PENGARUH FRAKSI VOLUME, ORIENTASI, DAN JENIS

SERAT ALAM TERHADAP SIFAT MEKANIS KOMPOSIT

KAMPAS REM

Skripsi

sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Fisika

oleh

Gudel Astika

4211414037

HALAMAN JUDUL

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2019

ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

iii

PERNYATAAN

iv

PENGESAHAN

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO

Sekecil Apapun Peluang Membawa Seribu Harapan dan

Tak Ada Alasan Tak Wujudkan Impian

PERSEMBAHAN

Bapak, Ibu, & Kakak

Fisika 2014

Sahabatku

vi

PRAKATA

Bismillahirrohmanirrohim

Syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT atas berkat dan rahmat-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul “Pengaruh Fraksi

Volume, Orientasi, dan Jenis Serat Alam terhadap Sifat Mekanis Komposit

Kampas Rem”. Penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak

berupa saran, bimbingan, maupun petunjuk dan bantuan dalam bentuk lain, maka

penulis dengan penuh ketulusan hati menyampaikan terimakasih kepada:

1. Prof. Dr. Sudarmin, M.Si. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang.

2. Dr. Suharto Linuwih, M.Si. selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang.

3. Dr. Mahardika Prasetya Aji M.Si. selaku Ketua Prodi Fisika Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri

Semarang.

4. Prof. Dr. Sutikno, S.T., M.T. selaku pembimbing utama yang telah memberikan

bimbingan, arahan, dan saran kepada penulis selama penyusunan skripsi.

5. Dr. Putut Marwoto, M.S. selaku pembimbing pendamping yang telah

memberikan bimbingan, arahan, dan saran kepada penulis selama penyusunan

skripsi.

6. Drs. Ngurah Made Darma Putra, Ph.D. selaku Kepala Laboratorium Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri

Semarang.

vii

7. Bapak Roudlotul Muttaqin dan Ibu Natalia Erna S. selaku teknisi laboratorium

Fisika Universitas Negeri Semarang yang telah membantu selama proses

karakterisasi sampel skripsi.

8. Bapak, Ibu, dan keluarga yang telah memberikan dukungan, motivasi kepada

penulis serta memberikan kesempatan kepada penulis untuk menempuh jenjang

pendidikan ke Universitas.

9. Zakaria, Supi, Eva, Laras, dan Heru tim laboratorium fisika material komposit.

10. Teman-teman Fisika 2014 atas kebersamaan selama perkuliahan dan

penyusunan skripsi.

11. Teman-teman An-Nahl Kost yang banyak memberikan nasihat dan motivasi

mengenai pembelajaran hidup.

12. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang membantu

saya dalam penyelesaian skripsi ini.

Penulis menyadari dan meminta maaf apabila dalam penulisan skripsi ini masih

jauh dari sempurna karena kesempurnaan hanya milik Allah SWT. Semoga skripsi

ini dapat menambah pengetahuan dan manfaat bagi kita semua. Aamiin.

Semarang, 24 Januari 2019

Penulis

viii

ABSTRAK

Astika, Gudel. 2019. Pengaruh Fraksi dan Dimensi Serat Alam Terhadap Sifat

Mekanis Kampas Rem Komposit. Skripsi, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang. Pembimbing Utama Prof.

Dr. Sutikno, S.T., M.T. dan Pembimbing Pendamping Dr. Putut Marwoto, M.S.

Kata kunci: Kampas rem, Komposit, Serat daun nanas, Serat kulit buah pinang,

Serabut kelapa

Penelitian ini memfokuskan pada kajian pemanfaatan serat alam sebagai bahan

penguat kampas rem dan pengaruh terhadap sifat mekaniknya. Pembuatan kampas

rem dilakukan dengan menggunakan metode hot isostatic pressing. Sampel

disajikan dengan memvariasikan fraksi volume serat (2-10%) dan orientasi serat

acak, tegak lurus, dan 45°. Sifat-sifat mekanik yang diuji meliputi kekuatan tarik,

kekerasan, dan keausan bahan spesimen. Penggunaan serat alam yang semakin

kecil menghasilkan tingkat kekerasan yang tinggi dan menurunkan tingkat keausan

spesimen. Spesimen dengan orientasi serat 45° memiliki kekuatan tarik terbaik.

Hasil pengujian menunjukkan kekerasan tertinggi 68 HRB dimiliki spesimen fraksi

volume 2%, nilai keausan terendah 1,64 ×10-4 mm2/kg dimiliki spesimen dengan

fraksi volume 10% dan kekuatan tarik tertinggi 14,5 MPa ditemukan pada spesimen

dengan orientasi 45°.

ix

DAFTAR ISI

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

PERSETUJUAN PEMBIMBING ........................................................................... ii

PERNYATAAN ..................................................................................................... iii

PENGESAHAN ..................................................................................................... iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN .......................................................................... v

PRAKATA ............................................................................................................. vi

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

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah...................................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah ........................................................................................ 4

1.4 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Komposit ........................................................................................ 5

2.2.1 Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites) ........................ 6

2.2.2 Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites) ................. 7

2.2.3 Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites) ................... 7

2.1 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Penguatnya ........................................ 8

2.3.1 Komposit Partikel (Particulate Composite) ........................................ 8

x

2.3.2 Komposit Serat (Fiber Composite) ..................................................... 9

2.2 Kampas Rem............................................................................................ 11

2.3 Serat ......................................................................................................... 15

2.4 Serat Nanas .............................................................................................. 16

2.5 Serat Serabut Kelapa ............................................................................... 18

2.6 Serat Buah Pinang ................................................................................... 19

2.7 Pengujian Kuat Tarik ............................................................................... 20

2.8 Pengujian Kekerasan ............................................................................... 22

2.9 Pengujian Keausan .................................................................................. 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Pelaksanaan Penelitian ............................................................................ 26

3.2 Alat dan Bahan ........................................................................................ 26

3.3 Desain Produk.......................................................................................... 27

3.4 Alur Penelitian ......................................................................................... 27

3.5 Prosedur Penelitian .................................................................................. 28

3.5.1 Penyiapan Bahan Kampas Rem ........................................................ 28

3.5.2 Pembuatan Serat Daun Nanas ........................................................... 30

3.5.3 Pembuatan Serat Serabut Kelapa dan Serat Kulit Pinang ................. 30

3.5.4 Pencetakan Kampas Rem .................................................................. 31

3.5.5 Pengujian Mekanik............................................................................ 31

3.5.6 Scanning Electron Microscopy (SEM) ............................................. 32

3.5.7 Energy Dispersive X-ray (EDX) ....................................................... 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Fabrikasi Kampas Rem ............................................................................ 34

4.2 Pengujian Mekanik .................................................................................. 36

4.2.1 Pengujian Kekerasan ......................................................................... 36

4.2.2 Pengujian Keausan ............................................................................ 40

4.2.3 Uji Tarik ............................................................................................ 43

4.3 Pengamatan struktur mikro ...................................................................... 47

4.4 Penentuan Komposisi .............................................................................. 50

xi

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 53

5.2 Saran ........................................................................................................ 53

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 54

LAMPIRAN .......................................................................................................... 59

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pembentukan Komposit ..................................................................... 6

Gambar 2.2 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriks-nya (Gibson, 1984) ........ 7

Gambar 2.3 Komposit dengan Penguat Partikel ..................................................... 8

Gambar 2.4 Komposit sandwich (Allen, 1969) .................................................... 11

Gambar 2.5 Kampas Rem ..................................................................................... 12

Gambar 2.6 Gambar Gaya Tarik Terhadap Pertambahan Panjang

(Nurmaulita,2010) ............................................................................. 21

