PEMANFAATAN SERBUK TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN FRIKSI KAMPAS REM NON-ASBESTOS SEPEDA MOTOR SKRIPSI. Oleh : FUAD DWI FITRIANTO K

Transkripsi

1 PEMANFAATAN SERBUK TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN FRIKSI KAMPAS REM NON-ASBESTOS SEPEDA MOTOR SKRIPSI Oleh : FUAD DWI FITRIANTO K FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Desember 2012

2 PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama NIM Jurusan/Program Studi : Fuad Dwi Fitrianto : K : PTK/Pendidikan Teknik Mesin menyatakan bahwa skripsi saya berjudul PEMANFAATAN SERBUK TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN FRIKSI KAMPAS REM NON-ASBESTOS SEPEDA MOTOR ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri. Selain itu, sumber informasi yang dikutip dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka. Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini jiplakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya. Surakarta, Desember 2012 Yang membuat pernyataan, Fuad Dwi Fitrianto ii

3 PEMANFAATAN SERBUK TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN FRIKSI KAMPAS REM NON-ASBESTOS SEPEDA MOTOR Oleh : FUAD DWI FITRIANTO K Skripsi Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Desember 2012 iii

4 PERSETUJUAN Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta. Surakarta, Desember 2012 iv

5 PENGESAHAN Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan. Hari : Rabu Tanggal : 19 Desember 2012 Tim Penguji Skripsi Nama Terang Tanda Tangan Ketua Sekretaris Anggota I Anggota II : Drs. Ranto HS, M.T. : Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng : Yuyun Estriyanto, ST., M.T. : Budi Harjanto, S.T., M.Eng. v

6 ABSTRAK Fuad Dwi Fitrianto. PEMANFAATAN SERBUK TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN FRIKSI KAMPAS REM NON- ASBESTOS SEPEDA MOTOR. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta. Desember Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi bahan serbuk tongkol jagung, serbuk kuningan, MgO dan resin polyester terhadap nilai kekerasan dan nilai keausan. Selain itu juga untuk mengetahui variasi komposisi bahan kampas rem yang paling optimal yang mendekati nilai standar kampas rem merk Indoparts. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen dan anilisis data menggunakan teknik analisis deskriptif. Penelitian dan pengujian yang dilakukan terdiri dari beberapa tahap, di antaranya pembuatan spesimen (pencampuran bahan, proses kompaksi, proses sintering), pengambilan foto makro, pengujian kekerasan Brinell dan pengujian keausan Ogoshi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besar persentase komposisi serbuk tongkol jagung dan semakin kecil persentase serbuk kuningan, maka nilai kekerasan semakin kecil dan nilai keausan semakin besar. Hal ini disebabkan karena sifat serbuk tongkol jagung lebih lunak daripada serbuk kuningan. Komposisi yang paling optimal yang mendekati nilai standar kampas rem merk Indopart dengan nilai kekerasan 18,5 kg/mm 2 dan nilai keausan 0, mm 2 /kg adalah pada komposisi 30% serbuk tongkol jagung, 30% serbuk kuningan, 20% MgO dan 20% resin. Pada komposisi tersebut menghasilkan nilai kekerasan sebesar 17,1 kg/mm 2 dan nilai keausan sebesar 0, mm 2 /kg. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi komposisi bahan penyusun mempunyai pengaruh terhadap nilai kekerasan dan nilai keausan. Komposisi bahan kampas rem yang mendekati nilai standar kekerasan dan nilai standar keausan dapat diaplikasikan di sepeda motor. Kata kunci: komposit, serbuk tongkol jagung, kampas rem non-asbestos, kekerasan, keausan vi

7 ABSTRACT Fuad Dwi Fitrianto. UTILIZATION OF CORNCOBS POWDER AS ALTERNATIVE FRICTION MATERIAL OF MOTORCYCLE S NON- ASBESTOS BRAKE LINING. Thesis/Essay. Faculty of Teaching and Science Education, Sebelas Maret University of Surakarta. December The purpose of this research are to know the effect of variations material composition of corncobs powder, brass powder, MgO and polyester resin for hardness value and wear value. Beside that to know the variation of brake lining material composition which the most optimal and approximate standart of value Indopart brake lining. This research is an experimental research and analysis data which used descriptive analysis techniques. The research and testing which have been done consist of several steps, including the manufacture of specimens (mixing of materials, compaction process, sintering process), taking macro photo, Brinell of hardness testing and Ogoshi of wear testing. The result of research indicate that if composition percentage of corncobs powder more than brass powder percentage it cause hardness value smaller and wear value greater. This is because the nature of corncobs powder is softer than brass powder. The most optimal composition that approaches the standard of Indopart brake lining is with 18.5 kg/mm 2 of hardness value and mm 2 /kg of wear value is at 30% composition of corncobs powder, 30% of brass powder, 20% of MgO and 20% of resin. In that composition produce 17.1 kg/mm 2 of hardness value and mm 2 /kg of wear value. The results of research indicate that variations in the composition of constituent material have an influence on hardness value and wear value. Brake lining material composition which approximate standart of hardness value and wear value can applying in the motorcycle s. Keywords: composite, corncobs powder, non-asbestos brake lining, hardness, wear resistance vii

8 MOTTO Bahwa tiada yang orang dapatkan, kecuali yang ia usahakan, Dan bahwa usahanya akan kelihatan nantinya (Q.S. An Najm ayat 39-40) Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum, sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri (Q.S. Ar Ro du ayat 11) Tak ada yang dapat menolong selain Yang Disana, dan tak ada yang dapat membantu selain Yang Disana, Dialah Tuhan (Ebiet G. Ade) Menjadi sukses itu bukanlah suatu kewajiban, tetapi berjuang untuk menjadi sukses adalah suatu kewajiban (Fuad Dwi Fitrianto) Kebenaran hari ini belum tentu kebenaran hari esok, begitu juga kesalahan hari ini belum tentu kesalahan hari esok (Hitam Putih) viii

9 PERSEMBAHAN Teriring syukurku pada-mu, kupersembahkan karya ini untuk : Bapak dan Ibu Tercinta Terimakasih atas segala do a restu, dan kasih sayang serta dukungan baik moril maupun materiil yang tiada henti mengalir di berikan kepadaku selama ini. Ibu bapak kalian yang terbaik, kalian yang selalu ada di hatiku dan kalian adalah segalanya. Kakakku Tercinta Terimaksih atas doa, dukungan, semangat serta perhatiannya kepadaku. Terimakasih selama ini selalu membimbingku dalam hal kebaikan dan mengingatkanku dalam hal keburukan. Rina Mayasari Terimakasih atas semangat, motivasi dan perhatian yang selalu kau berikan. Teman teman Seperjuangan Santoso, Prisma Endik dan Dian Saprol, terimakasih atas semangat, perjuangan dan kerjasama serta kebersamaan kita. Teman teman Pendidikan Teknik Mesin 08 Almamaterku ix

10 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rohmat, taufik, hidayah, dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini berjudul PEMANFAATAN SERBUK TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN FRIKSI KAMPAS REM NON-ASBESTOS SEPEDA MOTOR. Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan pada Program Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Skripsi ini dapat diselesaikan tidak lepas dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada yang terhormat: 1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan ijin menyusun skripsi. 2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS yang telah memberikan persetujuan atas permohonan penyusunan skripsi. 3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP UNS yang telah memberikan persetujuan atas permohonan penyusunan skripsi. 4. Drs. Ranto HS, M.T. selaku Pembimbing Akademik. 5. Yuyun Estriyanto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I, yang selalu memberikan motivasi dan bimbingan dengan penuh kesabaran. 6. Budi Harjanto, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing II, yang selalu memberikan motivasi dan bimbingan dengan penuh kesabaran. 7. Sukatiman, S.T., M.Si. selaku Kepala Laboratorium Bangunan, Program Studi Pendidikan Teknik Bangunan, Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan ijin tempat untuk penelitian. 8. Sriyanta, S.T. selaku staff Laboratorium Bahan Teknik, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta yang telah mendampingi pengujian dalam penelitian ini. x

11 9. Lilik Dwi Setyana, S.T., M.T. selaku staff Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta yang telah mendampingi pengujian dalam penelitian ini. 10. Maruto, S.T. selaku staff Laboratorium Material, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah mendampingi pengujian dalam penelitian ini. 11. Teman-teman seperjuangan PTM 08 terimakasih atas kerjasama dan bantuannya. 12. Semua pihak yang penulis tidak bisa sebutkan satu persatu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dari semua pihak. Apabila dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini terdapat kesalahan dan hal yang tidak berkenan, penulis sampaikan mohon maaf yang sebesar-besarnya. Surakarta, Desember 2012 Penulis xi

12 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PERNYATAAN HALAMAN PENGAJUAN HALAMAN PERSETUJUAN HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN ABSTRAK HALAMAN MOTTO HALAMAN PERSEMBAHAN KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN Halaman i ii iii iv v vi viii ix x xii xv xvi xviii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah 1 B. Identifikasi Masalah 4 C. Pembatasan Masalah 4 D. Perumusan Masalah 5 E. Tujuan Penelitian 5 F. Manfaat Penelitian 6 BAB II KAJIAN TEORI A. Tinjauan Pustaka 7 1. Dasar-dasar Komposit 7 2. Kampas Rem Bahan dan Pembuatan Kampas Rem Pengujian Spesimen 28 B. Penelitian yang Relevan 33 xii

13 C. Kerangka Berpikir 35 D. Hipotesis Penelitian 36 BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian Tempat Penelitian Waktu Penelitian 37 B. Metode Penelitian 38 C. Spesimen Benda Uji 38 D. Teknik Pengumpulan Data Identifikasi Variabel Instrumen Penelitian Bahan dan Alat Penelitian 44 E. Prosedur Penelitian 47 F. Teknik Analisis Data 50 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian Foto Spesimen Kampas rem Hasil Foto Makro Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Hasil Pengujian Keausan Ogoshi 56 B. Pembahasan Data Pembahasan Foto Spesimen Kampas Rem Pembahasan Foto Makro Pembahasan Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Pembahasan Hasil Pengujian Keausan Ogoshi 62 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan 64 B. Implikasi Implikasi Teoritis Implikasi Praktis 65 C. Saran 65 xiii

14 DAFTAR PUSTAKA 67 LAMPIRAN 69 xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.1. Spesifikasi Resin Unsaturated Polyester Yukalac BQTN Variasi Perbandingan Fraksi Berat Bahan Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Spesimen Kampas Rem Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Kampas Rem Merk Indoparts Hasil Pengujian Keausan Ogoshi Spesimen Kampas Rem Hasil Pengujian Keausan Ogoshi Kampas Rem Merk Indoparts Variasi Komposisi Bahan Kampas Rem 57 xv

16 DAFTAR GAMBAR Gambar xvi Halaman 2.1. Komposit Serat Komposit Serpih Komposit Partikel Filled (skeletal) Composites Laminar Composites Kampas Rem Tongkol Jagung dan Serbuk Tongkol Jagung Magnesium Oksida (MgO) Serbuk Kuningan Resin Polyester Proses Kompaksi Metode Kompaksi dengan Temperatur Metode Kompaksi tanpa Temperatur Mekanisme Pemadatan Serbuk dengan Proses Sintering Pengujian Keausan dengan Metode Ogoshi Pengujian Kekerasan Metode Brinell Penyaring dengan Tipe MBT Sieve Shaker AG Oven Elektrik Timbangan Digital Mesin Press Alat Uji Keausan Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U) Alat Uji Kekerasan Brinell Zoom Stereo Microscope Pengaduk (Mixer) Cetakan (Dies) Diagram Alir Penelitian Spesimen Kampas Rem 51

