TUGAS AKHIR

ANALISIS PERFORMA KAMPAS REM NON ASBES VARIASI

SERAT BAMBU 2 gram, 3 gram, 4 gram DENGAN MATRIK

PHENOLIC RESIN

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata

Satu pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:

DIMAS BUDI SETIYAWAN

D200140123

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

vi

MOTTO

“Sesungguhnya sesudah kesulitan akan ada kemudahan, maka bila

engkau telah selesai dari satu pekerjaan, kerjakan pula pekerjaan

berikutnya dan hanya kepada Tuhan-mu”.

(Q.S Al-Insyirah)

“Bersungguh-sungguh dalam menjalani ketaatan pada Allah”

(Q.S Al-Ankabut)

vii

PERSEMBAHAN

Sebagai ungkapan rasa syukur dan terimakasih, dengan kerendahan

hati skripsi ini penulis persembahkan kepada:

1. Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT. Atas karunia serta

kemudahan yang Engkau berikan kepada hamba akhirnya skripsi yang

sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat dan salam selalu

tercurahkan kepada junjungan Rasullah Muhammad SAW.

2. Hormat dan rasa terimakasih yang tiada terhingga kupersembahkan

karya kecil ini kepada Ibu dan Ayah. Semoga ini menjadi langkah awal

untuk membuat Ibu dan Ayah bahagia karna kusadar, selama ini belum

bisa berbuat lebih. Untuk Ibu dan Ayah yang selalu membuatku

termotivasi dan selalu menyirami kasih dan sayang, selalu

mendoakanku, selalu menasehatiku menjadi lebih baik, terimakasih

Kasih Ibu, terima kasih Ayah.

viii

ANALISIS PERFORMA KAMPAS REM NON ASBES VARIASI SERAT

BAMBU 2 gram, 3 gram, 4 gram DENGAN MATRIK PHENOLIC RESIN

ABSTRAK

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana pengaruh variasi serat bambu dengan matrik phenolic resin terhadap tingkat kekerasan, keausan, dan koefisien gesek sebagai bahan alternative kampas rem non asbestos, untuk mengetahui hasil kekerasan kampas rem yang dihasilkan dalam skala shore D, juga nilai keausan dan nilai koefisien gesek.

Penelitian ini menggunakan bahan serat bambu, serbuk alumunium, blackcarbon, kalsium karbonate, barium sulfat, phenolic resin. Pengujian gesek dilakukan pada saat kondisi kering, air, dan oli sedangkan uji kekerasan menggunakan standart ASTM D2240.

Hasil yang didapatkan dari uji kekerasan menunjukkan bahwa penambahan serat bambu dapat meningkatkan nilai kekerasan dikarenakan serat bambu mempunyai sifat keras dan ulet, hal ini ditunjukkan pada hasil variasi 4 gram yaitu 90,33 skala shore D. Hasil nilai keausan terbaik pada semua kondisi yaitu variasi 4 gram sebesar 318,27 mm3/jam, 286,44 mm3/jam, dan 218.24 mm3/jam serat bambu. Hasil terbaik dari Pengujian gesek pada semua kondisi yaitu variasi 2 gram serat bambu sebesar 0.70 µ, 0,69 µ, dan 0,63 µ. jadi dapat disimpulkan bahwa penambahan serat bambu yang tepat dapat meningkatkan nilai koefisien gesek pada kondisi tertentu.

Kata Kunci : Kampas Rem, Serat Bambu, Kekerasan, Keausan, Koefisien Gesek.

ix

ANALISIS PERFORMA KAMPAS REM NON ASBES VARIASI SERAT

BAMBU 2 gram, 3 gram, 4 gram DENGAN MATRIK PHENOLIC RESIN

ABSTRACT

This test aims to find out how the effect of variations in bamboo fiber with phenolic resin matrix on the level of hardness, wear, and coefficient of friction as non asbestos brake lining alternative, to determine the results of brake pad hardness produced in shore D scale, also wear value and coefficient value swipe. This research uses bamboo fiber, aluminum powder, blackcarbon, calcium carbonate, barium sulfate, phenolic resin. Friction testing is carried out during dry, water and oil conditions while the hardness test uses the ASTM D2240 standard. The results obtained from the hardness test indicate that the addition of bamboo fiber can increase the value of hardness because bamboo fibers have hard and ductile properties, this is shown in the results of 4 gram variation that is 90.33 scale shore D. The best wear value results in all conditions namely variation 4 grams of 318.27 mm3 / hour, 286.44 mm3 / hour, and 218.24 mm3 / hour of bamboo fiber. The best results of friction testing on all conditions, namely 2 grams of bamboo fiber variation of 0.70 µ, 0.69 µ, and 0.63 µ. So it can be concluded that the right addition of bamboo fiber can increase the friction coefficient value under certain conditions. Keywords: Brake Pads, Bamboo Fiber, Hardness, Wear, Swipe Coefficient.

x

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Puji syukur Alhamdulillah atas kehadiran Allah SWT, atas segala

limpahan rahmat dan hidayah-Nya, semoga kita senantiasa dalam

lindungan-Nya. Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada

Rasulullah Muhammad SAW, yang kita jadikan suri tauladan dalam

kehidupan ini. Syukur Alhamdulillah penyusunan skripsi ini dapat

terselesaikan dengan baik.