Gambar 2.7 Proses Pengujian Kekerasan Dengan Metode Rockwell Hardness ... 22

Gambar 2.8 Metode Keausan Ogoshi ................................................................... 25

Gambar 3.1 Desain Kampas Rem ......................................................................... 27

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 28

Gambar 3.3 Hasil pemisahan serat daun nanas ..................................................... 30

Gambar 3.4 Hasil pemisahan serat: (a) Serat daun nanas dan (b) Serabut kelapa 31

Gambar 3.5 Desain spesimen uji tarik ASTM E8 (mm) ....................................... 32

Gambar 3.6 Desain Uji Kekerasan Rockwell ASTM E10-01 (mm) ..................... 32

Gambar 4.1 Spesimen kamas rem komposit berpenguat (a) serat kulit buah

pinang, (b) serat daun nanas, dan (c) serabut kelapa. ........................ 35

Gambar 4.2 Spesimen uji tarik kamas rem komposit berpenguat (a) serat kulit

buah pinang, (b) serat daun nanas, dan (c) serabut kelapa. ............... 35

Gambar 4.3 Grafik perbandingan kekerasan Rockwell terhadap komposit kampas

rem berpenguat serat kulit pinang, serat daun nanas, dan serabut

kelapa. ................................................................................................ 38

Gambar 4.4 Grafik perbandingan keausan terhadap komposit kampas rem

berpenguat serat kulit pinang, serat daun nanas, dan serabut kelapa. 41

Gambar 4.5 Grafik hasil uji tarik spesimen kampas rem meliputi (a) Kekuatan

tarik, (b) Modulus elastisitas. ............................................................ 44

Gambar 4.6 Pengaruh serat terhadap kekuatan tarik pada orientasi (a) serat acak,

(b) tegak lurus, dan (c) 45°. ............................................................... 46

Gambar 4.7 Permukaan spesimen kampas rem berpenguat serat alam (a) serat

kulit buah pinang 3000x (b) serat daun nanas 3000x, (c) serabut

kalapa 410x. ....................................................................................... 48

Gambar 4.8 Pengujian EDX kampas rem berpenguat (a) serat kulit pinang, (b)

serat daun nanas (c) Serabut kelapa. .................................................. 51

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.2 Klasifikasi Serat .................................................................................... 16

Tabel 2.3 Karakteristik Fisik Serat Daun Nanas ................................................... 17

Tabel 2.4 Komposisi kimia serat kelapa (Wildan, 2010) ...................................... 18

Tabel 2.5 Morfologi Serat Serabut Kelapa ........................................................... 19

Tabel 2.6 Komposisi Kimia Beberapa Serat Alam (Kumar et al, 2008) ............... 20

Tabel 3.1 Komposisi Kampas Rem ....................................................................... 29

Tabel 4.1 Persentase Unsur Kimia Bahan Komposit Kampas Rem ..................... 51

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Uji Kekerasan Rockwell .................................................................. 59

Lampiran 2. Uji Keausan ..................................................................................... 63

Lampiran 3. Uji kekuatan tarik ............................................................................ 68

Lampiran 4. Hasil pengujian Kekerasan Rockwell .............................................. 74

Lampiran 5. Hasil pengujian Keausan ................................................................. 77

Lampiran 6. Hasil pengujian kekuatan tarik ........................................................ 80

Lampiran 7. Dokumentasi Penelitian ................................................................... 83

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peningkatan populasi kendaraan bermotor menyebabkan meningkatnya

konsumsi penggunaan komponen kendaraan tersebut. Salah satu komponen

kendaraan bermotor yang cepat habis yaitu kampas rem. Kampas rem merupakan

media yang digunakan untuk memperlambat laju suatu kendaraan (Multazam et al.,

2012). Saat kendaraan melaju dari kecepatan tinggi, kampas rem pada keadaan

tersebut mempunyai beban yang paling tinggi dibandingkan komponen yang lain

(Sasmito, 2012).

Kampas rem merupakan salah satu komposit polimer yang terbentuk atas

perpaduan berbagai bahan yang memiliki sifat fisik maupun kimia yang berbeda,

antara lain bahan pengikat, bahan serat dan bahan pengisi (Suhardiman et al., 2017).

Bahan serat biasanya digunakan sebagai penguat pada komponen kampas rem

untuk meningkatkan kinerja gesekan (Konada et al., 2017). Serat pada keadaan ini

memainkan peran penting dalam menahan tekanan selama pengereman pada

permukaan gesek dan mengatasi beberapa kekurangan dari matriks (resin) yang

lemah terhadap ketahanan panas (Satapathy et al., 2006).

Penggunaan serat sebagai penguat pada komposit kapas rem telah

berkembang luas dan bervariasi antara lain serat aramid, serat gelas, keramik,

kuningan dan serat alam (selulosa) (Ahmadijokani et al., 2018). Penggunaan serat

alam menjadi hal yang menarik bagi peneliti, insinyur, dan ilmuwan sebagai bahan

penguat alternatif pada pembuatan komposit polimer dengan menghasilkan sifat

2

mekanik yang baik antara lain meningkatkan koefisien gesek, ketahanan aus,

berbiaya murah, dan peningkatan kekakuan dan kekuatan (Ashok et al., 2018;

Satapathy et al., 2006; Baklouti et al., 2015). Kualitas yang khas pada serat alam,

seperti mudah melekat pada bahan gesek, modulus tinggi dan stabilitas termal yang

baik juga membuat serat alam menjadi subjek yang menarik untuk digunakan

sebagai penguat dalam berbagai jenis komposit (Fei et al., 2014).

Penggunaan serat sebagai penguat komposit kampas rem menjadi momentum

karena dapat meningkatkan sifat mekanik (Binoj et al., 2016). Keberadaan serat

yang mudah didapat dan jumlah yang melimpah menjadi alternatif penggunaan

serat alam pada ingredient kampas rem dimasa yang akan datang. Salah satu serat

alam yang dapat digunakan adalah serat serabut kelapa, serat nanas dan serat buah

pinang. Penggunaan serat ini sangatlah potensial di bidang kampas rem karena

selain ketersedian yang melimpah dan harganya cukup murah (Silva et al., 2006),

dan juga tidak mudah terabrasi (Lopattananon et al., 2006). Senthilkumar et al.

(2019) dengan menggunakan serat daun nanas pada komposit polimer dapat

meningkatkan kekuatan tarik 23-25% dan meningkatkan modulus eleatisitas 25-45

%. Ashok et al. (2018) menyatakan bahwa pada penggunaan serat kulit buah pinang

dapat meningkatkan kekuatan tarik 17-33 MPa. Hwang et al. (2016) menggunakan

sarabut kelapa pada pembuatan komposit dan dapat meningkatkan defleksi retak,

indeks ketangguhan dan kekuatan lentur. Kelebihan penggunaan serat kulit buah

pinang, serat nanas, dan serabut kelapa sebagai penguat komposit, berpotensi dapat

dijadikan sebagai bahan pada pembuatan kampas rem.

3

Penelitian ini memfokuskan pada penggunaan serat kulit buah pinang, serat

daun nanas, dan serabut kelapa sebagai bahan penguat kampas rem yang sesuai

standar. Untuk mendapatkan komposisi ingredient kampas rem yang tepat,

dilakukan variasi volume serat sedangkan untuk mengetahui kekuatan tarik terbaik

dilakukan juga variasi orientasi serat kampas rem. Pengujian akan mengacu pada

standar pengujian di Indonesia yaitu ASTM E10-01 untuk uji kekerasan dengan

nilai kekerasan 68 − 105 mm2/kg, SNI 09-0143-1987 untuk uji keausan dengan

rentang keausan 5 x 10−4 − 5 x 10−3 mm2/kg, dan untuk uji kuat tarik dilakukan

menggunakan Tensile Testing Machine Servopulser (Sutikno et al., 2012).