17 4.2. Foto Makro Spesimen Kampas Rem Foto Makro Kampas Rem Merk Indoparts Grafik Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Kampas Rem terhadap Kekerasan Grafik Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Kampas Rem terhadap Keausan 62 xvii

18 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1. Tabel Nomor Kekerasan Brinell Data Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Data Hasil Pengujian Keausan Ogoshi Daftar Kegiatan Seminar Proposal Skripsi Surat Permohonan Ijin Menyusun Skripsi Surat Keputusan Dekan FKIP UNS Surat Permohonan Ijin Reserch kepada Rektor UNS Surat Permohonan Ijin Penelitian di Laboratorium Bangunan Pendidikan Teknik Bangunan UNS Surat Permohonan Ijin Penelitian di Laboratorium Bahan Teknik, Jurusan Teknik Mesin dan Industri UGM Surat Permohonan Ijin Penelitian di Laboratorium Bahan Teknik Program Diploma Teknik Mesin UGM Surat Permohonan Ijin Penelitian di Laboratorium Material Teknik Mesin UNS Surat Keterangan Pelaksanaan Penelitian di Laboratorium Bangunan, Program Studi Pendidikan Teknik Bangunan UNS Surat Keterangan Pelaksanaan Pengujian di Laboratorium Material Teknik Mesin UNS Surat Keterangan Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Surat Keterangan Pelaksanaan Pengujian di Laboratorium Bahan Teknik Jurusan Teknik Mesin dan Industri UGM Surat Keterangan Pelaksanaan Pengujian di Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin UGM Foto Pelaksanaan Penelitian 94 xviii

19 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Perkembangan teknologi di berbagai bidang sangat pesat terutama dalam bidang otomotif, para produsen perakitan sepeda motor mengembangkan kemampuan performa mesin dan teknologi yang mendukungnya kian pesat. Saat ini perkembangan tersebut sangat signifikan dalam hal aerodinamika dan performa mesin dengan meningkatkan tenaga yang dihasilkan. Dengan berkembangnya performa kendaraan saat ini dibutuhkan sistem pengereman yang efektif dan juga sebagai safety dalam berkendaraan. Sistem pengereman yang baik harus dapat menunjang daya dan kecepatan pada kendaraan tersebut dimana bagian terpenting dari sistem pengereman adalah kampas rem, yaitu media yang bekerja untuk memperlambat atau mengurangi laju kendaraan. Untuk mendapatkan pengereman yang maksimal maka dibutuhkan kampas rem dengan kemampuan pengereman yang baik dan efisien, dimana efisiensi dari rem sangat dipengaruhi oleh besarnya koefisien gesek kampas rem. Kualitas kampas rem dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu komposisi bahan, jenis bahan dan kekerasan. Kampas rem yang terlalu keras menyebabkan umur drum atau cakram menjadi pendek, apabila terlalu lunak maka umur kampas rem akan lebih pendek (Imam Setiyanto, 2009). Bahan komposit merupakan salah satu bahan alternatif yang dapat digunakan untuk pembuatan kampas rem. Dalam perkembangan teknologi komposit mengalami kemajuan yang sangat pesat ini dikarenakan keistimewaan sifat yang renewable atau terbarukan dan juga rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi kekakuan, ketahan terhadap korosi dan lain-lain, sehingga mengurangi konsumsi bahan kimia maupun gangguan lingkungan hidup. Penggunaan bahan baku bukan asbes yang bersifat lebih ramah lingkungan, memiliki daya cengkram kuat pada suhu pengereman di atas 300 o C dan faktor keamanan yang lebih baik. Pertimbangan kampas rem berjenis nonasbestos yang lebih menguntungkan berbagai faktor maka saatnya mulai 1

20 2 dikembangkan dan disosialisasikan untuk mengurangi pemakaian bahan berbasis asbestos yang lebih banyak berdampak negatif bagi pemakai serta tidak ramah lingkungan. Kampas rem yang terbuat dari bahan non-asbestos biasanya terdiri dari 4 s/d 5 macam fiber di antaranya kevlar, steel fiber, rock wool, cellulose dan carbon fiber yang memiliki serat panjang sedangkan kampas rem dari bahan asbestos hanya memiliki 1 jenis fiber yaitu asbes yang merupakan komponen yang menimbulkan karsinogenik. Akibat dari perbedaan ini makanya kampas rem yang mengandung asbestos memiliki kelemahan dalam kondisi basah, karena asbestos hanya terdiri dari 1 jenis fiber, ketika kondisi basah bahan tersebut akan mengalami efek licin seperti menggesekkan jari di atas kaca basah (licin/tidak pakem). Bilamana bahan menggunakan kampas rem non-asbestos yang memiliki beberapa jenis fiber maka efek licin tersebut dapat teratasi. Mengingat kampas rem asbestos hanya menggunakan bahan mentah maksimal 6 jenis material dan non-asbestos menggunakan lebih dari 12 jenis material, maka asbestos hanya bisa bertahan sampai dengan suhu 200 o C sedang non-asbestos bertahan sampai 360 o C, hal ini berarti bahwa rem asbestos akan blong (fading) pada temperatur 250 o C sedang non-asbestos cenderung stabil (tidak blong) (Wawan KH dan Arief TW, 2009). Desi Kiswiranti (2007) menyatakan bahwa secara umum bahan friksi kampas rem memiliki tiga penyusun bahan yaitu bahan pengikat, bahan serat dan bahan pengisi. Bahan pengikat terdiri dari berbagai resin diantaranya phenolic, epoxi, polyester, silicone dan rubber. Resin tersebut berfungsi untuk pengikat berbagai zat penyusun didalam friksi. Bahan pengikat dapat membentuk sebuah matriks pada suhu yang relatif stabil. Serat berfungsi untuk meningkatkan koefisien gesek dan meningkatkan kekuatan mekanik bahan. Serat terdiri dari serat buatan dan alami. Serat buatan misalnya nilon, Cu-Zn, Al, karbon, rock wool dan serat gelas. Serat alami yang sering dipakai sebagai penguat yaitu serat yang terdapat di alam yang sifatnya alami misalnya bambu, rami, serabut kelapa,

21 3 tongkol jagung dan masih banyak yang lainnya. Serat tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan dalam pembuatan kampas rem non-asbestos. Sesuai dengan pernyataan Desi Kiswiranti (mengutip simpulan Robinson, J.W. et al, 1990) bahwa untuk memodifikasi tingkat friksi dan membersihkan permukaan rotor ditambahkan bahan abrasif misalnya Al 2 O 3, SiO 2, MgO, Fe 3 O 4, Cr 2 O 3, SiC, ZrSiO 4 dan kianit/al 2 SiO. Abrasif ini juga digunakan untuk mengontrol kecepatan wear dan menstabilkan koefisien gesek, sedangkan bahan pengisi digunakan untuk meningkatkan proses produksi dan bertindak sebagai minyak pelumas. Bahan pengisi ini terdiri dari dua jenis yaitu bahan pengisi organik dan anorganik. Bahan pengisi organik misalnya CNSL (Cashew Nut Shell Liquid/Oil), dust dan rubber crumb (remah karet). Bahan pengisi anorganik misalnya vermiculite, BaSO 4, CaCO, Ca(OH) 2 dan MgO (2007). Bahan friksi pada komponen kampas rem sepeda motor merupakan bahan habis setelah dipakai. Maka dari itu dalam pembuatan kampas rem, bahan yang digunakan harus selalu tersedia secara terus menerus dan tidak akan punah. Kita tahu negara Indonesia merupakan negara agraris dengan banyak berbagai tanaman, salah satunya jagung. Jagung banyak dimanfaatkan bagi kehidupan manusia, begitu juga dengan limbahnya yaitu tongkol, batang serta daunnya. Pemanfaatan tongkol jagung masih sangat terbatas. Kebanyakan limbah tongkol jagung hanya digunakan untuk bahan tambahan makanan ternak, atau hanya digunakan sebagai bahan bakar setelah melalui proses pengeringan, misalnya dengan penjemuran di bawah matahari. Untuk menghasilkan energi yang lebih efisien, tongkol jagung dapat dibuat menjadi arang terlebih dahulu, dapat pula dibuat menjadi briket dengan mencampur bahan lain, misalnya sampah plastik dan lumpur. Sebuah perusahaan di Iowa, AS berhasil memanfaatkan tongkol jagung sebagai berbagai produk yang ramah lingkungan. Tongkol memiliki sifat-sifat seperti salah satu bagiannya keras dan sebagian bersifat menyerap (absorbent), juga sifat-sifat yang merupakan gabungan beberapa sifat, seperti: tidak terjadi reaksi kimia bila dicampur dengan zat kimia lain (inert), dapat terurai secara alami

22 4 dan ringan (Teguh Wikan W, dkk., 2007). Tongkol jagung merupakan salah satu bahan yang ideal untuk pembuatan kampas rem. Adapun penelitian ini dianggap perlu dilakukakan untuk mencari bahan kampas rem yang bukan saja unggul dalam sifat-sifat mekanik tetapi juga optimal dalam aplikasinya serta memanfaatkan material limbah dalam jumlah cukup besar. Selain itu juga untuk mengetahui komposisi bahan penyusun yang digunakan. Dengan latar belakang inilah maka penulis mengadakan penelitian dengan mengambil judul : PEMANFAATAN SERBUK TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN FRIKSI KAMPAS NON-ASBESTOS SEPEDA MOTOR. B. Identifikasi Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dikemukakan di atas, maka didapatkan beberapa permasalahan. Untuk itu perlu suatu identifikasi terhadap permasalahan yang ada sebagai berikut: 1. Kampas rem asbestos lebih banyak berdampak negatif dan tidak ramah lingkungan. 2. Dibutuhkan suatu inovasi dalam pembuatan kampas rem non-asbestos. 3. Pemanfaatan limbah tongkol jagung yang kurang optimal, sehingga perlu dikembangkan terutama untuk material komposit. C. Pembatasan Masalah Agar permasalahan yang dibahas tidak melebar, maka perlu diadakan pembatasan masalah sebagai berikut: 1. Bahan kampas rem yang digunakan adalah serbuk tongkol jagung, serbuk kuningan (Cu-Zn), magnesium oksida (MgO), resin polyester. 2. Proses pembuatan kampas rem menggunakan tekanan kompaksi hidrolis dengan beban 2 ton atau 2000 kg dengan waktu kompaksi 15 menit, dan disinterring dengan suhu 200 o C selama 30 menit. 3. Pengujian spesimen kampas rem.

