Received 02 Nopember  2023; Received in revised form 19 Maret 2024; Accepted 19 Maret 2024 Available online 22 March 2024
Contents list available at Sinta

## A R M A T U R
: Artikel Teknik Mesin & Manufaktur
Journal homepage: https://scholar.ummetro.ac.id/index.php/armatur
Pengaruh Penggunaan Serat Hybrid terhadap Kekuatan Impak
Wildan Musthofa 1* , Ratna Dewi Anjani 2
1 Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang, Jl. H.S. Ronggowaluyo Telukjambe Timur-Karawang 41361, Indonesia.
2 Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang, Jl. H.S. Ronggowaluyo Telukjambe Timur-Karawang 41361, Indonesia.

## A R T I C L E
I N F O

## A B S T R A C T
Keywords: komposite fiber mechanical test materials processing mechanical engineering Serat  alam  memiliki  kelemahan  diantaranya  sifat mekanisnya  lebih  rendah  dari  serat  sintetis,  dan penyerapan air nya lebih tinggi. Uji impak merupakan suatu  pengujian  mekanik  yang  bertujuan  untuk mengukur  ketahanan  bahan  terhadap  beban  kejut. Tujuan  dari  penelitian  ini  yaitu  untuk  mengetahui pengaruh penggunaan serat hybrid terhadap kekuatan impak.  Penelitian  ini  menggunakan  pengujan  impak dengan  metode  Charpy.  Hasil  :    Nilai  tenaga  patah tertinggi terdapat pada fraksi volume serat rami dan serat sintetis 15% sebesar 3,98885 J, dan nilai harga impak  tertinggi  terdapat  pada  fraksi  volume  serat rami  15%  :  serat  sintetis  5%  sebesar  31,53  KJ/m². Kesimpulan  dari  pengujian  yang  sudah  dilakukan dapat disimpulkan bahwa semakin banyak serat yang dipakai  maka  semakin  tinggi  pula  kekuatan  dari tenaga patah dan harga impaknya.

## Pendahuluan
Serat  alam  memiliki  kelemahan diantaranya  sifat  mekanisnya  lebih  rendah dari  serat  sintetis,  dan  penyerapan  air  nya lebih  tinggi.  Solusi  yang  dapat  dilakukan untuk  mengatasi  masalah  tersebut  adalah dengan  menggabungkan  serat  alam  dengan serat  sintetis  dalam  satu  matrix  yang  biasa disebut  sebagai  komposit hybrid dengan kelebihan  dapat  memperkuat  sifat  mekanik komposit, mengurangi cacat, dan
menurunkan  penyerapan  air  [1].  Sifat mekanik  adalah  faktor  terpenting  sebagai dasar  dalam  pemilihan  bahan  dalam perancangan.  Demi  mendapatkan  sifat mekanik  dari  material,  rata-rata  dilakukan pengujian  mekanik.  Pengujian  mekanik secara  umum  bersifat  merusak,  semua pengujian  akan  menghasilkan  data  yang menandakan kualitas dari material tersebut.
Uji impak merupakan suatu pengujian  mekanik  yang  bertujuan  untuk mengukur ketahanan bahan terhadap beban
kejut.  Pada  pengujian  impak,  setiap  hasil pengujian dapat dilihat langsung pada jarum penunjuk yang ada di mesin pengujian, dan skala  yang  digunakan  yaitu  satuan joule . Tujuan  dari  penelitian  ini  yaitu  untuk mengetahui  pengaruh  penggunaan  serat hybrid terhadap kekuatan impak [2].

## Metode Penelitian
Metode      yang      dilakukan      dalam penelitian ini menggunakan teknik eksperimen secara langsung di    Universitas
Politeknik ATMI Surakarta,
Jurusan Teknik    Mesin, Penelitian ini menggunakan pengujan  impak  dengan  metode Charpy. Metode  ini  nantinya  spesimen  ditempatkan pada kedua tumpuan. Posisi takikan (notch) berada  persis  di  tengah-tengah  dan  posisi takikan  (notch)  membelakangi  bagian pendulum,  kemudian  pendulum  diayunkan dari arah belakang takikan (notch) Takikan (notch) mempunyai fungsi agar patahan dari spesimen akibat tumbukan persis  berada di tengah-tengah [2].

## Preparasi Spesimen
Pada  tahap  preparasi  ini  dilakukan pembuatan spesimen  dengan menggunakan standar ASTM D6110 untuk pengujian yang akan dilakukan.
Alat  yang  digunakan  untuk  proses penelitian ini yaitu, cetakan untuk spesimen, mesin  uji  impak,  gerinda  tangan,  sarung tangan,  penggaris,  gelas  ukur,  timbangan digital, jangka sorong, sekrap, dan sisir.
Bahan-bahan  yang digunakan untuk proses penelitian ini  yaitu, serat rami, serat sintetis, resin polyester, katalis, bubuk talc , dan wax.
Proses pembuatan spesimen:
1. Siapkan alat dan bahan.
2. Oleskan wax pada cetakan.
3. Potong  serat  rami  dan  serat  sintetis sesuai  dengan  panjang  dari  cetakan.
4. Timbang  serat,  polyester,  bubuk  talk sesuai dengan  fraksi  volume  yang sudah ditentukan.
5. Campurkan  resin  dengan  bubu  talk  dan katalis.
6. Tuang  resin  untuk  lapisan  pertama kedalam cetakan.
7. Masukan serat sintetis kedalam cetakan.
8. Lapisan  ketiga  tuangkan  resin  kedalam cetakan sampai benar-benar rata.
9. Lapisan  keempat  masukan  serat  rami kedalam cetakan.
10. Tuangkan  resin  lagi  kedalam  cetakan untuk lapisan yang terakhir.
11. Kemudian  tutup  cetakan  menggunakan kaca  dan  diberi beban diatasnya.
12. Tunggu hingga 3 jam sampai benar-benar kering/ mengeras.
13. Setelah  spesimen  kering  keluarkanspesi men  dari  cetakan  menggunakan sekrap.
Proses pembentukan spesimen
1. Buat pola sesuai dengan standar ASTM D6110 .
2. Siapkan gerinda tangan.
3. Potong  spesimen  mengikuti  pola  yang sudah dibuat dengan spidol.
4. Amplas spesimen hingga merata sampai permukaan halus.
Gambar 1. Spesimen uji impak.

## Uji Impak
Uji impak merupakan suatu pengujian  yang  bertujuan  untuk  mengukur ketahanan  bahan  terhadap  beban  kejut. Pengujian  impak  pada  dasarnya  adalah penyerapan energi  potensial  dari pendulum beban yang berayun dari ketinggian tertentu dan  membentur  beban  uji,  sehingga  beban uji mengalami deformasi maksimum sampai
mengakibatkan spesimen terdapat perpatahan [4].

## Hasil dan Pembahasan
Pengujian  impak  material  komposit serat rami dan sintetis dilakukan menggunakan  mesin  Zwick  Roell  tipe HIT5.5P.  Penelitian  ini  menggunakan  3 variasi penggunaan serat, dalam 1 variasinya terdapat 3 buah sample pengujian sehingga  total  sample  pengujian  impak sebanyak  9  buah  sample.  Variasi  1 merupakan  fraksi  volume  5%  serat  rami  : 5% serat sintetis, variasi 2 merupakan fraksi volume  10%  serat  rami  :  5%  serat  sintetis, lalu  variasi  3  merupakan  fraksi  15%  serat rami : 5% serat sintetis.
Dari ketiga variasi diatas didapatkan 2 hasil pengujian impak sebagai berikut :
Gambar 2 . Digaram nilai rata-rata tegangan patah
Pada fraksi volume serat 5% sampai dengan  15%  menunjukan  bahwa  tenaga patahnya  terus  meningkat,  dimana  nilai tenaga  patah  tertinggi  terdapat  pada  fraksi volume  serat  rami  dan  serat  sintetis  15% sebesar  3,98885  J.  Serat  rami  dan  serat sintetis  pada  fraksi  volume  15%  memiliki ikatan  antara  serat  dan  matriks  yang  baik karena  memiliki  serat  yang  lebih  banyak dibandingkan  dengan  fraksi  volume  serat 5%, dan 10%, sehingga beban yang diterima oleh  material  mampu  di  distribusikan dengan baik dengan adanya serat yang lebih banyak. Setelah dilakukan pengujian impak
pada  spesimen  menunjukan  bahwa  ada sebagian  serat  yang  tidak  putus,  hal  ini menunjukan  bahwa  dengan  fraksi  volume serat  yang  lebih  besar  maka  akan meningkatkan  kekuatannya.  Pada  fraksi volume  serat  15%  memiliki  jenis  patahan yang  sedikit  ulet  dibandingkan  dengan fraksi volume serat 5% dan 10%.
Gambar 3. Diagram nilai rata-rata harga impak.
Pada penelitian ini tidak dilakukannya  proses  alkalisasi  dikarnakan menurut  penelitian  yang  sudah  dilakukan oleh Subrada [5] hasil pengujian yang sudah dilakukan  pada  pengujian  kekuatan  impak perlakuan  alkali  0  %  lebih  besar  dari perlakuan  alkali  lainnya  dengan  nilai  di 3.252,33 J/ 𝑚 2 . Pada pengujian impak dilihat perpatahan  denga  mikroskop  di  dapat  hasil konsentrasi  larutan  NaOH  0  %  terlihat  ada bagian  serat  yang  tidak  terkena  matrik dengan  sempurna  (delaminasi).  Harga impak  dipengaruhi  ikatan  antara  serat- matriks  dan  perbandingan  fraksi  volume serat-matriks  yang  digunakan.  Pada  fraksi volume  serat  5%  sampai  dengan  15% menunjukan  bahwa  harga  impaknya  terus meningkat,  dimana  nilai  harga  impak tertinggi  terdapat  pada  fraksi  volume  serat rami  15%  :  serat  sintetis  5%  sebesar  31,53 KJ/m².  Serat  rami  dan  serat  sintetis  pada fraksi  volume  15%  memiliki  ikatan  antara serat dan matriks yang baik karena memiliki serat  yang  lebih  banyak  dibandingkan dengan fraksi volume 5% dan 10% sehingga beban yang diterima oleh material mampu di distribusikan  dengan  baik  dengan  adanya serat  yang  lebih  banyak.  Setelah  dilakukan
1,62936 3,7928 3,98885 0 1 2 3 4 5 5   %   :   5   % 1 0   %   :   5   % 1 5   %   :   5   % TE G A N G A N PAT A H ( J) FRAKSI VOLUME SERAT RAMI : SERAT SINTETIS NILAI RATA-RATA TEGANGAN PATAH (J) 13,94 29,71 31,53 0 10 20 30 40 5   %   :   5   % 1 0   %   :   5   % 1 5   %   :   5   % H A R G A IMPA K (KJ /M 2 ) FRAKSI VOLUME SERAT RAMI : SERAT SINTETIS N I L A I   R A T A - R A T A   H A R G A   I M P A K ( K J / M 2 )
pengujian impak pada spesimen menunjukan bahwa ada sebagian serat yang tidak  putus,  hal  ini  menunjukan  bahwa dengan fraksi volume serat yang lebih besar maka  akan  meningkatkan  kekuatannya. Pada fraksi volume serat 15% memiliki jenis patahan  yang  sedikit  ulet  dibandingkan dengan  fraksi  volume  serat  5%  dan  10%. Sejalan  dengan  penelitian  yang  dilakukan oleh  Sutrisno  [3]  bahwasannya  semakin besar  fraksi  volume  serat  yang  diberikan pada material komposit maka akan meningkatkan nilai harga impaknya.
Dengan  adanya  penambahan  serat  sintetsi pada  komposit  dapat  meningkatkan  sifat mekanik  nya  seperti  penelitian  yang  sudah dilakukan oleh Mawardi [6] hasil pengujian impak menunjukan varian HBK-1 memiliki kekuatan  impak  tertinggi  sebesar  0,05 J/mm 2 .  Hasil  pengujian  memperlihatkan bahwa  sifat  material  dasar  dari  setiap co- reinforcement dan jumlah lapisan memberikan  pengaruh  terhadap  kekuatan impak dan kekerasan dari hybrid biocomposite .

