Tugas Akhir-daftar

Oleh Muhammad Rasyid

1,3 MB 3 tayangan 0 unduhan
 
Bagikan artikel

Transkrip Tugas Akhir-daftar

KARAKTERISTIK PULSA CACAT INSPEKSI ULTRASONIK PADA MATERIAL KOMPOSIT SERAT KACA AKIBAT UJI IMPAK Pulse Defect Characteristic in Ultrasonic Inspection on Fiber Glass Composite Material after Impact Load Tugas Akhir ini ditulis untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan DIPLOMA III PROGRAM STUDI AERONAUTIKA DI JURUSAN TEKNIK MESIN Oleh: Muhammad 111221017 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2014 KARAKTERISTIK PULSA CACAT INSPEKSI ULTRASONIK PADA MATERIAL KOMPOSIT SERAT KACA AKIBAT UJI IMPAK Pulse Defect Characteristic in Ultrasonic Inspection on Fiber Glass Composite Material after Impact Load Penulis: Muhammad NIM:111221017 Penguji: 1. Ketua : Syarif Hidayat, Dipl. Ing. MT 2. Anggota : Vicky Wuwung. MT Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 21 Juli 2013 dan disahkan sesuai ketentuan. Pembimbing I Pembimbing II Y. Sinung Nugroho, Dipl.Ing. MT Dr. Caroulus Bintoro, Dipl.Ing. MT NIP: 196505141991021001 NIP: 196206021991021001 Ketua Jurusan Teknik Mesin, Ir. Ali Mahmudi, M.Eng NIP: 19580606 199003 1 001 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Bandung, 9 Agustus 2014 Yang Menyatakan Muhammad NIM 111221017 Mengetahui Pembimbing I Pembimbing II Y. Sinung Nugroho, Dipl.Ing. MT Dr. Caroulus Bintoro, Dipl.Ing. MT NIP: 196505141991021001 NIP: 196206021991021001 iii iii iii 4 4 4 KATA PENGANTAR Karena Rachmat Allah SWT, maka tugas akhir ini dapat diselesaikan. Laporan Tugas Akhir ini ditulis sebagai salah satu syarat kelulusan yang di Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Aeronautika, Politeknik Negeri Bandung dengan judul laporan : “KARAKTERISTIK PULSA CACAT INSPEKSI ULTRASONIK PADA MATERIAL KOMPOSIT SERAT KACA AKIBAT UJI IMPAK” Laporan Tugas Akhir ini berisi tentang pembuatan spesimen uji berupa material komposit yang dijatuhkan beban impak dan di uji menggunakan instrumen NDT yaitu ultrasonik, dari pengujian dapat ditentukan karakteristik pulsa cacat dari Spesimen uji dan mengetahui cacat yang terjadi ketika spesimen terkena beban impak. Juga dapat membantu pembelajaran dalam memahami pengujian Ultrasonik, khusunya pada material komposit. Penulis menyadari akan kekurangan yang ada pada laporan tugas akhir ini. Hal ini disebabkan keterbatasan yang dimiliki penulis dari segi materi maupun pengetahuan. Maka, Penulis juga mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun kepada para pembaca untuk menyempurnakan Laporan Tugas Akhir ini. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermaanfaat sebagai penambah wawasan dan ilmu pengetahuan bagi pembaca pada umumnya. Bandung, 9 Agustus 2014 Muhammad iv UCAPAN TERIMA KASIH Kepada Allah SWT , karena berkat rahmatnya penulis diberi kelancaran serta ketepatan waktu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, dan juga kepada; 1. Orang Tua yang telah memberikan segenap dukungan moral dan materi sehingga segala keperluan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini dapat terpenuhi. 2. Bapak Y.Sinung Nugroho selaku pembimbing utama dari Tugas Akhir ini. 3. Bapak Caroulus Bintoro yang telah membantu mecurahkan segenap ide dan gagasan nya dalam menyempurnakan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Budi Hartono dan Singgih Satrio Wibowo sebagai koordinator dari Tugas Akhir. 5. Bapak Mamat selaku pembimbing lapangan yang telah membantu pengujian Ulltrasonik di Balai Besar Barang dan Bahan Teknik (B4T). 6. Bapak Ade Warman dan Ilyass selaku pembimbing dalam perancangan pembuatan spesimen komposit. 7. Bapak Suramta yang telah membantu penyedian instrumen- instrumen yang ada di Hangar Aeronautika. 8. Seluruh staff dan dosen Aeronautika yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu. 9. Fahmi Risandi Dwiputra dan Zaskia Azhar Yasmin sebagai rekan kerja yang telah bekerja sama dalam pengerjaan Tugas Akhir. 10. Rekan-rekan seperjuangan Aeronautika 2011 yang telah saling memberikan ide dan solusi dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 11. Seluruh Mahasiswa Teknik Aeronautika 2012,2013 yang menjadi pemicu semangat dan energi positif bagi kelancaran Tugas Akhir ini. V DAFTAR ISI PERNYATAAN.....................................................................................................................iii KATA PENGANTAR ...........................................................................................................iv UCAPAN TERIMA KASIH .................................................................................................v DAFTAR ISI ..........................................................................................................................vi DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................viii DAFTAR TABEL ..................................................................................................................xi DAFTAR SIMBOL dan SINGKATAN................................................................................xii ABSTRAKSI..........................................................................................................................xiii ABSTRACT ...........................................................................................................................xiv PENDAHULUAN......................................................................................................1 1.1 Latar Belakang .................................................................................................1 1.2 Perumusan Masalah .........................................................................................3 1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................................3 1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah .............................................................3 1.5 Metodologi .......................................................................................................4 1.6 Sistematika Penulisan ......................................................................................5 DASAR TEORI ........................................................................................................6 2.1 2.2 Komposit ..........................................................................................................6 2.1.1 Material Matriks ..................................................................................6 2.1.2 Serat 2.1.3 Karakteristik Material..........................................................................8 2.1.4 Orientasi Serat .....................................................................................8 2.1.5 Bentuk Serat.........................................................................................9 2.1.6 Bentuk Cacat........................................................................................10 ..........................................................................................7 Non destructive test (NDT)..............................................................................11 2.2.1 Tujuan NDT.........................................................................................11 2.2.2 Metoda-metoda Non Destructive Test ................................................12 vi 2.3 2.2.3 Metoda NDT dalam Material Komposit .............................................12 2.2.4 Inspeksi Ultrasonik ..............................................................................13 Pembebanan Impak ..........................................................................................23 METODA DAN PENYELESAIAN MASALAH .................................................26 3.1 Studi Literatur dan Konsultasi .........................................................................26 3.2 Proses Perancangan..........................................................................................27 3.3 Proses Manufaktur ...........................................................................................29 3.4 Pengujian Ultrasonik........................................................................................32 3.5 3.4.1 Kalibrasi Instrumen .............................................................................33 3.4.2 Scanning pada material uji tanpa uji impak........................................39 3.4.3 Scanning pada Material Uji Impak .....................................................40 3.4.4 Penentuan Parameter ...........................................................................41 Pengujian Impak ..............................................................................................43 3.5.1 Metodologi Perhitungan ......................................................................44 3.5.2 Alat Beban Impak ................................................................................47 PEMBAHASAN DAN HASIL ..............................................................................49 4.1 Hasil Pembuatan Spesimen..............................................................................49 4.2 Pengujian Ultrasonik pada Spesimen Uji tanpa Impak ..................................51 4.3 Hasil Perhitungan Beban Impak ......................................................................52 4.4 Pengujian Impak ..............................................................................................54 4.5 Pengujian Ultrasonik pada Spesimen Uji dengan Impak ...............................56 SIMPULAN DAN SARAN .....................................................................................59 5.1 Simpulan...........................................................................................................59 5.2 Saran .................................................................................................................59 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................61 LAMPIRAN A GAMBAR TEKNIK SPESIMEN UJI KOMPOSIT..........................63 vii DAFTAR GAMBAR Gambar II-1 Properti material serat satu dan dua arah .................................................. 9 Gambar II-2 Tape dan Fabric product.......................................................................... 10 Gambar II-3 Prinsip Sederhana Ultrasonik .................................................................. 14 Gambar II-4 Gelombang Longitudinal......................................................................... 15 Gambar II-5 Gelombang Transversal........................................................................... 16 Gambar II-6 Gelombang Permukaan ........................................................................... 16 Gambar II-7 Spesimen Uji pada gelombang permukaan............................................. 16 Gambar II-8 Skema Atenuasi ....................................................................................... 17 Gambar II-9 Konfigurasi Probe.................................................................................... 18 Gambar II-10 Efek Piezoelektrik ................................................................................. 19 Gambar II-11 Beam Spread .......................................................................................... 20 Gambar II-12 Pulse Echo System ................................................................................ 23 Gambar II-13 Sistem Through Transmission .............................................................. 23 Gambar II-14 Presentase beban impak yang disebabkan oleh sambaran burung ....... 24 Gambar III-1 Bentuk Spesimen Komposit................................................................... 27 Gambar III-2 Serat kaca................................................................................................ 28 Gambar III-3 Polyester Resin ....................................................................................... 28 Gambar III-4Resin Epoxy ............................................................................................ 29 Gambar III-5 Cetakan Pembuatan Spesimen ............................................................... 29 Gambar III-6 Pemotongan Serat Kaca ......................................................................... 30 Gambar III-7 Pengecoran dengan teknik laminasi basah ............................................ 30 Gambar III-8 Pemberian tekanan pada material .......................................................... 31 Gambar III-9 Benda uji dengan resin epoxy setelah dicetak ....................................... 31 Gambar III-10 Finishing Spesimen uji epoxy dengan gerinda.................................... 32 Gambar III-11 Blok Kalibrasi dan dimensinya............................................................ 34 Gambar III-12 Kalibrasi jarak pada Blok Kalibrasi V1 dengan ketebalan 25 mm........................................................................................................ 35 Gambar III-13 Kalibrasi jarak 100 mm........................................................................ 36 viii Gambar III-14 Kalibrasi sensitivitas pada lubang kecil dengan jarak standad 35 mm........................................................................................................ 37 Gambar III-15 Kalibrasi Resolusi pada blok standard ................................................ 37 Gambar III-16 Posisi Sinyal pertama sebesar 100 FSH(Full Screen Height)............. 38 Gambar III-17 Posisi pulsa pertama setelah gain diturunkan sebesar 6 DB ............... 38 Gambar III-18 Scanning Point 1-5 ............................................................................... 39 Gambar III-19 Pengujian UT Spesimen 1 Polyester Biru pada titik 1...................... 40 Gambar III-20 Scanning pada Spesimen 2 Polyester Biru yang terkena beban impak .................................................................................................... 41 Gambar III-21 Kondisi Spesimen 2 Polyester Biru sebelum di uji impak.................. 43 Gambar III-22 Kondisi Spesimen 4 Polyester Merah Sebelum Uji Impak................. 44 Gambar III-23 Burung Cormorant dengan massa 1.80 Kg ......................................... 45 Gambar III-24 Jarak antar masing-masing Rib............................................................ 46 Gambar III-25 Bola Uji ................................................................................................ 47 Gambar III-26 Katrol Tali ............................................................................................ 47 Gambar IV-1 Hasil pembuatan Spesimen Uji pada Resin Polyester .......................... 49 Gambar IV-2 Hasil pembuatan Spesimen Uji pada Resin Epoxy............................... 49 Gambar IV-3 Karakteristik Pulsa pada Spesimen 1 Polyester Biru tanpa beban impak .................................................................................................... 51 Gambar IV-4 Karakteristik Pulsa pada Spesimen 3 Polyester Merah Tanpa beban impak ......................................................................................... 52 Gambar IV-5 Spesimen uji Komposit .......................................................................... 53 Gambar IV-6 Hasil pengujian beban impak pada Spesimen 2 Polyester BiruTAMPAK ATAS ................................................................................. 54 Gambar IV-7 Hasil pengujian beban impak pada Spesimen 2 Polyester BiruTAMPAK BELAKANG ..................................................................... 55 Gambar IV-8 Hasil pengujian beban impak pada Spesimen 4 Polyester MerahTAMPAK ATAS ................................................................................. 55 Gambar IV-9 Karakteristik Pulsa pada spesimen uji impak pada Spesimen 2 Polyester Biru....................................................................................... 56 ix Gambar IV-10 Ukuran penyebaran cacat delaminasi yang disebabkan beban impak .................................................................................................... 57 Gambar IV-11 Karakteristik Pulsa pada daerah radius diluar 30 mm dari pusat impak .................................................................................................... 58 x DAFTAR TABEL Tabel 1 Tabel standard nilai Sin-1 terhadap sudut ukuran penyebaran ..................21 Tabel 2 Cepat rambat pada macam-macam material umum (11) .............................22 Tabel 3 Pembagian perlakuan pengujian ...................................................................32 Tabel 4 Kode Spesimen Uji impak ............................................................................43 Tabel 5 Daftar hasil spesimen uji ...............................................................................50 xi DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN Daftar Simbol: λ = lamda = Panjang gelombang = Kecepatan = Amplitudo = Frekuensi Daftar Singkatan: NDT = Non-Destructive Test FOD = Foreign Object Damage LCD = Liquid Crystal Display FRP = Fiber Reinforced Polymer GFRP = Glass Fiber Reinforced Polymer HZ = Hertz FSH = Full Screen Height FSW = Full Screen Width E = Energi M = Massa A = Luas Area HI = Harga Impak xii ABSTRAKSI Laporan Tugas Akhir ini membahas mengenai inspeksi material komposit laminasi basah setelah dilakukan drop weight impact test. Kajian ini menjadi penting oleh karena struktur pesawat terbang telah menggunakan banyak material komposit, hingga saat ini hampir seluruhnya struktur metal telah digantikannya (sekitar 80 %). Untuk menjaga tingkat safety dan reliablility nya maka pesawat udara harus selalu dirawat dan di inspeksi, terjadwal, tak terkecuali bagian struktur maupun komponen yang menggunakan material komposit. Kajian di atas dilakukan dengan menggunakan NDT Ultrasonik untuk mendeteksi adanya cacat yang terjadi pada spesimen uji yang telah mengalami pembebanan impact. Karakteristik pulsa cacat dapat diketahui dengan membandingkan kondisi baik dan rusak. Pembebanan impact dilakukan dengan metode drop weight test menggunakan besi cor ∅ 11 cm yang memiliki identor dengan ∅ 1.4 cm, dengan massa 4.8 Kg. Beban impact tersebut dijatuhkan dari ketinggian 0.62 m yang dihitung sehingga menghasilkan energi impact sebesar 2.28 J/m2. Beban impact tersebut menyebabkan permukaan spesimen rusak. Kerusakan permukaan spesimen tersebut disebabkan karena energi yang diberikan adalah energy untuk merusak material GFRP. Cacat didalam material dapat diketahui dari pengamatan karakteristik Pulsa. Didapatinya kerusakan spesimen uji setelah diberikan beban impak dengan radius kerusakan sebesar 25-30 mm dari pusat titik impak. Kata Kunci : Non-Destructive Test, Komposit,Uji Impak, Ultrasonik xiii xiii xiii xiii ABSTRAC T This last project report is through about inspection in composite laminat material after drop weight impact test. Study of this project is become important because aircraft structure has been used about 80% composite material. To keep safety and reliability aircraft must always be maintened and inspect, routinely or non-routinly not except structural part or component that using composite material. This Study examine by using non-destructive test, ultrasonic to detect discontinuities that has occur drop weight impact test. Pulse characteristic known by compare good and defect condition. Impact testing examine by drop weight test method by ironcast ∅ 11 cm with identor 𝜃 1.4 cm and massa 4.8 Kg. Impact load dropped from 0.62 m height that has been calculate by to result energy 2.28 J/m2. That impact load causing