksi, berikut ilustrasinya:

Gambar 6. Ilustrasi perubahan tinggi (defleksi)Dari pengujian ini akan diperoleh data berupa gaya penekanan dan tinggi defleksi. Berikut persamaan untuk memperoleh kekuatan lentur berdasarkan persamaan 3 pada ASTM D 790 :

Dimana:UFS = Kekuatan lentur = kekuatan bending (Mpa)P = gaya penekanan (Newton)L = jarak dua penumpu (m)b = lebar sampel (m)h = tebal sampel (m2)

Berdasarkan gaya dan tinggi defleksi akan diperoleh slope menggunakan persamaan:

Kemudian slope digunakan untuk menentukan Modulus Bending (EB) menggunakan persamaan:

Dimana:EB = Modulus Bending (Mpa)L = jarak dua penumpu (mm)m = slope (m)b = lebar sampel (mm)h = tebal sampel (mm2)

Dalam pengujian kekuatan lentur terdapat beberapa variable diantaranya :a. Variabel Tetap1) Luas Penampang (A)2) Jarak antara dua penumpu (L)b. Variabel Terikat1) Gaya penekanan hingga sampel patah (P)2) Tinggi defleksi (defleksi)Dengan mengetahui variable- variable dan persamaan diatas maka berikut tabulasi data yang perlu disiapkan sebelum pengujian.:SampelTebal (mm)Lebar (mm)Luas (mm2)Jarak antar penumpu(mm) Tinggi defleksi (mm)P (N)Slope (N/mm)UFS (MPa)EB (MPa)

F13,3013,2043,5650

Disiapkan dari rumah

Diperoleh dari alat sebelum dilakukan pengujian

Diperoleh setelah dilakukan pengujian dan pengolahan data

Sedangkan berikut contoh cara perhitungan dari data yang diperoleh hasil uji kekuatan lentur:Contoh :Suatu sampel komposit diketahui memiliki lebar 13,20 mm dan tebal 3,30 mm. diketahui jarak antar penumpu 80 mm. dilakukan pengujian kekuatan tarik dan dihasilkan gaya yang dibutuhkan untuk memutuskan sampel sebesar 25 N dan pertambahan panjang sebesar 2,97 mm. tentukan besar UFS dan Elastisitas bending (EB) dari sampel tersebut!Jawaban :

Dibawah ini menunjukkan gambar alat untuk pengujian kekuatan lentur:

Gambar 6. Alat pengujian kekuatan lentur three point bending

3. Pengujian Ketangguhan ImpakPengujian ketangguhan impak dilakukan berdasarkan ASTM D 6110 menggunakan alat Charpy impact testing machine. Dari uji sifat mekanik ini didapatkan data alat dan spesimen yang terdiri dari panjang lengan, berat beban dan luas penampang spesimen (lebar x panjang), sedangkan dari didapatkan sudut dan sudut . Luas penampang = 3 mmx 13 mm

Gambar 7. Spesimen uji ketangguhan impakKemudian dari data-data tersebut dilakukan perhitungan. Energi serap dihitung dengan menggunakan rumus persamaan :Energi Serap (AE) = G x R x (cos cos)Dimana :AE = Energi Serap (Joule)G = Berat beban (Newton)R = Panjang lengan pengayun beban (meter)Cos = sudut ayunan tanpa beban ujiCos = sudut ayunan saat mematahkan spesimenKetangguhan impak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:Ketangguhan Impak (IT) = Dimana:IT = Ketangguhan Impak (Joule/m2)AE = Energi serap (Joule)A = Luas penampang (m2)

Dalam pengujian ketangguhan impak terdapat beberapa variable diantaranya :a. Variabel Tetap1) Luas Penampang (A)2) Panjang lengan pendulum (R)3) Berat beban pendulum (G)4) Sudut simpangan alat tanpa sampel ()b. Variabel Terikat1) Sudut simpangan alat tanpa sampel () Dengan mengetahui variable- variable dan persamaan diatas maka berikut tabulasi data yang perlu disiapkan sebelum pengujian.:SampelLebar (b) mmTebal (d) mmLuas Area mm2Ukuran Pendulum (o)cos (o)cos Es (Joule)ITIT

Berat Pendulum (G) NPanjang Pendulum (R) mkJ/m2* 103kJ/m2

F110,073.9039,2620,430.357135-0.707

Disiapkan dari rumah

Diperoleh dari alat sebelum dilakukan pengujian

Diperoleh setelah dilakukan pengujian dan pengolahan data

Sedangkan berikut contoh cara perhitungan dari data yang diperoleh hasil uji ketangguhan impak:Contoh:Suatu sampel komposit diketahui memiliki lebar 10,07 mm dan tebal 3,90 mm. Sebelum dilakukan pengujian diukur panjang pendulum sebesar 0,357 m dan berat pendulum sebesar 20,43 N dan sudut simpangan tanpa sampel sebesar 135 . Dilakukan pengujian kekuatan tarik dan dihasilkan sudut simpangan dengan adanya sampel sebesar 120. Tentukan besar energy serap (AE) dan ketangguhan impak (IT) dari sampel tersebut!Jawaban:Energi Serap (AE) = G x R x (cos cos)= 20,43 N x 0,357 m x (cos 120 cos135)= 1,51 N/mLuas permukaan (A) = lebar x tebal = 10,07 mm x 3,9 mm = 39,273 mm2Ketangguhan Impak (IT) = Dibawah ini menunjukkan gambar alat untuk pengujian ketangguhan impak:

Gambar 8. Alat pengujian ketangguhan impak