Skripsi berjudul “Analisis Performa Kampas Rem Non Asbes

Variasi Serat Bambu 2 gram, 3 gram, 4 gram Dengan Matrik Phenolic

Resin.”, dapat terealisasikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu

pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati

ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph. D.,IPM. sebagai Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Terima kasih kepada kedua orang tua atas doa dan selalu memotivasi

sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.

3. Ir. Subroto, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

4. Bambang Waluyo Febriantoko, ST, MT selaku Pembimbing akademik

sekaligus Pembimbing tugas akhir yang telah memberikan

pengarahan, bimbingan, dan saran hingga skripsi ini dapat

terselesaikan.

5. Bapak/Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu

yang bermanfaat, sehingga penulis dapat mencapai gelar sarjana S-1.

Semoga amal baik semua pihak yang membantu dalam

penyusunan skripsi ini mendapatkan imbalan dari Allah SWT. Penulis

xi

menyadari dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan,

meskipun telah berusaha untuk mendapatkan hasil yang terbaik. Segala

kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga

skripsi ini bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada

umumnya.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta,

Penulis,

Dimas Budi Setiyawan

D200140123

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................. i

HALAMAN PERNYATAAN .................................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN................................................................. iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .......................................................... v

MOTTO ................................................................................................ vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................. vii

ABSTRAK ......................................................................................... viii

ABSTRAC ........................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ............................................................................ x

DAFTAR ISI ........................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................ xv

DAFTAR TABEL .............................................................................. xvii

DAFTAR SIMBOL ........................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah .......................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................... 2

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................. 3

1.5 Batasan Masalah ............................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kajian Pustaka ................................................................... 5

2.2 Landasan Teori .................................................................. 6

2.2.1 Komposit ................................................................... 6

2.2.2 Kampas Rem .......................................................... 11

2.2.3 Rem ........................................................................ 12

xiii

2.2.4 Matrik ...................................................................... 14

2.2.5 Resin Serbuk jenis phenol Resin ............................ 14

2.2.6 Serat ........................................................................ 15

2.2.7 Bambu ..................................................................... 18

2.2.8 Keausan ................................................................... 21

2.2.9 Kekerasan ................................................................ 25

2.2.10 Gesekan ................................................................ 27

2.2.11 Sintering ................................................................. 33

2.2.12 Alumunium..............................................................34

2.2.13 Karbon (Graphite)...................................................34

2.2.14 Barium Sulfat (BaSo4).............................................35

2.2.15 Calcium carbonate (CaCo3)....................................36

2.2.16 Ukuran Mesh …………………………………………38

2.2.17 Proses kompaksi …………………………………….39

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 41

3.2 Penguraian Diagram Alir Penelitian ................................. 43

3.3 Bahan dan Alat ................................................................ 44

3.3.1 Bahan ...................................................................... 44

3.3.2 Alat .......................................................................... 48

3.4 Instalasi Pengujian ........................................................... 55

3.4.1 Alat Uji Gesek ......................................................... 55

3.4.2 Alat Uji Kekerasan ................................................... 57

3.5 Spesimen Uji .................................................................... 58

3.6 Lokasi Penelitian .............................................................. 59

3.7 Prosedur Penelitian .......................................................... 60

3.8 Pengambilan Data ........................................................... 62

3.9 Kesulitan .......................................................................... 62

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian kekerasan Durometer Shore D............... 64

xiv

4.2 Hasil Pengujian Gesek .....................................................65

5.2.1 Perhitungan Keausan Rata-Rata ..........................65

5.2.2 Perhitungan Daya Rata-Rata ................................68

5.2.3 Perhitungan Kecepatan Sudut Rata-Rata .............71

5.2.4 Perhitungan Torsi Rata-Rata .................................73

5.2.5 Perhitungan Koefisien Gesek ................................76

5.2.6 Perhitungan Suhu Akhir .........................................78

BAB V KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan ...................................................................... 80

5.2 Saran ............................................................................... 81

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Fibrous Composites ....................................................... 9

Gambar 2.2 Particulate Composite ................................................. 10

Gambar 2.3 Laminate Composite .................................................... 10

