53788362 Kuliah 1 Material Komposite
description
Transcript of 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 1/31
MATERIAL KOMPOSITE
DR. SYIFAUL HUZNI, ST. MsC
DR. IR. SULAIMAN THALIB, MT
PROGRAM PASCA SARJANA
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SYIAH KUALA
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 2/31
Bahan Komposit
Ide baa! "#$%#s&'
Me()%a"a! Ide *a$a, da(& %##! "a+)
Ma'(&" - *&!&! /a$#(0)s1
Pe!)a' se(a' se*)*#sa /2a$%)(a! a$#(0)s da! "(&s'a*&!1
U!')" 2#!'# da)! "e*a%a da! "a+)
Ka+) K#$%#s&' se(a' /se(a' se*)*#sa 3 $a'(&"s *&!&!1
Se(a' se*)*#sa 4 "e")a'a! 'a(&" '&!& - sa!a' 0*e"s&be* /"e"a")a! (e!da1
D&sa')"a! #*e $a'(&" *&!&! se&!a $e!&!"a'"a! "e"a")a!
C#!'# *a&! ada*a ')*a! 'e(d&(& da(& se(a' 2#**ae! *)!a" da!%e!de" +a! 'e('a!a$ da*a$ $a'(&" $&!e(a* +a!d&seb)' a%a'&'e
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 3/31
Bahan komposit yang sudah digunakan untukwaktu lama adalah:
- Karbon black dalam rubber (karet) ban kendraan
- cement portland campur pasir Bahan bangunan
- Aspal campur pasir bahan untuk jalan
- Resin dengan serat gelas Tanki air tong sampah dll
!erkembangan bahan komposit karena adanyapermintaan bahan yang memiliki si"at
- #ebih kaku
- #ebih kuat
- #ebih ringan
untuk memenuhi permintaan ini dikembangkan bahan
komposit$
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 4/31
%i"at komposit di atas tanpa memperhatikan
harga dan hasil buangan bekas pakai yang
dapat mencemarkan lingkungan
- &alam perkembangan selanjutnya "aktor
lingkungan dan harga menjadi dasar
penggunaan bahan komposit$
- 'adi bahan komposit harus ramah lingkungan
baik dalam pembuatan pemakaian dan hasil
buangannya
- ntuk memenuhi ini dikembangkan komposit
termoplastik atau termoset yang diperkuat
dengan serat alam
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 5/31
%ejarah penggunaan bahan komposit
- !ada aman kuno: penggunaan tanah liat dicampur
dengan serat alam (jerami) untuk
bahan konstruksi
- !ada aman modern : bahan komposit mulai *+,
Ketikan perusahaan Owens
Corning Fiberglass mulai menjualserat gelas sebagai penguat
termoplastik ataupun termoset
(epo.y) ( strong /001)
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 6/31
Bahan komposit untuk bahan teknik mulai
berkembang dalam *+20 yang
memperkenalkan bahan komposit denganbahan dasar polimer
%ejak itu bahan komposit dirancang untukberbagai kegunaan termasuk penggunaan
untuk komponen automoti" alat olah raga
komponen aeroangkasa perkapalan danindustri petroleum$
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 7/31
Bahan komposit dapat dide"inisikan sebagai:
suatu bahan yang merupakan gabungan lebih
dari satu bahan dan masing-masing bahantersebut masih memiliki si"atnya sendiri
(3hawla *+1) atau
bahan komposit terdiri dari dua atau lebih
bahan yang dikombinasikan membentuk suatu
bahan kejuruteraan dan akan menghasilkan
si"at tertentu yang berbea dengan si"at bahan
asal dan bahan-bahan tersebut tidak saling
melarutkan (4inson /005)
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 8/31
KLASIFIKASI BAHAN KOMPOSIT
5 KOMPOSIT MATRIK POLIMER /PMC1
5 KOMPOSIT MATRIK LOGAM /MMC1
5 KOMPOSIT MATRIK KERAMIK /CMC1
5 KARBON-KARBON KOMPOSIT /CC COMPOSIT1
5 KOMPOSIT HIBRID /HC1
"#$b&!as& $a'(&"s a'a)%)! "#$b&!as& e!'&a!
