Material komposit Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas Belum Diperiksa Halaman ini belum atau baru diterjemahkan sebagian dari bahasa Inggris. Inggris. Bantulah Wikipedia untuk melanjutkannya untuk melanjutkannya.. Lihat panduan Lihat panduan penerjemahan Wikipedia.
Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal.
Daftar isi [sembunyikan sembunyikan]]
•
1 Bahan komposit 2 Keunggulan bahan komposit 3 Aplikasi bahan komposit 4 Contoh material komposit 5 Referensi 6 Lihat pula
•
7 Pranala luar
• • • • •
[sunting sunting]] Bahan komposit Bahan komposit (atau komposit) adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit).
[sunting sunting]] Keunggulan bahan komposit Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena
berkurangnya jumlah komponen dan baut-baut penyambung. Kekuatan tarik dari tarik dari komposit serat karbon lebih tinggi daripada semua paduan logam. Semua itu menghasilkan berat pesawat yang lebih ringan, daya angkut yang lebih besar, hemat bahan bakar dan jarak tempuh yang lebih jauh.
[sunting sunting]] Aplikasi bahan komposit Militer Amerika Militer Amerika Serikat adalah pihak yang pertama kali mengembangkan dan memakai bahan komposit. Pesawat AV-8D mempunyai kandungan bahan komposit 27% dalam struktur rangka pesawat pawa awal tahu 1980-an. Penggunaan bahan komposit dalam skala besar pertama kali terjadi pada tahun 1985. Ketika itu Airbus A320 pertama kali terbang dengan stabiliser horisontal dan vertikal yang terbuat dari bahan komposit. Airbus telah menggunakan komposit sampai dengan 15% dari berat total rangka pesawat untuk seri A320, A330 dan A340.[1]
[sunting sunting]] Contoh material komposit
•
Plastik diperkuat fiber : Diklasifikasikan oleh jenis fiber : o Wood (cellulose fibers in a lignin and hemicellulose matrix) Carbon-fibre reinforced plastic atau CRP Glass-fibre reinforced plastic atau GRP (informally, "fiberglass") Diklasifikasikan oleh matriks: o Komposit Thermoplastik long fiber thermoplastics or long fiber reinforced thermoplastics glass mat thermoplastics Thermoset Composites
•
•
•
•
•
•
Metal matrix composite MMC: Cast iron putih o Hardmetal (carbide in metal matrix) o Metal-intermetallic laminate o Ceramic matrix composites: Cermet (ceramic and metal) o concrete o Reinforced carbon-carbon (carbon fibre in a graphite matrix) o Bone (hydroxyapatite reinforced with collagen fibers) o Organic matrix/ceramic aggregate composites Mother of Pearl o Syntactic foam o Asphalt concrete o Chobham armour (lihat composite armour ) Engineered wood Plywood o Oriented strand board o Wood plastic composite (recycled wood fiber in polyethylene matrix) o Pykrete (sawdust in ice matrix) o Plastic-impregnated or laminated paper or textiles Arborite o Formica (plastic) o
PANDUAN UNTUK KOMPOSIT September 27th, 2008 · 38 Comments
Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya. Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik – matrix) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre, fiber).
Sekarang, pada umumnya komposit yang dibuat manusia dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama: 1. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC) 2. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC) 3. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC) Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC) – Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunakan disebut, Polimer Berpenguatan Serat (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics) – bahan ini menggunakan suatu polimer-berdasar resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC) – ditemukan berkembang pada industri otomotif, bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC) – digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida Komposit Matrik Polimer
Sistem resin seperti epoksi dan poliester mempunyai batasan penggunaan dalam manufaktur strukturnya, dikarenakan sifat-sifat mekanik tidak terlalu tinggi dibandingkan sebagai contoh sebagian besar logam. Bagaimanapun, bahan tersebut mempunyai sifat-sifat yang diinginkan, sebagian besar khususnya kemampuan untuk dibentuk dengan mudah kedalam bentuk yang rumit. Bahan seperti kaca, aramid dan boron mempunyai kekuatan tarik dan kekuatan tekan yang luar biasa tinggi tetapi dalam ‘bentuk padat’ sifat-sifat ini tidak muncul. Hal ini berkenaan dengan kenyataan ketika ditegangkan, serabut retak permukaan setiap bahan menjadi retak dan gagal dibawah titik tegangan patah teoritisnya. Untuk mengatasi permasalahan ini, bahan diproduksi dalam bentuk serat, sehingga, meskipun dengan jumlah serabut retak yang terjadi sama, serabut retak tersebut terbatasi dalam sejumlah kecil serat dengan memperlihatkan sisa kekuatan teoritis bahan. Oleh karena itu seikat serat akan mencerminkan lebih akurat kinerja optimum bahan. Bagaimanapun juga satu serat dapat hanya memperlihatkan sifat-sifat kekuatan tarik sesuai panjang serat, seperti halnya serat dalam suatu tali. Jika sistem resin dikombinasikan dengan serat penguat seperti kaca, karbon dan aramid, sifat-sifat yang luarbiasa dapat diperoleh. Matrik resin menyebarkan beban yang dikenakan terhadap
komposit antara setiap individu serat dan juga melindungi serat dari kerusakan karena abrasi dan benturan. Kekuatan dan kekakuan yang tinggi, memudahkan pencetakan bentuk yang rumit, ketahanan terhadap lingkungan yang tinggi dengan berat jenis rendah, membuat kesimpulan komposite lebih superior terhadap logam dalam banyak aplikasi.