23 5 a. Pengujian keausan gesek yang diteliti adalah koefisien gesek (aus) menggunakan metode pengujian ogoshi. b. Pengujian kekerasan yang diuji adalah kekerasan kampas rem dengan metode pengujian kekerasan brinel). D. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang dan identifikasi masalah tersebut di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut: 1. Adakah pengaruh variasi komposisi bahan serbuk tongkol jagung, MgO, serbuk kuningan dan resin polyester terhadap nilai kekerasan dan nilai keausan? 2. Manakah variasi komposisi campuran bahan serbuk tongkol jagung, MgO, serbuk kuningan dan resin polyester yang paling optimal yang mendekati nilai standar kampas rem? E. Tujuan Penelitian Suatu penelitian akan lebih mudah apabila mempunyai tujuan yang jelas. Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui pengaruh variasi komposisi bahan serbuk tongkol jagung, MgO, serbuk kuningan dan resin polyester terhadap nilai kekerasan dan nilai keausan. 2. Mengetahui variasi komposisi campuran bahan serbuk tongkol jagung, MgO, serbuk kuningan dan resin polyester yang paling optimal yang mendekati nilai standar kampas rem.

24 6 F. Manfaat Penelitian Hasil penilitian ini diharapkan akan mempunyai manfaat dan berguna bagi peneliti dan pihak lain yang berkepentingan. Manfaat yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah : 1. Manfaat Teoritis a. Menambah khasanah ilmu pengetahuan khususnya bidang studi teknik mesin yang berkaitan dengan penelitian ini. b. Sebagai referensi bagi pihak lain yang mengadakan penelitian sejenis. c. Membangkitkan minat mahasiswa untuk melanjutkan penelitian tentang komposit. 2. Manfaat Praktis a. Memberikan alternatif solusi untuk memanfaatkan limbah tongkol jagung. b. Dapat digunakan sebagai acuan bagi masyarakat dalam upaya meningkatkan industri otomotif, khususnya kampas rem.

25 BAB II KAJIAN TEORI A. Tinjauan Pustaka 1. Dasar dasar Komposit a. Pengertian Komposit Menurut Pratama (2011) material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal. Composite berasal dari kata kerja to compose yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur secara makroskopis. Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya. Material komposit terdiri dari lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya. Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan ketahanan yang lebih tinggi, tahan korosi dan ketahanan aus. Dapat disimpulkan bahwa bahan komposit (atau komposit) adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisika dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit). Jika perpaduan ini terjadi dalam skala makroskopis, maka disebut sebagai komposit. Jika perpaduan ini bersifat mikroskopis (molekular level), maka disebut sebagai alloy (paduan). 7

26 8 b. Tujuan Dibentuknya Komposit Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yaitu : 1) Memperbaiki sifat mekanik dan sifat spesifik tertentu. 2) Mempermudah design yang sulit pada manufaktur. 3) Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya. 4) Menjadikan bahan lebih ringan. c. Bagian-Bagian Utama dari Komposit 1) Serat Serat berperan sebagai penyangga kekuatan dari struktur komposit, beban yang awalnya diterima oleh matriks kemudian diteruskan ke serat oleh karena itu serat harus mempunyai kekuatan tarik dan elastisitas yang lebih tinggi daripada matriks. Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat alam dan serat sintetis. Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuhtumbuhan dan binatang. Serat ini telah banyak digunakan oleh manusia di antaranya kapas, wol, sutera, pelepah pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan kenaf atau goni. Keunggulan serat alam sebagai filler komposit dibandingkan dengan serat sintetis sudah dapat diterima dan mendapat perhatian khusus dari para ahli material di dunia. Keunggulan tersebut antara lain densitas rendah, harga lebih murah, ramah lingkungan, dan tidak beracun. Serat alam memiliki kelemahan yaitu ukuran serat yang tidak seragam, kekuatan serat sangat dipengaruhi oleh usia. Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. Serat sintetis mempunyai beberapa kelebihan yaitu sifat dan ukurannya yang relatif seragam, kekuatan serat dapat diupayakan sama sepanjang serat. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, kevlar, nylon, dan lain-lain (Yanu Rianto, 2011).

27 9 2) Matriks Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai beberapa fungsi yaitu mentransfer tegangan ke serat, membentuk ikatan koheren, permukaan matriks/serat, melindungi serat, memisahkan serat, melepas ikatan dan tetap stabil setelah proses manufaktur. Menurut Gibson (1994), bahwa matriks dalam struktur komposit dapat berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Syarat utama yang harus dimiliki oleh bahan matriks adalah bahan matriks tersebut harus dapat meneruskan beban, sehingga serat harus bisa melekat pada matriks dan kompatibel antara serat dan matriks. Umumnya matriks yang dipilih adalah matriks yang memiliki ketahanan panas yang tinggi. Matriks sebagai pengisi ruang komposit memegang peranan penting dalam mentransfer tegangan, melindungi serat dari lingkungan dan menjaga permukaan serat dari pengikisan. Matriks harus memiliki kompatibilitas yang baik dengan serat. Gibson (1994) menyatakan bahwa matriks dalam struktur komposit bisa berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matriks secara umum berfungsi untuk mengikat serat menjadi satu struktur komposit. Matriks memiliki fungsi: a) Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur. b) Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan. c) Mentransfer dan mendistribusikan beban ke filler. d) Menyumbangkan beberapa sifat seperti: kekakuan, ketangguhan, dan tahanan listrik. Dalam proses pembuatan material komposit, matriks harus memiliki kemampuan meregang yang lebih tinggi dibandingkan dengan serat. Apabila tidak demikian, maka material komposit tersebut akan mengalami patah pada bagian matriksnya terlebih dahulu. Akan tetapi apabila hal itu dipenuhi, maka material komposit tersebut akan patah secara alami bersamaan antara serat dan matriks.

28 10 Berdasarkan bahan penyusunnya matriks terbagi atas matriks organik dan inorganik. Matriks organik adalah matriks yang terbuat dari bahan-bahan organik. Matriks ini banyak digunakan karena proses penggunaannya menjadi komposit cepat dan mudah serta dengan biaya yang rendah. Salah satu contoh matriks organik adalah resin polyester. Matriks inorganik adalah matriks yang terbentuk dari bahan logam yang pada umumnya memiliki berat dan kekuatan tinggi. d. Jenis-jenis Komposit 1) Menurut Struktur dari Penyusunnya Menurut Yanu Rianto (mengutip buku Schwartz, 1984) komposit dibedakan menjadi 5 kelompok menurut bentuk struktur dari penyusunnya (2011), yaitu: a) Komposit Serat (Fiber Composite) Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai bahan penguatnya. Dalam pembuatan komposit, serat dapat diatur memanjang (unidirectional composites) atau dapat dipotong kemudian disusun secara acak (random fibers) serta juga dapat dianyam (cross-ply laminate). Komposit serat sering digunakan dalam industri otomotif dan pesawat terbang. a. unidirectional fiber composite b. random fiber composite Gambar 2.1. Komposit Serat (Sumber: Yanu Rianto, 2011)

29 11 b) Komposit Serpih (Flake Composite) Flake Composites adalah komposit dengan penambahan material berupa serpih kedalam matrikssnya. Flake dapat berupa serpihan mika, glass dan metal. Gambar 2.2. Komposit Serpih (Sumber: Yanu Rianto, 2011) c) Komposit Butir (Particulate Composite) Particulate composites adalah salah satu jenis komposit di mana dalam matriks ditambahkan material lain berupa serbuk/butir. Perbedaan dengan flake dan fiber composites terletak pada distribusi dari material penambahnya. Dalam particulate composites, material penambah terdistribusi secara acak atau kurang terkontrol daripada flake composites. Gambar 2.3. Komposit Partikel (Sumber: Yanu Rianto, 2011)

30 12 d) Komposit Isian (Filled Composite) Filled composites adalah komposit dengan penambahan material ke dalam matrikss dengan struktur tiga dimensi dan biasanya filler juga dalam bentuk tiga dimensi. Gambar 2.4. Filled (Skeletal) Composites (Sumber: Yanu Rianto, 2011) e) Komposit Lapisan (Laminar Composite) Laminar composites adalah komposit dengan susunan dua atau lebih layer, dimana masing masing layer dapat berbeda beda dalam hal material, bentuk, dan orientasi penguatannya. Gambar 2.5. Laminar Composites (Sumber: Yanu Rianto, 2011) 2) Berdasarkan Matriksnya Berdasarkan bentuk dari matriksnya komposit dapat dibedakan menjadi sebagai berikut (Gibson, 1994):

31 13 a) Komposit Matriks Polimer (Polymer Matrix Composites PMC) Komposit jenis ini terdiri dari polimer sebagai matriks baik itu thermoplastic maupun jenis thermosetting. Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu, serta melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat kembali (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Thermoplastic yang lazim dipergunakan sebagai matriks misalnya polyolefin (polyethylene, polypropylene), vinylic (polyvinylchloride, polystyrene, polytetrafluorethylene), nylon, polyacetal, polycarbonate, dan polyfenylene. Thermosets tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Thermosets yang banyak digunakan saat ini adalah epoxy dan polyester tak jenuh. Resin polyester tak jenuh adalah matriks thermosetting yang paling banyak dipakai untuk pembuatan komposit. Resin jenis ini digunakan pada proses pembuatan dengan metode hand lay-up. b) Komposit Matriks Logam (Metal Matrix Composites MMC) Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matriks logam. Komposit ini menggunakan suatu logam seperti alumunium sebagai matriks dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun Komposit MMC berkembang pada industri otomotif digunakan sebagai bahan untuk pembuatan komponen otomotif seperti blok silinder mesin, pully, poros, dan gardan.

32 14 c) Komposit Matriks Keramik (Ceramic Matrix Composites CMC) CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide, dan nitrid. Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan matriks keramik di sekeliling daerah filler (penguat). 3) Berdasarkan Strukturnya a) Struktur Laminate Laminate adalah gabungan dari dua atau lebih lamina (satu lembar komposit dengan arah serat tertentu) yang membentuk elemen struktur secara integral pada komposit. Proses pembentukan lamina ini menjadi laminate dinamakan proses laminai. Sebagai elemen sebuah struktur, lamina yang serat penguatnya searah saja (unidirectional lamina) pada umumnya tidak menguntungkan karena memiliki sifat yang buruk. Untuk itulah struktur komposit dibuat dalam bentuk laminate yang terdiri dari beberapa macam lamina atau lapisan yang diorientasikan dalam arah yang diinginkan dan digabungkan bersama sebagai sebuah unit struktur. b) Struktur Sandwich Komposit sandwich merupakan salah satu jenis komposit struktur yang sangat potensial untuk dikembangkan. Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari 3 lapisan yang terdiri dari flat composite (metal sheet) sebagai kulit permukaan (skin) serta meterial inti (core) di bagian tengahnya (berada di antaranya). Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan kekuatan yang

33 15 tinggi. Sehinggga untuk mendapatkan karakteristik tersebut, pada bagian tengah diantara kedua skin dipasang core. Komposit sandwich merupakan jenis komposit yang sangat cocok untuk menahan beban lentur, impak, meredam getaran dan suara. Komposit sandwich dibuat untuk mendapatkan struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Biasanya pemilihan bahan untuk komposit sandwich, syaratnya adalah ringan, tahan panas dan korosi, serta harga juga dipertimbangkan. Dengan menggunakan material inti yang sangat ringan, maka akan dihasilkan komposit yang mempunyai sifat kuat, ringan, dan kaku. Komposit sandwich dapat diaplikasikan sebagai struktural maupun non-struktural bagian internal dan eksternal pada kereta, bus, truk, dan jenis kendaraan yang lainnya. e. Kelebihan Bahan Komposit Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan bahan konvensional seperti logam. Kelebihan tersebut dapat dilihat dari beberapa sudut yang penting, seperti sifat mekanikal dan fisikal serta biaya. 1) Sifat-Sifat Mekanikal dan Fisikal Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan penting dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit. Gabungan matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dari bahan konvensional seperti keluli. a) Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah berbanding dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting dalam konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk komposit yang dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam.