Pengamatan struktur mikro permukaan gesek, ukuran serat, dan komposisi

spesimen dilakukan dengan karakteristik menggunakan Scaning Electron

Microcopy- Energy Dispersive X-ray (SEM-EDX).

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas dapat dirumuskan suatu permasalahan yang dapat

dipecahkan pada proses pembuatan komposit untuk kampas rem serta melakukan

pengujian terhadap kampas rem berpenguat serat alam, yaitu:

1. Bagaimana pengaruh fraksi volume serat alam terhadap sifat mekanik

kampas rem komposit ?

2. Bagaimana pengaruh orientasi serat alam terhadap sifat mekanik kampas

rem komposit ?

3. Bagaimana pengaruh jenis serat alam terhadap sifat mekanik kampas rem

komposit ?

4

1.3 Batasan Masalah

Masalah yang dibahas pada penelitian ini dibatasi beberapa hal sebagai

berikut:

1. Serat alam yang digunakan adalah serat serabut kelapa, serat daun nanas,

dan serat buah pinang.

2. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian kekerasan, pengujian tingkat

keausan, dan pengujian kuat tarik.

3. Pengamatan struktur mikro menggunakan SEM-EDX.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini sebagai berikut:

1. Megetahui pengaruh orientasi serat terhadap karakteristik sifat mekanik

kampas rem.

2. Mengetahui pengaruh fraksi volume serat terhadap karakteristik sifat

mekanik kampas rem.

3. Mengetahui pengaruh jenis serat terhadap karakteristik sifat mekanik

kampas rem.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Dapat mamanfaatkan daun nanas, serabut kelapa, dan kulit pinang sebagai

bahan pembuatan serat alam.

2. Menggunakan serat alam sebagai bahan alternatif yang ramah lingkungan.

3. Sebagai referensi pembuatan kampas rem untuk penelitian selanjutnya.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Komposit

Bahan komposit (komposit) adalah suatu jenis bahan baru

hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dengan sifat masing-masing

bahan berbeda, baik itu sifat kimia maupun fisikanya. Bahan komposit memiliki

banyak keunggulan, di antaranya berat yang lebih ringan, kekuatan yang lebih

tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah. Salah satu

contoh bahan komposit adalah komposit serat karbon. Kekuatan tarik dari

komposit serat karbon lebih tinggi daripada semua paduan logam (William, 2003)

Menurut Matthews dkk. (1993) komposit adalah suatu material yang

terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material melalui campuran yang tidak

homogen dengan sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya

berbeda. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang

mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material

pembentuknya, sehingga kita leluasa merencanakan kekuatan material komposit

yang yang kita inginkan dengan jalan mengatur komposisi dari material

pembentuknya. Dengan kata lain komposit merupakan sejumlah sistem multi fasa

sifat dengan gabungan, yaitu gabungan antara matriks atau pengikat dengan

penguat (Saputra, 2016).

Bahan alam yang sering dimanfaatkan sebagai bahan komposit adalah karet

yang diperkuat, polimer yang terisi, campuran semen dan beton, paduan, media

berpori dan retak, komposit serat yang diratakan dan dicincang, agregat

6

polikristalin (logam) (Hazhin, 1983). Material komposit tersusun atas 2 (dua)

bagian yang berbeda yaitu matrik dan penguat. Matrik merupakan fasa utama dan

kontinu, berfungsi menahan fasa penguat dan meneruskan beban, sedangkan

penguat merupakan fasa kedua dan diskontinu yang dimasukkan kedalam matrik.

Gambar 2.1 Pembentukan Komposit

2.2 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matrik

Matriks merupakan komponen pembentuk dan pengikat dalam komposit.

Matriks pada komposit dapat berupa logam atau alloy (komposit logam), polimer,

karbon dan material keramik (komposit non logam). Sifat matrik akan menentukan

kondisi operasi pembuatan komposit dan karakteristik komposit. Beberapa

komposit memiliki matriks gabungan yang terdiri dari dua atau lebih lapisan dengan

komposisi berbeda dan disusun selang-seling (Gibson, 1984). Berdasarkan matriks

yang digunakan, komposit dapat dikelompokkan atas:

2.2.1 Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites)

Metal Matrix composites (MMC) adalah salah satu jenis komposit yang

memiliki matrik logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996.

Kelebihan MMC dibandingkan dengan Polymer Matrix Composites (PMC) adalah

transfer tegangan dan regangan yang baik, ketahanan terhadap temperatur tinggi,

7

tidak menyerap kelembaban, tidak mudah terbakar, kekuatan tekan dan geser yang

baik, serta ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik.

2.2.2 Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites)

Ceramic matrix composite (CMC) merupakan material keramik berupa

gelas-keramik dan gelas-matriks yang mengandung fasa inklusi sekunder. Fasa

inklusi sekunder ini dapat berupa fiber, whisker, platelet atau partikulat. Dalam

sebuah komposit sempurna fasa-fasa inklusi ini akan berinteraksi secara bersamaan

dengan matriksnya sehingga membentuk material yang memiliki sifat-sifat yang

lebih baik dibandingkan dari material matriks atau material inklusinya sendiri.

2.2.3 Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites)

Polymer Matrix Composite (PMC) atau yang sering disebut juga

dengan Fiber Reinforced Polymer (FRP) merupakan salah satu jenis material

komposit yang tersusun atas serat pendek atau serat kontinu yang digabung menjadi

satu oleh matriks polimer organik. Polimer merupakan senyawa organik berupa

rantai panjang berulang yang tersusun atas atom karbon, hidrogen, dan oksigen.

Beberapa penelitian menunjukkan kampas rem dari komposit ini memiliki sifat

mekanik yang baik, ramah lingkungan, tahan lama, memiliki tingkat keausan yang

mudah dimodifikasi, dan memiliki tingkat kebisingan yang rendah (Syahid, 2011).

Gambar 2.2 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriks-nya (Gibson, 1984)

KOMPOSIT

Komposit Matrik Logam (MMC)

Komposit Matrik Keramik (CMC)

Komposit Matrik Polimer (PMC)

8

2.1 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Penguatnya

Penguat (filler) merupakan komponen yang terdistribusi merata dalam

matriks. Filler memegang peranan penting dalam menguatkan komposit sehingga

disebut penguat atau reinforcing material. Filler harus memiliki nilai kekuatan

(strength), kekerasan (hardness), dan elastic modulus yang besar. Sifat-sifat filler

ini harus lebih besar daripada yang dimiliki matriks agar dapat mendistribusikan

gaya dengan baik. Bentuk, ukuran, konsentrasi dan distribusi oleh filler juga dapat

mempengaruhi sifat-sifat dari material komposit (Putu et al., 2009). Berdasarkan

penguat yang digunakan terdapat 2 jenis komposit yang berbeda yaitu komposit

partikel dan komposit serat.

2.3.1 Komposit Partikel (Particulate Composite)

Komposit pertikel merupakan komposit yang terbentuk oleh partikel atau

serbuk sebagai penguat yang terdistribusi secara merata didalam matriks. Material

partikel yang digunakan sebagai bahan penguat dapat berasal dari satu jenis atau

lebih material. Partikel ini disisipkan kedalam bahan penguat atau matrik untuk

mendapatkan sifat mekanik yang baik sesuai kebutuhan. Komposit partikel

memiliki keuntungan meningkatkan kekuatan, menambahkan ketahanan

temperatur tahan terhadap oksidasi (Sumarauw, 2017).