Bila Komposit Matrik Polimer mengabungkan sistem resin dan serat penguat, sifat-sifat yang dihasilkan bahan komposit akan memadukan beberapa hal sifat-sifat yang dimiliki oleh resin dan yang dimiliki oleh serat.
Secara umum, sifat-sifat komposit ditentukan oleh: 1. Sifat-sifat serat 2. Sifat-sifat resin 3. Rasio serat terhadap resin dalam komposit (Fraksi Volume Serat – Fibre Volume Fraction) 4. Geometri dan orientasi serat pada komposit Bahan komposit dibentuk pada saat yang sama ketika struktur tersebut dibuat. Hal ini berarti bahwa orang yang membuat struktur menciptakan sifat-sifat bahan komposit yang dihasilkan, dan juga proses manufaktur yang digunakan biadanya merupakan bagian yang kritikal yang berperanan menentukan kinerja struktur yang dihasilkan.
Pembebanan Terdapat empat beban langsung utama dimana setiap bahan dalam suatu struktur harus menahannya: tarik, tekan, geser/lintang dan lentur Tarik Gambar dibawah memperlihatkan beban tarik yang diterapkan pada suatu komposit. Reaksi komposit terhadap beban tarik sangat tergantung pada sifat kekakuan dan kekuatan tarik dari serat penguat, dimana jauh lebih tinggi dibandingkan dengan resinnya. Tekan Gambar dibawah ini memperlihatkan suatu komposit dibawah beban tekan. Disini sifat daya rekat dan kekakuan dari sistem resin adalah penting, sebagaimana resin menjaga serat sebagai kolom lurus dan menjaganya dari tekukan (buckling) Geser/Lintang Gambar dibawah ini memperlihatkan suatu komposit dikenakan beban geser. Beban ini mencoba untuk meluncurkan setiap lapisan seratnya. Dibawah beban geser resin memainkan peranan utama,
memindahkan tegangan melintang komposit. Untuk membuat komposit tahan terhadap beban geser, unsur resin harus tidak hanya mempunyai sifat-sifat mekanis yang baik tetapi juga daya rekat yang tinggi terhadap serat penguat. Lenturan Beban lentursebetulnya merupakan kombinasi beban tarik, tekan dan geser. Ketika beban seperti diperlihatkan, bagian atas terjadi tekan, bagian bawah terjadi tarik dan bagian tengah lapisan terjadi geser. Sistem-sistem Resin
Apapun sistem resin yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-sifat berikut: 1. Sifat-sifat mekanis yang bagus 2. Sifat-sifat daya rekat yang bagus 3. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus 4. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus Sifat-sifat Mekanis Sistem Resin Gambar dibawah memperlihatkan kurva tegangan/regangan untuk suatu sistem resin ideal. Kurva untuk resin menunjukkan kekuatan puncak tinggi, kekakuan tinggi (ditunjukkan dengan kemiringan awal) dan regangan tinggi terhadap kegagalan. Hal ini berarti bahwa resin pada awalnya kaku tetapi pada waktu yang sama tidak akan mengalami kegagalan getas.
