pengembangan ketahanan keausan pada bahan kampas rem

41MEDIA MESIN, Vol. 15, No. 1, Januari 2014,ISSN 1411-4348

PENGEMBANGAN KETAHANAN KEAUSANPADA BAHAN KAMPAS REM SEPEDA MOTOR

DARI KOMPOSIT BONGGOL JAGUNG

Pramuko Ilmu PurboputroProgram Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah SurakartaJl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura

PENDAHULUAN

Pemakaian kampas rem biasanya tidak le-bih dari 10000 kali kontak pengeraman, artinyapenggunaan dalam kota bisa jadi tidak lebih dari6 bulan, apalagi terjadi keluhan umur yang lebihpendek akibat kampas rem ausnya tidak rata,sehingga pengereman tidak efektif atau tukar –tukar adaptor rem .

Keausan tidak merata bisa diakibatkan te-kanan yang kurang seragam, akibat pemasanganyang kurang tepat, misalnya terlalu kencang padapinnya, sehingga pin bukan berfungsi sebagai pin,tetapi sepagai titik putar yang mati (GustavNiemann, 1981).

Kekuatan bahan komposit partikel rem,sangat dipengaruhi besar partikel,bahan matrik-nya dan proses pembuatannya. Kekuatan kom-posit partikel diperoleh maksimal pada ukuran0,01 sampai 0,1 mm dan kekuatan surface bon-ding , pengepresan, dan sintering ( Calister,2005). Proses tersebut sangat jarang dipaparkanpara produsen kampas rem, sehingga perlu ada-nya penelitian tentang : bahan dan proses yangstandar secara ilmiah agar kampas rem bisa mu-dah dibuat di negara kita, sehingga sangat perlupengembangan penelitian ini secara terus mene-rus.

Penelitian ini menggunakan bahan bonggoljagung, fiber glass, dan serbuk alumuniam (Al)

ABSTRAK

Penelitian ini memanfaatkan bonggol jagung sebagai serat pengisi. Bonggoljagung dalam hal ini sebagai serat penguat karena termasuk serat alam yanglimbahnya banyak tidak dipergunakan. Matriks yang digunakan adalah polyesester,dengan serat campuran fiberglass.

Metoda pembuatannya dengan cara pengepressan dan sintering pada suhu180oC. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kekerasan,impak dan keausan.

Hasilnya adalah Untuk Pengujian Keausan Ogoshi pada kondisi kering, makabahan kampas rem mempunyai nilai keausan yang paling rendah yaitu sebesar0.00041mm2/kg , yang sedikit lebih besar dari produk di pasaran dengan keausansebesar 0.00014 mm2/kg. Untuk Pengujian Keausan Ogoshi Kondisi basah denganair, diperoleh bahwa, bahan kampas rem paling rendah keausannya yaitu sebesar0,0062 mm2/kg, namun masih lebih tinggi sedikit dari bahan kampas rem pasaran(eksipart) yaitu sebesar 0,0032 mm2/kg

Kata Kunci: serat bonggol jagung, polyester, keausan.

42 Pengembangan Ketahanan Keausan pada Bahan Kampas Rem Sepeda Motordari Komposit Bonggol Jagung oleh Pramuko I.P

bermatriks polyester akan diuji kekuatannyadengan metode pengujian kekuatan gesek (Ogo-shi) dan pengujian kekuatan kekerasan (Brinell).dan juga foto makro, dan pengujian karakteristikpengeremannya. Variasi komposisi ditentukansebagai berikut.1. Variasi 1: komposisi sebesar 40 % bonggol

jagung + 10 % fiber glass + 10 % aluminium(Al) + 40 % polyester.

2. Variasi 2: komposisi sebesar 30 % bonggoljagung + 15 % fiber glass + 15 % aluminium(Al) + 40 % polyester.

3. Variasi 3: komposisi sebesar 20 % bonggoljagung + 20 % fiber glass + 20 %aluminium(Al) + 40 % polyester.

Rumusan Masalah:Keausan tidak merata bisa diakibatkan te-

kanan yang kurang seragam, akibat pemasanganyang kurang tepat, misalnya terlalu kencang padapinnya, sehingga pin bukan berfungsi sebagai pin, tetapi sebagai titik putar yang mati , dan adanyakontribusi ketahanan aus dan kekerasan bahanrem .