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 9/31
!63
Bahan polimer merupakan senyawa organik paling banyak
berdasarkan karbon hidrogen dan unsur bukan logam lainnya$Bahan komposit matriks polimer merupakan bahan komposit
yang paling banyak dikembangkan dan paling banyak
ditemukan dalam penggunaan$
Komposit matriks polimer- dapat diproses dengan mudah dalam bentuk kompleks$
- 6atriks dapat dari polimer termoset ataupun polimer
termoplastik$
- memiliki per"orman tinggi kerana gabungan serat dan matriks$&alam bahan komposit serat memberikan kekuatan dan
modulus tinggi sedangkan matriks polimer mendistribusikan
beban dan menghalangi cuaca dan abrasi$
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 10/31
663
Komposit matriks logam ialah bahan komposit
yang dibuat dari dua jenis bahan atau lebih salahsatu bahan adalah logam yang ber"ungsi sebagai
matriks$ Bahan penguat dapat digunakan dari
bahan logam berbeda atau dari jenis bahanlainnya seperti seramik atau senyawa organik
3ontoh
Ma'(&"s A*)$&!&)$ de!a! %e!)a' da(& se(a' b#(#!, s&*&"#! "a(b&da,a*)$&!a da! (a0&'
Se(a' %e!de" a*)$&!a, a*)$&!a-s&*&"a, 6&s"e( /s&*&"#! "a(b&da1 da!%e!)a' %a('&"e* /s&*&"#! "a(b&da da! b#(#! "a(b&da1
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 11/31
363
Komposit matriks keramik adalah bahan komposit
yang terdiri dari dua jenis bahan atau lebih keramikber"ungsi sebagai matriks$ Bahan penguat dalambentuk terputus-putus seperti partikel whisker danserat pendek$ Bahan komposit matriks seramik yangterkenal adalah %i37%i,85 yang digunakan untukperkakas pemotongan$
3ontoh bahan keramik %i9/ Al/9, 3a9 6g9 %i3 %i,85 Ti3 r3 Ti8 danr8
5 a1 "e(a$&" "a2a /se%e('& *&'&)$ a*)$&!#s&*&"a'1,5 b1 #"s&da 7se%e('& a*)$&!a da! /A*8S&9O:;1<,
5 21 !&'(&da /se%e('& s&*&"#! !&'(&da, S&;N=1, da!
5 d1 "a(b&da /s&*&"#! "a(b&da, S&C1.
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 12/31
; Komposit Karbon-Karbon
Komposit Karbon-karbon (KK) adalah bahan komposit yang
terbuat dari bahan matriks karbon dalam bentuk gra"it
manakala bahan penguat yang digunakan adalah gentian
karbon$
-"e'aa!a! s)) '&!& $e*eb&& 99>> ?C
-Ke")a'a! %ada s)) '&!& ada*a '&!&-Ras&# "e")a'a! atas berat tinggi dan nilai kekakuan ke atas
berat tinggi
-$e$&*&"& "es'ab&*a! d&$e!s& '&!& da! (&!'a!a!
"e*es)a! '&!&.
