Banyak teknologi modern saat ini memerlukan material dengan kombinasi sifat yang tidak biasa yang tidak bisa dipenuhi oleh paduan logam, keramik, maulun polimer. Biasanya material dengan properties tidak biasa ini dibutuhkan untuk lingkungan aerospace, under water, dan beberapa aplikasi transportasi. Kombinasi beberapa sifat material ini dikembangkan dalam bentuk material komposit.
Komposit adalah gabungan dua material atau lebih secara makroskopis untuk memperoleh sifat material yang diinginkan. Teknologi material terus dikembangkan, untuk mendapatkan material dengan kekuatan lebih dan dengan bahan yang lebih efisien dapat dilakukan dengan teknologi komposit. Komposit terdiri dari dua komponen yaitu matriks dan penguat. Matriks berfungsi sebagai pengikat, pelindung terhadap pengaruh lingkungan.
Kelebihan material komposit adalah sifat mekanik spesifiknya tinggi, ketahanan korosi yang tinggi, mudah dibuat dan serat dapat diatur sesuai dengan arah pembebanan. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap sifat komposit adalah sifat dari matriks dan penguatnya, fraksi volume matriks dan penguatnya, proses pembuatan, dan interface antara matriks dan penguat.
Tujuan Praktikum
- Mempelajari proses pembuatan komposit dengan teknik wet hand lay up
- Mempelajari teknik-teknik karakterisasi komposit, khususnya karakterisasi sifat mekanik dengan uji tarik
- Mempelajari pengaruh dan cara penyusunan (stacking sequence) komposit terhadap sifat mekaniknya
Untuk membuat komposit ada beberapa metode yang digunakan, bergantung pada matriks yang ingin digunakan, termoset atau termoplas. Pembuatan komposit dengan matriks termoset adalah wet hand lay up, spray up, prepreg lay up, compression molding, liquid molding (RTM, VARI, VARTM), pultrusion, dan filament winding. Sedangkan pembuatan komposit dengan matriks termoplas adalah prepreg lay up, compression molding, diaphragm forming, injection molding, pultrusion, dan roll forming.
Metode pembuatan komposit yang paling mudah digunakan adalah metode wet hand lay up. Pada pembuatan komposit dengan metode ini menggunakan preform yang kemudian dituangkan resin sambil ditekan dengan roll. Walaupun metode ini mudah dilakukan, namun kelemahan dari metode ini adalah produk yang dihasilkan bisa berbeda kualitasnya karena pengaruh gaya penekanan yang berbeda-beda.
Karakterisasi material komposit mencakup karakterisasi sifat fisik, mekanik, atau termal. Karakterisasi sifat mekanik yang dilakukan salah satunya adalah melalui uji tarik. Dari uji tarik akan didapat sifat – sifat : tensile strength, modulus elastisitas, poisson’s ratio, dan strain at failure.
Sifat-sifat mekanik material komposit ini dapat diprediksi jika kita mengetahui sifat-sifat material penyusunnya, matriks dan fibernya.
Pembuatan Komposit dengan Metode Wet Hand Lay Up
Serat : E-Glass
Matriks : Polyester
Stacking Sequence : 0/90, 0/90, 0/90, 0/90, 0/90
Metode : Wet Hand Lay Up
Uji Tarik Komposit
Spesimen : Fiber Reinforced Plastic
Stacking Sequence : 0/90, 0/90, 0/90, 0/90, 0/90
Panjang uji (gage length) : 150 mm
Lebar : 25 mm
Tebal : Arah 90 : 32 mm, Arah 45 : 31 mm
Jumlah spesimen : 2
ANALISIS DATA
Proses manufaktur komposit yang digunakan pada praktikum ini adalah proses wet hand lay up, dengan fiber E-Glass dan matriks polyester thermoset. Pada peroses pembuatan komposit dengan menggunakan matriks termoset diperlukan waktu curing untuk reaksi crosslinking termoset. Reaksi curing ini merupakan reaksi eksoterm oleh karena itu ketika memegang resin terasa panas. Ketika mencampurkan resin dengan katalis, komposisinya kurang sesuai sehingga gel time terjadi lebih cepat. Reaksi curing ini memakan waktu yang lama oleh karena itu komposit baru kering setelah dua hari didiamkan.
Ketika dilakukan uji tarik, spesimen dengan arah 90o tidak patah, hanya rusak saja, namun spesimen arah 45o patah. Pada praktikum ini, didapatkan nilai tensile strength untuk arah 90o adalah 0,1787 GPa sedangkan untuk arah 45o adalah 0,0030. Nilai modulus elastisitas untuk arah 90o adalah 6,687 GPa dan untuk arah 45o adalah 0,2246 GPa. Nilai untuk arah 45o lebih kecil jika dibandingkan dengan arah 90o. Hal ini terjadi karena pada arah 90o pembebanan yang dilakukan searah dengan arah serat, sehingga memerlukan energi dan kekuatan lebih untuk mematahkan spesimen. Sementara pada arah 45o, arah pembebanan tidak searah dengan arah serat sehingga hanya dengan gaya yang tidak terlalu besar spesimen sudah patah.
Nilai-nilai yang telah didapatkan pada praktikum ini jika dibandingkan dengan literatur, maka nilainya berada diantaranya. Pada literatur tensile strength E-Glass adalah 3,45-3,79 GPa dan tensile strength polyester adalah 0,05-0,075 GPa sedangkan nilai tensile strength FRP yang didapat melalui pengujian adalah sebesar 0,1787 GPa. Demikian pula dengan modulus elastisitas, untuk E-Glass sebesar 69-72 GPa dan untuk polyester sebesar 3,1-4,6 GPa, sedangkan modulus elastisitas FRP yang didapatkan melalui pengujian adalah sebesar 6,686 GPa. Hal ini menunjukkan properties FRP yang berada pada range properties matriks polyester dan serat E-Glass.
Penggunaan serat E-Glass pada pembuatan komposit ini adalah karena nilai modulus elastisitasnya yang sama pada arah transversal dan arah longitudinal berdasarkan literatur, yaitu 70 GPa.
Poisson’s ratio adalah perbandingan regangan arah longitudinal dan arah transversal. Dari praktikum ini didapatkan nilai poisson’s ratio untuk komposit arah 90o adalah nol, karena tidak terjadi perubahan lebar pada spesimen, sementara nilai poisson’s ratio untuk komposit arah 45o adalah 1,0909 karena terjadi perubahan lebar dan panjang.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar