BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Perkembangan transportasi sekarang ini sudah sangat maju. Khususnya pada dunia otomotif, dimana para produsen otomotif berlomba-lomba membuat produk yang berkualitas tinggi tetapi dengan biaya produksi yang serendah mungkin sehingga memunculkan karya-karya inovasi terbaru yang telah diaplikasikan pada komponen-komponen kendaraan. Khususnya adalah penggunaan inovasi komposit. Dimana bahan komposit banyak dilirik oleh berbagai bidang dikarenakan keistimewaan sifat yang renewable atau terbarukan. Bahan komposit juga memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, kekakuan, ketahanan terhadap korosi dan lain-lain, sehingga diharapkan dapat mengurangi konsumsi bahan kimia maupun gangguan lingkungan hidup. Banyak produsen yang telah mengembangkan mulai dari tampilan sampai performa mesin agar lebih menarik, kuat dan tangguh. Peningkatan performa mesin maka akan dihasilkan kendaraan yang bertenaga besar dan berkecepatan tinggi. Sejalan dengan tersebut untuk menjaga keamanan pengendara maka harus dibutuhkan sistem pengereman yang optimal. Sistem pengereman yang baik harus dapat menjaga kestabilan laju kendaraan. Salah satu hal yang sangat penting dari sistem pengereman adalah adanya kampas rem. 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. Kampas rem memiliki peranan yang sangat penting, bahkan keselamatan jiwa manusia tergantung pada kualitas dari komponen tersebut. Kampas rem dengan kemampuan yang baik dan efisien agar didapatkan daya pengereman yang optimal merupakan salah satu solusi untuk permasalahan tersebut. Fakta menunjukkan bahwa saat ini di pasaran banyak kampas rem yang terbuat dari bahan asbestos. Hal itu di karenakan harga dari kampas rem berbahan 1

2 2 asbestos ini murah karena kampas rem tersebut terbuat dari satu bahan fiber saja yaitu asbes, sehingga kampas rem tersebut banyak digunakan maupun di jual di pasaran. Di pasaran sebenarnya kampas rem tidak hanya berbahan asbestos saja tetapi ada juga kampas rem yang berbahan non asbestos. Kampas rem berbahan non asbestos ini memiliki harga yang lebih mahal di banding kampas rem berbahan asbes. Hal itu dikarenakan kampas rem berbahan non asbestos ini terbuat dari beberapa jenis fiber, antara lain Kevlar, steel fiber, rock wool, cellulose, dan carbon fiber. Pada kenyataannya kampas rem berbahan asbestos hanya mampu bertahan pada suhu 200 C dan debu dari kampas rem ini sangat beracun yang dapat menyebabkan fibrosis (penebalan dan luka gores pada paruparu), apabila kampas rem ini terkena air maka daya pengeremannya akan terganggu. Berbeda dengan kampas rem berbahan non asbestos yang mampu bertahan hingga suhu di atas 300 C dan kampas rem berbahan non asbestos tidak menghasilkan debu yang beracun sehingga ramah lingkungan dan apabila terkena air daya pengeremannya masih bisa optimal (Desi Kiswiranti, 2007). Kampas rem berbahan asbestos mempunyai efek yang tidak ramah lingkungan dan buruk bagi kesehatan, disisi lain kampas rem berbahan non asbestos lebih ramah lingkungan dan tidak mengganggu kesehatan tetapi memiliki harga yang mahal. Kampas rem berbahan non asbestos yang ramah lingkungan dan tidak mengganggu kesehatan serta dengan harga yang relatif murah merupakan alternatif yang tepat dari bahan kampas rem. Kata komposit berasal dari kata to compose yang berarti penyusun atau penggabung. Secara sederhana bahan komposit berarti gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Jadi komposit adalah suatu bahan yang merupakan gabungan dua material atau lebih pada skala makroskopis untuk membentuk meterial ketiga yang lebih bermanfaat ( Jones, 1975). Nur Effendi (2015) pada penelitiannya yang berjudul Kaji Experimental Performansi Pengereman Kampas Rem Komposit Serbuk Bambu Sebagai Suplemen Materi Kajian Mata Kuliah Komposit Di Prodi PTM JPTK FKIP Universitas Sebelas Maret Surakarta. Menyimpulkan bahwa komposisi yang paling optimal yang mendekati nilai koefisien gesek dari kampas rem pembanding