Seharusnya dicatat dimana ketika suatu komposit di bebani tarik, untuk mencapai sifat-sifat mekanis yang optimal dari komponen serat, resin harus mampu berubah panjang paling tidak sama dengan serat. Gambar dibawah ini memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E, serat kaca-S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi (yaitu bukan dalam bentuk komposit). Disini terlihat, sebagai contoh, serat kaca-S dengan perpanjangan 5,3%, akan
membutuhkan resin dengan perpanjangan paling tidak sama dengan nilai tersebut untuk mencapai sifat tarik yang maksimum.
Sifat-sifat Daya rekat Sistem Resin Daya rekat yang tinggi antara resin dan serat penguat diperlukan untuk apapun jenis sistem resin. Hal ini akan menjamin bahwa beban dipindahkan secara efisiensi dan akan menjaga pecahnya atau lepasnya ikatan serat dan resin ketika ditegangkan. Sifat Ketangguhan Sistem Resin Ketangguhan adalah suatu ukuran dari ketahanan bahan terhadap propaganda retak, tetapi dalam komposit hal ini akan susah untuk diukur secara akurat. Bagaimanapun juga, kurva tegangan dan regangan yang dimiliki sistem resin menyediakan beberapa indikasi ketangguhan bahan. Sistem resin dengan regangan terhadap kegagalan yang rendah akan cenderung menciptakan komposit yang getas, dimana retak dapat mudah terjadi. Sifat terhadap Lingkungan Sistem Resin Ketahanan terhadap lingkungan, air dan substansi agresif lain yang bagus, bersama-sama dengan kemampuan untuk bertahan terhadap siklus tegangan konstan, adalah sifat yang paling esensi untuk apapun jenis sistem resin. Sifat-sifat ini secara khusus penting untuk penggunaan pada lingkungan laut. Tags: Komposit 38 RESPONSES SO FAR •
↓
1 joe // Oct 19, 2008 at 8:40 pm
makasi banget mas,butuh bangetr buat presentasi •
2Kus Hardoyo // Nov 19, 2008 at 2:04 pm
Pada diagram Teg. dan Reg. diatas, komposit mengalami deformasi plastis yang begitu panjangnya ( regangan ). Diagram diatas untuk resin dan fiber jenis apa? karena sejauh pengalaman saya di UPR
& Fiberglass, setelah tercapai beban puncak, langsung drop dan putus. Makasih. Salam, •
3ellyawan // Nov 21, 2008 at 10:11 am
Betul itu mas, diagram teg-reg yang saya postkan disitu perbandingannya tidak sesuai hanya untuk menunjukkan adanya deformasi plastik saja. Saya pernah menguji untuk serat nilon continuous dengan fraksi berat resin yang lebih kecil bisa didapat deformasi plastik yang cukup besar, kemudian serat nabati semisal kelapa juga menghasilkan deformasi plastik cukup (walaupun lebih rendah dari nilon). Mungkin pemilihan serat dan perbandingan fraksi beratnya yang harus dicermati. •
4kipson // Nov 23, 2008 at 10:24 am
aku mahasiswa semerter akhir di universitas lampung lagi bingung nih tentang sikripsi. sikripsi sayq tentang komposit kaca. memang masih baru tapi saya lagi mencoba.. buat yang ada referensi tentang komposit kaca tolong di kirim ke email saya
[email protected] terimakasih 5Muh. Risal Mallombasi // Nov 25, 2008 at 11:33 am •
Mas, sy mau tanya tentang contoh gambar alat Hidrolik Kompaksi (Mechanical Hydraulic Pressing) yang dipakai untuk menge-press bahan MMC Al-TiO2… Terima kasih… ^_^
PENGENDALIAN BAHAN KOMPOSIT M. HENDRA S. GINTING, ST Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara 1. Pengenalan Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk manciptakan berbagai produk yang terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan jerami pendek untuk menguatkan batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang menggabungkan kayu, otot binatang, sutera, dan pedang samurai Jepang yang terdiri dari banyak lapisan oksida besi yang berat dan liat.
Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi sifat-sifat yang luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim seperti logam besi, keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi bahan yang diperlukan untuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan, kendaraan dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidang tersebut membutuhkan density yang rendah, flexural, dan tensile yang tinggi, viskosity yang baik dan hentaman yang baik. 2. Definisi Bahan Komposit Perkataan komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan berbedabeda mengikut situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan dua atau lebih bahan merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk menerangkan definisinkomposit. Walaupun demikian defenisi ini terlalu umum karena komposit ini merangkumi semua bahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat, logam alloy, keramik, kopolimer, plastik berpengisi atau apa saja campuran dua bahan atau lebih untuk mendapatkan suatu bahan yang baru. Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa tahap seperti yang telah digariskan oleh Schwartz : 1. Tahap/Peringkat Atas Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda bolehlah dikatakan sebagai bahan komposit. Ini termasuk alloyr polimer dan keramik. Bahan-bahan
yang terdiri dari unsur asal saja yang tidak termasuk dalam peringkat ini. 2. Tahap/Peringkat Mikrostruktur Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul atau fasa merupakan suatu komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang secara tradisional dikenal sebagai komposit seperti kebanyakan bahan logam. Contoh besi keluli yang merupakan alloy multifusi yang terdiri dari karbon dan besi. 3. Tahap/Peringkat Makrostruktur Merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi mendapatkan suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen gabungan masih tetap dalam bentuk 2002
digitized by USU digital library 1 asal, dimana dapat ditandai secara fisik dan melihatkan kesan antara muka antara satu sama lain. Kroschwitz dan rekan telah menyatakan bahwa komposit adalah bahan yang terbentuk apabila dua atau lebih komponen yang berlainan digabungkan. Rosato dan Di Matitia pula menyatakan bahwa plastik dan bahan-bahan penguat yang biasanya dalam bentuk serat, dimana ada serat pendek, panjang, anyaman pabrik atau lainnya. Selain itu ada juga yang menyatakan bahwa bahan komposit adalah kombinasi bahan tambah yang berbentuk serat, butiran atau cuhisker seperti pengisi serbuk logam, serat kaca, karbon, aramid (kevlar), keramik, dan serat logam dalam julat panjang yang berbedabeda didalam matriks. Definisi yang lebih bermakna yaitu menurut Agarwal dan Broutman, yaitu menyartakan bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda untuk dan komposisi untuk
menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri tertentu yang berbeda dari sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu konstituen asal masih kekal dan dihubungkan melalui suatu antara muka. Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti secara fisikal. Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yang terdiri dari dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalunya terdiri dari serat atau bahan pengukuh, manakala yang berterusannya terdiri dari matriks. 3. Kepentingan Bahan Komposit Kemajuan kini telah mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap bahan komposit. Perkembangan bidang sciences dan teknologi mulai menyulitkan bahan konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan aplikasi baru. Bidang angkasa lepas, perkapalan, automobile dan industri pengangkutan merupakan contoh aplikasi yang memerlukan bahan-bahan yang berdensity rendah, tahan karat, kuat, kokoh dan tegar (5,10). Dalam kebanyakan bahan konvensional seperti keluli,walaupun kuat ianya mempunyai density yang tinggi dan rapuh. Oleh sebab itu bahan komposit yang mempunyai gabungan sifat yang diperlukan seperti yang tertera pada tabel di bawah ini yang mulai mendapatkan perhatian untuk menggantikan bahan konvensional. Tabel 1. Perbandingan sifat-sifat mekanikal antara bahan konvensional dan komposit Bahan Spesifik Kekuatan Kekuatan Modulus Modulus
Grafity Tensile Spesifik Tensile Spesifik (Mpa) (MNm/kg) (Gpa) (MNm/kg) Keluli 7,2 103,4-206,8 14,4-28,7 82,7 11,5 Allumenium 2,7 55,2-179,3 20,4 68,9 25,5 Epoksi 1,2
41,0 34,2 4,5 3,8
Epoksi/Kevlor 46(60%) 1,4 650,0 646,3 40,0 28,6 Nylon 1,1
70,0 61,4 2,0 1,8
Nylon/Serat Kaca (25%) 1,5 207,0 138,0 14,0 9,3 2002
digitized by USU digital library 2 4. K elebihan Bahan Komposit
Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan bahan konvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihat dari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal, keupayaan (reliability), kebolehprosesan dan biaya. Seperti yang diuraikan dibawah ini : a. Sifat-sifat mekanikal dan fisikal Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan penting dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit. Gabungan matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dari bahan konvensional seperti keluli. - Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah berbanding dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting dalam konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan k ekakuan spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk komposit
yang dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam. Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam industri pembuatan seperti automobile dan angkasa lepas. Ini karena berhubungan dengan penghematan bahan bakar. - Dalam industri angkasa lepas terdapat kecendrungan untuk menggantikan komponen yang diperbuat dari logam dengan komposit karena telah terbukti komposit mempunyai rintangan terhadap fatigue yang baik terutamanya komposit yang menggunakan serat karbon. - Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisa yang lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari. Kecendrungan komponen logam untuk mengalami kakisan menyebabkan biaya pembuatan yang tinggi. Bahan komposit sebaiknya mempunyai rintangan terhadap kakisan yang baik. - Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility (berdaya guna) yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik yang dapat dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matriks dan serat yang digunakan. Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat dengan matriks untuk menghasilkan komposit hibrid. b. Sifat-sifat mekanikal dan fisikal Kebolehprosesan merupakan suatu kriteria yang penting dalam penggunaan suatu bahan untuk menghasilkan produk. Ini karena dikaitkan dengan produktivitas dan mutu suatu produk. Perbandingan antara produktiviti dan kualiti adalah penting dalam konteks pemasaran produk yang dipabrikasi. Selain dari itu kebolehprosesan juga dikaitkan dengan keberbagai teknik fabrikasi yang dapat digunakan untuk memproses suatu produk. Adalah jelas bahwa bahan komposit dibolehprosesan dengan berbagai teknik fabrikasi yang merupakan daya tarik yang dapat membuka ruang luas bagi
penggunaan bahan komposit. Contohnya untuk komposit termoplastik yang mempunyai kelebihan dari segi pemrosesan yaitu ianya dapat diproses dengan berbagai teknik fabrikasi yang umum yang biasadigunakan untuk memproses termoplastik tanpa serat. 2002
digitized by USU digital library 3 c. Biaya
Faktur biaya juga memainkan peranan yang sangat penting dalam membantu perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan penghasilan suatu produk yang seharusnya memperhitungkan beberapa aspek seperti biaya bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia, dan sebagainya. 5. Kegunaan Bahan Komposit Penggunaan bahan komposit sangat luas, yaitu untu : a. Angkasa luar - Komponen kapal terbang - Komponen Helikopter - Komponen satelit - Dan lain-lain b. Automobile - Komponen mesin - Komponen kereta - Dan lain-lain c. Olah raga dan rekreasi - Sepeda - Stick golf - Raket tenis - Sepatu olah raga - Dan lain-lain
d. Industri Pertahanan - Komponen jet tempur - Peluru - Komponen kapal selam - Dan lain-lain e. Industri Pembinaan - Jembatan - Terowongan - Rumah - Dan lain-lain f. Kesehatan - Kaki palsu - Sambungan sendi pada pinggang - Dan lain-lain g. Marine / Kelautan - Kapal layar - Kayak - Dan lain-lain h. Dan lain-lain 2002
digitized by USU d igital library 4 DAFTAR PUSTAKA
1. Hull,D, “An Introduction to Composite Material”, Cambridge University Press, Cambridge, 1985 2. Reinhard, T.J, Linda, L.C,”Engineer Materials Handbook Composite” Vol.1 ASM International, Ohio.1987. 3. Kroschwitz, J.I, Grestle< F.P, “Encyclopedia of Polymer Science and Engineering”, 2
nd ed ., John Wiley and Sons Inc., New York, 1987. 4. Richardson, T.L., “Composite A design Guide”, Industrial Technology Departemant, Northen State College, South Dakota, Industrial Press Int, 1987. 5. Schwartz, M.M, ”Composite Materials Handbook:, 2 nd ed., Mc. Graw – Hill Inc., 1992. 6. Rosato, D.V, Di Matitia, D.P, “Disigning with Plastic and Composite : A Handbook”, Van Nostrand Reinhold, New York, 1991. 7. Agarwal, B.D, Broutman. L,J, “Analysis and Performance of Fubre Composite”, Wiley – Interscience, New York, 1990.