Gambar 2.4 Rem Cakram ............................................................... 13

Gambar 2.5 Jenis-jenis Komposit Serat .......................................... 16

Gambar 2.6 Keausan Abrasive ....................................................... 22

Gambar 2.7 Keausan Adhesive ........................................................ 23

Gambar 2.8 Keausan Lelah ..............................................................24

Gambar 2.9 Keausan Korosif ............................................................25

Gambar 2.10 Pengujian Kekerasan Durometer ................................27

Gambar 2.11 Uji Gesekan Kampas Rem ..........................................31

Gambar 2.12 Proses kompaksi ………………………………………...40

Gambar 3.1 Skema Diagram Alir Penelitian ..................................... 42

Gambar 3.2 Phenolic Resin ............................................................. 44

Gambar 3.3 Serbuk Alumunium ....................................................... 45

Gambar 3.4 Blackcarbon .................................................................. 45

Gambar 3.5 Kalsium Karbonat (CaCo3) ........................................... 46

Gambar 3.6 Barium Sulfat (BaSo4) .................................................. 46

Gambar 3.7 Serat Bambu ................................................................. 47

Gambar 3.8 Plat Besi ....................................................................... 48

Gambar 3.9 Mesin Press .................................................................. 49

Gambar 3.10 Cetakan ...................................................................... 49

Gambar 3.11 Oven ........................................................................... 50

Gambar 3.12 Clamp Meter ............................................................... 51

Gambar 3.13 Digital Tachometer ..................................................... 52

Gambar 3.14 Infrared Thermometer ................................................. 52

xvi

Gambar 3.15 Jangka Sorong ........................................................... 53

Gambar 3.16 Timbangan Digital ....................................................... 54

Gambar 3.17 Mixer ........................................................................... 54

Gambar 3.18 Gunting ....................................................................... 55

Gambar 3.19 Alat Pengujian Gesek ................................................. 56

Gambar 3.20 Instalasi Pengujian Gesek .......................................... 56

Gambar 3.21 Alat Pengujian Kekerasan Durometer ........................ 57

Gambar 3.22 Spesimen Kampas Rem Variasi Serat Bambu 2 gram, 3

gram, dan 4 gram .............................................................................. 59

Gambar 4.1 Grafik Perbedaan Nilai Kekerasan Kampas Rem setelah di

Oven ................................................................................................. 64

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Jenis Kampas Rem dengan

Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Keausan Rata-rata ............... 68

Gambar 4.3 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan

Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Daya Rata-rata .................... 70

Gambar 4.4 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan

Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Kecepatan Sudut Rata-rata . 73

Gambar 4.5 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan

Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Torsi (Nm) Rata-rata ............ 75

Gambar 4.6 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan

Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Koefisien Gesek Rata-rata ... 77

Gambar 4.7 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan

Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap suhu Rata-rata ..................... 79

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat Fisis Dan Mekanis Bambu Hitam Dan Bambu Apus . 19

Tabel 2.2 Sifat Mekanis Berbagai Serat Alami ................................. 21

Tabel 2.3 Ukuran Mesh ………………………………………....………39

Tabel 3.1 Komposisi Kampas Rem .................................................. 58

Tabel 4.1 Pengujian Kekerasan setelah di Oven .............................. 64

Tabel 4.2 Keausan kondisi kering ..................................................... 66

Tabel 4.3 Keausan kondisi Air .......................................................... 66

Tabel 4.4 Keausan kondisi oli ........................................................... 67

Tabel 4.5 Perhitungan Keausan pada semua kondisi ...................... 67

Tabel 4.6 Perhitungan Daya ............................................................ 69

Tabel 4.7 Perhitungan Daya Rata-Rata ............................................ 70

Tabel 4.8 Perhitungan Kecepatan Sudut ...........................................72

Tabel 4.9 Perhitungan Kecepatan Sudut Rata-Rata ..........................72

Tabel 4.10 Perhitungan Torsi .............................................................74

Tabel 4.11 Perhitungan Torsi Rata-Rata ...........................................75

Tabel 4.12 Perhitungan Koefisien Gesek ..........................................76

Tabel 4.13 Perhitungan Koefisien Gesek Rata-Rata .........................77

Tabel 4.14 Pengamatan Suhu Akhir Kampas Rem ...........................78

xviii

DAFTAR SIMBOL

F = Gaya gesek (Newton)

A = Luasan Kampas (mm2)

I = Kuat Arus (Ampere)

N = Gaya Normal (Newton)

N = Putaran (rpm)

P = Daya (Watt)

p = Beban (Kg)

T = Torsi (N.m)

V = Tegangan (Volt)

ω = Kecepatan Sudut (rad/s)

μ = Koefisien Gesek