3 3 merk Indopart dengan nilai koefisien gesek sebesar 0,365 dengan komposisi 1 dengan komposisi serbuk bambu 35%, aluminium 15%, MgO 35%, resin polyester 15%. Kampas rem yang diteliti adalah kampas rem sepeda motor. Mengacu pada penelitian tersebut diperlukan penelitian lanjutan untuk mengetahui koefisien gesek kampas rem yang diaplikasikan untuk mobil. Pengujian menggunakan mesin prony brake dan kampas rem pembandingnya adalah kampas rem merk Nissin. Kampas rem Nissin dipilih karena terbukti kualitas yang cukup baik dibandingkan kampas rem merk lain dilihat dari harganya yang berkisar diatas harga pasaran kampas rem mobil merk lain dan banyak digunakan oleh produsenprodusen kendaraan saat ini, baik produsen sepeda motor ataupun mobil sebagai kampas rem original pada produk kendaraannya. Serat bambu dipilih karena merupakan salah satu bahan alternatif serat alam yang memiliki sifat mekanik yang baik atau sesuai dengan kebutuhan dalam bahan kampas rem. Jenis bambu yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah bambu ori dengan nama latin Bambus arundinacea. Hal ini dikarenakan bambu ori memiliki serabut yang lebih tinggi serta memiliki pola serabut yang lebih rata, selain itu juga memiliki sifat tahan terhadap serapan air serta harga yang murah (Sutikno dkk, 2002). Berdasarkan paparan diatas maka peneliti bertujuan melanjutkan penelitian mengenai kampas rem non-asbestos dengan pengujian aplikatif menggunakan mesin uji prony brake. Selain pengujian kekuatan material serta komposisi material perlu dilakukan pengujian dengan membandingkan koefisien gesek kampas rem secara langsung. Perbandingan hasil penelitian tentang campuran serat bambu yang memiliki sifat material mendekati kampas rem yang beredar di pasaran ( Nissin). Prony brake merupakan salah satu alat uji torsi dan daya dimana prinsip kerjanya adalah dengan melawan torsi yang dihasilkan dengan suatu gaya pengereman. Besarnya gaya pengereman diukur dengan menambahkan suatu lengan ayun, kemudian gaya pada ujung lengan ayun diukur dengan timbangan (massa). Besarnya torsi didapat dari mengalikan gaya pengereman dengan

4 4 panjang lengan ayun, serta besarnya koefisien gesek kampas rem didapat dengan membagi antara gaya pengereman dengan tekanan yang bekerja pada kampas rem. (K.M. Jossy. 2011). Berdasarkan uraian diatas maka akan dilakukan penelitian tentang pengujian lanjutan dari pembuatan kampas rem dengan bahan yang ramah lingkungan serta kelayakan dengan kampas rem yang beredar dipasaran ( Nissin). Pengujian kelayakan dilakukan dengan hasil perbandingan koefisien gesek yang dihasilkan dengan menggunakan mesin uji prony brake. Penelitian dilakukan dengan menggunakan campuran terbaik komposit non-asbestos yang telah diteliti oleh Nur Effendi. Penelitian dimulai dengan membuat formula yang telah dihasilkan dari penelitian Nur Effendi. Setelah itu dilakukan proses pencampuran bahan bahan sampai proses pengepresan (pencetakan) dengan tekanan tertentu, kemudian dilakukan proses pemanasan (pengovenan) agar mempercepat proses pengeringan bahan komposit kampas rem. Sampai akhirnya dilakukan pengujian serta pembandingan hasil koefisien gesek dengan kampas rem Nissin. Maka dari penelitian yang telah dilakukan akan dilakukan penelitian mengenai KAJI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI PENGEREMAN KAMPAS REM SERAT BAMBU SEBAGAI BAHAN ALTERNATIF KAMPAS REM MOBIL B. Identifikasi Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan diatas maka ditemukan beberapa permasalahan. Sehingga diperlukan identifikasi permasalahan sebagai berikut: 1. Kemajuan teknologi bidang otomotif yang mengharuskan sistem pengereman yang optimal agar menjamin keselamatan pengendara. 2. Kampas rem berbahan asbestos tidak ramah lingkungan serta berbahaya bagi kesehatan. 3. Kampas rem berbahan non-asbestos cenderung mahal, oleh karena itu perlu inovasi bahan non-asbestos dari serat alam yang renewable serta terjangkau harganya.

5 5 4. Perlunya penelitian lebih lanjut tentang serat alam yaitu serat bambu yang banyak tersedia di alam sebagai bahan friksi alternatif kampas rem nonasbestos. 5. Perlunya penelitian lebih lanjut tentang komposisi yang ideal dari komposit dengan bahan friksi serat bambu untuk menghasilkan performansi pengereman yang optimal. 6. Mengetahui pengaruh antara variasi komposisi kampas rem dengan bahan friksi serat bambu terhadap koefisien gesek kampas rem. C. Pembatasan Masalah Agar penelitian yang akan dilakukan tidak terlalu menyimpang dan terlalu luas maka perlu adanya pembatasan masalah, antara lain: 1. Pembuatan kampas rem mobil dengan memanfaatkan serat bambu sebagai salah satu bahan penyusun. 2. Memvariasi komposisi penyusun kampas rem dengan bahan friksi serat bambu, aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) serta resin polyester untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi terhadap performansi pengereman. 3. Menguji performansi pengereman (koefisien gesek) tiap komposisi serta kampas rem pembanding (Nissin) dengan mesin uji prony brake. 4. Menbandingkan hasil perhitungan rumus koefisien gesek antara kampas rem serat bambu dengan kampas rem merk Nissin. D. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang dan identifikasi masalah tersebut, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut: 1. Adakah pengaruh variasi komposisi bahan serat bambu, serbuk aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) dan resin polyester terhadap nilai koefisien gesek pada pengujian performansi pengereman? 2. Manakah variasi komposisi campuran bahan serat bambu, serbuk aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) dan resin polyester yang paling baik performansi pengeremannya?