34 16 Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam industri pembuatan seperti automobile dan angkasa lepas. Ini karena berhubungan dengan penghematan bahan bakar. b) Dalam industri angkasa lepas terdapat kecendrungan untuk menggantikan komponen yang diperbuat dari logam dengan komposit karena telah terbukti komposit mempunyai rintangan terhadap fatigue yang baik terutamanya komposit yang menggunakan serat karbon. c) Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisa yang lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari. Kecendrungan komponen logam untuk mengalami kakisan menyebabkan biaya pembuatan yang tinggi. Bahan komposit sebaiknya mempunyai rintangan terhadap kakisan yang baik. d) Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility (berdaya guna) yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik yang dapat dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matrikss dan serat yang digunakan. Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat dengan matrikss untuk menghasilkan komposit hibrid. e) Massa jenis rendah (ringan). f) Lebih kuat dan lebih ringan. g) Perbandingan kekuatan dan berat yang menguntungkan. h) Lebih kuat (stiff), ulet (tough) dan tidak getas. i) Koefisien pemuaian yang rendah. j) Tahan terhadap cuaca. k) Tahan terhadap korosi. l) Mudah diproses (dibentuk). m) Lebih mudah dibanding metal. 2) Biaya Faktor biaya juga memainkan peranan yang sangat penting dalam membantu perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan penghasilan suatu produk yang seharusnya

35 memperhitungkan beberapa aspek seperti biaya bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia, dan sebagainya. 17 f. Kekurangan Bahan Komposit 1) Tidak tahan terhadap beban shock (kejut) dan crash (tabrak) dibandingkan dengan metal. 2) Kurang elastis. 3) Lebih sulit dibentuk secara plastis. 2. Kampas Rem Gambar 2.6. Kampas Rem a. Pengertian Kampas Rem Kampas rem merupakan salah satu komponen yang terdapat dalam setiap kendaraan. Kampas rem merupakan media yang berfungsi untuk memperlambat maupun menghentikan laju kendaraaan. Terutama pada saat kendaraan berkecepatan tinggi fungsi kampas rem memiliki beban mencapai 90% dari komponen lainnya, bahkan keselamatan jiwa manusia tergantung pada kualitas dari komponen tersebut. Dibutuhkan kampas rem dengan kemampuan yang baik dan efisien agar didapatkan daya pengereman yang optimal. Kampas rem memiliki peranan yang sangat penting, bahkan keselamatan jiwa pengendara tergantung pada kualitas kampas rem tersebut.

36 18 b. Kampas Rem Asbestos Kampas rem dari bahan asbestos hanya memiliki 1 jenis fiber yaitu asbes yang merupakan komponen yang menimbulkan karsinogenik. Hal ini bertujuan agar membuat kampas menjadi awet, tetapi ada kerugian yang ditimbulkan antara lain kelemahan dalam kondisi basah. Karena asbestos hanya terdiri dari 1 jenis fiber, ketika kondisi basah bahan tersebut akan mengalami efek licin seperti menggesekkan jari di atas kaca basah (licin/tidak pakem), juga dapat membuat piringan menjadi cepat habis, rem kurang pakem, asbestos hanya bisa bertahan sampai dengan suhu 200 o C hal ini berarti bahwa rem asbestos akan blong (fading) pada temperatur 250 o C dan harganya juga lebih murah. Kampas rem asbestos juga tidak ramah lingkungan dan dapat menyebatkan penyakit kanker. c. Kampas Rem Non Asbestos Kampas rem yang terbuat dari bahan non asbestos biasanya terdiri dari 4 s/d 5 macam fiber di antaranya kevlar, steel fiber, rock wool, cellulose dan carbon fiber yang memiliki serat panjang. Hal ini bertujuan agar efek licin tersebut dapat teratasi. Rem non-asbestos mempunyai keuntungan bertahan sampai suhu 360 o C sehingga cenderung stabil (tidak blong). Kampas rem non-asbestos yang terbuat dari material berkualitas seperti Kevlar/aramyd. Kevlar ini bahan yang digunakan untuk baju anti peluru di mana Kevlar mampu menghambat laju putaran peluru sampai berhenti, jadi pada dasarnya Kevlar itu menghentikan putaran peluru bukan memantulkan peluru seperti baja. Inilah yang kadang kadang orang berpendapat non-asbestos keras padahal tidak, terbukti putaran peluru bisa dihentikan apalagi putaran rotor atau drum kendaraan bermotor, dapat dibayangkan kalau baju peluru terbuat dari asbestos. Karena sifat tersebut maka non-asbestos lebih mahal dan ramah lingkungan.

37 19 d. Sifat Fisis dan Mekanis Kampas Rem 1) Sifat Fisis Kampas Rem Sifat fisik adalah segala aspek dari suatu objek atau zat yang dapat diukur atau dipersepsikan tanpa mengubah identitasnya. Sifat fisik dapat berupa sifat intensif atau ekstensif. Sifat intensif tidak tergantung pada ukuran dan jumlah materi pada objek, sedangkan sifat ekstensif bergantung pada hal tersebut. Sifat fisis kampas rem merupakan sifat yang dimiliki oleh suatu kampas rem mengenai tampilan atau bentuk dari suatu kampas rem tersebut. 2) Sifat Mekanis Kampas Rem Sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan kampas rem untuk menerima beban / gaya / energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan / komponen kampas rem tersebut. Seringkali bila suatu bahan mempunya sifat mekanik yang baik tetapi kurang baik pada sifat yang lain, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan tersebut dengan berbagai cara yang diperlukan. Untuk mendapatkan standar acuan tentang spesifikasi teknik kampas rem, maka nilai kekerasan, keausan, bending dan sifat mekanik lainnya harus mendekati nilai standar keamanannya. 3. Bahan dan Proses Pembuatan Kampas Rem a. Serbuk Tongkol Jagung Gambar 2.7. Tongkol Jagung dan Serbuk Tongkol Jagung

38 20 Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting, selain gandum dan padi. Tanaman jagung merupakan salah satu jenis tanaman pangan biji-bijian dari keluarga rumput-rumputan. Berasal dari Amerika yang tersebar ke Asia dan Afrika melalui kegiatan bisnis orang-orang Eropa ke Amerika. Sekitar abad ke-16 orang Portugal menyebarluaskannya ke Asia termasuk Indonesia. Orang Belanda menamakannya mais dan orang Inggris menamakannya corn. Sebagai sumber karbohidrat utama di Amerika Tengah dan Selatan, jagung juga menjadi alternatif sumber pangan di Amerika Serikat. Penduduk beberapa daerah di Indonesia (misalnya di Madura dan Nusa Tenggara) juga menggunakan jagung sebagai pangan pokok. Selain sebagai sumber karbohidrat, jagung juga ditanam sebagai pakan ternak (hijauan maupun tongkolnya), diambil minyaknya (dari bulir), dibuat tepung (dari bulir, dikenal dengan istilah tepung jagung atau maizena), dan bahan baku industri (dari tepung bulir dan tepung tongkolnya). Potensi energi limbah pada komoditas jagung sangat besar dan diharapkan akan terus meningkat sejalan dengan program pemerintah dalam meningkatkan produksi jagung secara nasional. Namun, limbah jagung memiliki banyak kegunaan, diantaranya adalah untuk pakan ternak dan tongkolnya sebagai kayu bakar. Oleh karena itu, optimasi pemanfaatan limbah jagung sangat diperlukan untuk mendapatkan keuntungan yang optimal. b. MgO (Magnesium Oksida) Gambar 2.8. Magnesium Oksida (MgO)

39 21 MgO dipilih sebagai bahan pengisi yang juga berfungsi sebagai bahan abrasif dan penguat karena karakteristik yang baik. Magnesium oksida adalah logam yang agak kuat, dengan warna putih keperakan beratnya ringan (satu perenam lebih ringan dari kuningan) dan akan menjadi kusam bila diungkapkan pada udara. MgO adalah material berstruktur logam yang sangat ringan dengan berat jenis (1,74 gr/cm 3 ), titik lebur (650 o C ), titik didih (1097 o C), modulus elastis (110 MPa), kekuatan luluh (255 MPa), kekerasan (12 VHN). Serbuk MgO merupakan jenis zat tambahan yang dicampurkan pada pembuatan CMCs, selain itu juga magnesium oksida sebagai wetting agent yang membuat ikatan antar kuningan lebih kuat, tidak mudah terkikis permukaannya. Komposit dengan penambahan sedikit kadar MgO dengan yang tanpa serbuk MgO lebih baik dengan yang memakai kadar MgO. Serbuk MgO walaupun persentasenya kecil memegang peranan penting dalam meningkatkan kemampuan pembasahan (wettability) dengan mengkodisikan permukaan padat juga mempunyai kemampuan untuk mengisi setiap perbedaan ketinggian dari permukaan yang kasar dan menurunkan tegangan interfacial. Ketahanan aus dapat ditingkatkan melalui penambahan unsur magnesium oksida. Selain MgO ada beberapa pilihan bahan yang dapat dijadikan alternatif sebagai zat pengisi seperti Al 2 O 3, SiO 2, Fe 3 O 4, Cr 2 O 3, SiC, ZrSiO 4 dan kianit/al 2 SiO 5 c. Serbuk Kuningan Gambar 2.9. Serbuk Kuningan

40 22 Kuningan adalah logam yang merupakan campuran dari tembaga dan seng. Tembaga merupakan komponen utama dari kuningan, dan kuningan biasanya diklasifikasikan sebagai paduan tembaga. Warna kuningan bervariasi dari coklat kemerahan gelap hingga ke cahaya kuning keperakan tergantung pada jumlah kadar seng. Seng lebih banyak mempengaruhi warna kuningan tersebut. Kuningan lebih kuat dan lebih keras daripada tembaga, tetapi tidak sekuat atau sekeras seperti baja. Kuningan sangat mudah untuk di bentuk ke dalam berbagai bentuk, sebuah konduktor panas yang baik, dan umumnya tahan terhadap korosi dari air garam. Karena sifat-sifat tersebut, kuningan kebanyakan digunakan untuk membuat pipa, tabung, sekrup, radiator, alat musik, aplikasi kapal laut, dan casing cartridge untuk senjata api. Komponen utama kuningan adalah tembaga. Jumlah kandungan tembaga bervariasi antara 55% sampai dengan 95% menurut beratnya tergantung pada jenis kuningan dan tujuan penggunaan kuningan. Kuningan yang mengandung persentase tinggi tembaga terbuat dari tembaga yang dimurnikan dengan cara elektrik. Yang setidaknya menghasilkan kuningan murni 99,3% agar jumlah bahan lainnya bisa di minimalkan. Kuningan yang mengandung persentase rendah tembaga juga dapat dibuat dari tembaga yang dimurnikan dengan elektrik, namun lebih sering dibuat dari scrap tembaga. Ketika proses daur ulang terjadi, persentase tembaga dan bahan lainnya harus diketahui sehingga produsen dapat menyesuaikan jumlah bahan yang akan ditambahkan untuk mencapai komposisi kuningan yang diinginkan. Komponen kedua dari kuningan adalah seng. Jumlah seng bervariasi antara 5% sampai dengan 40% menurut beratnya tergantung pada jenis kuningan Kuningan dengan persentase seng yang lebih tinggi memiliki sifat lebih kuat dan lebih keras, tetapi juga lebih sulit untuk dibentuk, dan memiliki ketahanan yang kurang terhadap korosi. Seng yang digunakan untuk membuat kuningan bernilai komersial dikenal sebagai spelter.