Gambar 2.3 Komposit dengan Penguat Partikel

9

2.3.2 Komposit Serat (Fiber Composite)

Komposit serat adalah komposit yang terdiri atas serat dan matrik di

dalamnya. Serat merupakan salah satu komponen yang penting karena menentukan

pada proses tranfer energi. Untuk mendapatkan sifat mekanik yang baik, serat yang

digunakan harus memiliki kekuatan dan keuletan yang lebih baik dibandingkan

dengan matrik. Serat yang digunakan dapat berupa serat sintetis dan juga serat

organik. Penyusunan serat dan tipe serat pada jenis komposit ini juga dapat

mempengaruhi sifat mekaniknya. Terdapat beberapa klasifikasi komposit serat

berdasarkan jenis serat yang digunakan antara lain:

a. Serat Kontinu

Komposit serat kontinu mempunyai serat yang lurus dan memanjang serta

membentuk lapisan diantara matriksnya. Penggunaan serat kontinu ini lebih sering

digunakan karena serat panjang akan lebih saling terhubung sehingga terbentuk

komposit dengan kekuatan dan kekakuan yang baik. Kelemahan pada menggunaan

serat kontinu adalah kekuatan antar lapiasan-lapisan menjadi lemah.

b. Serat Diskontinu

Komposit serat diskontinu adalah komposit dengan penggunaan serat

pendek diantara matriknya. Pada pembuatan komposit serat diskontinu ini biasanya

panjang serat yang digunakan adalah dengan panjang maksimal 10 cm. Berdasarkan

orintasi serat diskontinu dibagi menjadi tiga macam yaitu aligned discontinuous

fibre, off axis aligned continuous fibre, dan randomly oriented continuous fibre.

10

c. Komposit Struktural (Structural Composite)

Komposit struktural merupakan suatu penyusunan bahan komposit agar

didapatkan suatu susunan bahan yang mempunyai sifat mekanik komposit paling

optimal. Komposit struktural dibentuk oleh penguat-penguat yang memiliki bentuk

lembaran-lembaran. Berdasarkan struktur komposit dapat dibagi menjadi dua yaitu

struktur laminate dan struktur sandwich.

d. Struktur Laminate

Komposit laminate merupakan komposit yang terdiri dari lapisan-lapisan atau

lamina yang tersusun dua atau lebih lapisan dengan susunan arah orientasi yang

berbeda-beda setiap lapisannya. Penyusunan pada lapisan ini bisa searah atau

melintang terhadap orientasi lapisan lainnya. Pelapisan ini bertujuan untuk

mendapatkan sifat-sifat material yang baru seperti sifat termal, kekakuan, kekuatan,

dan kelenturan.

e. Struktur Sandwich

Komposit sandwich tersusun atas 3 lapisan material yaitu skin (kulit)

terletak pada luar kedua sisi dan core (inti) ditengah-tengah. Skin berfungsi untuk

menahan beban aksial dan transversal sedangkan core berfungsi untuk

mendistribusikan beban aksial dan transversal menjadi beban geser. Pada komposit

tipe ini inti terbuat dari material dengan densitas dan berat yang lebih ringan

daripada bagian skin yang harus kuat dan kaku. Komposit sandwich dibuat dengan

tujuan untuk mendapatkan kekuatan dan kekakuan yang tinggi dangan berat yang

lebih ringan (Putra, 2017).

11

Gambar 2.4 Komposit sandwich (Allen, 1969)

2.2 Kampas Rem

Kampas rem adalah salah satu media pada kendaraan bermotor yang

berfungsi untuk memperlambat laju kendaraan bermotor (Maltazam et al., 2012).

Komponen kendaraan khususnya kampas rem merupakan komponen yang sangat

penting, kerena terkait dengan keamanan bagi pengendara terutama dalam hal

kecelakaan lalu lintas. Untuk mendapatkan pengereman yang maksimal maka

dibutuhkan kempas rem dengan kualitas pengereman yang baik. Selain itu peran

pemerintah juga sangat penting dalam hal regulasi penerbitan Standar Nasional

Indonesia (SNI) kualitas kampas rem yang baik. Standar Nasional Indonesia (SNI)

kampas rem telah diatur sejak tahun 1987 yang tercantum dalam SNI 09-0143-1987

untuk kampas rem roda 2 dan SNI 09-2779-1992 untuk kampas rem kendaraan

bermotor roda 4.

Berdasarkan konstruksinya, rem dibagi menjadi dua yaitu rem tromol dan

rem cakram. Rem tromol biasanya diaplikasikan pada rem roda belakang pada

kendaraan, sedangkan pada rem depan hampir seluruh kendaraan bermotor telah

memakai rem cakram. Rem cakram terdiri dari tiga komponen utama yaitu kaliper,

kampas dan piringan. Prinsip kerja rem cakram secara umum sama dengan rem

tromol yaitu menggunakan bahan friksi pada sepatu rem untuk mengurangi atau

menghentikan laju kendaraan. Rem ini bekerja dengan menjepit cakram yang

12

dihubungkan dengan roda kendaraan, serta untuk menjepit cakram digunakan

bahan friksi atau kampas rem dalam bentuk sepatu rem dengan mekanismenya

diatur oleh kaliper rem. Untuk menggerakkan atau mengatur mekanisme kaliper

rem biasanya menggunakan gaya mekanik, hidrolik, pneumatik atau elektronik

yang melawan gaya dari kedua sisi cakram. Bahan friksi menyebabkan piringan

cakram dan roda yang dihubungkan melambat dan berhenti. Rem mengubah energi

kinetik menjadi energi panas, serta membuat bahan friksi menjadi panas, peristiwa

tersebut membuat rem menjadi tidak efektif atau tidak pakem, oleh karena itu perlu

adanaya pengembangan tentang kampas rem atau bahan friksi (Ming et al., 2016).

Getaran pada sistem rem dapat terjadi karena ketidakrataan permukaan

piringan rem dan faktor gesekan antara kampas dan piringan rem, yang

mengakibatkan kampas rem bertumbuk dan berguncangan. Pada akhirnya kampas

rem bergetar pada kaliper dan menyebabkan kaliper ikut bergetar (Yunfeng et al.,

2017). Getaran yang timbul akibat gesekan kampas rem dengan piringan rem akan

sangat mengganggu kenyamanan berkendara, dan dapat menyebabkan kinerja dari

sistem pengereman kurang maksimal. Oleh karena itu, bahan kampas rem

memegang peranan yang sangat penting dalam fenomena getaran yang terjadi

dalam sistem rem cakram.

Gambar 2.5 Kampas Rem

13

Di Indonesia sejak tahun 1987 kampas rem sudah dibuat untuk kendaraan

bermotor yang sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI). Ada beberapa

parameter dan spesifikasi dalam pembuatan kampas rem yang dapat diperbaiki dan

ditinjau sesuai perkembangannya. Dalam perkembangannya proses pembuatan

kampas rem harus mengacu pada standar Internasional yang telah diterapkan di

negara maju agar mampu menopang pada produksi teknologi otomotif khususnya

pada kampas rem yang sesuai dengan perkembangan di zaman modern saat ini.

Gesekan (friction) merupakan faktor utama dalam pengereman. Oleh karena

itu komponen yang dibuat untuk sistem rem harus tahan terhadap gesekan dan tidak

menghasilkan panas yang dapat menyebabkan bahan tersebut meleleh atau berubah

bentuk. Bahan-bahan yang tahan terhadap gesekan tersebut biasanya merupakan

gabungan dari beberapa bahan yang disatukan dengan melakukan perlakuan

tertentu. Sejumlah bahan tersebut antara lain tembaga, kuningan, timah, grafit,

karbon, kevlar, resin, fiber dan bahan-bahan adiktif (Talib et al., 2014).