6 6 3. Apakah kampas rem mobil dengan memanfaatkan serat bambu sebagai salah satu bahan penyusun mempunyai performansi pengereman yang lebih baik dibandingkan dengan kampas rem pembanding merk Nissin? E. Tujuan Penelitian Tujuan dalam penelitian ini, antara lain: 1. Menyelidiki pengaruh variasi komposisi bahan serat bambu, serbuk aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) dan resin polyester terhadap nilai koefisien gesek pada pengujian performansi pengereman 2. Menyelidiki variasi komposisi kampas rem dengan bahan friksi serat bambu yang paling ideal terhadap koefisien gesek dengan pembanding kampas rem Nissin. 3. Membandingkan performansi pengereman kampas rem mobil dengan memanfaatkan serat bambu sebagai salah satu bahan penyusun dengan kampas rem pembanding merk Nissin. F. Manfaat Penelitian Manfaat yang akan kita peroleh dari penelitian ini: 1. Manfaat Teoritis a. Menambah wawasan dan pengetahuan tentang kampas rem mobil. b. Menambah wawasan dan pengetahuan tentang pengujian performansi pengereman kampas rem menggunakan mesin uji prony breake. c. Dapat menjadikan acuan bagi penelitian-penelitian berikutnya terutama dalam penelitian komposit kampas rem. 2. Manfaat Praktis a. Memberikan alternatif mengenai pemanfaatan bambu yang dapat dijadikan sebagai bahan pembuatan kampas rem. b. Memberikan alternatif mengenai bahan kampas rem non asbestos yang aman untuk digunakan dan mengetahui bahaya yang ditimbulkan dari pemakaian kampas rem asbestos.

7 7 BAB II KAJIAN TEORI A. TINJAUAN PUSTAKA 1. Rem a. Pengertian Rem Pada dasarnya kendaraan tidak dapat segera berhenti walaupun katup gas ditutup penuh dan mesin tidak lagi dihubungkan dengan pemindah daya, akan tetapi akan tetap bergerak karena gaya kelembamannya. Kelemahan ini harus diatasi untuk menurunkan/mengurangi kecepatan kendaraan hingga berhenti. Solusi dalam mengatasi kelemahan tersebut sistem rem dirancang untuk mengontrol kecepatan/laju (mengurangi/ memperlambat kecepatan dan menghentikan laju) kendaran, dengan tujuan meningkatkan keselamatan dan untuk memperoleh pengendaraan yang aman. Rem merupakan salah satu dari bagian kendaraan yang mempunyai peranan penting untuk kenyamanan dan keselamatan pengendara sepeda motor. Rem adalah suatu piranti untuk memperlambat atau menghentikan gerakan roda yang berputar. Gerak roda yang diperlambat otomatis gerak kendaraan menjadi lambat. Fungsi rem adalah menyerap baik energi kinetik dari bagian yang bergerak atau energi potensial yg ditimbulkan oleh komponen lain (K.M.Jossy, 2011). Dengan kata lain rem adalah komponen yang mengubah energi mekanik menjadi energi thermal / panas melalui gesekan. Selain itu rem adalah suatu komponen yang sangat penting bagi kendaraan / alat transportasi. Semakin cepat suatu kendaraan maka memerlukan kapasitas sistem pengereman yang efektif pula.

8 8 Menurut K.M.Jossy (2011) Kapasitas rem tergantung oleh faktor faktor berikut : 1) Tekanan antara kampas rem dengan permukaan bidang pengereman. 2) Koefisien gesek antara kampas rem dengan bidang pengereman. 3) Batasan kecepatan motor. 4) Area yang terkena gesekan (bidang gesek). 5) Kemampuan kampas rem menyerap panas yang ditimbulkan oleh gesekan. Sistem pengereman mobil dirancang untuk mengontrol kecepatan/laju (mengurangi/ memperlambat kecepatan dan menghentikan laju) mobil, dengan tujuan meningkatkan keselamatan dan untuk memperoleh pengendaraan yang aman. Prinsip kerja rem adalah dengan mengubah energi gerak/kinetik menjadi energi panas dalam bentuk gesekan. Berikut macam-macam rem menurut konstruksinya, yaitu : 1) Rem tromol (drum brake), dan 2) Rem cakram (disc brake). b. Rem Tromol (drum brake) Rem tromol adalah salah satu konstruksi rem yang cara pengereman kendaraan dengan menggunakan tromol rem (brake drum), sepatu rem (brake shoe), dan silider roda (wheel cylinder). Pada dasarnya jenis rem tromol yang digunakan roda depan dan belakang tidak sama, hal ini dimaksudkan supaya sistem rem dapat berfungsi dengan baik dan sesuai dengan persyaratan (Andun, Adhari, Agus, 2005:12). Pada rem tromol, kekuatan tenaga pengereman diperoleh dari sepatu rem yang diam menekan permukaan tromol yang berputar besama dengan roda. Rem tromol mempunyai keuntungan dibandingkan dengan tipe rem cakram, yaitu adanya self energizing effect yang memperkuat daya pengereman, hanya saja konstruksinya agak rumit dan tertutup sehingga radiasi panas ke udara luar dan water recovery kurang baik. Water recovery merupakan kemampuan bidang gesek (sepatu rem/ pad) untuk mengembalikan koefisien gesek pada kondisi semula,

9 9 pada saat sistem rem terkena air yang mengakibatkan koefisien gesek sepatu rem/pad menjadi berkurang karena terlumasi oleh air. Pada saat sistem rem terkena air, tipe rem cakram memiliki kemampuan water recovery yang lebih baik dibandingkan dengan sistem rem tromol, hal ini disebabkan karena air akan terlempar keluar dari permukaan cakram dan pad karena adanya gaya sentrifugal. Pada rem tromol tetap akan menyisakan air diantara sepatu rem dan tromol sehingga koefisien gesek rem menjadi rendah. Gambar 2.1. Water Recovery (Sumber: Beny, 2005:29) c. Rem Cakram (disc brake) Rem cakram dewasa ini sangat banyak digunakan, hampir di semua produsen otomotif telah menggunakan rem cakram pada sistem pengeremannya dan sudah merupakan standar pada kendaran model baru. Konstruksi rem cakram pada umumnya terdiri atas cakram (disc rotor) yang terbuat dari besi tuang yang berputar dengan roda, bahan gesek (disc pad) yang menjepit & mencengkeram cakram, serta kaliper rem yang berfungsi untuk menekan & mendorong bahan gesek. Konstruksi pada rem cakram hampir sama dengan rem tromol, dimana tromolnya ditiadakan dan sebagai gantinya dipasang sekeping

10 10 cakram. Pada rem cakram terdapat sepatu-sepatu rem yang dilengkapi dengan pelapis sepatu rem, cara kerja rem ini secara hidrolik. Daya pengereman terjadi karena adanya gesekan antara cakram dengan pad, sehingga pengereman terjadi (Andun, Adhari, Agus, 2005:12). Salah satu kelemahan pada sistem rem cakram yaitu Self energizing effect yang terjadi pada rem cakram sangat kecil, sehingga diperlukan tekanan pengereman yang lebih besar untuk mendapatkan daya pengereman yang efisien dan pad cenderung lebih cepat aus dibanding dengan sepatu rem pada rem tromol. Disamping kelemahannya tersebut rem cakram mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya : konstruksi sederhana, penggantian pad mudah, tanpa penyetelan, bidang gesek selalu terkena udara sehingga radiasi panasnya sangat baik dan water recovery sangat baik karena air akan terlempar keluar dari permukaan cakram dan pad karena adanya gaya sentrifugal. Gambar 2.2. Mekanisme Rem Cakram (Sumber: Holifield, 2009:2) Prinsip kerja rem cakram pada dasarnya adalah dengan membuat gaya gesek antara piringan cakram yang terhubung dengan roda kendaraan dengan breake pad yang ditekan oleh piston. secara umum