41 23 Beberapa kuningan juga mengandung persentase kecil dari bahan lain untuk menghasilkan karakteristik tertentu, Hingga 3,8% menurut beratnya. Timbal dapat ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan. Penambahan timah meningkatkan ketahanan terhadap korosi, Membuat kuningan lebih keras dan membuat struktur internal yang lebih kecil sehingga kuningan dapat dibentuk berulang dalam proses yang disebut penempaan. Arsenik dan antimony kadang-kadang ditambahkan ke dalam kuningan yang mengandung seng lebih dari 20% untuk menghambat korosi. Bahan lain yang dapat digunakan dalam jumlah yang sangat kecil yaitu mangan, silikon, dan fosfor. d. Polyester Gambar Resin Polyester Unsaturated Polyester merupakan jenis resin thermoset yang biasa disebut dengan polyester saja. Polyester berupa resin cair dengan viskositas yang relatif rendah dan mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin lainnya. Mengenai sifat termalnya karena banyak mengandung monomer stiren, maka suhu deformasi thermal lebih rendah daripada resin thermoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira diantara resin thermoset. Mengenai ketahanan kimianya, pada umumnya kuat terhadap asam kecuali asam pengoksid, tetapi lemah terhadap alkali.

42 Bila dimasukkan dalam air mendidih untuk waktu yang lama (300 jam), bahan akan pecah dan retak-retak. Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut, yang melarutkan polimer stiren. Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembaban dan sinar ultra violet bila dibiarkan di luar, tetapi sifat tembus cahaya permukaan rusak dalam beberapa tahun. Secara luas digunakan untuk konstruksi sebagai bahan komposit. Penggunaan resin jenis ini dapat dilakukan dari proses hand lay-up sampai dengan proses yang kompleks yaitu dengan proses mekanik. Resin ini banyak digunakan dalam aplikasi komposit pada dunia industri dengan pertimbangan harga relatif murah, curing yang cepat, warna jernih, kestabilan dimensional dan mudah penanganannya (Yanu Rianto, 2011). Tabel 2.1. Spesifikasi Resin Unsaturated Polyester Yukalac BQTN 157 Item Satuan Nilai tipikal Catatan Berat jenis Gr/ Kekerasan 40 Barcol GYZJ Suhu distorsi panas 70 Penyerapan air (suhu ruangan) % hari Kekuatan Fleksural Kg/ 9.4 Modulus Fleksural Kg/ 300 Daya Rentang Kg/ 5.5 Modulus rentang Kg/ 300 Elongasi % 1.6 Sumber : Justus Kimia Raya, e. Katalis Cairan ini biasanya berwarna bening dan berbau. Cairan ini berfungsi untuk mempercepat proses pengerasan adonan, semakin banyak katalis maka akan semakin cepat adonan mengeras tetapi hasilnya kurang bagus. Cairan ini jika mengenai kulit akan terasa panas, seperti cairan air zuur.

43 25 f. Proses Kompaksi Proses kompaksi adalah proses pemampatan serbuk sehingga serbuk akan saling melekat dan rongga udara antar partikel akan terdorong keluar. Semakin besar tekanan kompaksi jumlah udara (porositas) di antara partikel akan semakin sedikit, namun porositas tidak mungkin mencapai nilai nol. Hasil kompaksi biasa disebut Green Body. Proses pemampatan adalah suatu proses mesin kompaksi yang memberikan gaya penekanan uniaksial. Pemberian tekanan yang sangat besar terhadap material serbuk yang bertujuan untuk mendapatkan spesimen benda uji yang diinginkan, proses kompaksi dapat dilihat pada gambar 2.6 di bawah ini. Gambar Proses Kompaksi (Sumber: Yudi Agus Sarwanto,2010) Kompaksi dapat dilakukan dengan satu arah sumbu, dua arah sumbu atau dari segala arah. Kompaksi dua arah ini bisa jadi dengan arah berlawanan. Kebanyakan proses kompaksi menggunakan penekanan (punch) atas dan bawah. Penekanan bawah sekaligus berfungsi sebagai injektor untuk mengeluarkan benda yang telah dicetak. Permukaan dalam cetakan (dies) harus halus untuk mengurangi gesekan. Berdasarkan cara kompaksi dapat dibagi dengan dua cara yaitu : 1) Hot Compaction (Kompaksi dengan Temperatur) Proses kompaksi pada dies dimana terdapat dua punch yaitu upper punch dan lower punc yang berfungsi menekan campuran homogen serbuk di dalam dies dan diberikan temperatur tertentu saat proses kompaksi berlangsung.

44 26 Gambar Metode Kompaksi dengan Temperatur (Sumber: Yudi Agus Sarwanto, 2010) 2) Cold Compaction (Kompaksi tanpa Temperatur) Proses pada kompaksi metode cold compaction adalah sama halnya dengan hot compaction pada punch serta dies yang digunakan, akan tetapi berlangsung. tidak diberikan temperatur pada saat proses kompaksi Gambar Metode Kompaksi tanpa Temperatur (Sumber: Yudi Agus Sarwanto,2010) g. Proses Sintering Istilah sintering berasal dari bahasa jerman, sinter dalam bahasa inggris seasal dengan kata cinder yang berarti bara. Sintering merupakan metode pembuatan material dari serbuk dengan pemanasan sehingga terbentuk ikatan partikel. Sintering adalah pengikatan bersama antar partikel pada suhu tinggi. Sintering dapat terjadi di bawah suhu leleh (melting point) dengan melibatkan transfer atomic pada kondisi padat. Selama proses sinter akan terjadi penggabungan antar partikel, sehingga saling mengikat. Dengan adanya proses sinter maka akan terjadi proses penggerakan partikel antar serbuk pada bagian permukaan serbuk.

45 27 Gambar Mekanisme Pemadatan Serbuk dengan Proses Sintering (Sumber: Yudi Agus sarwanto,2010) Keterangan : (a) Ikatan partikel akibat proses kompaksi ikatan partikel masih rapuh, ikatan mudah terlepas. (b) Ikatan partikel setelah disintering, ikatan antara partikel satu dengan yang lain menjadi satu, ikatan tidak mudah terlepas. Peralatan yang paling penting dalam proses sintering adalah dapur sinter. Dapur ini harus dapat mengatur temperetur, waktu pemanasan, kecepatan pemanasan dan lingkungan dalam dapur itu sendiri. Pemilihan dapur sinter bergantung pada penggunaannya. Secara umum pemeliharaannya tergantung pada daerah kerja, ukuran green body, atmosfer atau lingkungan yang diinginkan dan biaya produksinya. Ada dua tipe dapur sinter, yaitu dapur satuan (batch furnace) dan dapur kontinyu (continuous furnace). Batch furnace diisi material yang akan disinter lalu temperatur diatur sesuai dengan kebutuhan. Sedangkan dapur kontinyu dilengkapi dengan sabuk yang terdiri dari jalinan kawat dimana diletakkan green body. Sabuk ini bergerak menuju daerah pemanasan, kemudian ke daerah pendingin. Proses sinter dengan dapur kontinyu biasanya digunakan untuk memproduksi komponen dalam jumlah banyak. Batch furnace digunakan pada siklus sintering khusus dengan

46 28 produksi terbatas. Pemilihan temperature sinter untuk terjadinya ikatan antar partikel akan sangat tergantung dari jenis material itu sendiri. Tidak ada kondisi temperatur yang tepat untuk proses sinter pada suatu bahan tertentu, akan tetapi ada ketentuan umum mengenai sinter padat yang dilakukan di bawah temperatur lebur dari bahan tersebut. 4. Pengujian Spesimen a. Pengujian Keausan Sesuai pernyataan Imam Setiyanto (mengutip simpulan Yuwono,2009) bahwa keausan umumnya didefinisikan sebagai kehilangan material secara progresif atau pemindahan sejumlah material dari suatu permukaan sebagai suatu hasil pergerakan relatif antara permukaan tersebut dan permukaan lainnya (2009). Pembahasan mekanisme keausan pada material berhubungan erat dengan gesekan (friction) dan pelumasan (lubrication). Telaah mengenai ketiga subyek ini yang dikenal dengan nama 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. Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode dan teknik, yang semuanya bertujuan untuk mensimulasikan kondisi keausan aktual. Salah satunya adalah dengan metode Ogoshi dimana 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 itulah yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan maka semakin tinggi volume material yang terlepas dari benda uji. Ilustrasi skematis dari kontak permukaan antara revolving disc dan benda uji diberikan oleh gambar 2.15 berikut :

47 29 Keterangan : Po : Beban h : Kedalaman bekas injakan r : jari-jari revolving disc b : Lebar bekas injakan B : Tebal revolving disc : Kecepatan putar Gambar Pengujian Keausan dengan Metode Ogoshi (Sumber: Imam Setiyanto, 2009) Material jenis apapun akan mengalami keausan dengan mekanisme yang beragam, yaitu: keausan adhesif, abrasif, lelah dan oksidasi. Di bawah ini diberikan penjelasan ringkas dari mekanisme-mekanisme tersebut. 1) Keausan Adhesif Terjadi bila kontak permukaan dari dua material atau lebih mengakibatkan adanya perlekatan satu sama lain dan pada akhirnya terjadi pelepasan/pengoyakan salah satu material. 2) Keausan Abrasif Terjadi bila suatu partikel keras (asperity) dari material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak. 3) Keausan Lelah Merupakan mekanisme yang relatif berbeda dibandingkan dua mekanisme sebelumnya, yaitu dalam hal interaksi permukaan. Baik keausan adhesif maupun abrasif melibatkan hanya satu interaksi sementara pada keausan lelah dibutuhkan interaksi multi.

