TUGAS AKHIR

KOMPOSIT CORE HYBRID

BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI

BERMATRIK POLYESTER

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

MUHAMMAD ARISTA MAULANA

NIM : D.200.12.0032

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan

judul “KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI

DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER” yang dibuat untuk memenuhi

sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh

yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang

sudah dipublikasikan dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau

instansi manapun, kecuali bagian yang informasinya saya cantumkan

sebagaimana mestinya.

Surakarta, September 2017

Yang menyatakan

MUHAMMAD ARISTA MAULANA

D200120032

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir ini berjudul “KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT

SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER” telah

disetujui oleh Pembimbing untuk memenuhi sebagai persyaratan

memperoleh derajat Sarjana (Strata 1) Teknik Mesin Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : MUHAMMAD ARISTA MAULANA

NIM : D.200.12.0032

Disetujui pada

Hari :

Tanggal :

Pembimbing Utama

(Ir. Agus Hariyanto, M.T.)

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir ini berjudul “KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT

SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI BERMATRIK POLYESTER”, telah

dipertahankan dihadapan dewan penguji dan disahkan sebagai syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : MUHAMMAD ARISTA MAULANA

NIM : D.200.12.0032

Disetujui pada

Hari : ......................

Tanggal : ......................

Tim Penguji

Ketua : Ir. Agus Hariyanto M.T. ( )

Anggota 1 : Wijianto, ST.,M.Eng,Sc. ( )

Anggota 2 : Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT ( )

Mengetahui,

Dekan

(Ir. H. Sri Sunarjono, MT. Ph.D)

Ketua Jurusan

(Ir. Subroto, MT.)

v

vi

MOTTO

“Hendaklah kamu tolong menolong dalam kabaikan dan ketakwaan, dan

janganlah saling membantu dalam perbuatan dosa dan permusuhan.

Dan bertakwalah kepada Allah. Sesungguhnya Allah amat berat

siksanya.”

(QS. Al Ma’idah (5) : 2)

“ sesungguhnya allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali

kaum itu sendiri yang mengubah apa apa yang ada pada diri mereka”

(Ar-ra’d : 11)

“Jika Allah menolong kamu, maka tak ada orang yang dapat

mengalahkanmu. Jika Allah membiarkan kamu (tidak memberi

petolongan), maka siapakah gerangan yang dapat menolong kamu

(selain) dari Allah sesudah itu? Karena itu, hendahlah kepada Allah

saja orang-orang mukmin bertawakal.”

(QS. Ali Imron (3) : 160)

“Jika kamu tidak disibukkan dengan kebaikan, maka setan akan

menyibukkanmu.”

(Imam Syafi’i)

“Hai orang – orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai

penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang – orang yang sabar”

(Al-Baqarah : 153)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan

syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi,

setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal

lelah, Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :

Kedua orang tuaku yang aku sayangi, cintai dan hormati, yang telah

memberikan doa dan semangat selama menempuh pendidikan.

Semoga Allah SWT membalas kemuliaan yang luar biasa

kepadamu atasku.

Adikku tercinta, para sahabat satu angkatan, pembimbing, keluarga

besarku dan almamaterku.

.

viii

KOMPOSIT CORE HYBRID BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN

MAHONI BERMATRIK POLYESTER

Muhammad Arista Maulana, Agus Hariyanto

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, kartasura

E-mail : muhammadaristamaulana@yahoo.co.id

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah menyelidiki pengaruh variasi fraksi

volume penguat kombinasi serbuka kayu jati dan serbuk kayu mahoni

terhadap kekuatan tarik dan kekuatan impak bermatrik polyester. Pola

kegagalannya diamati dengan foto makro.

Bahan utama penelitian adalah serbuk kayu jati dan mahoni

dengan mesh 30, resin unsaturated polyester 157 BQTN. Hardener yang

digunakan adalah MEKPO dengan konsentrasi 1%. Komposit dibuat

dengan metode cetak tekan (press mold). Fraksi volume penguat

komposit hybrid adalah 10%, 20%, 30%, 40% dan 50%. Spesimen dan

prosedur pengujian tarik dan impak mengacu pada standar ASTM D 638

dan ASTM D 256-00. Penampang patahan dilakukan foto makro untuk

mengidentifikasi pola kegagalannya.

Hasil penelitian ini menunjukkan kekuatan tarik dan kekuatan

impact komposit hybrid meningkat seiring dengan penambahan fraksi

volume serbuk. Kekuatan tarik komposit hybrid memiliki harga yang paling

optimumpada fraksi volume serbuk Vƒ 50% yaitu 20,81 MPa. Kekuatan

impact paling optimumpada fraksi volume serbuk Vƒ 50% yaitu 0,142

J/mm². Mekanisme patahan, terjadi patah getas (brittle fracture) akibat

beban tarik dan kekuatan impact.