11 11 sama dengan rem tromol yaitu menggunakan bahan friksi pada sepatu rem untuk mengurangi atau menghentikan laju kendaraan. Rem ini bekerja dengan dengan menjepit cakram yang biasanya dihubungkan dengan roda kendaraan, serta untuk menjepit cakram digunakan bahan friksi atau kampas rem dalam bentuk sepatu rem dengan mekanismenya diatur oleh kaliper rem. Serta untuk menggerakkan atau mengatur mekanisme caliper rem menggunakan gaya mekanik, hidrolik, pneumatik atau elektronik yang melawan gaya dari kedua sisi cakram. Bahan friksi menyebabkan piringan cakram dan roda yang dihubungkan melambat atau berhenti. Rem mengubah energi kinetik menjadi energi panas, serta membuat bahan friksi menjadi panas pula, hal tersebut membuat rem menjadi tidak efektif atau tidak pakem, oleh karena itu perlu adanaya pengembangan tentang kampas rem atau bahan friksi. Berikut ini adalah bagian utama dari rem cakram : 1) Disc / piringan cakram Disc adalah komponen dari rem cakram yang terbuat dari besi tuang yang berfungsi untuk menerima gesekan dari brake pad saat proses pengereman dilakukan. Disc dihubungkan dengan roda yang berputar melalui sambungan baut. Jadi pada saat motor berjalan dan roda berputar maka disc ikut berputar. 2) Master Cylinder Master cylinder berfungsi mengubah gerak tuas rem ke dalam tekanan hidrolis terhadap piston. Prinsip kerjanya dengan memompakan fluida dari reservoir ke kaliper rem melalui selang rem. terdiri atas reservoir tank yang berisi minyak rem, juga terdapat sistem katub searah yang berfungsi untuk menjebak fluida agar bisa dipompakan ke selang rem saat ditekan tuasnya.

12 12 3) Kaliper rem Gambar 2.3. Master Cylinder (Sumber: Beny, 2005:33) Kaliper rem adalah komponen rem yang berguna untuk menerima dan meneruskan gaya pengereman dari minyak rem untuk memberikan tekanan pada sepatu rem. Pada kaliper rem terdapat piston yang berfungsi menerima tekanan dari minyak rem dan akan bergerak maju keluar untuk menekan sepatu rem. Konstruksi pemasangan kaliper rem adalah statis atau tidak bergerak, serta kedudukannya terpisah dengan disc atau roda sehingga saat roda berputar maka kaliper rem akan diam saja. 4) Brake pad / kampas rem Brake pad adalah komponen dari sistem pengereman yang sangat penting kedudukannya. Pada brake pad melekat kampas rem atau bahan friksi yang bersinggungan langsung dengan disc serta menerima gaya tekan dari kaliper rem. Gambar 2.4. Kampas rem

13 13 5) Pipa/ Selang Rem Pipa/selang rem, merupakan saluran yang berfungsi menyalurkan tekanan hydraulic fluida dari master cylinder ke kaliper. 6) Minyak Rem Minyak rem, merupakan fluida yang berfungsi sebagai media penerus gaya pengereman dalam bentuk tekanan hidrolis (hydraulic pressure) ke brake piston pada kaliper. Mekanisme kerja sistem rem cakram penggerak hidrolik dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Gambar 2.5. Mekanisme kerja rem cakram hidrolik (Sumber: Beny, 2005:33) 2. Komposit a. Pengertian Komposit Kata komposit berasal dari kata to compose yang berarti penyusun atau penggabung. Secara sederhana bahan komposit berarti gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Komposit adalah suatu bahan yang merupakan gabungan dua material atau lebih pada

14 14 skala makroskopis untuk membentuk meterial ketiga yang lebih bermanfaat (Jones, 1975). Komposit merupakan penggabungan material berbeda yang mempunyai tujuan untuk menemukan material baru yang mempunyai sifat antara (intermediate) material penyusunnya yang tidak akan di peroleh jika material penyusunnya berdiri sendiri. Sifat yang dihasilkan dari penggabungan material diharapkan bisa saling memperbaiki kelemahan dan kekurangan material penyusunnya. Menurut Yanu Rianto (2011), Sifat-sifat yang dapat di perbaiki: kekuatan, kekakuan, ketahanan bending, berat jenis, pengaruh terhadap temperatur, isolasi termal, dan isolasi akustik. Penggabungan dua material atau lebih tersebut ada dua macam yaitu: 1) Penggabungan Makro Ciri - ciri penggabungan makro antara lain : dapat dibedakan secara langsung dengan cara melihat, penggabungannya lebih secara fisis dan mekanis, penggabungannya dapat dipisahkan secara fisis ataupun secara mekanis. 2) Penggabungan Mikro Ciri - ciri penggabungan mikro yaitu tidak dapat di bedakan dengan cara melihat secara langsung, penggabungannya lebih secara kimiawi, penggabungannya tidak dapat dipisahkan secara fisis dan mekanis, tetapi dapat dilakukan dengan secara kimiawi. Material komposit merupakan material yang terbentuk dari kombinasi antara dua atau lebih material pembentuknya melalui pencampuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masingmasing material pembentuknya berbeda. Material komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari pada logam, memiliki kekuatan bisa diatur yang tinggi (tailorability), memiliki kekuatan lelah (fatigue) yang baik, memiliki kekuatan jenis (strength/ weight) dan kekakuan jenis (modulus Young/ density) yang lebih tinggi daripada logam, tahan korosi,