Bahan friksi komponen penyusun kampas rem terdiri dari serat, bahan

pengisi dan bahan pengikat. Serat berfungsi untuk meningkatkan koefisien gesek

dan kekuatan mekanik bahan. Ada dua jenis serat yang biasa digunakan yaitu serat

buatan dan alami. Contoh serat buatan yang digunakan adalah serat nilon dan serat

gelas, serta serat alami biasanya menggunakan serat serabut kelapa, bambu, rami,

dan jut. Penggunaan bahan pengisi berupa mineral tambang juga dilakukan karena

bersifat fire resistant sehingga tahan terhadap panas atau memiliki koefisien

perpindahan panas yang lebih kecil seperti Cu, Cu-Zn, Al, dan Zn.

14

Bahan pengisi terdiri dari bahan pengisi organik dan anorganik. Bahan

pengisi organik misalnya C.N.S.L (Cashew Nut Shell Liquid), dust dan remah karet.

Bahan pengisi anorganik misalnya BaSO, Cu-Zn, Al, dan Zn. Untuk memodifikasi

tingkat gesek dan membersihkan permukaan rotor juga ditambahkan bahan abrasif

seperti Al2O3, MgO, Fe3O, SiC, dan Al3SiO4. Selain sebagai pembersih

permukaan, bahan abrasif dapat juga berfungsi untuk menstabilkan koefisien gesek.

Bahan terakhir pada komponen kampas rem adalah bahan pengikat. Bahan pengikat

berfungsi untuk mengikat berbagai bahan diantaranya filler dan serat. Bahan

pengikat dapat membentuk sebuah matriks pada suhu yang relatif stabil. Bahan

pengikat terdiri dari berbagai jenis resin diantaranya phenolic, epoxy, polyester dan

rubber. Resin tersebut berfungsi untuk mengikat berbagai zat penyusun di dalam

bahan friksi (Kiswiranti et al., 2009).

Pada aplikasi sistem pengereman, bahan kampas rem dibuat secara khusus

dengan memenuhi standar keamanan, ketahanan, serta pada kendaraan mampu

mengerem dengan halus. Kampas rem juga harus mempunyai koefisien gesek yang

tinggi, keausan kecil, memiliki karakter kuat, dan dapat meredam getaran saat

terjadi pengereman. Sifat mekanik pada kendaraan menyatakan kemampuan suatu

bahan yang mampu untuk menerima beban gaya tanpa menimbulkan kerusakan

pada komponen tersebut. Oleh sebab itu, diperlukan standar acuan tentang

spesifikasi teknik kampas rem yang mempunyai nilai kekerasan, keausan, bending

dan sifat mekanik lainnya serta harus memiliki nilai yang sesuai mendekati pada

nilai standar keamanan pada kampas rem berikut:

15

a. memiliki nilai kekerasan sesuai standar keamanan sebesar 68 − 105

(Rockwell).

b. memiliki ketahanan panas 600℃, sedangkan pada pemakaian secara terus

menerus maka ketahanan panas mencapai 1200℃.

c. memiliki nilai keausan kampas rem antara (5 x 10−4 − 5 x 10−3 mm2/kg)

mm2/kg).

d. memiliki koefisien gesek 0,14 – 0,27.

e. memiliki massa jenis kampas rem sebesar 1.5 – 2.4 gr/cm3.

f. kemiliki konduktifitas thermal antara 0.12 − 0.8 W.m. °K.

g. memiliki tekanan spesifik sekitar 0.17 – 0.98 joule/g °C.

h. memiliki kekuatan geser sebesar 1300 – 3500 N/cm3.

i. memiliki kekuatan perpatahan sebesar 480 – 1500 N/cm3.

2.3 Serat

Serat adalah suatu jenis bahan berupa potongan komponen yang membentuk

jaringan memanjang yang utuh. Serat dikelompokkan menjadi serat alami (polimer

alami) dan serat sintetis (polimer sintetis). Bahan Serat alami diperoleh dari

tumbuhan, hewan, dan mineral. Contoh serat alami adalah dari selulosa tumbuhan

yaitu dari kapas, kapuk, dan rami. Untuk serat hewan berupa serat protein yang

dapat diperoleh dari rambut domba, benang jala yang dihasilkan oleh laba-laba, dan

kempongpong ulat sutera, sedangkan serat mineral umumnya dibuat dari mineral

asbestos.

Pada industri tekstil bahan dari serat alam mempunyai sifat yang hampir

sama yaitu kuat, padat, mudah kusut. Serat sintetis merupakan serat yang dibuat

16

oleh manusia, bahan dasarnya tidak tersedia secara langsung dari alam. Contoh dari

serat sintetis adalah rayon, polyester, dakron, dan nilon. Tabel 2.1 meperlihatkan

spesifikasi serat yang biasa digunakan dalam bidang industri.

Tabel 2.1 Klasifikasi Serat

Serat Buatan

Serat regenerasi Selulosa (rayon)

Serat semi sintetik Selulosa

Serat protein

Serat sintetik

Poliamid (Nilon 6, Nilon 66)

Polivinili alkohol (Vinilon)

Polivinilidin klorida (Vinilidin)

Polivinil klorida (PVC)

Poliester

Poliakrilonitril (Akril)

Polietilen (PE)

Polipropilen

Serat anorganik Serat gelas

Serat Karbon

Serat Alam

Serat tumbuhan Kapas, Flaks, Rami, Jut

Serat hewan Wol, Sutra

Serat mineral Asbes

2.4 Serat Nanas

Nanas atau Ananas Cosmosus adalah sejenis tumbuhan tropis yang berasal

dari Brazil, Bolivia, dan Paraguay. Tumbuhan ini termasuk dalam familia nanas-

nanasan (Famili Bromeliaceae). Di Indonesia nanas telah banyak dibudidayakan

terutama di pulau Jawa dan Sumatra antara lain terdapat di daerah Subang,

Majalengka, Purwakarta, Purbalingga, Bengkulu, Lampung dan Palembanga yang

merupakan salah satu sumber daya alam yang potensial (Astuti, 2012). Daun nanas

17

terdiri atas lapisan-lapisam penyusun yaitu lapisan atas, lapisan bawah, dan

dibagian tengah terdapat serat-serat penguat yang saling terikat oleh zat perekat.

Struktur daun nanas tidak mempunyai tulang daun, sehingga adanya serat-serat

dalam daun nanas tersebut akan memperkuat daun nanas saat pertumbuhannya.

Serat nanas didapatkan dari daun nanas yang telah dipisahkan dari

selulosanya. Daun nanas berbentuk memanjang yang meruncing dibagian ujung

dan terdapat duri disepanjang tepi daunnya. Panjang daun nanas berkisar antara 55-

75 cm, lebar berkisar 3,1-5,3 cm dengan ketebalan antara 0,18 hingga 0,27 cm.

Karakteristik serat nanas sangat bergantung pada jenis dan lokasi tumbuhnya. Daun

nanas dengan intensitas penyinaran yang sedikit akan menghasilkan serat yang

halus, kuat, dan mirip sutera (Kirby, 1963). Tabel 2.2 spesifikasi fisik serat nanas

(Doraiswarmy, 1993).