48 30 4) Keausan Oksidasi Seringkali disebut sebagai keausan korosif. Pada prinsipnya mekanisme ini dimulai dengan adanya perubahan kimiawi material di bagian permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak dengan lingkungan ini akan menghasilkan pembentukan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan material induk. Sebagai konsekuensinya, material pada lapisan permukaan akan mengalami keausan yang berbeda. Uji keausan merupakan suatu uji karakteristik fisik yang digunakan untuk mengetahui seberapa besar tingkat keausan benda (permukaan benda) terhadap gesekan atau goresan. Uji keausan dilakukan dengan cara menghitung lebar keausan dari sampel. Untuk pengujian keausan dilakukan dengan menggunakan alat uji Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U). Keutamaan alat ini di antaranya: 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, nylon, dan lain-lain) dapat diuji. Rumus nilai keausan spesifik: Dimana : = (1) B : lebar piringan pengaus (mm) Bo : lebar keausan pada benda uji (mm) r : jari-jari piringan pengaus (mm)

49 31 Po : gaya tekan pada proses keausan berlangsung (kg) Lo : jarak tempuh pada proses pengausan (mm) Ws : harga keausan spesifik (mm²/kg) b. Pengujian Kekerasan Brinell Kekerasan adalah daya tahan bahan terhadap goresan atau penetrasi pada permukaannya. Definisi yang lain adalah ukuran ketahaan terhadap deformasi plastis terhadap tiga jenis umum mengenai ukuran kekerasan yang tergantung cara pengujian, yaitu kekerasan goresan (scarth hardness), kekerasan lekukan (indentation hardness), dan kekerasan pantulan (dynamic hardness). Lima definisi kekerasan, yaitu: 1) Kekuatan bahan terhadap penetrasi. 2) Kekuatan bahan terhadap goresan. 3) Kekuatan bahan terhadap beban impak. 4) Ukuran daya tahan bahan terhadap deformasi plastik. 5) Ukuran ketahanan bahan terhadap lekukan. Bilangan kekerasan biasanya menurut alat uji yang digunakan untuk menguji kekerasan benda. Kekerasan Brinell dinyatakan dengan HB, kekerasan Vickers dinyatakan dengan HV dan kekerasan Rockwell dinyatakan dengan HRB untuk penetrator bola baja atau HRC untuk penetrator kerucut intan. Pengujian kekerasan dengan alat Brinell hanya terbatas pada bahan tertentu, tidak cocok untuk bahan yang keras atau bahan yang dikeraskan. Selain itu hasil pengujian tidak terlalu tepat karena bekas luka penetrator terlalu besar. Pada pengujian kekerasan menurut Brinell, kekerasan bahan ditentukan dari perlawanan terhadap pengubah bentuk tetap dengan pembekasan. Bekas ini disebabkan oleh suatu benda yang lebih keras dari bahan yang akan diuji dan dikala pembekasan itu sendiri hampir tidak mengalami perubahan bentuk.

50 32 Pada pengujian kekerasan dengan metode Brinell, sebuah peluru baja yang telah dikeraskan ditekan pada permukaan benda uji dengan gaya tertentu selama beberapa saat. Benda uji harus rata dan cukup tebal agar kekerasan bidang pendukung tidak ikut terukur. Proses pengujian kekerasan Brinell dapat dilihat pada gambar 2.16 di bawah ini. tembereng bola. Dimana : HB P D d Gambar Pengujian Kekerasan Metode Brinell (Sumber: Yudi Agus Sarwanto, 2010) Kekerasan Brinell dapat dicari dengan membagi gaya pada luas Rumus kekerasan Brinell : HB = 2.P D. D D d (2) : nilai kekerasan dengan metode Brinell (kg/mm2) : beban yang menekan (kg) : diameter penetrator (mm) : diameter injakan penetrator (mm) Untuk memperoleh hasil-hasil yang sama untuk kekerasan Brinell, harus ada suatu perbandingan tertentu antara gaya dan garis tengah peluru. Suatu peluru yang lebih kecil tentu akan meninggalkan bekas tekan yang lebih besar dalam bahan pada gaya yang sama dan oleh karena itu menunjukkan suatu nilai yang lebih kecil untuk kekerasan. Untuk

51 33 menghindarkan perbedaan dalam hasil ini pada peluru yang lebih kecil, harus mempergunakan gaya yang lebih kecil pula. Keuntungan dari pengukuran kekerasan dengan metode Brinell yaitu metode ini sangat cocok untuk mengukur bahan-bahan yang tidak homogen, seperti besi tuang dengan diperoleh nilai rata-rata yang baik. Kerugian dari pengukuran kekerasan dengan metode Brinell adalah: 1) Untuk mendapatkan hasil yang seteliti mungkin sebaiknya memilih peluru yang sebesar-besarnya. Peluru ini relatif lebih membuat penekanan yang besar. 2) Penentuan kekerasan membutuhkan waktu yang banyak, karena pada saat menekan peluru dan mengukur garis tengah bekas tekanan merupakan dua proses yang berbeda. B. Penelitian yang Relevan Penelitian yang akan dilakukan ini merujuk pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. O.S. Olokode, et al (2012) meneliti tentang morfologi dari bahan berbasis keratin untuk pembuatan kampas rem non-asbestos. Tujuan penelitiannya untuk mengetahui tingkat gesekan, keausan, kekerasan dan kekuatan tekan. Bahan yang digunakan yaitu ampas tebu, kotoran kuku sapi (berbasis keratin) dan resin phenolic. Pengamatan mikroskopis dari bahan gesek menunjukkan bahwa kuku sapi memegang peranan penting pada ampas tebu terhadap gesekan permukaan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dua bahan berserat akan lebih baik daripada salah satunya saja dan serat penguat memliki pengaruh sinergis yang kuat terhadap stabilitas gesekan. Koya O.A. dan Fono T.R. (2009) meneliti mengenai kampas rem nonasbestos dengan memanfaatkan palm kernel shell (PKS). PKS merupakan hasil limbah dari produksi minyak kelapa dan dapat di manfaatkan sebagai pengganti bahan asbestos yang dapat menimbulkan karsinogenik. Menurut Standart Organization of Nigeria (SON) kampas rem berbahan PKS memiliki sifat yang

52 34 lebih baik di banding kampas rem berbasis asbestos, sifat tersebut antara lain sifat fisik, termal, mekanik, dan tribologi. Kampas rem berbahan PKS pada kondisi basah juga lebih tahan panas dan lebih tahan terhadap gesekan. Pratama (2011) melakukan penelitian pada komposisi, uji kekerasan dan uji gesek atau keausan dari bahan kampas rem. Dalam laporannya menyatakan bahwa perbedaan komposisi bahan mempengaruhi kinerja kampas. Pada komposisi 60% resin dan 40% fly ash mendapatkan kekerasan 94 HRB, sehingga kontrol komposisi bahan adalah sangat penting. Keausan dan kekerasan suatu bahan komposit dapat di pengaruhi oleh besarnya suhu yang di berikan pada saat proses sintering. Bila suhu sintering semakin besar maka tingkat keausan akan semakin besar sedangkan untuk kekerasan akan semakin rendah. Dan semakin tinggi suhu sintering maka material juga akan semakin lunak (Imam Setiyanto, 2009). Yudi Agus Sarwanto (2010) meneliti tentang pengaruh penekanan terhadap sifat fisis dan mekanis bahan kampas rem sepeda motor dengan serat alam tongkol jagung. Dalam penelitiannya variasi penekanan (kompaksi) yang digunakan yaitu beban 0,5 ton, 1 ton dan 1,5 ton selama 10 menit, kemudian disintering dengan suhu 200 o C. Hasil penelitian ini diperoleh nilai kekerasan yang paling optimal pada penekanan 1,5 ton yaitu 12,71 HB dan nilai keausan yang paling optimal pada penekanan 1 ton yaitu 0, mm 2 /kg pada bahan 30 % Al, 30 % serbuk tongkol jagung, 30 % MgO, 10 % resin. Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa peningkatan tekanan pada saat proses kompaksi sangat berpengaruh terhadap nilai kekerasan dan nilai keausan. Dwi Hasta YP (2011) melakukan penelitian tentang pembuatan kampas rem dengan bahan serat bambu, serbuk tembaga, fiber glass, resin polyester dan resin phenolic. Dalam penelitiannya menggunakan beban kompaksi sebesar 2 ton (2000 kg) dan suhu sintering 210 o C. Dari hasil penelitiannya dapat disimpulkan bahwa variasi bahan penyusun berpengaruh terhadap tingkat keausan dan nilai kekerasan kampas rem. Efek komposisi baik pada sifat-sifat fisik (struktur dan topografi permukaannya) maupun sifat mekanik bahan friksi (kekerasan dan keausan)

53 35 sangat dipengaruhi oleh besarnya kandungan MgO. Semakin banyak kandungan MgO maka semakin keras bahan tersebut dan semakin kecil keausannya (Desi Kiswiranti, 2007). Dari beberapa penelitian di atas maka penulis mencoba membuat bahan rem yang terbuat dari serbuk tongkol jagung sebagai alternatif pengganti bahan serat dan resin polyester sebagai matrikssnya. Dengan membuat variasi komposisi yang lebih beragam maka diharapkan akan didapat hasil yang lebih maksimal dan penulis mencoba lebih teliti lagi dalam pembuatan bahan rem ini agar penelitian ini dapat bermanfaat bagi masyarakat pengguna kampas rem. C. Kerangka Berpikir Salah satu unsur penyusun bahan komposit adalah serat. Serat inilah yang terutama menentukan karakteristik komposit seperti kekerasan, keausan, kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Serat berperan sebagai penyangga kekuatan dari struktur komposit, beban yang awalnya diterima oleh matriks kemudian diteruskan ke serat, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung dengan kekuatan pembentuknya. Orientasi dan kandungan serat akan menentukan kekuatan mekanis dari komposit. Perbandingan antara matriks dan serat juga merupakan faktor yang sangat menentukan dalam memberikan karakteristik mekanis produk yang dihasilkan. Komposit dengan ukuran serat yang lebih kecil diduga mempunyai kemampuan untuk mengisi bagian-bagian kosong/rongga dalam komposit. Berkurangnya jumlah rongga yang dihasilkan diduga akan menyebabkan kekuatan semakin meningkat, sehingga nilai kekerasan dan keausan juga akan semakin meningkat. Pencampuran komposisi serat yang tepat dalam pembuatan spesimen diduga akan menyebabkan meningkatnya nilai kekerasan dan keausan serta sifat mekanik lainnya. Campuran komposisi yang cukup diduga akan menghasilkan nilai kekerasan dan keausan yang tinggi. Pada penelitian ini, bahan penyusun utama spesimen komposit terdiri dari resin polyester sebagai bahan pengikat, tongkol jagung sebagai seratnya, kuningan dan MgO sebagai bahan pengisi. Serbuk tongkol jagung dan serbuk

54 kuningan yang digunakan berukuran mesh 60. Komposisi resin dibuat tetap yaitu 20 % dan Mgo juga dibuat tetap yaitu 20 %. Dalam penelitian ini yang menjadi variasi ialah perbandingan fraksi berat antara serbuk tongkol jagung dan serbuk kuningan. Serbuk tongkol jagung dan serbuk kunigan mempunyai kandungan dan karakteristik yang sangat berbeda, sehingga variasi komposisi di antara keduanya akan menghasilkan nilai kekerasan dan keausan yang berbeda-beda pada spesimen uji kampas rem. Dalam penelitian ini, variasi perbandingan fraksi berat antara serbuk tongkol jagung dan sebuk kuningan ditunjukan pada tabel 2.2. Berat total dari semua bahan yaitu 20 gram. Tabel 2.2. Variasi Perbandingan Fraksi Berat Bahan Spesimen Serbuk Tongkol Kuningan Jagung (Cu-Zn) 1 10 % 50 % 2 20 % 40 % 3 30 % 30 % 4 40 % 20 % 5 50 % 10 % Magnesium Oksida (MgO) Resin Polyester 20 % 20 % Dengan variasi komposisi tersebut, kemudian dibuat spesimen menggunakan cetakan (dies). Spesimen tersebut dilakukan pengujian yaitu pengujian keausan dan pengujian kekerasan. Hasil yang diperoleh dianalisis dan disimpulkan. 36 D. Hipotesis Penelitian Berdasarkan rumusan masalah dan kerangka pemikiran di atas dapat diambil hipotesis yaitu sebagai berikut : 1. Ada pengaruh variasi komposisi bahan kampas rem serbuk tongkol jagung, kuningan (Cu-Zn), Magnesium Oksida (MgO), dan resin polyester terhadap nilai kekerasan dan keausan. 2. Komposisi campuran pada variasi serbuk tongkol jagung yang sedang (tidak terlalu besar dan tidak terlalu kecil) diduga mempunyai nilai kekerasan dan keausan yang optimal yang mendekati nilai standar kampas rem.