Kekuatan bahan komposit partikel rem,sangat dipengaruhi besar partikel,bahan matrik-nya dan proses pembuatannya. Kekuatan kom-posit partikel diperoleh maksimal pada ukuran0,01 sampai 0,1 mm dan kekuatan surface bon-ding , pengepresan, dan sintering ( Calister,2005). Proses tersebut sangat jarang dipaparkanpara produsen kampas rem, sehingga perlu ada-nya penelitian tentang : bahan dan proses yangstandar secara ilmiah agar kampas rem bisa mu-dah dibuat di negara kita, sehingga sangat perlupengembangan penelitian bahan kampas rem inisecara terus menerus.

Tujuan PenelitianDalam penelitian ini bertujuan untuk:

1. Mengembangkan tingkat keausan bahankampas rem, dengan menggunakan variasikomposisi dari serat bambu, fiber glass, ser-buk aluminium (Al),dengan matriks polyester,dengan hasil terbaik kekerasan dan keausanpada komposisi :

a. 40 % bonggol jagung + 10 % fiber glass+ 10 % aluminium (Al) + 40 % polyester

b. 30 % bonggol jagung + 15 % fiber glass+ 15 % aluminium (Al) + 40 % polyester

c. 20 % bonggol jagung + 20 % fiber glass+ 20 % aluminium (Al) + 40 %polyester.,yang akan dijadikan prototype kampasrem sepeda motor.

2. Meneliti karakteristik pengeremannya, de-ngan uji dynamometer, sehingga diperolehparameter penegereman, daya serap penge-reman, jarak penegereman, koefisien gesekkampas rem. Pada variasi pengujian koefi-sien gesek, pada keadaan kering (udara) dankeadaan basah ( air dan oli)

Keutamaan PenelitianMelakukan penelitian terapan yang hasil-

nya diharapkan secara jangka panjang di negaraIndonesia agar tidak ketergantungan lagi dengankomponen mesin dari luar terutama kampas rem,dan sekaligus memanfaatkan daur ulang danpotensi alam yang ada di lingkungan sekitar kitaserta lebih aman bagi kesehatan.

Tinjauan PustakaIrfan, Pramuko IP, Ngafwan (2009), me-

lakukan penelitian tentang kampas rem gesekdengan memberikan waktu sintering pada teka-nan kompaksi sebesar 10 menit. Keausan suatubahan komposit semakin besar atau semakinmudah aus dapat dipengaruhi oleh besarnyawaktu yang diberikan pada proses kompaksi.Bila waktu penekanannya semakin besar makatingkat keausan pun juga semakin besar. Nilaikekerasan suatu bahan juga terpengaruh olehbesar waktu penekanan kompaksi yang diberi-kan dalam proses pembuatan bahan kampasrem. Dalam pembuatan kampas, nilai kekerasankampas juga berpengaruh dengan semakin besarkompaksi yang dibebankan maka semakin keraspula komposit tersebut. Karena komposit ter-sebut sendiri dipengaruhi oleh beberapa faktordalam proses pembuatan dari bahan menjadikomposit dan beberapa penyebabnya yaitu: va-riasi bahan, beban kompaksi yang diberikan ser-


ta lamanya beban kompaksi, dan pemanasan(sinter).

Masmui (2003), Berdasarkan prosidingseminar teknologi untuk negeri menyatakan bah-wa karakteristik dengan tingkat keausan rendahdan Brinell Hardness Number (BHN) tinggidiperoleh dengan memberikan tekanan pemben-tukan relatif lebih rendah dibanding spesimenlainnya. Hal ini disebabkan oleh dua kemungki-nan:1. Terpisahnya resin sebagai bahan pengikat

(binder) dari campuran komposit.2. Kekuatan ikat resin lebih kecil dari pada

tekanan pembentukan yang diberikan padaspecimen pada waktu proses pembuatanspesimen.