15 15 memiliki sifat isolator panas dan suara, serta dapat dijadikan sebagai penghambat listrik yang baik, dan dapat juga digunakan untuk menambal kerusakan akibat pembebanan dan korosi (Sirait, 2010). Dari beberapa pengertian komposit diatas dapat disimpulkan komposit adalah penggabungan fisis secara makroskopis antara dua material atau lebih yang memiliki sifat yang berbeda serta menghasilkan material baru yang memiliki sifat yang lebih baik, serta dapat dipecah lagi menjadi komponen komponen penyusunnya secara fisis atau mekanis. Sifat sifat yang dapat diperbaiki dalam penggabungan komposit adalah : kekuatan, kekakuan, ketahanan bending, berat jenis, pengaruh terhadap temperatur, isolasi termal, dan isolasi akustik. Adanya dua penyusun komposit atau lebih menimbulkan beberapa daerah dan istilah penyebutannya; matriks (penyusun dengan fraksi volume terbesar), penguat (Penahan beban utama), interphase (pelekat antar dua penyusun), interface (permukaan phase yang berbatasan dengan phase lain). Gambar 2.6. Komposisi Komposit (Sumber: Isaac, 1994:3) Menurut Isaac (1994) tiga faktor yang menentukan sifat-sifat dari material komposit, yaitu: 1) Material pembentuk. Sifat-sifat intrinsik material pembentuk memegang peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya.

16 16 2) Susunan struktural komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap-tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan. 3) Interaksi antar komponen. Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen-komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda (Sirait, 2010). Secara umum material komposit tersusun dari dua komponen utama yaitu matriks (bahan pengikat) dan filler (bahan pengisi). Filler adalah bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit, biasanya berupa serbuk atau serat. Gibson (1984) mengatakan bahwa matriks dalam struktur komposit bisa berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matriks secara umum berfungsi untuk mengikat serat menjadi satu struktur komposit. Secara struktur mikro material komposit tidak merubah material pembentuknya (dalam orde kristalin) tetapi secara keseluruhan material komposit berbeda dengan material pembentuknya karena terjadi ikatan antar permukaan antara matriks dan filler. Syarat terbentuknya komposit adalah adanya ikatan permukaan antara matriks dan filler. Ikatan antar permukaan ini terjadi karena adanya gaya adhesi dan kohesi. Gaya adhesi-kohesi dalam material komposit terjadi melalui 3 cara utama (Nurun, 2013): 1) Interlocking antar permukaan, yaitu ikatan yang terjadi karena kekasaran bentuk permukaan partikel. 2) Gaya elektrostatis, yaitu ikatan yang terjadi karena adanya gaya tarik-menarik antara atom yang bermuatan (ion). 3) Gaya vanderwalls, yaitu ikatan yang terjadi karena adanya pengutupan antar partikel.

17 17 Menurut Yanu Rianto, 2011 (mengutip buku Schwartz, 1984) komposit dibedakan menjadi 5 kelompok menurut bentuk struktur dari penyusunnya, yaitu: 1) 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 2.7. Komposit Serat (Sumber: Yanu Rianto, 2011) 2) Komposit Serpih (Flake Composite) Flake Composites adalah komposit dengan penambahan material berupa serpih kedalam matriksnya. Flake dapat berupa serpihan mika, glass dan metal. Gambar 2.8. Komposit Serpih (Sumber: Yanu Rianto, 2011)

18 18 3) Komposit Butir (Particulate Composite) Particulate composites adalah salah satu jenis komposit di mana dalam matriks ditambahkan material lain berupa serat/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 2.9. Komposit Partikel (Sumber: Yanu Rianto, 2011) 4) Komposit Isian (Filled Composite) Filled composites adalah komposit dengan penambahan material ke dalam matriks dengan struktur tiga dimensi dan biasanya filler juga dalam bentuk tiga dimensi. Gambar Filled (Skeletal) Composites (Sumber: Yanu Rianto, 2011)

19 19 5) 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 Laminar Composites (Sumber: Yanu Rianto, 2011) Kualitas ikatan antara matriks dan filler dipengaruhi oleh beberapa variabel antara lain (Nurun, 2013): 1) Ukuran partikel 2) Rapat jenis bahan yang digunakan 3) Fraksi volume material 4) Komposisi material 5) Bentuk partikel 6) Kecepatan dan waktu pencampuran 7) Penekanan (kompaksi) 8) Pemanasan (sintering) b. Serat Serat berperan sebagai filler yaitu 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

20 20 diantaranya adalah 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 dan 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). c. Matriks Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi yaitu sebagai : 1) Mentransfer tegangan ke serat; 2) Membentuk ikatan koheren, permukaan matriks/serat; 3) Melindungi serat; 4) Memisahkan serat; 5) Melepas ikatan; 6) Tetap stabil setelah proses manufaktur. Pada komposit serat (Fibrous Composites) matriks yang digunakan adalah resin (plastik yang berfasa cair). Matriks harus memiliki perpanjangan saat patah yang lebih besar dibanding perpanjangan saat patah serat serta serat harus mampu berdeformasi sehingga beban dapat diteruskan antar serat. Berdasarkan karakteristik thermalnya, resin dapat digolongkan menjadi dua yaitu termoplastik dan termoset. Termoplastik adalah resin yang mencair dan mengalir kembali bila dipanaskan, contohnya nylon, polythylene, polysulfone, dan polycarbonate. Termoset bersifat sebaliknya bahkan bila dipanaskan pada suhu yang tinggi akan terbakar dan menjadi arang, contohnya epoxy, polyester, phenolic.