Kata Kunci : Komposit Hybrid, Fraksi Volume, Uji Tarik dan Uji Impact

ix

ABSTRACT

The purpose of this research is to investigate the effect of variation

of volume fraction of reinforcing combination of teak wood and mahogany

wood powder to tensile strength and polyester impact strength. The

pattern of failure is observed with macro photos.

The main ingredients of the research were teak and mahogany

powder with mesh 30, unsaturated polyester resin 157 BQTN. The

hardener used is MEKPO with concentration of 1%. The composite is

made by press molding method. The volume fraction of hybrid composite

reinforcement is 10%, 20%, 30%, 40% and 50%. Specimens and tensile

and impact testing procedures refer to ASTM D 638 and ASTM D 256-00

standards. Fault cross section is done macro photo to identify the failure

pattern.

The results of this study indicate that tensile strength and impact

strength of hybrid composites increases with the addition of powder

volume fraction. The composite strength of hybrid composite has the most

optimum value of powder fraction volume of Vƒ 50% is 20,81 MPa. The

most optimum impact strength is the volume fraction of Vƒ 50% powder

that is 0,142 J / mm². Fault mechanism, brittle fracture occurs due to

tensile load and impact strength.

Keywords: Hybrid Composite, Volume Fraction, Tensile Test and Impact

Test

x

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada Allah SWT atas

segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian

ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul “KOMPOSIT CORE

HYBRID BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI DAN MAHONI

BERMATRIK POLYESTER” dapat terselesaikan atas dukungan dari

berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini saya selaku penulis

dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa

terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :

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

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Subroto, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Agus Hariyanto, MT., selaku Dosen Pembimbing yang

telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam

penyusunan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Sunhaji selaku pembimbing lapangan di Laboratorium

Bahan Teknik UGM, yang telah senantiasa membimbing dalam

mengumpulkan data.

5. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Pembimbing Akademik.

6. Bapak Sugeng dan Ibu Su lasmi tercinta selaku orang tua saya

yang senantiasa selalu mencintai, menyayangi, memberikan

dukungan, menenangkan hati dan mendo’akan penulis dalam

menyelesaikan Tugas Akhir.

7. Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin dan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiya Surakarta yang membantu kelancaran

Tugas Akhir ini.

8. Kepada rekan satu team Arga Dwi Nuryawa dan Syukron Mudzakar,

yang selalu membantu, memberi solusi dan bersama-sama dalam

menyelesaikan proses Tugas Akhir sampai selesai.

xi

9. Huruhara Team dan Galih Putra Racing Team yang terus memberi

dukungan, semangat dan Do’a yang tak henti-hentinya kepada

penulis.

10. Teman angkatan 2012 Teknik Mesin yang banyak memberikan

motivasi dan semangat bagi penulis.

11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan terima kasih atas

dukungannya.

Semoga Allah melimpahkan Rahmat dan Kasih SayangNya atas

segala kebaikan yang telah dikerjakan. Penulis menyadari tulisan ini

masih jauh dari kata sempurna, hal ini dikarenakan keterbatasan

wawasan dan pengetahuan penulis. Untuk itu penulis mengharapkan

kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis mengharapkan Tugas Akhir ini dapat memberikan

manfaat pada semua pihak dan sebagai amalan yang tidak terputus.

Surakarta, September 2017

Muhammad Arista Maulana

xii

DAFTAR ISI

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

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

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

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

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .......................................................... v

MOTTO ................................................................................................ vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... vii

ABSTRAK ............................................................................................ viii

KATA PENGANTAR ............................................................................ x

DAFTAR ISI ......................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xv

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

DAFTAR NOTASI ................................................................................ xviii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Perumusan Masalah ........................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................ 2

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................ 3

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

1.6 Sistematika Penulisan ........................................................ 4

BAB II DASAR TEORI

xiii

2.1 Tinjauan Pustaka ................................................................ 6

2.2 Landasan teori .................................................................... 7

2.2.1. Komposit ................................................................ 7

2.2.2. Faktor yang Menentukan Sifat Komposit ................ 8

2.2.3. Komposit Partikel ................................................... 9

2.2.4. Core ....................................................................... 11

2.2.5. Mesh ...................................................................... 11

2.2.6. Partikel ................................................................... 13

2.2.7. Matrik Unsaturated Polyester Resin (UPRs) ......... 14

2.2.8. Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO) ......... 16

2.2.9. Fraksi Volume Penguat .......................................... 16

2.2.10. Pencampuran / Mixing ............................................ 17

2.2.11. Pengujian Tarik ...................................................... 19

2.2.12. Pengujian Impact .................................................... 23

2.2.13. Perpatahan (Fracture) ............................................ 27

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ....................................................... 29