Tabel 2.2 Karakteristik Fisik Serat Daun Nanas

Jenis Nanas

Karakteristik

Panjang Lebar Ketebalan

(cm) (cm) (cm)

Assam Local 75 4,7 0,21

Cayenalisa 55 4,0 0,21

Kallara Local 56 3,3 0,22

Kew 73 5,2 0,25

Mauritius 55 5,3 0,18

Pulimath Local 68 3,4 0,27

Smooth Cayenne 58 4,7 0,21

Valera Moranda 65 3,9 0,23

18

2.5 Serat Serabut Kelapa

Serat kelapa adalah material berserat penyusun bagian lapisan tengah

(mesocarp) yang tebal pada buah kelapa (Cocos nucifera). Buah kelapa

mengandung sekitar 65% berat kernel (bagian tempurung, daging buah dan air) dan

35% berat serabut kelapa (husk). Serabut kelapa terdiri 70% pith (serbuk serabut

kelapa) dan 30% coir fiber (serat kelapa) tiap basis berat keringnya. Serat kelapa

dibagi menjadi 2 jenis serat yaitu serat berwarna putih dan serat berwarna coklat.

Serat kelapa yang berwarna putih diperoleh dari buah kelapa yang belum matang,

sedangkan serat kelapa berwarna coklat diperoleh dari buah kelapa yang telah

matang. Untuk dapat memperoleh serat ini, serabut kelapa perlu direndam dalam

air hingga lapisan perekatnya hilang. Tabel 2.3 merupakan komposisi kimia serat

kelapa.

Tabel 2.3 Komposisi kimia serat kelapa (Wildan, 2010)

Komposisi Jumlah (% berat kering)

Selulosa 35,6

Hemiselulosa 15,4

Pektin 5,1

Lignin 32,7

Zat ekstraktif 3,0

Pada dasarnya, serat kelapa yang diperoleh dari serabut kelapa dapat

diaplikasikan menjadi produk-produk yang lebih berkualitas. Sebab dengan

pemanfaatan limbah serabut kelapa semakin banyak. Selain lingkungan menjadi

bersih, nilai ekonominya juga semakin meningkat (Wildan, 2010). Serat kelapa

yang telah dimodifikasi dapat dibuat bahan kerajinan, bahan pengisi karpet, tikar

19

dan permadani serta bahan baku tali. Selain itu, struktur morfologi serat kelapa juga

dapat digunakan untuk membuat reinforced fiber, sebuah komposit yang kuat.dan

elastis.

Tabel 2.4 Morfologi Serat Serabut Kelapa

Parameter Hasil Uji

Satuan Komposisi (%)

Panjang Serat Minimal 0,37 µm

Panjang Serat Maksimal 2,49 µm

Panjang Serat Rata-rata 1,20 µm

Diameter Luar 23,23 µm

Diameter Dalam 13,26 µm

Tebal Dinding 4,99 µm

Bilangan Runkel (2 x W/l) 0,75 µm

Kelangsingan (LD) x 1000 55,53 µm

Kekakuan 0,21 µm

Kelenturan 0,57 µm

2.6 Serat Buah Pinang

Sabut dari buah pinang adalah bagian berserat keras yang menutupi bagian

endosperm yang komposisinya 30 - 45% dari total volume buah. Serat kulit pinang

sebagian besar terdiri dari hemiselulosa dan bahan bukan selulosa. Serat buah

pinang mengandung 13% sampai 24,6% senyawa lignin, 35% sampai 64,8%

hemiselulosa, sebanyak 4,4% abu, dan sisanya sebanyak 8% sampai 25%

kandungan air. Serat kulit pinang berdampingan dengan lapisan dalam yang

merupakan kelompok sel yang mengalami lignifikasi secara tidak teratur yang

disebut serat keras dan lapisan-lapisan tengah yang mengandung serat lembut.

20

Kandungan yang terdapat pada pinang antara lain, biji buah pinang

mengandung alkaloid, seperti arekolin (C8H13NO2), arekolidin, arekain,

guvakolin, guvasin, isoguvasin, tanin, flavan, senyawa fenolik, asam galat, getah,

lignin, sedangkan pada bagian daun pinang mengandung minyak atsiri. Tabel 2.5

menunjukkan perbandingan komposisi serat kulit buah pinang dengan beberapa

serat-serat alam meliputi kandungan Lignin, Selulosa, dan Hemiselulosa.

Tabel 2.5 Komposisi Kimia Beberapa Serat Alam (Kumar et al, 2008)

Serat Lignin Selulosa Hemiselulosa

(%) (%) (%)

Pinang 13 – 24,6 - 35 – 64,8

Tongkol Jagung 10 – 13 38 – 42 21 – 23

Serabut Kelapa 40 – 45 32 – 43 0,15 – 0,25

Sisal 10 – 14 66 – 72 12

Pisang 5 63 – 64 19

2.7 Pengujian Kuat Tarik

Uji tarik adalah salah satu uji stress-strain mekanik yang bertujuan untuk

mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Uji tarik dapat digunakan untuk

mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan

mengetahui sejauh mana material bertambah panjang. Spesimen akan ditarik

sampai putus sehingga didapatkan profil tarikan yang lengkap. Gambar 2.6

menunjukan proses perubahan panjang terhadap gaya tarikan.

21

Gambar 2.6 Gambar Gaya Tarik Terhadap Pertambahan Panjang

(Nurmaulita,2010)

Gambar 2.6 mempresentasikan kemampuan maksimum bahan dalam

menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut Ultimate Tensile Strength

(UTS). Pada tahap awal pengujian tarik, hubungan antara beban atau gaya yang

diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Pada

pengujian uji tarik ini, pengujian akan dilakukan hingga sampel uji putus, pada saat

yang sama teramati pertambahan panjang yang dialami sampel uji. Kekuatan tarik

akan diukur dari besarnya beban maksimum (F maks) yang digunakan untuk

memutuskan/mematahkan spesimen. Umumnya kekuatan tarik polimer lebih

rendah dari baja 70 kgf/mm2. Hasil pengujian adalah grafik beban versus

perpanjangan (elongasi) (Nurmaulita, 2010).

𝐸𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑆𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝜎):

𝜎 =𝐹𝑚𝑎𝑥

𝐴0 ....................................................... (1)

𝐹𝑚𝑎𝑥 = Beban terhadap penampang spesimen (N)

𝐴0 = Luas penampang spesimen (m2)

𝜎 = Enginering Stress (Nm2)

22

𝐸𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑆𝑡𝑟𝑎𝑖𝑛 (𝜀):

𝜀 =𝑙0−𝑙1

𝑙0=

𝛥𝑙

𝑙0 ................................................ (2)

𝜀 = Enginering Strain

𝑙0 = Panjang mula-mula spesimen (mm)

𝛥𝑙 = Pertambahan panjang (mm)

Hubungan antara Stress dan Strain dirumuskan:

𝐸 =𝜎

𝜀 ........................................................... (3)

𝐸 = Modulus Elastisitas atau Modulus Young (Nm-2)

𝜎 = Enginering Stress (Nm2)

𝜀 = Enginering Strain

2.8 Pengujian Kekerasan

Pada pengujian kekerasan menurut Rockwell, kekerasan bahan ditentukan

dari perlawanan terhadap pengubah bentuk dengan jejak pembekasan. Bekas yang

terjadi disebabkan oleh benda yang lebih keras dari pada bahan yang akan diuji.

Pada pengukuran kekerasan menurut Rockwell benda penekan yang digunakan

adalah suatu peluru baja yang disepuh keras atau suatu kerucut intan dengan ukuran

yang ditetapkan. Proses pengukuran kekerasan dengan metode Rockwell dapat

dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Proses Pengujian Kekerasan Dengan Metode Rockwell Hardness

23

Pada pengujian kekerasan menurut Rockwell pengujian dilakukan dengan

beban awal sebesar 10 kg, setelah itu beban ditingkatkan menjadi 150 kg hingga

tercapai kedalaman tertentu. Sebagai ukuran, kedalaman pembenaman sebagai t

dalam mm (Haryadi, 2006).