55 BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian 1. Tempat Penelitian Tempat pembuatan spesimen dilakukan di Laboratorium Bangunan, Pendidikan Teknik Bangunan, Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta yang beralamat di Jalan Ahmad Yani No 200 Pabelan, Makamhaji, Kartasura. Tempat untuk melaksanakan pengujian spesimen dilakukan di Laboratorium Bahan Teknik, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada yang beralamat di Jl. Grafika no.2 Kampus UGM Yogyakarta untuk pengujian keausan. Pengujian kekerasan dilakukan di Laboratorium Material, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sebelas Maret yang beralamat di Jln. Ir. Sutami 36 A Surakarta. Pengambilan foto makro dilakukan di Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. 2. Waktu Penelitian Penelitian ini telah dilaksanakan dalam waktu + 8 bulan, mulai dari bulan April 2012 sampai bulan November Adapun jadwal kegiatan penelitian yang telah dilaksanakan sebagai berikut : a. Pengajuan judul : 09 April 2012 b. Pembuatan proposal : 15 April 2012 sampai 30 Mei 2012 c. Seminar proposal : 07 Juni 2012 d. Revisi proposal : 10 Juni 2012 sampai 08 Juli 2012 e. Perijinan penelitian : 10 Juli 2012 sampai 10 Agustus 2012 f. Pelaksanaan penelitian : 25 Agustus 2012 sampai 31 Oktober 2012 g. Analisis data : 01 November 2012 sampai 06 November 2012 h. Penulisan laporan : 07 November 2012 sampai 30 November

56 38 B. Metode Penelitian Pada penelitian ini, menggunakan metode eksperimen. Penelitian eksperimen adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap obyek penelitian serta adanya pengawasan produk. Sugiyono (2009: 72) menyatakan bahwa penelitian dengan pendekatan eksperimen adalah suatu penelitian yang berusaha mencari pengaruh variabel tertentu terhadap variabel yang lain dalam kondisi yang terkontrol secara ketat, dan penelitian ini biasanya dilakukan di laboratorium. Suatu penelitian eksperimen didesain di mana variabel-variabel dapat dipilih dan variabel lain yang dapat mempengaruhi proses eksperimen itu dapat dikontrol secara teliti. Penelitian ini diadakan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi campuran bahan terhadap kekerasan dan keausan pada kampas rem serta mengetahui variasi komposisi bahan yang paling optimal yang memiliki nilai kekerasan dan keausan yang mendekati nilai kekerasan dan keuasan kampas rem merk Indoparts. Komposisi bahan tersebut yaitu serbuk tongkol jagung, kuningan (Cu-Zn), Magnesium Oksida (MgO) dan resin Polyester. C. Spesimen Benda Uji Dalam penelitian ini spesimen benda uji berupa balok balok kecil. Spesimen tersebut divariasikan komposisinya. Berikut variasi komposisi spesimen benda uji : 1. Spesimen 1 dengan komposisi 10 % serbuk tongkol jagung, 50 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. 2. Spesimen 2 dengan komposisi 20 % serbuk tongkol jagung, 40 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. 3. Spesimen 3 dengan komposisi 30 % serbuk tongkol jagung, 30 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. 4. Spesimen 4 dengan komposisi 40 % serbuk tongkol jagung, 20 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. 5. Spesimen 5 dengan komposisi 50 % serbuk tongkol jagung, 10 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester.

57 39 D. Teknik Pengumpulan Data 1. Identifikasi Variabel Variabel penelitian adalah segala sesuatu yang berbentuk apa saja yang ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari sehingga diperoleh informasi tentang hal tersebut, kemudian ditarik kesimpulannya (Sugiyono, 2009: 38). Variabel yang digunakan dalam penelitian ini secara lengkap dapat dijelaskan sebagai berikut: a. Variabel Bebas Variabel bebas atau disebut juga variabel independen adalah merupakan variabel yang mempengaruhi atau yang menjadi sebab perubahannya atau timbulnya variabel dependen (terikat) (Sugiyono, 2009: 38). Munculnya atau adanya variabel ini tidak dipengaruhi atau tidak ditentukan oleh ada atau tidaknya variabel lain. Sehingga tanpa variabel bebas, maka tidak akan ada variabel terikat. Demikian dapat pula terjadi bahwa jika variabel bebas berubah, maka akan muncul variabel terikat yang berbeda atau yang lain. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah variasi komposisi campuran bahan kampas rem serbuk tongkol jagung, Kuningan (Cu-Zn), Magnesium Oksida (MgO) dengan resin Polyester, yaitu : 1) 10 % serbuk tongkol jagung, 50 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin. 2) 20 % serbuk tongkol jagung, 40 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin. 3) 30 % serbuk tongkol jagung, 30 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin. 4) 40 % serbuk tongkol jagung, 20 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin. 5) 50 % serbuk tongkol jagung, 10 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin. b. Variabel Terikat Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat karena adanya variabel bebas. Dengan kata lain ada atau tidaknya variabel terikat tergantung ada atau tidaknya variabel bebas. Variabel terikat dalam penelitian ini adalah nilai kekerasan dan keausan

58 komposit kampas rem serbuk tongkol jagung, Kuningan (Cu-Zn), Magnesium Oksida (MgO) dengan resin Polyester. 40 c. Variabel Kontrol Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat konstan agar variabel terikat yang muncul bukan karena variabel lain, tetapi benar-benar karena variabel bebas yang tertentu. Pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak mengubah atau menghilangkan variabel bebas yang akan diungkap pengaruhnya. Demikian pula pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak menjadi variabel yang mempengaruhi/menentukan variabel terikat. Dengan mengendalikan pengaruhnya, berarti variabel ini tidak ikut menentukan ada atau tidak variabel terikat. Dengan kata lain kontrol yang dilakukan terhadap variabel ini, akan menghasilkan variabel terikat yang murni. Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah: 1) Resin Polyester BQTN 157 dengan fraksi berat 20 %, berdasarkan uji coba. Dengan uji coba komposisi resin 10% didapatkan nilai kekerasan yang rendah. 2) Serbuk tongkol jagung. 3) Serbuk kuningan (Cu-Zn). 4) Magnesium Oksida (MgO) dengan fraksi berat 20 % berdasarkan uji coba. 5) Ukuran mesh serbuk tongkol jagung dan serbuk kuningan menggunakan mesh 60. 6) Tekanan kompaksi 2 ton (2000 kg), mengacu pada penelitian Dwi Hasta YP (2011). 7) Suhu sintering 200 o C selama 30 menit. 8) Kampas rem non-asbestoss merk Indoparts sebagai pembanding.

59 41 2. Instrumen Penelitian a. Penyaring dengan Tipe MBT Sieve Shaker AG-515 Gambar 3.1. Penyaring dengan Tipe MBT Sieve Shaker AG-515 Alat ini digunakan untuk menyaring atau mengayak serbuk tongkol jagung dan serbuk kuningan (Cu-Zn) agar didapat ukuran serbuk (butiran) yang sama. Ayakan yang digunakan berukuran mesh 60 dengan. b. Oven Elektrik Gambar 3.2. Oven Elektrik Alat ini digunakan untuk memanaskan (proses sintering) spesimen setelah dilakukan proses kompaksi. Dalam proses sintering spesimen kampas rem belum dilepas dari cetakan.

60 42 c. Timbangan Digital Gambar 3.3. Timbangan Digital Timbangan yang digunakan merk Mettler Toledo SB16001 dengan ketelitian 0,2 gram dan dapat menerima beban maksimal gram. Alat ini digunakan untuk menimbang berat dari masing-masing bahan yang akan digunakan untuk pembuatan kampas rem kampas rem sesuai dengan variasi yang sudah ditentukan. d. Mesin Press Gambar 3.4. Mesin Press Alat ini digunakan untuk menekan (mengkompaksi) bahan yang berada di dalam cetakan (dies) agar spesimen yang dicetak kepadatannya merata. Mesin pres yang digunakan yaitu Control Cernusco.

61 43 e. Alat Uji Keausan Gambar 3.5. Alat Uji Keausan Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U) Alat ini digunakan untuk mengetahui nilai keausan spesimen kampas rem. Alat uji keausan yang digunakan yaitu Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U). Alat ini terdapat di Laboratorium Bahan Teknik Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. f. Alat Uji Kekerasan Gambar 3.6. Alat Uji Kekerasan Brinell Alat uji ini berfungsi untuk mengetahui nilai kekerasan spesimen kampas rem. Alat uji kekerasan yang digunakan menggunakan metode Brinell. Alat ini terdapat di Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

62 44 g. Alat Foto Makro (Zoom Stereo Microscope) Gambar 3.7. Zoom Stereo Microscope Zoom stereo microscope merupakan jenis mikroskop yang biasa digunakan untuk pembesaran benda yang berukuran relatif besar. Mikroskop ini memiliki perbesaran hingga 100 kali. Benda yang diamati dengan mikroskop ini dapat dilihat secara 3 dimensi. Mikroskop yang digunakan dalam penelitian ini adalah OLYMPUS U-PMTVC buatan Jepang. Mikroskop ini digunakan untuk pengambilan foto makro spesimen kampas rem. Pengambilan foto makro ini dimaksudkan untuk mengetahui karakterisasi permukaan kampas rem yaitu kehomogenan dari bahanbahan yang digunakan. 3. Bahan dan Alat Penelitian a. Bahan Penelitian Bahan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1) Serbuk Tongkol Jagung Serbuk tongkol jagung didapat dengan menghancurkan (menggergaji) tongkol jagung. Serbuk tongkol jagung ini digunakan sebagai serat pada komposisi bahan kampas rem.