defects to specimen. Defects at surface of specimen cause by given energy is energy to destruct GFRP material. Internal defect could be known by evaluate pulse characteristic. Found defects at specimen after given impact load with defects radius 25-30 mm from center impact point. Keywords : Non-Destructive Examinations Test, Impact Load, Ultrasonic, 14 14 14 14 CURICULUM VITAE 1. Personal Information a) Nama b) Tempat,tanggal lahir : Muhammad : Bandung, 12 Juni 1993 c) Jenis Kelamin : Laki-laki d) Agama : Islam e) Golongan darah : B f) : Belum Menikah Status Perkawinan g) Alamat : Jl. Mustang 4 No 6 Rt 02 Rw 29 Kelurahan Melong , Kecamatan Cimahi Selatan , Cimahi 40534 h) No. Telepon i) E – mail : 08888072369 : hamad.aero11@hotmail.com 2. Riwayat Pendidikan a) TK Ananda , TPA Nurul Iman (1998-1999) b) SDN Karya Bhakti2 (1999-2005) c) SMPN 4 Cimahi (2005-2008) d) SMKN 12 Bandung (2008-2011) e) Politeknik Negeri Bandung (2011-2014) 3. Riwayat Organisasi a) Rohis SMPN 4 Cimahi (2006-2008) b) Pramuka SMKN 12 Bandung (2008-2009) c) Alumni STM Penerbangan Bandung (ALPEN)(2011-sekarang) d) Ikatan Mahasiswa Teknik Aeronautika (IMT-Aero)(2011-sekarang) 4. Riwayat Pelatihan dan Kursus a) LDK (Latihan Dasar Kepemimpinan) Politeknik Negeri Bandung ( Oktober 2011) b) ESQ (Emotional Spiritual Quotient) Basic Level (Agustus 2011) c) GMT (Great Motivational Training) Politeknik Negeri Bandung ( Maret 2012) 5. Spesifikasi Keahlian a) Dapat berkomunikasi dengan Bahasa Inggris. b) Dapat mengoperasikan software 3D (Auto CAD – Inventor, CATIA). c) Dapat melaksanakan NDT level 1 yaitu, metode Penetrant Test (PT), Magnetic Test (MT), Ultra Sonic Test (UT). 15 15 15 15 d) Dapat melakukan Measurement (pengukuran), dapat membuat produk dengan Teknik Fabrikasi (sheet metal forming), Teknik Permesinan (Milling, Turning, Grinding, Shaping), dan dapat menggunakan mesin CNC – 3 axis. e) Mampu mengoperasionalkan Komputer (hardware, software, program). f) Memiliki kemampuan dibidang hydraulic, electrohydraulic, pneumatic, electropneumatic. g) Pembuatan Teknologi Komposit metode laminasi basah. 6. Pengalaman Kerja a) On The Job Training Merpati Maintenance Facility ,Surabaya (OktoberDesember 2010) , Sebagai Mekanik Perawatan dan perbaikan struktur pesawat udara pada pesawat Boeing 737-200,737-300, dan 737-400. b) On The Job Training PT.Indonesia AirAsia ,Cengkareng,Jakarta (JuliSeptember 2013), Sebagai Teknisi Perawatan Rutin dan tidak rutin pada pesawat Airbus A320-216 dengan tipe Engine CFM 56 Bandung,12 Agustus 2014 Muhammad 16 16 16 16 DAFTAR PUSTAKA 1. Federal Aviation Administration. 14 CODE of FEDERAL REGULATIONS. In.; 1958. 2. kinnison HA. Aviation Maintenance Management. In.; 2004. p. 141. 3. Pratama DP. KAJIAN PULSA CACAT DELAMINASI DI MATERIAL KOMPOSIT FIBERGLASS PADA INSPEKSI ULTRASONIC TESTING Bandung: Politeknik Negeri Bandung; 2013. 4. Zanuar. Web Forum Upi. [Online].; 2010 [cited 2014 Januari. Available from: http://forum.upi.edu/index.php/topic,16310.msg50392.html?PHPSESSID =gs0fedc4otjbtc4pkl9676fou3#msg50392. 5. Anoname. Pramoedya. [Online].; 2011 [cited 2014 Januari. Available from: http://pwidhiananto.blogspot.com/2011/07/definisi-bahan-komposit.html. 6. Federal Aviation Administration. Aircraft Maintenance Technician HandbookAirframe Vol.1. In.; 2012. p. 349. 7. Smith RA. MATERIAL SCIENCE AND ENGINEERING. Composite Defects and Their Detection. . 8. Hellier CJ. HANDBOOK OF NONDESTRUCTIVE EVALUATION: McGraw-Hill Companies, Inc.; 2003. 9. Anoname. Scribd. [Online].; 20 [cited 2014 06 5. Available from: http://www.scribd.com/document_downloads/direct/91919570?extension =pdf&ft=1401955185<=1401958795&user_id=17166862&uahk=+F2fVrVgWzsy Mlxs8VXGrvaLRhQ. 10. American Society for Non-Destructive Testing. Ultrasonic Method Pherigo GL, editor. Ohio: American Society for Non-Destructive Testing; 1980. 11. Widyoseno YB. Studi Korelasi Kekerasan. 2008. 12. OLYMPUS. Material Sound Velocities. [Online]. [cited 2014 05 21. Available from: http://www.olympus-ims.com/en/ndt-tutorials/thicknessgage/appendices-velocities/. 17 17 17 17 13. Imron M. Kajian Ketahanan Impak Kejut beton campuran pada variasi campuran. SKRIPSI. Surakarta: Universitas Sebelas Maret , Teknik Sipil; 2010. 14. Nurhuda I. Perilaku Struktur Terhadap Beban Impak. . 15. Boeing. BOEING Aero Magazine Q3. [Online].; 2011 [cited 2014 06. Available from: http://boeing.com/commercial/aeromagazine. 16. Anoname. Aerospaceweb.org/airlinetakeoffspeeds. [Online]. [cited 2014 07. Available from: Aerospaceweb.org/airlinetakeoffspeeds. 17. Sabdana PS. 2014. perhitungan jarak antara RIB di pesawat Airbus a320. 18. Administration, Federal Aviation. Aviation Maintenance Technician HandbookAirframe VOL 1. In.: United States Department of Transportation, Federal Aviation Administration; 2012. p. 349-355. xiv xiv xiv

Judul: Tugas Akhir-daftar

Oleh: Muhammad Rasyid

Ikuti kami