Kekerasan Rockwell di rumuskan:

HRC = 100 −𝑡

0,002

Adapun keuntungan dari pengukuran menggunakan kekerasan menurut

Rockwell sebagai berikut:

a. Dengan kerucut intan dapat diukur kekerasan baja yang disepuh keras.

b. Dengan bekas tekan yang kecil benda kerja rusak lebih sedikit.

c. Penentuan kekerasan berlangsung cepat, oleh karena penekanan benda dan

pengukuran pembesaran dalamnya bekas tekan adalah satu pelaksanaan.

Sedangkan kerugian dalam pengukuran kekerasan menurut Rockwell adalah

sebagai berikut:

a. Dengan bekas tekan yang kecil maka kekerasan rata-rata tidak dapat

ditentukan untuk bahan yang tidak homogen.

b. Dengan pembesaran dalamnya bekas tekan yang kecil terdapat kemungkinan

mendapat kesalahan pengukuran yang besar.

2.9 Pengujian Keausan

Keausan merupakan proses kehilangan material secara progresif atau

pemindahan sejumlah material dari suatu permukaan akibat pergerakan relatif

antara permukaan spesimen dengan permukaan uji. Keausan telah menjadi

perhatian praktis sejak lama, tetapi hingga beberapa saat lamanya masih belum

24

mendapatkan penjelasan ilmiah yang besar sebagaimana pada mekanisme

kerusakan akibat pembebanan tarik, impak, puntir atau fatigue. Hal ini disebabkan

masih lebih mudah untuk mengganti komponen (part) suatu sistem dibandingkan

melakukan desain komponen dengan ketahanan/umur pakai (life) yang lama. Saat

ini, prinsip penggantian dengan mudah seperti itu tidak dapat diberlakukan lebih

lanjut karena pertimbangan biaya (cost).

Pembahasan mekanisme keausan pada material berhubungan erat dengan

gesekan (friction) dan pelumasan (lubrication). Kajian mengenai ketiga subjek ini

yang dikenal dengan ilmu Tribologi. Keausan bukan merupakan sifat dasar

material, melainkan respon material terhadap sistem luar (kontak permukaan).

Material apapun dapat mengalami keausan disebabkan mekanisme yang beragam

(Kenneth G, 1999).

2.3.3 Prinsip uji keausan

Pengujian keausan dapat dilakukan dengan beberapa macam metode dan

teknik yang bertujuan untuk mensimulasikan kondisi keausan aktual. Salah satu

yang digunakan adalah metode Ogoshi dengan benda uji memperoleh beban gesek

dari cincin yang berputar (revolving disc). Pembebanan gesek ini akan

menghasilkan kontak antar permukaan yang berulang-ulang yang pada akhirnya

akan mengambil sebagian material pada permukaan benda uji. Besarnya jejak

permukaan dari material tergesek yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan

pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan, maka semakin tinggi

volume material yang terkelupas dari benda uji. Ilustrasi skematis dari kontak

permukaan antara revolving disc dan benda uji ditunjukkan pada Gambar 2.8.

25

Gambar 2.8 Metode Keausan Ogoshi

Keunggulan mengguanakan metode keausan ogoshi dari alat ini diantaranya

sebagai berikut:

1. Lama waktu abrasi dapat ditentukan dan daya tahan aus permukaan benda uji

dengan berbagai variasi bahan dapat dengan mudah terdeteksi.

2. Pengujian dilakukan dengan mudah dan cepat.

3. Benda uji tidak harus berukuran besar.

4. Perubahan tekanan, kecepatan dan jarak penggosok dapat dibuat dengan

mudah dengan jarak yang lebih lebar.

5. Berbagai macam bahan-bahan industri (karbon, baja, harden steel, cast steel,

super-hard alloys, tembaga, kuningan, synthetic resins, dan nilon) dapat diuji.

53

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Hasil penelitian pembuatan komposit kampas rem dengan penguat serat alam

(serat kulit buah pinang, serat daun nanas, dan serabut kelapa), pada pengujian

mekanik dengan memvariasikan fraksi volume serat alam, bahwa semakin sedikit

penggunaan fraksi serat alam menghasilkan kekerasan yang tinggi dan menurunkan

tingkat keausan spesimen. Hasil terbaik pada pengujian ini terdapat pada spesimen

kampas rem berpenguat serabut kelapa dengan fraksi volume 10% karena sesuai

standar spesifikasi kekerasan dan keausan kampas rem. Pada pengujian uji tarik

menunjukkan spesimen dengan orientasi 45° menghasilkan kekuatan tarik yang

tertinggi diikuti spesimen dengan orientasi tegak lurus dan tak terorientasi (acak).

5.2 Saran

Berdasarkan penelitian di atas sebelum diimplementasikan pada sepeda

motor, masih harus dilakukan beberapa pengujian agar didapatkan hasil yang

maksimal salah satunya uji keausan pada kondisi basah dan kondisi berminyak.

54

DAFTAR PUSTAKA

Ahmadijokani, F., A. Shojaei, M. Arjmand, Y. Alayi, Ning. (2018). Effect of Short

Carbon Fiber on Thermal, Mechanical and Tribological Behavior of

Phenolic-based Brake Friction Materials. Composites Part B, 1-27.

Allen, H. (1969). Analisis and design of structural sandwich Panels. Pergamon

press.

Ashok, B., Srinivasa, C.V., Basavaraj, B. . (2018). A review on the mechanical

properties of areca fiber reinforced composites. Science and Technology of

Materials, 1-11.

Astuti, N. J. (2012). Pembuatan Dan Karakterisasi Genteng Polimer Menggunakan

Aspal Dan Polypropilen Dengan Variasi Komposisi Dan Serat Nanas

Terorientasi. Tesis. Medan: Universitas Sumatera Utara.

Baklouti, M., A.L. Cristol, Y. Desplanques, R. Elleuch. (2015). Impact of the glass

fibers addition on tribological behavior and braking. Wear, 1557-1567.

Binoj, J. S., Raj, R. E., Sreenivasan, V. S., Thusnavis, G. R. (2016). Morphological,

Physical, Mechanical, Chemical and Thermal Characterization of

Sustainable Indian Areca Fruit Husk Fibers (Areca Catechu L.) as Potential

Alternate for Hazardous Synthetic Fibers. Journal of Bionic Engineering

13, 156-165.

Elmadagli M., T. Perry,& A. T. Alpas. (2007). A Parametric Study of The

Relationship Between Microstructure. Elsevier Wear 262, 79-92.

Fei, J., H-K Wang, J-F Huang, X-R Zeng, W. Luo . (2014 ). Effects of Carbon Fiber

Length On The Tribological Properties. Tribology International, 179–186.

Gapsari, F., P. H. Setyarini. (2010). Pengaruh Fraksi Volume Terhadap Kekuatan

Tarik dan Lentur Komposit Resin Berpenguat Serbuk Kayu. Jurnal

Rekayasa Mesin Vol. 1 No. 2, 59-64.

55

Gibson, R. F. (1984). Principle of Composite Material Mechanics. New York: Mc

Graw Hill International Book Company.

Gurunath, P.V., J. Bijwe. (2007). Friction and Wear Studies On Brake-Pad

Materials Based On Newly Developed Resin. Wear 263, 1212-1219.

Haryadi, G. (2006). Pengaruh Suhu Tempering Terhadap Kekerasan, Kekuatan, dan

struktur Mikro. ROTASI Vol. 8, 22-29.

Hazhin, Z. (1983). Analysis of Composite Materials. Journal of Applied Mechanics

Vol. 50, 481-505.

Hidayat, P. (2008). Teknologi Pemanfaatan Serat Daun Nanas Sebagai Alternatif

Bahan Baku Tekstil . Teknoin Vol 13 No.2, 31-35.