Apa Itu Komposit Posted on Februari 4, 2010 by Arumaarifu
Pengertian Komposit
Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Komposit berasal dari kata kerja “to compose” yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Dalam hal ini gabungan bahan ada dua macam : a. Gabungan makro : •
· Bisa dibedakan secara visual
•
· Penggabungan lebih secara fisis dan mekanis
•
· Bisa dipisahkan secara fisis dan mekanis
b. Gabungan mikro : •
· Tidak bisa dibedakan secara visual
•
· Penggabungan ini lebih secara kimia
•
· Sulit dipisahkan, tetapi dapat dilakukan secara kimia
Karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka bahan komposit dapat didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran / kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utamanya yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material pada dasarnya tidak dapat dipisahkan. (Schwartz, 1984) Material komposit terdiri dari dua buah penyusun yaitu filler (bahan pengisi) dan matrik. Adapun definisi dari keduanya adalah sebagai berikut: •
· filler adalah bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit, biasanya berupa serat atau serbuk. serat yang sering digunakan dalam pembuatan komposit antara lain serat E-Glass, Boron, Carbon dan lain sebagainya. Bisa juga dari serat alam antara lain serat kenaf, jute, rami, cantula dan lain sebagainya. o · matrik, menurut Gibson R.F, (1994) mengatakan bahwa matrik dalam struktur komposit bisa berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matrik secara umum berfungsi untuk mengikat serat menjadi satu struktur komposit. Matrik memiliki fungsi :
Ø Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur Ø Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan Ø Mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat Ø Menyumbangkan beberapa sifat seperti, kekakuan, ketangguhan dan tahanan listrik. Penggunaan material komposit telah dikenal selama ribuan tahun pada alam sekitar kita. Pada jaman mesir kuno, jerami digunakan pada dinding untuk meningkatkan performa struktur. Kayu merupakan komposit alami yang sering digunakan selama ini. Para pekerja kuno telah mengenal istilah komposit dengan menggunakan ter untuk mengikat alang2 untuk membuat kapal komposit 7000 tahun yang lalu. Perkembangan dari material komposit tidak terbatas hanya pada material bangunan dan hal ini dapat dilihat pada abad pertengahan. Di Asia tengah, busur dibuat dari otot binatang, getah kayu dan benang sutera dengan bahan perekat sebagai pengikat. Hasil dari komposit yang berlapis2 (laminated) mimiliki daktilitas dan kekerasan (hardness) dari unsur pokoknya namun kekuatan merupakan efek sinergi dari gabungan sifat material. Beton, material yang digunakan oleh seluruh dunia dan juga material berbasis semen lainnya juga merupakan suatu komposit. Perilaku dan sifat dari beton dapat dimengerti dan direncanakan, diprediksi dengan lebih baik bila dilihat sebagai komposit dan begitu pula dengan beton bertulang.
Material komposit akan bersinergi bila memiliki sebuah “sistem” yang mempersatukan material2 penunjang untuk mencapai sebuah sifat material baru tertentu. Seperti yang dikatakan oleh Aristotle pada 350SM “The Whole is more than just the sum of components”. Aristotle berkeyakinan bahwa skema konseptual secara keseluruhan dari alam perlu untuk dipersatukan dan tidak dapat ditinjau dari segi komponen yang terpisah-pisah. Hal ini yang penting untuk diperhatikan dalam perencanaan struktur oleh seorang engineer. Material komposit mempunyai beberapa keuntungan diantaranya (Schwartz, 1997) : 1. Bobot ringan 2. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik 3. Biaya produksi murah 4. Tahan korosi 2. Klasifikasi komposit
Secara garis besar komposit dapat diklasifikasikan menjadi 4 macam (Jones, 1999 : 2), yaitu: •
Fibrous composites materials
•
Laminated composites materials
•
Particulate composites materials
•
Kombinasi dari ketiga tipe di atas
2.1 Fibrous composite material
Terdiri dari dua komponen penyusun yaitu matriks dan serat. Skema penyusunan serat dapat dibagi menjadi 3.