C#!'# %e$a"a&a! %ada $)!2)! e!@&! (#"e'
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 13/31
PENGUAT; Banyak bahan penguat atau pengisi sudah digunakan
untuk pembuatan komposit$ !enguat dapat diklasi"ikasi
menurut bentuknya yaitu partikel serat dan lembaran$Kumpulan bahan penguat berdasarkan sumber bahandapat diklasi"ikasikan dalam dua kumpulan iaitu bahanpenguat buatan dan bahan penguat alam$ 3ontoh bahanpenguat buatan adalah serat gelas partikel gelas serat
karbon partikel karbon dan serat aramid$ %edangkanbahan penguat dari alami adalah partikel tanah liatpartikel silika serat dari hewan dan serat tunbuhan$Bahan penguat kon<ensional digunakan untuk pembuatankomposit adalah serat gelas serat karbon dan serataramid atau ke<lar$ !ada saat ini banyak jenis bahan
penguat atau bahan pengisi yang lain sudah digunakaniaitu penggunaan tanah liat partikel silika aerat alamseperti serat kayu jerami rami nenas bagas yangberasal dari tumbuh-tumbuhan dan gentian sutera yangberasal dari hewan$
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 14/31
Klasi"ikasi penguat menurut bentuk
5 Penguat partikel
!artikel bentuk bahan dalam bentuk unit padatan$
!artikel dapat terdiri dari satu jenis bahan atau jenis
bahan lebih satu "asa$ !artikel dapat terikat bersama-
sama membentuk gumpalan$ =umpalan ialahkumpulan partikel yang lebih besar atau pseudo-
partikel yang terikat secara lemah memiliki si"at
mudah pecah$ 'ika partikel terikat bersama dengan
sangat kuat dan membentuk partikel yang lebih besaryang tidak mudah terserak disebut dengan agregat
ataupun gumpalan keras (Reed *+1)$ kuran partikel
kebanyakan dalam reng >0 nm sampai *$0 cm$
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 15/31
Lembaran penguat lembaran untuk penguatan komposit
dapat digunakan dari tenunan serat ataupun
bahan lembaran seperti kayu lapis$ 3ontohpenggunaan bahan lembaran tenunan seratuntuk penguatan komposit adalah pembuatankontainer penutup bak sampah menara air danpenggunaan untuk kelautan$ ?abrik adalahbenang tenun sambungan benang ataukesatuan seperti tali (tow) dalam bentukanyaman lapisan tunggal$ Rajah /$>menunjukkan corak-corak tenunan gentian yang
digunakan pada proses pembuatan bahankomposit$ ntuk mengawal arah gentiandilakukan dengan menenun (6aumdar /00/)$
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 16/31
Serat %erat atau benang dalam proses pembuatan komposit
dapat disusun secara acak paralel susunan meleding(warp) atau arah benang pakan (weft ). Bentuk susunangulungan serat yang tak berarah digunakan dalamkomposit bila penggunaan gentian dalam satu arah sajapenggunaan gentian untuk memperbaiki ketahananterhadap lenturan sebagai contoh seperti penggunaan
pada ski air yang mana "abrik berada sepanjang daripanjang ski$ !ada "abrik dengan susunan benangmeleding (warp) penguatan berada pada 0o dalam arahmeleding atau peguat meleding satu seperti dalamRajah /$, manakala susunan "abrik arah benang pakan
(weft ) penguatan berada pada +0o dalam arah benangpakan atau penguat benang pakan satu arah sepertidalam =ambar /$5 (6aumdar /00/)
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 17/31
'enis %erat
5 Serat sintetik
- se(a' e*as - se(a' "a(b#!
- se(a' a(a$&d /"e*a(1
5 Serat alam - Serat tumbuh-tumbuhan, b&@& /"a%as, "a%#"1, da)! /s&sa*, !e!as1,
")*&' /@)'e, "e!a0,(a$&e, ba'a! %&sa!, (a$&, %&!)s1, b)a /se(ab)'b)a "e*a%a1 da! ba'a! /@e(a$& a!d)$, @e(a$& %ad&, ba(*&, ba$b),baas da! ()$%)'1
- Serat hewan Ra$b)' a&6a! /6##* a'a) b)*) b&(&-b&(&, (a$b)' "a$b&!/ Alpaka, Cashmere1 da! (a$b)' ")da1, Se(a' s)'e(a /a&( *&)( a'a) saliva "e(&!b&!a'a! "e2&* a'a) se(a!a se*a$a %e!+ed&aa! "#"#! /)*a' s)'e(a1 da! Se(a'b)*) b)()!
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 18/31
- Serat mineral, Asbest!s, /se(%e!'&! $e()%a"a!
*e$ba(a! s&*&"a', 2(+s#'&*e da! "e*#$%#" a$0&b#* 'e(d&(& da(&
*&$a @e!&s se(a' $&!e(a* +a&') a$#s&', "(#"&d#*&', '(e$#*&',
a"'&!#*&', da! a!'#0&*&' /M&dde!d#(0 e' a*. 9>>1, Seratkeramik, 'e($as)" se(a' #"s&da &a&') a*)$&!&)$ #"s&da a'a)
a*)$&!a /A*9O;1, s&*&"#! "a(b&da, se(a' &!& $a$%) 'aa! s))
'&!& /&*s#! Vesse( 9>>>1, se(a' e*as da! "6a(sa, da!