Imam, Pramuko I.P (2009), melakukanpenelitian tentang kampas rem gesek denganmemberikan peningkatan sintering. Dengansemakin tinggi suhu sintering berpengaruh padatingkat keausan. Jika semakn tinggi suhu sinte-ringnya maka menyebabkan nilai keausan me-ningkat. Maka keausan semakin tinggi. Pening-katan suhu sintering juga berpengaruh padakekerasan kampas. Semakin tinggi suhu sin-teringnya maka nilai kekerasannya akan semakinmenurun.

Nanang (2005), Bahan komposit sebe-narnya banyak sekali terdapat di alam, karenabahan komposit bisa terdiri dari organik dananorganik seperti bambu, kayu, daun, dan se-bagainya. Secara tidak sadar sebenarnya kitatelah mengenal berbagai jenis komposit. Sese-orang memperkuat tanah liat dengan jerami,merupakan komposit yang sudah lama dikenal.

Landasan TeoriKeausan pada kampas rem berbanding

lurus dengan tekanan operasional dan kece-patannya:

Aus Kampas berbanding lurusdengan —> p.v vp = tekanan permukaan ;v = kecepatan operasional gesekanv = w. R ; w = kecepatan sudut rodaR = Jari-jari roda

Syarat bahan kampas rem:- kekerasan kampas rem harus lebih

rendah dari kekerasan tromol remnya- Tidak mudah panas- Tahanan geseknya besar- Tahan aus

Tabel harga-harga koefisien gesek bebe-rapa bahan kampas rem ditunjukkan pada Tabel1.

Proses KompaksiProses kompaksi adalah proses memam-

patkan serbuk sehingga serbuk akan saling me-lekat dan rongga udara antar partikel akan ter-dorong keluar. Semakin besar tekanan kompaksijumlah udara (porositas) diantara partikel akansemakin sedikit, namun porositas tak mungkinmencapai nilai nol. Hasil kompaksi biasa disebutGreen Body. Proses pemampatan adalah suatuproses mesin kompaksi yang memberikan gayapenekanan uniaksial (German, 1984). Pem-berian tekanan yang sangat besar terhadap mate-rial serbuk yang bertujuan untuk mendapatkanspesimen benda uji yang diinginkan.

SinteringIstilah sintering berasal dari bahasa

Jerman, “sinter” dalam bahasa Inggris seasaldengan kata “cinder” yang berarti bara. Sinteringmerupakan metode pembuatan material dariserbuk dengan pemanasan sehingga terbentukikatan partikel. Sintering adalah pengikatanbersama antar partikel pada suhu tinggi. Sinteringdapat terjadi dibawah suhu leleh (melting point)dengan melibatkan transfer atomic pada kondisipadat.

R


Bahan-bahan Pembentukan KompositBonggol Jagung

Jagung adalah tunuhan monocotil yangbuahnya menempel pada boll/ janggel ja-gung. Janggel jagung termasuk bahan selulosayang bisa menyerap air namun mempunyaisifat cukup kesat. Kandungan air pada bong-gol jagung antara 50%-99%. Berat Jenis :0,9 kgf/dm3

Fiber GlassFiber glass dalam bahan komposit

berperan sebagai bagian utama yang me-nahan beban, sehingga besar kecilnya ke-kuatan bahan komposit sangat tergantungdari kekuatan serat pembentuknya. Semakinkecil bahan (diameter serat mendekati uku-ran kristal) maka semakin kuat bahan ter-sebut, karena minimnya cacat pada material.

Aluminium (Al)Aluminium (Al) merupakan logam ri-

ngan yang mempunyai ketahan korosi yangbaik dan hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat yang baik lainnya sebagai logam. Serbukaluminium (Al) yang disinter memiliki sifatyang berbeda dengan kebanyakan jenis ma-terial yang lainnya.