fibrous composit material
Gambar Skema penyusunan serat. (a) continous fibres, (b) discontinous fibres, ( c) random discontinous fibres. 2.2 Laminated composites material
Terdiri sekurang-kurangnya dua lapis material yang berbeda dan digabun g secara bersama-sama. Laminated composite dibentuk dari dari berbagai lapisan-lapisan dengan berbagai macam arah penyusunan serat yang
ditentukan yang disebut laminat. Yang termasuk Laminated composites (komposit berlapis) yaitu : •
Bimetals
•
Cladmetals
•
Laminated Glass
•
Plastic-Based Laminates
2.3 Particulate composite material Particulate composite material (material komposit partikel) terdiri dari satu atau lebih partikel yang tersuspensi di
dalam matriks dari matriks lainnya. Partikel logam dan non-logam dapat digunakan sebagai matriks. Empat kombinasi yang dapat digunakan sebagai matriks komposit partikel:
•
Material komposit partikel non-logam di dalam matriks non-logam
•
Material komposit partikel logam di dalam matriks non-logam
•
Material komposit partikel non-logam di dalam matriks logam
•
Material komposit partikel logam di dalam matriks logam
Contoh Komposit Komposit Kayu
Komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk yang terbuat dari lembaran atau potongan– potongan kecil kayu yang direkat bersama-sama (Maloney,1996). Mengacu pada pengertian di atas, komposit serbuk kayu plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler ), yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matrik polimer didalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat (Febrianto, 1999). Pembuatan komposit dengan menggunakan matriks dari plastik yang telah didaur ulang, selain dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan kayu, juga dapat mengurangi pembebanan lingkungan terhadap limbah plastik disamping menghasilkan produk inovatif sebagai bahan bangunan pengganti kayu. Keunggulan produk ini antara lain : biaya produksi lebih murah, bahan bakunya melimpah, fleksibel dalam proses pembuatannya, kerapatannya rendah, lebih bersifat biodegradable (dibanding plastik), memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya, dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, serta bersifat dapat didaur ulang (recycleable). Beberapa contoh penggunaan produk ini antara lain sebagai komponen interior kendaraan (mobil, kereta api, pesawat terbang), perabot rumah tangga, maupun komponen bangunan (jendela, pintu, dinding, lantai dan jembatan) (Febrianto, 1999: Youngquist, 1995). Aluminium Matrix Composites
Salah satu dari jenis komposit yang dipakai luas dalam berbagai aplikasi adalah komposit Al/Al203. Komposit ini adalah pengembangan dari komposit bermatriks logam yaitu aluminium, biasa disebut Aluminium Matrix Composites (AMCs) dengan alumina (Al203) sebagai fasa penguat.
Bertitik tolak dari pengertian komposit, maka komposit Al-Al203 diharapkan dapat menggabungkan sifat terbaik dari matriks aluminium (Al) sebagai material yang ringan, konduktivitas panas dan listrik baik, serta ketahanan korosi tinggi (mudah membentuk lapisan oksida yang kuat dan tahan terhadap korosi) dengan penguat alumina (Al2O3) yang memiliki kekerasan tinggi (hard ) sehingga tahan terhadapwear , kekuatan (strength) dan kekakuan (stiffness) tinggi, sifat dielektrik yang excellent dari DC ke frekuensi GHz, konduktivitas termal baik, kapabilitas ukuran dan bentuk yang baik, serta resisten terhadap serangan asam kuat dan alkali pada temperatur tinggi. Aluminium sebagai matriks pada komposit Al/Al2O3, merupakan logam dengan kelimpahan terbesar di kerak bumi. Selain itu, logam ini memiliki melting point yang relatif rendah yaitu 6580C, sehingga dengan penambahan unsur seperti tembaga (Cu), silikon (Si), atau magnesium (Mg) akan menghasilkan paduan aluminium yang memiliki kekuatan yang besar. Namun, jika dibandingkan dengan kekuatan baja paduan, maka paduan aluminium masih berada jauh di bawahnya. Sementara itu, beberapa kekurangan dari logam ini seperti: stiffness yang rendah, koefisien ekspansi termal yang sulit dikontrol, tidak memilki resisten yang baik terhadap abrasi dan wear , serta sifat “miskin”nya pada temperatur tinggi. Kombinasi dari keunggulan dan kelemahan di atas, menjadikan aluminium sebagai logam yang paling banyak dijadikan obyek riset pada komposit yang bermatrik logam. Tentu saja, berbeda antara aluminium dengan alumina (Al2O3), walaupun unsur utama penyusun kedua material ini sama. Alumina (Al2O3) banyak digunakan dalam fabrikasi material keramik, karena merupakan bahan baku yang menghasilkan keramik dengan performa tinggi dan hemat biaya (cost effective). Beberapa aplikasi khusus dari alumina (Al2O3) yaitu Gas laser tubes (tabung laser gas), wear pads(Baju anti peluru), seal rings, isolator lisrik temperatur dan voltase tinggi, Furnace liner tubes, Thread and wire guides, electronic s ubstrates, Senjata balistik, abrasion resistant tube and elbow liners, thermometry sensors, laboratory instrument tubes and sample holders, instrumentation parts for thermal property test machines, dan media gerinda.