21 21 Tabel 2.1. Sifat mekanik dari beberapa jenis material polymers Type Density (gr/cm 3 ) Ultimate Tensile Strenght (MPa) Yield Strength (Mpa) Modulus of Elsticity (Gpa) Elongatio n at break (%0 Izod Impact Strenght (J) Epoxy 1, ,25 5 0,3 Phenolic 1, ,3 0,18 Polybutylene terepthalate 1, ,27 (PBT) Nylon 66 1, , Polyester 1,3-1, ,5 2,4 0,22 Polyethylene 0, , ,068 Polypropylene (PP) 1, , ,16 Polyvinyl Cloride (PVC) 1, ,1 62 5,3 Polymethyl Metharcrylate (PMMA) 1, ,9 15 0,16 (Sumber: Dwi Hasta YP, 2011) 3. Kampas Rem a. Pengertian kampas rem 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. Kampas rem memiliki peranan yang sangat penting, bahkan keselamatan jiwa manusia tergantung pada kualitas dari komponen tersebut. Dibutuhkan kampas rem dengan kemampuan yang baik dan efisien agar didapatkan performansi pengereman yang optimal. b. Karakteristik Bahan Kampas Rem Menurut R.H. Putra (2013) karakteristik kampas rem terbagi menjadi tiga bagian, yaitu : 1) Material Kampas Rem

22 22 Bahan baku yang digunakan pada kampas rem standar umumnya terdiri dari serat aluminum, grafit, barium, alumina, asbestos, cashew dust, NBR powder, dan lainnya sebagai bahan penguat atau serat sedangkan bahan untuk matriksnya atau pengikat adalah resin phenolic. Serat dalam komposit berperan sebagai bagian utama yang menahan beban serta memberikan sifat kekakuan, kekuatan, stabilitas panas dalam komposit. Matriks dalam komposit berperan sebagai pengikat serat dan mendistribusikan tegangan pada saat pembebanan. Bahan matriks yang sering digunakan dalam pembuatan komposit adalah matriks polimer, adapun jenisnya antara lain thermoset dan thermoplastic. Yang termasuk thermoset antara lain epoxy, polyester, dan phenolic. Yang termasuk thermoplastic antara lain polyetylene, dan polypropylene. 2) Proses Produksi Kampas Rem Berdasarkan proses pembuatannya, kampas rem (brakeshoes) bahan penguatnya (reinforced) terdiri atas partikel yang tersebar merata dalam matriks yang berfungsi sebagai pengikat, sehingga menghasilkan bentuk solid yang baik. Melalui proses penekanan sekaligus pemanasan pada saat pencetakan (sintering) akan dihasilkan kekuatan, kekerasan serta gaya gesek yang semakin meningkat. Pemanasan dilakukan pada temperatur berkisar antara 130 C-150 C, yang menyebabkan bahan tersebut akan mengalami perubahan struktur dimana antara partikel satu dengan yang lain saling melekat serta akan diperoleh bentuk solid yang baik dan matriks pengikat yang kuat. 3) Sifat Mekanik Kampas Rem Masing-masing tipe kendaraan memiliki bentuk serta kualitas bahan kampas rem khusus. Secara umum bagian-bagian kampas rem terdiri dari daging kampas (bahan friksi), dudukan kampas (body brake shoe) dan 2 buah spiral. Pada aplikasi sistem pengereman

23 23 otomotif yang aman dan efektif, bahan friksi harus memenuhi persyaratan minimum mengenai unjuk kerja, noise dan daya tahan. Bahan rem harus memenuhi persyaratan keamanan, ketahanan dan dapat mengerem dengan halus. Selain itu juga harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi, keausan kecil, kuat, tidak melukai permukaan roda dan dapat menyerap getaran. Sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban/ gaya/ energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut. Untuk mendapatkan standar acuan tentang spesifikasi teknik kampas rem, maka nilai kekerasan, keausan, bending dan sifat mekanik lainnya harus mendekati nilai standar keamanannya. c. Jenis Kampas Rem Kampas rem terbagi menjadi 2 jenis berdasarkan bahan utama penyusun kompositnya. 1) 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. Kampas 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.