3.2 Studi Pustaka dan Studi Lapangan .................................... 30

3.3 Persiapan Alat dan Bahan ................................................. 30

3.3.1. Peralatan Penelitian ................................................. 30

3.3.2. Bahan Penelitian ...................................................... 37

3.4. Prosedur Penelitian ............................................................. 39

3.4.1. Persiapan Alat dan Bahan ....................................... 39

xiv

3.4.2. Perlakuan Bahan Dasar ........................................... 39

3.4.3. Pembuatan Komposit .............................................. 39

3.4.4. Pemotongan Spesimen ........................................... 40

3.4.5. Pengujian Komposit ................................................. 41

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis Kekuatan Tarik ....................................................... 48

4.1.1. Pembahasan Pengujian Tarik ................................... 50

4.2 Analisis Kekuatan Impact .................................................... 51

4.2.1. Pembahasan Hasil Uji Impact ................................... 52

4.3 Pengamatan Foto Makro ..................................................... 53

4.3.1. Pembahasan Foto Patahan ...................................... 56

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ...................................................................... 57

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

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Particulate Composite ............................................... 10

Gambar 2.2. Geometri spesimen uji tarik ASTM D 638 ................. 22

Gambar 2.3. Skematik Pengujian Impact ...................................... 25

Gambar 2.4. Ilustrasi Spesimen Impak pada Benda Uji Charpy

dan Izod ..................................................................... 26

Gambar 2.5. Geometri Spesimen Uji Impact.................................. 27

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian .............................................. 29

Gambar 3.2. Timbangan Digital ..................................................... 30

Gambar 3.3. Alat Screening ........................................................... 31

Gambar 3.4. kaca ( mold ) ............................................................. 32

Gambar 3.5. frame ......................................................................... 32

Gambar 3.6. Alat pengaduk ........................................................... 33

Gambar 3.7. Gerinda tangan ......................................................... 34

Gambar 3.8. Gergaji ...................................................................... 34

Gambar 3.9. Alat Suntik Medis ...................................................... 35

Gambar 3.10. Alat bantu .................................................................. 36

Gambar 3.11. Bahan-bahan penyusun komposit core ..................... 38

Gambar 3.12. Dimensi Spesimen impact charpy ............................. 42

Gambar 3.13. Spesimen uji impact charpy ...................................... 43

Gambar 3.14. Alat uji impact charpy ................................................ 43

Gambar 3.15. Spesimen Uji Tarik .................................................... 44

Gambar 3.16. Dimensi Uji Tarik ....................................................... 45

xvi

Gambar 3.17. Alat uji Tarik .............................................................. 46

Gambar 3.18. Kamera DSLR Canon ............................................... 46

Gambar 3.19. Foto Macro Spesimen Uji tarik .................................. 47

Gambar 3.20. Foto Macro Spesimen Uji Impact .............................. 47

Gambar 4.1. Grafik Tegangan tarik vs Regangan tarik .................. 48

Gambar 4.2. Grafik Tegangan Tarik vs Fraksi Volume .................. 49

Gambar 4.3. Grafik Regangan vs Fraksi Volume ........................... 49

Gambar 4.4. Grafik Modulus Elastisitas vs Fraksi Volume ............ 50

Gambar 4.5. Energi Serap vs Fraksi Volume ................................. 51

Gambar 4.6. Harga Impact vs Fraksi Volume ................................ 52

Gambar 4.7. Contoh Patahan Spesimen Pada Uji Tarik ................ 54

Gambar 4.8. Contoh Patahan Spesimen Pada Uji Impact ............. 56

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Ukuran Mesh ................................................................... 12

Tabel 2.2. Karakteristik Unsaturated Polyester Resin 157 BQTN-

EX ................................................................................... 16

Tabel 3.1. Bahan yang Digunakan dalam penelitian ........................ 37

Tabel 4.1. Hasil Analisis Data Pengujian Tarik ................................ 48

Tabel 4.2. Hasil Analisis Data Pengujian Impact.............................. 51

xviii

DAFTAR NOTASI

A = Luas Penampang (mm2)

F = Gaya (N)

ρ = Densitas (gr/cm3)

σ = Tegangan Tarik (MPa)

ɛ = Regangan Tarik (mm)

E = Modulus Elastisitas (MPa)

Eserap = Energi Yang Terserap (Joule)

HI = Harga Impact (J/mm2)

m = Massa (gr)

g = Percepatan Gravitasi Bumi (10 m/s2)

Vƒ = Fraksi Volume

W1,W2 = Berat Bahan Pembentuk (gr)

ρ 1,ρ2 = Densitas Bahan Pembentuk (gr/cm3)