63 45 2) Serbuk Kuningan (Cu-Zn) Serbuk kuningan (Cu-Zn) diperoleh dari sisa-sisa / limbah hasil pemesinan (geram). Serbuk kuningan (Cu-Zn) ini berfungsi sebagai serat dan juga sebagi bahan pengisi pada kampas rem. 3) Magnesium Oksida (MgO) Magnesium Oksida (MgO) ini juga berfungsi sebagai bahan pengisi dan sebagai bahan abrasif pada kampas rem. 4) Resin Unsaturated Polyester Yucalac 157 BQTN-EX Resin ini berfungsi sebagai zat pengikat bahan-bahan yang lain. Resin ini didapat dari PT. Justus Kimiaraya. 5) Katalis Katalis ini berfungsi sebagai zat pengeras pada campuran bahan kampas rem. b. Alat Penelitian Alat alat yang digunakan pada penelitian ini adalah : 1) Pengaduk (Mixer) Gambar 3.8. Pengaduk (Mixer) Pengaduk yang digunakan yaitu Hand Mixer produk dari Miyako dengan voltage V AC, watt 190 W, frequensi 50Hz-60 Hz, model HM-320. Alat ini digunakan untuk mencampur atau

64 mengaduk campuran bahan agar tercampur dengan baik dan merata sebelum dimasukkan ke dalam cetakan. 46 2) Perangkat Cetakan (Dies) Gambar 3.9. Cetakan (Dies) Alat ini digunakan untuk mencetak bentuk spesimen yang diinginkan. Cetakan terbuat dari baja plat yang yang dirancang seperti pada gambar ) Alat alat Bantu Alat alat bantu ini berupa suntikan untuk mengambil resin dan katalis, wadah sebagi tempat pencampuran bahan, palu, skrap, kunci ring 12 /13, baut baja M8, amplas dan jangka sorong. Semua alat tersebut digunakan dalam proses pembuatan spesimen kampas rem.

65 47 E. Prosedur Penelitian MULAI STUDI LAPANGAN DAN STUDI PUSTAKA PERSIAPAN ALAT DAN BAHAN PENCAMPURAN BAHAN BAKU Komposisi 1 50 % tongkol jagung, 10 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. Komposisi 2 40 % tongkol jagung, 20 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. Komposisi 3 30 % tongkol jagung, 30 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. Komposisi 4 20 % tongkol jagung, 40 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. Komposisi 5 10 % tongkol jagung, 50 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. KOMPAKSI BEBAN TEKANAN 2 TON SUHU SINTERING 200 O C SPESIMEN Kampas rem nonasbestos merk Indopart FOTO MAKRO UJI KEAUSAN OGOSHI UJI KEKERASAN BRINELL HASIL PENGUJIAN ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN SELESAI Gambar Diagram Alir Penelitian

66 48 1. Urutan Langkah Eksperimen a. Persiapan Awal 1) Menyiapakan alat dan bahan. 2) Perlakuan awal serat : a) Tongkol jagung dikeringkan dengan cara dijemur. b) Tongkol jagung dan geram kuningan kemudian dihancurkan secara terpisah hingga berbentuk butiran-butiran (serbuk). c) Butiran-butiran (serbuk) tongkol jagung dan kuningan disaring dengan menggunakan mesh dan dipilih yang masuk ke ukuran mesh 60. b. Pembuatan Spesimen Pembuatan spesimen dilakukan dengan cara metode metalurgi serbuk, untuk lebih jelasnya tahapannya sebagai berikut : 1) Persiapan cetakan a) Menyiapkan baja plat untuk merencanakan cetakan. b) Cetakan dibuat dibuat sesuai dengan yang direncanakan. 2) Persiapan bahan a) Menyiapkan bahan bahan yang akan digunakan, seperti : serbuk tongkol jagung, serbuk kuningan (Cu-Zn), MgO (Magnesium Oksida), resin polyester dan katalis. b) Menimbang semua bahan sesuai dengan variasi komposisi yang sudah ditetapkan, dengan berat total bahan 20 gram. c) Mencampur serbuk tongkol jagung, serbuk kuningan dan Mgo (Magnesium Oksida). d) Menambahkan resin polyester yang sudah diberi katalis 1% ke dalam campuran tersebut. e) Mengaduk campuran dengan mesin pengaduk (Mixer). 3) Pencetakan bahan a) Menuangkan campuran / adonan ke dalam cetakan, kemudian meratakan campuran / adonan tersebut.

67 49 b) Cetakan dikompaksi / diberi beban tekanan (dipress) dengan mesin kompaksi (mesin press) dengan beban 2 ton (2000 kg) selama 15 menit. c) Setelah itu disintering yaitu cetakan diangkat dari mesin kompaksi kemudian dimasukan ke dalam oven (sintering) dengan suhu 200 o C selama 30 menit. d) Cetakan dikeluarkan dari oven, kemudian spesimen dikeluarkan dari cetakan. c. Pengujian Spesimen Setelah spesimen kampas jadi, kemudian dilakukan pengujian kekerasan, keausan dan foto makro untuk mengetahui hasil pengujian lebih jelas dan hasil struktur makro spesimen tersebut. Tetapi sebelum dilakukan pengujian spesimen tersebut dilakukan penghalusan dan perataan permukaan. Permukaan spesimen diamplas dengan menggunakan amplas halus agar didapat spesimen yang benar-benar halus dan rata. Spesimen siap dilakukan pengujian. 1) Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan pada spesimen tersebut dengan metode Brinell dengan memberikan gaya pembebanan sebesar 62,5 Kgf (613 N), bola identor berukuran 5mm dan waktu penekanan 15 detik dan waktu penahanan 8 detik. Pengujian kekrasan Brinell dilakukan di Laboratorium Material, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2) Pengujian Keausan Dalam pengujian keausan menggunakan 1 mesin yaitu mesin Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U) yang ada di Laboratorium Bahan Teknik, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Beban yang digunakan 12,27 kg, jari-jari piringan pengaus 15 mm, lebar

68 piringan pengaus 3 mm, jarak tempuh 400 m dan waktu selama 60 detik. 50 3) Foto Makro Setelah spesimen jadi dilakukan pengambilan foto makro dengan alat zoom stereo microscop tipe OLYMPUS U-PMTVC buatan Jepang dengan pembesaran 25 kali. Pengambilan foto makro ini dimaksudkan untuk mengetahui karakterisasi permukaan kampas rem yaitu kehomogenan dari bahan-bahan yang digunakan. F. Teknik Analisis Data Penelitian ini mengunakan analisis deskriptif yaitu mengamati secara langsung hasil eksperimen. Pengambilan data percobaan dari semua spesimen yang telah dilakukan pengujian kekerasan dan pengujian keausan serta pengambilan foto makro. Data hasil pengujian kemudian dirata - rata dari masing - masing spesimen yang kemudian dari data tersebut dihitung nilai keauasan dan nilai kekerasan masing - masing spesimen. Data yang diperoleh dari hasil eksperimen dimasukkan ke dalam tabel, dan ditampilkan dalam bentuk grafik yang kemudian akan dianalisis dan ditarik kesimpulannya.

69 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Seperti yang telah diuraikan pada BAB III, penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yang menggunakan satu variabel bebas dan dua faktor variabel terikat. Variabel bebasnya yaitu variasi komposisi bahan kampas rem dengan bahan serbuk tongkol jagung, serbuk kuningan, MgO dan resin. Untuk variabel terikatnya adalah nilai kekerasan dan keausan spesimen kampas rem. Hasil dan pembahasan yang diuraikan meliputi hasil foto spesimen kampas rem, hasil foto makro spesimen kampas rem, nilai kekerasan dan keausan kampas rem serta kampas rem pembanding yaitu kampas rem merk Indoparts. A. Hasil Penelitian 1. Foto Spesimen Kampas Rem Tujuan dari pengambilan foto spesimen ini yaitu untuk menampilkan hasil spesimen yang telah dibuat melalui beberapa proses atau tahap. Dari foto spesimen ini dapat dilihat bentuknya. (a) Spesimen 1 (b) Spesimen 2 (c) Spesimen 3 (d) Spesimen 4 (e) Spesimen 5 Gambar 4.1. Spesimen Kampas Rem 51

70 52 Keterangan : 1. Spesimen 1 dengan komposisi 10 % serbuk tongkol jagung, 50 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. 2. Spesimen 2 dengan komposisi 20 % serbuk tongkol jagung, 40 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. 3. Spesimen 3 dengan komposisi 30 % serbuk tongkol jagung, 30 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. 4. Spesimen 4 dengan komposisi 40 % serbuk tongkol jagung, 20 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. 5. Spesimen 5 dengan komposisi 50 % serbuk tongkol jagung, 10 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin polyester. 2. Hasil Foto Makro Pengambilan foto makro spesimen kampas rem dilaksanakan di Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada. Alat yang digunakan adalah zoom stereo microscope dengan spesifikasi OLYMPUS U-PMTVC buatan Jepang. Pengambilan foto makro dimaksudkan untuk mengetahui kehomogenan bahan di dalam spesimen kampas rem dan untuk mengetahui rata atau tidaknya campuran semua bahan kampas rem. Pengambilan foto makro dilakukan pada permukaan spesimen kampas rem dengan perbesaran 25 kali. Langkah awal pengambilan foto makro dilakukan dengan menyalakan lampu sebagai sumber cahaya, kemudian spesimen dipasang pada stage plate. Perbesaran gambar diatur pada skala 25 :1 dengan memutar zoom control knoop. Setelah itu gambar difokuskan dengan memutar focusing knop, dan langkah akhir pemotretan dilakukan dengan menekan expose atau capture. Gambar 4.2 merupakan hasil foto makro spesimen kampas rem.

71 53 (a) Spesimen 1 (b) Spesimen 2 (c) Spesimen 3 (d) Spesimen 4 Keterangan : : Serbuk Tongkol Jagung : Serbuk Kuningan : MgO (e) Spesimen 5 Gambar 4.2. Foto Makro Spesimen Kampas Rem Selain spesimen kampas rem berbahan serat alam berupa tongkol jagung, dilakukan juga pengambilan foto makro pada kampas rem pembanding yang beredar di pasaran saat ini yaitu kampas rem merk Indoparts. Gambar 4.3 merupakan hasil pengambilan foto makro kampas rem merk Indoparts.

72 54 Gambar 4.3. Foto Makro Kampas Rem Merk Indoparts 3. Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Pengujian kekerasan spesimen kampas rem dilaksanakan di Laboratorium Material, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Alat yang digunakan adalah Brinell Hardness Tester. Pengujian kekerasan Brinell dimaksudkan untuk mengetahui besarnya nilai kekerasan pada setiap spesimen. Hasil tersebut dibandingkan dengan kampas rem pembanding yaitu kampas rem merk Indoparts. Pengujian kekerasan dilakukan pada setiap spesimen kampas rem dan kampas rem pembanding. Langkah awal pengujian kekerasan Brinell dilakukan dengan memilih indentor yang sesuai (bola baja 2.5 mm, 5 mm dan 10 mm dengan pembebanan otomatis) kemudian menyalakan mesin dengan menekan tombol ON / OFF maka pada layar akan muncul MENU. Di dalam MENU terdapat pilihan besarnya beban yang akan digunakan dengan spesifikasi 62.5 kgf, 100 kgf, 125 kgf, 187 kgf, 250 kgf, 750 kgf, 1000 kgf, 1500 kgf, dan 3000 kgf. Langkah berikutnya meletakkan spesimen uji pada dudukan spesimen kemudian mengatur ketinggian dudukan spesimen sampai indentor menyentuh spesimen. Untuk memulai pengujian dengan menekan tombol START kemudian menunggu sampai pengujian selesai. Setelah selesai, lepas spesimen yang sudah di uji kemudian mengukur diameter injakan indentor pada spesimen dengan menggunakan mikroskop makro dan besarnya nilai diameter