Matriks (Polyester) dengan Katalisnya.Fungsi matriks adalah sebagai pengi-

kat serat, transfer beban dan pendukung se-rat. Pada komposit serat (Fibrous Compo-sites) matriks yang digunakan adalah resin(plastik yang berfasa cair). Matrik polyesterpaling banyak digunakan terutama untukaplikasi konstruksi ringan

Group Friction PairingCoeficient of FricionDry wet

Operationaltemperature

(oC)

OperationalPressure

(kgf/cm2)

I Grey cast iron, cast steel or steel with:Phenolic PlasticCotton-plasticAsbestos-plasticPressed Asbestos-plasticPressed Metal fibre-BunaGraphit carboon-steel

0,250,4-0,650,3-0,50,2-0,350,4-0,650,25

0,1-0,150,1-0,20,1-0,20,1-0,150,1-0,20,05-0,1

100-150100-150200-300250-500250-300300-550

0,5-70,5-120,5-200,5-800,5-800,2-20

II Grey cast iron, cast steel or steel with:Popplar wood Leather

0,2-0,350,3-0,6

0,1-0,150,1-0,15

100-150100

0,5-50,5-3

III Hard steel-hard steel 0,12-0,17 0,06-0,11 100 5-30

IV Steel-Graphite 0,4-0,5 300

V Grey Cast Iron-steel 0,15-0,2 0,03-0,06 300 8-14

Tabel 1. Karakteristik bahan – bahan kampas rem


Gambar 1. Skema Diagram Alir Penelitian.

METODE PENELITIAN

MULAI

STUDI DATA DARI PENELITIAN TAHAP I,Variasi Komposisi

PERSIAPAN BAHAN&ALAT UJI

VARIASI TEKANAN ,KECEPATAN, KONDISI:

Variasi Bahankampas

TEKANAN(KG/CM2) KECEPATAN KONDISI

10 1000 rpm KERING-BASAH1,2,3 15 1500 rpm KERING-BASAH

20 2000 rpm KERING-BASAH15 1500 KERING-BASAH

2 20 2000 KERING-BASAH25 2500 KERING-BASAH20 2000 KERING-BASAH

3 25 2500 KERING-BASAH30 3000 KERING-BASAH

PENGUKURAN DAYA : Torsi Vs Daya

Uji keausan pengereman Uji Waktu Pengereman

Pengamatan Slip

HASIL PENGUJIAN

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANHasil karakterisasi dengan parameter daya, kecepatan putar , kondisi,

waktu pengereman jarak pengereman

KESIMPULAN

SELESAI

MOMEN SERAPkampas rem pasaran


BAHANKAMP

TEKANAN(KG/CM2)

KECEPATAN(rpm)

KONDISI

10 1000 KERING-BASAH AIR-BASAH OLI1 15 1500 KERING-BASAH AIR-BASAH OLI

20 2000 KERING-BASAH AIR-BASAH OLI

15 1500 KERING-BASAH AIR-BASAH OLI2 20 2000 KERING-BASAH AIR-BASAH OLI

25 2500 KERING-BASAH AIR-BASAH OLI20 2000 KERING-BASAH AIR-BASAH OLI

3 25 2500 KERING-BASAH AIR-BASAH OLI30 3000 KERING-BASAH AIR-BASAH OLI

Hasil Pengujian

Pengujian Keausan Dengan Oghosi WearTest

Gambar 2. Grafik Hasil PengujianKeausan Oghosi Untuk berbagai Media

Pembasahan Pengereman

Pengujian Keausan Dengan Wipro Test

Gambar 3. Perbandingan Harga KeausanWipro Untuk Berbagai Media

Pembasahan

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

Keausan

(mm3/jam)

Water

Oil

exispart V1 V2 V2

UdaraAirOli

HASIL PENELITIAN

Dengan menggunakan variasi komposisidari serat bambu, fiber glass, serbuk aluminium(Al),dengan matriks polyester, dengan hasilterbaik kekerasan dan keausan pada komposisikomposisi sebesar 20 % bonggol jagung + 30% fiber glass + 30 % aluminium (Al) + 20 %polyester, utuk dijadikan prototype kamaps remsepeda motor.

Alat Uji DinamometerAlat ini untuk menguji torsi dan gaya yang

mampu diserap rem, dengan penggerak motorlistrik, dengan mengukur : daya listrik, dari tega-ngan dan arus yang terukur. Bila putaran bisa diukurdengan tachometer, maka torsi serap rem dapatdihitung. Dengan mengukur diameter drum , makagaya gesek dapar diperoleh, selanjutnya bilatekanan bisa diukur,maka kofisien geek rem dapatdiperoleh, baik dalam kondisi kering dan kondisibasah. Dengan percobaan seperti tabel berikut.

