Nama : Parwadi nugrohoNPM : 20405846Jurusan : Teknik Mesin Pembimbing I : Prof. Dr. Syahbuddin Pembimbing II : Ir. Sunyoto, MT.

PENGARUH PERUBAHAN Al2O3 HINGGA 30% BERAT TERHADAP KEKERASAN KOMPOSIT MATRIK

PHENOLIC DENGAN PENGISI CASHEW, MIKA, TEMBAGA,

KAPUR, DAN CARBON

Pengaruh perubahan Al2O3 hingga 30% berat terhadap kekerasan komposit matric phenolic dengan pengisi cashew, mika, kapur, tembaga, dan karbon diuji dalam penelitian metalografi dan tribologi. Komposit matrik phenolic dengan bahan penguat Al2O3. Sebagai bahan pengisi mika, cashew, carbon, tembaga, dan kapur. Sedangkan phenolic sebagai pengikat. Pada hasil pengamatan struktur micro dapat dilihat perbedaan perubahan partikel. Pada komposit matrik phenolic dengan partikel 20% Al2O3 terlihat lebih jarang, pada komposit matrik phenolic 25% Al2O3 terlihat partikel alumina yang lebih besar dari 20% Al2O3, sedangkan pada 30% Al2O3 partikel alumina lebih besar dan menggumpal. Pada uji keausan/atau tribologi 20%, 25% dan 30% Al2O3 mengalami keausan yang berbeda. Pada penguian 20 % Al2O3 terjadi keausan hingga dua mg, pada pengujian 25% Al2O3 keuasannya berkurang dan pada pengujian 30% Al2O3 keausannya berkurang hingga satu mg. faktor yang mempengaruhi keausan adalah Al2O3 yang mempunyai sifat keras. Al2O3 yang diisi dalam komposit matrik phenolic adalah 20%, 25%, dan 30%.

Latar Belakang

Bahan komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sam lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut.

Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah .

Kegunaan bahan material ini untuk kendaraan yang memiliki berat ringan. Biasanya kendaraan yang dipergunakan yaitu sepeda motor, komponen-komponen pesawat terbang, kereta api, bus, truck dll.

Dalam analisa ini yang penulis meneliti tentang gejala yang timbul dari bahan material tersebut dapat tahan panas dan mempunyai ketangguhan. Untuk membuktikan komponen tersebut dilakukan dengan 2 proses pengujian yaitu uji struktur mikro Metalografi dan Tribologi.

Pembatasan masalah pada penelitian ini, yaitu :Pembatasan masalah pada penelitian ini, yaitu :

1. Bahan dan persentase kandungan dari padauan material didalamnya dan pengaruhnya dari komposit matrik phenolic.

2. Pengujian metalografi3. Pengujian Tribologi

Tujuan PenelitianTujuan Penelitian

1.1. Mengetahui struktur mikro pada komposit matrik Mengetahui struktur mikro pada komposit matrik phenolic.phenolic.

2. 2. Untuk mengetahui keausan material

BAB IILANDASAN TEORI

KompositMaterial komposit adalah suatu material yang

terdiri dari dua atau lebih makrokonstituen dimana sifat kimia maupun sifat fisika masing-masing komponen pembentuknya berbeda satu sama lain dan secara makroskopis tetap terpisah dalam hasil akhir material tersebut

Sekarang ini material komposit juga dipakai untuk campuran kampas rem, karena komposit memiliki keunggulan sebagai berikut :

Komposit memiliki kekuatan yang bisa diatur (tailorability),

Memiliki kekuatan lelah (fatigue) yang baik, Memiliki kekuatan jenis (strength/weight)

yang tinggi

3.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Kampas Rem

3.2 Bahan Material Kampas Rem

sample pertama dengan komposisi alumina 20%, phenolic 20%, cashew 12%, kapur 20%, mika 20%, tembaga 5%, dan karbon 3%.

sample yang kedua dengan komposisi antara lain : alumina 25 %, phenolic 20 %, kapur 20 %, mika 15 %, cashew 10 %, tembaga 7 % carbon 3 %

sample ketiga dengan komposisi antara lain : alumina 30 %, phenolic 20 %, kapur 20 %, mika 12 %, cashew 10 %, tembaga 5 %, dan carbon 3 %.

3.3 Diagram Alir Proses Penelitian

3.4 Diagram Alir Proses Pengujian Metalografi

3.5 Diagram Alir Proses Pengujian Tribologi

4.1 Struktur Mikro Struktur Mikro Sampel Pertama 20% Al2O3

Komposit

Tembaga

Sampel Ketiga

Sampel Kedua

Alumina

carbon

Alumina

carbon

Komposit

4.1.2 Distribusi Partikel

Untuk perhitungan distribusi alumina pada permukaan tiap sampel adalah sebagai berikut :

Perhitungan alumina % =Sampel 1 = (20/400) x 100% = 5%Sampel 2 = (35/400) x 100% = 8,75%Sampel 3 = (50/400) x 100% = 12,5%

Dari data hasil perhitungan distribusi di atas dapat jelaskan bahwa semakin banyak komposisi alumina pada sampel satu, dua, dan tiga. Maka akan terlihat jelas dan akan mempengaruhi pada kekuatan dari kampas rem. Itu bisa kita lihat pada hasil uji keausan atau uji tribologi di bawah karena sifat dari alumina adalah sebagai penguat dan phenolic mempunyai sifat sebagai pengkat pada kampas rem.

.