## Kesimpulan
Material  komposit  serat  rami  dan serat sintetis (serat hybrid ) dengan polyester dan  filler  talc  berpengaruh  terhadap peningkatan  kekuatan  impaknya  karena adanya  perbedaan  fraksi  volume  serat. Benda  uji  komposit  dengan  fraksi  volume serat  15%  mempunyai  nilai  uji  impak terbaik,  dengan  nilai  tenaga  patah  sebesar 3,98885  J  dan  harga  impak  sebesar  31,53 KJ/m². Kekuatan impak dikatakan sebanding  dengan  variasi  fraksi  volume serat. Dari pengujian yang sudah dilakukan dapat  disimpulkan  bahwa  semakin  banyak
serat yang dipakai maka semakin tinggi pula kekuatan  dari  tenaga  patah  dan  harga impaknya.
Referensi
[1] Hestiawan,  H.,  Jamasri,  K.,  &
Puspawan, A. (2021). Perilaku water absorption  pada  komposit  hybrid serat agel tenun dan serat gelas. Dinamika Teknik Mesin , 11 (2), 132-137.
[2] A. Siregar, 2021, “Pemanfaatan Serat
Alami (Sabut Kelapa) Sebagai Alternatif  Bahan  Komposit  Pada Spakbor  Depan  Motor,”  pp.  1–51, [Online].Available:http://repository. uir.ac.id/id/eprint/8998
[4] F.  W.  Nugraha,  2021,  “Analisis Kekuatan Mekanik Komposit
Polyester  Berpenguat  Serat  Tebu Dengan  Fraksi  Volume  20%,  25%, Dan  30%,”,  Universitas  Sanata Dharma, Yogyakarta,
[5] Subadra,  I.  N.,  Nugraha,  I.  N.  P.,  & Dantes,  K.  R.  (2018).  Analisis Kekuatan  Impact  Komposit  Matrix Polyester  Berpenguat  Serat  Rami Dengan  Perlakuan  Alkali  0%,  5%, 10%,  Dan  15%  NaOH  Untuk  Bodi Kendaraan  Ganesha  Sakti. Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha , 6 (2), 77-87.
[6] Mawardi,  I.,  Husin,  N.,  Zaini,  Z., Usman,  U.,  &  Saifuddin,  S.  (2022).
Karakteristik  Kekuatan  Impak  Dan Kekerasan Hybrid Biokomposit Berbasis  Epoksi  Yang  Diperkuat Serat  Sabut  Kelapa  Dan  Serat Sintetis. Multitek Indonesia , 16 (1), 1-
8