Ikatan antar atom pada alumina merupakan ionic bonding yang kuat, tidak heran jika memiliki karakteristik yang diinginkan. Artinya, ia tetap stabil walaupun pada temperatur yang sangat tinggi, karena membentuk fasa kristal heksagonal alpha (α-hexagonal ) yang sangat stabil. Pada oksida keramik, fasa ini merupakan yang paling kuat dan kaku. Lebih lanjut, fasa ini memiliki kekerasan tinggi dan sifat dielektrik yangexcellent . Dengan demikian, banyak digunakan dalam cakupan aplikasi yang sangat luas. Alumina murni, memiliki fungsi ganda baik sebagai atmosfer pengoksidasi maupun pereduksi sampai 19250C. Sedangkan kehilangan berat material ini dalam ruang vakum berkisar dari 10-7 sampai 10-6 g/cm2.det di atas temperatur 17000C sampai 20000C. Kemudian dari pada itu, alumina sangat resisten terhadap serangan segala gas kecuali fluorine, dan tahan terhadap semua reagen terkecuali asam hydrofluoric dan phosphosric . Adapun serangan pada suhu tinggi, alumina dengan kemurnian rendah, mudah diserang oleh partikulat gas logam alkali. Komposit Al/Al2O3
Telah dijelaskan, sifat-sifat dari komponen penyusun komposit Al/Al2O3 yang terdiri dari aluminium sebagai matriks dan alumina sebagai fasa penguat. Dalam hal ini, banyak keunggulan dari AMCs jika dibandingkan dengan aluminium maupun paduan aluminium yang tidak dikuatkan, yaitu: •
Greater strength (kekuatan lebih besar)
•
Improved stiffness (kekakuan diperbaiki)
•
Reduced density/weight (mengurangi densitas/berat)
•
Improved high temperature properties (memperbaiki sifat temperatur tinggi)
•
Controlled thermal expansion coefficient (koefisien ekspansi termal terkontrol)
•
Thermal/heat management
•
Enhanced and tailored electrical performance (peningkatan performa dan kinerja elektrik) o
· Improved abrasion and wear resistance (memperbaiki ketahanan abrasi dan aus)
o
· Control of mass (especially in reciprocating applications) (control massa (terutama dalam aplikasi khusus), dan · Improved damping capabilities (memperbaiki kapabilitas damping)
Keunggulan-keunggulan di atas, terlihat dari apresiasi yang lebih baik pada alumunium murni yang semula memiliki modulus elastic 70 GPa meningkat menjadi 240 GPa dengan diberi penguat 60% volume serat alumina yang kontinu. Sebaliknya, pemberian 60% volume penguat dalam aluminium murni justru menurunkan koefisien ekspansi dari 24 ppm/0C menjadi 7 ppm/0C. Hal ini, menunjukkan bahwa sesuatu hal yang mungkin mengadakan perubahan terhadap properties aluminium sampai 2 atau 3 tingkat dengan penambahan variasi volume penguat yang sesuai. Sistem komposit AMCs menawarkan kombinasi dari properties yang sedemikian rupa, yang dari tahun ke tahun telah dicoba dan digunakan di dalam banyak aplikasi-aplikas structural, fungsional dan bukan structural di dalam bidang engineering yang bermacam-macam. Kekuatan yang menggerakkan untuk penggunaan AMCs ini meliputi keunggulan dalam aspek performa, ekonomi dan lingkungan. Penggunaan utama dari AMCs ini di dalam sector transportasi yang memberikan keuntungan seperti pemakaian bahan bakar yang lebih sedikit, suara yang kecil, dan menurunkan emisi di udara. Dengan melihat kecenderungan perubahan peraturan yang semakin ketat di bidang lingkungan dan penekanan pada perbaikan aspek keekonomian bahan bakar, penggunaan AMCs pada sektor transportasi akan diutamakan dan tidak bisa terelakkan untuk tahun mendatang. AMCs diharapkan dapat mengganti bahan-bahan monolitik seperti paduan aluminium, paduan besi, paduan titanium, dan polimer berbasis komposit dalam aplikasi tertentu. Sekarang, dengan penggantian bahan monolitik dengan AMCs dalam system rekayasa semakin bertambah luas. Seakan ada yang memaksa kepada keperluan untuk merancang ulang keseluruhan system untuk mendapatkan keuntungan dari penambahan berat dan volume. Beberapa jenis dari komposit AMCs berdasarkan bentuk reinforce, adalah sebagai berikut (komposit Al/Al2O3, termasuk dalam no. 1, 2, dan 3): 1.
Particle-reinforced AMCs (PAMCs)
2.
Whisker-or short fibre-reinforced AMCs (SFAMCs)
3.
Continuous fibre-reinforced AMCs (CFAMCs)
4.
Mono filament-reinforced AMCs (MFAMCs)
APA ITU COMPOSITE