Percobaan Waktu

(detik)

Berat

Komponen

(mm)

Tebal

Komponen

(mm)

1 10 2,678 4,97

2 20 2,677 4,96

3 30 2,675 4,95

•Untuk Tekanan 60 Psi dengan Kecepatan (V) = 4524 Rpm Table 4.4 Hasil uji tribologi Sampel Pertama

Percobaan Waktu

(detik)

Berat

Komponen

(mm)

Tebal

Komponen

(mm)

1 10 2,776 4,97

2 20 2,776 4,96

3 30 2,775 4,95

Table 4.5 Hasil uji tribologi Sampel Kedua

Percobaan Waktu

(detik)

Berat

Komponen

(mm)

Tebal

Komponen

(mm)

1 10 2,782 4,97

2 20 2,782 4,97

3 30 2,781 4,96

Table 4.6 Hasil uji tribologi Sampel Ketiga

Table 4.8 Hasil Tribologi Sampel Kedua

Table 4.9 Hasil uji tribologi Sampel Ketiga

4.3.2 Uji Tribologi Untuk Tekanan 67 Psi

Percobaan Waktu

(detik)

Berat

Komponen

(gr)

Tebal

Komponen

(mm)

1 10 2,682 5

2 20 2,681 4,99

3 30 2,679 4,97

Table 4.7 Hasil uji tribologi Sampel Pertama

Percobaan Waktu

(detik)

Berat

Komponen

(mm)

Tebal

Komponen

(mm)

1 10 2,71 4,9

2 20 2,709 4,89

3 30 2,708 4,88

Percobaan Waktu

(detik)

Berat

Komponen

(mm)

Tebal

Komponen

(mm)

1 10 2,728 4,98

2 20 2,728 4,98

3 30 2,727 4,97

Catatan : 1 bar = 14,503861 psi1 psi = 0,068948 bar Kecepatan putar mesin (V) = 4524 rpm Perhitungan :Rumus : K = W/FVT Keterangan : K = faktor keausan untuk bahan W = keausan yang diukur sebagai hilangnya berat atau valumeF = Beban yang berlaku V = kecepatan linier relatif antara batang-batang yang tergeser T = Waktu operasi 

Keterangan : •Berat mula = 2,678 gr (tanpa lem)•Berat akhir (W) = 2,68 gr (dengan lem/double tip) •Tebal komponen awal = 4,97 mm•Tekanan fluida awal (F) = 60 Psi

Percobaan Pertama :

Diketahui :

1. W = m x g

Mencari :

m = 2,678 gr x 1/1000 kg g (grafitasi) = 9,81 m/s2

= 2,68 x 10 kg

Jadi ,

W = m x g

= 0,002678 kg x 9,81 m/s2

= 2,63 x 10 N

F = 60 psi

Jadi,

F = 60 psi x 0,068948 bar 1 bar = 105 pascal

= 4,13688 bar

= 4,13688 bar x 105 pascal

F = 413688 pascal (kgm/s2/m2)

= 414 kPa

3. V = 4524 rpm V= ω x r Mencari : ω = 4524 rpm x 0,10471976 rad/s 1 rpm = 0, 10471976

rad/s = 473,75 rad/s r = ½ D = ½ 22 cm = 11 cm = 1,1 m

Jadi, V = 473,75219424 rad/s x 1,1 m

= 521,13 m/s T = 10 s (detik) Jawab :

K = W/FVT= 0,02627118 kgm/s2

413688 kgm/s2/m2 x 521,75219424 m/s x 10 s= 2,16 x 10-12 m-1

Gambar 4.7 grafik uji keausan tribologi untuk tekanan 60 Psi

Gambar 4.8 grafik uji keausan tribologi untuk tekanan 67 Psi

BAB VPENUTUP

5.1 KesimpulanBerdasarkan hasil dari penelitian dapat disimpulkan sebagai

berikiut ;1. Terjadi perbedaan struktur micro pada komposit matrik phenolic dengan partikel penguat 20%, 25%, dan 30% Al2o3

2. Pada komposit matrik phenolic dengan parikel penguat 20% Al2O3

sangat kecil dan renggang. Sedangkan pada komposit matrik phenolic dengan partikel penguat 25% Al2O3 terlihat partikel alumina sedikit lebih banyak dari komposit matrik phenolic dengan partikel penguat 20% Al2O3 . Dan pada komposit matrik phenolic dengan partikel penguat 30% Al2O3 terlihat lebih banyak dan terlihat menggumpal. Ini di karenakan pada komposit matrik phenolic dengan komposisi Al2O3 lebih banyak.3. Dari perhitungan partikel juga terlihat perubahan ukuran dan banyaknya partikel alumina antara komposit matrik phenolic dengan partikel penguat 20%, 25%, dan 30% Al2O3.

4. Pada pengujian keausan/tribologi dapat dilihat bahwa perbedaan komposisi alumina sangat berpengaruh pada uj keausan, karena alumina yang bersifat sebagai penguat sehingga mengurangi keausan pada kampas rem pada saat pengereman.

5. Semakin banyak partikel penguat Al2O3 maka keausannya semakin berkurang, karena partikel Al2O3 mempunyai sifat kekakuan, kekuatan, dan stabilitas dalam pengereman.

6. Dan bahan pengisi lainnya antara lain phenolic, mika, cashew, kapur, tembaga, dan carbon juga bersifat pengikat dan juga sebagai pelumas agar pada waktu pengereman tidak terjadi slip akibat panas yang berlebih.