B#(#! "a(b&da., Serat l!gam se%e('& se(a' a*)$&!&)$,
"e*)*& da! e!'&a! 'e$baa
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 19/31
Keses)a&a! /C#$%a'&b&*'+1 a!'a(a $a'(&"sde!a! %e!)a'
U!')" $e!+es)a&"a! $a'(&"s de!a! %e!)a' d&*a")"a!
-Pe!a$baa! &!'e(0a2e
- $#d&0&"as& %ada %e!)a'
- "&$&a a'a)%)! 0&s&"
K)s)s )!')" se(a' a*a$
%erat alam secara umum ikatan dengan matriks tidak bagus hal ini
disebabkan kelembaban tinggi kondisi permukaan tidak sesuaidengan matriks kemampuan basahan tidak bagus untuk memperbaiki
keadaan ini dapat dilakukan modi"ikasi pada serat (modi"ikasi "isik dan
kimia)
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 20/31
S&0a' Baa! "#$%#s&', - %i"at termal (Tg Tm) T=A &%3
- %i"at kimia (struktur kimia) polimer dan keramik ?T@R@R spektroskopi
- %i"at kristalin R&
- %i"at reologi (aliran) Kapileri reometer
- 6or"ologi 6ikroskop (optik %6 T6dan con"ocal laser)
dan si"at Csi"at lainnya karakterisasi yang diperlukan sangat
tergantung pada jenis komposit (matriks dan penguat serat
partikel atau laminat)
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 21/31
PEMPROSESAN KOMPOSIT
!63
; !enguat serat panjang hand lay-up
?ilamen winding pultrusion prepreg; !enguat serat pendek
; !artikel pencampuran dalam
keadaan kering dan dalam keadaan cair menggunakan mi.er atau ekstrusi (skraw
tunggal atau skraw kembar)
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 22/31
663- Fab(&"as& da*a$ "eadaa! %ada'
- Fab(&"as& da*a$ "eadaa! 2a&(- Fab(&"as& &!s&')
363- Fab(&"as& de!a! s*)((+ &!0&*'(a'&#! %(#2ess, se(a' d&'a(&"
$e*e6a'& da*a$ 'a!"& s*)((+ +a! $e!a!d)! se(b)"$a'(&"s, 2a&(a! %e$ba6a da! %e!&"a' #(a!&" "e$)d&a!d&)*)! %ada d()$ da! d&"e(&!"a!
- H#' %(ess /'e"a! %a!as1
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 23/31
; =ambar proses hand lay-up
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 24/31
; !enggulungan "ilamen ("ilament winding)
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 25/31
; !ultrusion
: - C#!'&!)#)s (#** #0 (e&!0#(2ed 0&be(s6#e! 0&be( $a'
9 - Te!s&#! (#**e(; - Res&! ba'= - Res&! s#a"ed 0&be( - D&e a!d ea' s#)(2e8 - P)** $e2a!&s$ - F&!&sed a(de!ed 0&be( (e&!0#(2ed %#*+$e(
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 26/31
; !repregsPre-preg ada*a&s'&*a )!')" %(e-
&$%(e!a'ed se(a'"#$%#s&'. B&asa$e!a$b&* be!')"a!+a$a! a'a) )!&-d&(e2'&#!a*. "#$%#s&'&!& $e!a!d)!$a'(&" )!')"$e!&"a' se(a' se2a(abe(sa$a. Da! "e
"#$%#s&' *a&!!+ase*a$a%e$b)a'a!..P(e-%(e
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 27/31
; !encampuran partikel dengan mesin
pencampur (mi.er)
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 28/31
!encampuran dengan ekstrusi
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 29/31
6esin ekstrusi
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 30/31
; %kraw tunggal
7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite
http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 31/31
; .truder scraw kembar