Tabel 2. Variasi percobaan pada alat dinamometer.

Variasi Tekanan, Kecepatan, Kondisi:


KESIMPULAN DAN SARAN

KesimpulanDari data hasil penelitian, maka dapat

ditarik kesimpulan bahwa:1. Untuk Pengujian Keausan Ogoshi pada kon-

disi kering, maka bahan kampas rem denganVariasi 2, mempunyai nilai keausan yangp a l i n g r e n d a h y a i t u s e b e s a r 0 . 0 0 0 4 1 m m

2/kg, yang sedikit lebih besar dari produk di pasa-ran dengan keausan sebesar 0.00014 mm2/kg. Untuk Pengujian Keausan Ogoshi Kon-disi basah dengan air, diperoleh bahwa, ba-han kampas rem dengan Variasi 1 paling ren-dah keausannya yaitu sebesar 0,0062 mm2/kg, namun masih lebih tinggi sedikit daribahan kampas rem pasaran (eksipart) yaitusebesar 0,0032 mm2/kgPengujian Keausan Ogoshi Kondisi basahdengan oli, diperoleh bahwa, bahan kampasrem dengan Variasi 2 paling rendah keausan-nya yaitu sebesar 0,0003 mm2/kg, namunmasih lebih tinggi sedikit dari bahan kampasrem pasaran yaitu sebesar 0,00014 mm2/kg

2. Untuk Pengujian Keausan Wipro pada kon-disi kering, maka bahan kampas rem denganVariasi 3, mempunyai nilai keausan yangpaling rendah yaitu sebesar 0.00014mm2/kg,yang sama dari produk di pasaran dengankeausan sebesar 0.00014 mm2/kg. UntukPengujian Keausan Wipro Kondisi basahdengan air, diperoleh bahwa, bahan kampasrem dengan Variasi 2 dan 3 paling rendahkeausannya yaitu sebesar 0,0014 mm2/kg,namun masih lebih tinggi sedikit dari bahankampas rem pasaran yaitu sebesar 0,0007mm2/kgPengujian Keausan Wipro Kondisi basahdengan oli, diperoleh bahwa, bahan kampasrem dengan Variasi 3 paling rendah keausan-nya yaitu sebesar 0,0011 mm2/kg, namunmasih lebih tinggi sedikit dari bahan kampasrem pasaran yaitu sebesar 0,00014 mm2/kg

SaranDari Kesimpulan dapat direkomendasikan

bahwa bahan kampas rem dengan variasi 1 atau2 dapat dijadikan alternatif bahan kampas remyang mendekati karakteristik di pasaran.

DAFTAR PUSTAKA

ASM Handbook, 1990. Friction Lubrication And Wear Technology. ASM International Volume18, USA.

Blau J. Peter, Compositions, Functions, and Testing of Friction Brake Materials and TheirAdditives, U.S. DEPARTMENT OF ENERGY, August 2001.

F. Thumler, 1993. Powder Metalurgy. Institute Of Material, London.

German, R.M., 1984. Powder Metallurgy Science. Metal Powder Industries Federation. Princeton,New Jersey.

Imam Setiyanto, Pramuko, 2009. Pengaruh Variasi Temperatur Sintering Terhadap KetahananAus Bahan Rem Gesek Sepatu. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin UMS,Agustus 2009, Surakarta.

Irfan, Pramuko, 2009, Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi Terhadap Ketahanan KampasRem Gesek Sepatu. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin UMS, Agustus 2009,Surakarta.


Kalpakjian, S., Schmid, Steven R., 2003, Manufacturing Processes for Engineering Materials,Fourth Edition, Illinois Institute of Technology, Chicago.

Niemantsverdriet J. W. Chorkendorff, 2000. Concepts Of Modern Catalysis and Kinetics,Denmark and Netherlands

Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine ( Type OAT- U). Instruction Manual.Tokyo Testing Machine MFG. Co.,ltd. Japan.

pengembangan ketahanan keausan pada bahan kampas rem

Documents