Hristov, V. N., S. T. Vasileva, M. Krumova, R. Lach,& G. H. Michler. (2004).

Deformation Mechanisms and Mechanical Properties of Modified

Polypropylene/Wood Fiber Composites. Polymer Composite Vol. 25 No. 5,

521-526.

Hwang, C. L., Tran, V. A. J., Hong, W., Hsieh, Y. C. . (2016). Effects of Short

Coconut Fiber On The Mechanical Properties, Plastic Cracking Behavior,

and Impact Resistance of Cementitious Composites. Construction and

Building Materials, 984-992.

Kenneth, G. & K. Michael. (1999). Engineering Materials. New Jersey: Upper

River.

Kirby. (1963). Vegetable Fibre. London: Leonard Hill.

Konada, N.K., K. Suman. (2017). Review of brake friction materials for future

development. Journal of Mechanical and Mechanics Engineering, 1-2.

Kumar, G. C. (2008, Juni). A Study of Short Areca Fiber Reinforced PF

Composites. Proceedings of the World Congress on Engineering Vol.2.

Kumar, M. A. (2010). Frictional Coefficient, Hardness, Impact Strength, and

Chemical Resistance of Reinforced Sisal Glass Fiber Epoxy Hybrid

56

Composites. Journal of COMPOSITE MATERIALS Vol. 44 No. 26, 3195-

3202.

Lopattananon, N., K. Panawarangkul, K. Sahakaro,& B. Ellis. (2006). Performance

of Pineapple Leaf Fiber–Natural Rubber Composites. The Effect of Fiber

Surface Treatments. Journal of Applied Polymer Science, 102, 1974 –1984.

Ma, L. S. Low, & Song. (2002). Comparison of Rockwell B Hardness (HRB) Tests

Using Steel and Tungsten Carbide Ball Indenters. VDI BERICHTE 1685,

467-472.

Maleque, M. A., A. Atiqah, R.J. Talib,& H. Zahurin1. (2012). New Natural Fibre

Reinforced Aluminium Composite For Automotive Brake Pad.

International Journal of Mechanical and Materials Engineering (IJMME)

Vol. 7 No.2, 166-170.

Manurung, P. (2011). Difraktogram Sinar-x dan Mikrostruktur Timah Dioksida.

Jurnal ILMU DASAR, 12 (1), 91 - 96.

Medi, A., D. W. Karmiadji. (2010). Pengaruh Kompaksi dan Kandungan Grafit

Terhadap Karakteristik Mekanis Bantalan Luncur Connecting Rod. Forum

Teknik Vol. 33 No.2, 125-130.

Multazam, A., A. Zainuri, & Sujita. (2012). Analisa Pengaruh Variasi Merek

Kampas Rem Tromol dan Kecepatan Sepeda Motor Honda Supra X125

Terhadap Keausan Kampas Rem. Dinamika Teknik Mesin, 2 (2), 100-107.

Nurmaulita. (2010). Pengaruh Orientasi Serat Sabut Kelapa Dengan Resin Poliester

Terhadap Karakteristik Papan Lembaran. Tesis. medan: Universitas

Sumatera Utara.

Pembuatan Bahan Gesek Kampas Rem Menggunakan Serbuk Tempurung Kelapa

Sebagai Pemodifikasi Gesek. (2010). Jurnal Sains dan Teknologi

(Sainteknol), 95-100.

57

Purboputro, P. I., R., Kusuma . (2014). Pengaruh Komposisi Serat Kelapa Terhadap

Kekerasan, Keausan Dan Koefisien Gesek Bahan Kopling Clutch

Kendaraan Pada Kondisi Kering Dan Pembasahan Oli. Jurnal Teknologi,

106-111.

Putra, D. R., H. Sosiati,& C. Budiantoro. (2017). Karakterisasi Sifat-Sifat Tarik

Komposit Laminat Hibrida Kenaf/E-Glass Yang Difabrikasi Dengan

Matriks Polypropylene. Jurnal Material dan Proses Manufaktur Vol.1 No.1,

41-45.

Rahman, S. & M. Toifur. (2016). Rancangan Eksperimen Analisis Struktur Mikro

Sampel dengan Prinsip XRD Menggunakan Metode Kristal Berputar.

JRKPF UAD,3 (1), 5-9.

Saputra, W. E. (2016). Pengaruh Fraksi Volume Serat Terhadap Ketangguhan

Impact Komposit Berpenguat Serat Kulit Batang Waru (Hibiscus Tiliaceus)

– Resin Epoxy. Skripsi. Bandar Lampung: Bandar.

Sasmito, D. P. (2012). Perbandingan Kampas Rem Non Asbes Berserat Fiberglass

Dengan Variasi Tembaga 2 Gram, 4 Gram 6 Gram Dengan Kampas Rem.

Skripsi. Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Satapathy, B. K., J. Bijwe. (2006). Composite friction materials based on organic

fibres: Sensitivity of friction and wear to operating variables. Composites:

Part A 37, 1557–1567.

Senthilkumar, K., Saba, N., Chandrasekar, M., Jawaid, M., Rajini, N., Alothman,

O. Y. . (2019). Evaluation of Mechanical and Free Vibration Properties of

The Pineapple. Construction and Building Materials, 423-431.

Setyawati, D. (2003). Komposit Serbuk Kayu Plastik Daur Ulang. Teknologi

Alternatif Pemanfaatan Limbah Kayu dan Plastikor: Institut Pertanian

Bogor.

58

Silva, E. C. N. & M. C. Walters. (2006). Modeling Bamboo As a Functionally

Graded Material. Lessons For The Analysis of Affordable Materials. J

Mater Sci, 41, 6991-7004.

Suhardiman & M. Syaputra. (2017). Analisa Keausan Kampas Rem Non Asbes

terbuat Dari Komposit Polimer Serbuk Padi Dan Tempurung Kelapa 7 (2).

Jurnal Inovtek Polbeng, 210-214.

Sumarauw, H. F. (2017). Sifat Mekanis Material Komposit Berpenguat Partikel

Cangkang Kepiting Dengan Menggunakan Variasi Fraksi Volume Partikel

10%, 20%, dan 30%. Skripsi. Yogyakarta: Universitas Santa Dharma.

Sutikno, M. , P. Marwoto, S. Rustad. (2010). The mechanical properties of

carbonized coconut char. Elsevier Carbon 48, 3616-3620.

Sutikno, S. E. Sukiswo,& S.S Dany. (2012). Sifat Mekanik Bahan Gesek Rem

Komposit Diperkuat Serat Bambu. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia, 8,

83-89.

Syahid, M., H. Arsyad,& Pratama. (2011). Analisa Sifat Mekanik Polimer Matriks

Komposit Berpenguat Fly Ash Batubara Sebagai Bahan Kampas Rem.

Prosiding Hasil Penelitian Fakultas Teknik Vol. 5 (pp. 1-6). Makasar:

Universitas Hasanuddin.

Takamizawa, T., A. Imai, R. Sugimura, A. Tsujimoto, R. Ishii, M. Kawazu, T.

Saito,& M. Miyazaki. (2018). Interrelation Among The Handling,

Mechanical, and Wear Properties Of The Newly Developed. Journal of the

Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 1-32.

William, J. C. (2003). Progress in Structural Materials for Aerospace Systems (edisi

ke-51st). Acta Materialia, 5775–5799.

Zainuri, M., E. S. Siradj, D. Priadi, A. Zulfia,& Darminto. (2008). Pengaruh

Pelapisan Permukaan Partikel SiC Dengan Oksida Metal Terhadap Modulus

Elastisitas Komposit Al/SiC. Makara Sains Vol. 12 No.2, 126-133.