24 24 2) 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. Berdasarkan sifat tersebut maka non-asbestos lebih mahal dan ramah lingkungan. 4) Bahan dan Proses Pembuatan Kampas Rem a. Serat Bambu Bambu adalah tanaman termasuk bamboidae salah satu anggota sub famalia rumput, pembentuknya sangat cepat. Pada masa pertumbuhan bambu tertentu dapat tumbuh vertikal 5 cm per jam atau 120 cm per hari. Tanaman bambu mempunyai ketahanan yang luar biasa. Rumput bambu yang telah di bakar masih dapat tumbuh lagi dan dapat tumbuh di rumput kering. Jenis-jenis bambu untuk bangunan sendiri sebenarnya ada berapa, tidak hanya terdiri dari satu macam saja, misalnya bambu petung atau betung. Ukuran diameternya sendiri adalah sekitar cm jika sudah

25 25 dewasa, sedang panjang atau tingginya bisa 25 m. Kelebihan dari bambu ini daging atau dindingnya punya ukuran yang paling tebal dibanding jenis bambu yang lain. Jenis lainnya adalah bambu gombong atau andong yang punya nama ilmiah Gigantochola verticillata. Bambu ini bisa tumbuh dengan ukuran ketinggiannya dapat mencapai 20 m dengan diameter sekitar cm. Kelebihan bambu ini adalah walaupun ukurannya kecil tetapi mampu menahan beban berat. Selain itu masih adalah jenis bambu lain yaitu bambu tali atau apus. Tingginya adalah 20 m dan diameter sekitar 6 cm. Jadi ukurannya memang agak kecil dibanding jenis bambu yang lain, namun untuk ukuran antar ruasnya termasuk yang paling panjang karena bisa mencapai 45 hingga 65 sentimeter. Ketebalan dagingnya adalah enam hingga 13 mm. Bambu yang akan dipakai dalam penelitian kali ini adalah bambu ori atau bambu duri dengan nama latin Bambusa arundinacea. Gambar Pohon Bambu Ori (Sumber: Yanu Rianto, 2011) Hal ini dikarenakan bambu ori memiliki serabut yang lebih tinggi dan memiliki pola serabut yang relatif rata, selain itu juga memiliki kerapatan yang tinggi dan tahan terhadap serapan air. Sifat bambu ori yaitu kuat, keras dan berdiameter besar, dengan jarak ruas yang pendek. Untuk sifat mekanik, bambu mempunyai kuat tarik yang tertinggi dibanding bambu jenis lain. Sifat fisik bambu meliputi:

26 26 1) Kandungan Air Kandungan air merupakan sifat fisik bambu yang penting karena mempengaruhi sifat mekanik dari bambu. Kandungan air pada batang bambu setelah dipotong antara 50%-99%. 2) Berat Jenis Bambu memiliki berat jenis berkisar antara kg/m 3. Gambar Serat Bambu ori b. Aluminium Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif. Aluminium murni adalah logam yang lunak, tahan lama, ringan, dan dapat ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu-abu, tergantung kekasaran permukaannya. Aluminium murni 100% tidak memiliki kandungan unsur apapun selain aluminium itu sendiri. Aluminium murni yang dijual di pasaran tidak pernah

27 27 mengandung 100% aluminium, melainkan selalu ada pengotor yang terkandung didalamnya. Pengotor yang berada didalam aluminium murni biasanya adalah gelembung gas didalam yang masuk akibat proses peleburan dan pendinginan / pengecoran yang tidak sempurna, material cetakan akibat kualitas cetakan yang tidak baik, atau pengotor lainnya akibat kualitas bahan baku yang tidak baik (misalnya pada proses daur ulang aluminium). Sifat Aluminium: Sifat-sifat penting yang dimiliki aluminium sehingga banyak digunakan sebagai material teknik sebagai berikut: 1) Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 gr/cm³, sedangkan besi ± 8,1 gr/cm³). 2) Tahan korosi. 3) Penghantar listrik dan panas yang baik. 4) Mudah difabrikasi/ditempa. 5) Kekuatannya rendah tetapi pemaduan (alloying) kekuatan bisa dapat ditingkatkan. Kekuatan mekanik meningkat dengan penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, dan Ni. 6) Sifat elastisnya yang sangat rendah, hampir tidak dapat diperbaiki baik dengan pemaduan maupun dengan heat treatment. Gambar Serbuk Aluminium c. Magnesium Oksida (MgO) Magnesium Oksida (MgO) adalah material berstruktur logam yang sangat ringan dengan berat jenis (1,74 gr/cm 3 ), titik lebur (650 0 C), titik didih ( C), modulus elastis (110 MPa), kekuatan luluh (255 MPa), kekerasan (12 VHN). Magnesium Oksida (MgO) baik untuk

28 28 digunakan sebagai bahan abrasif dan penguat karena karakteristik yang dimiliki oleh MgO cocok digunakan untuk bahan komposit. Serat MgO merupakan jenis zat tambahan yang dicampurkan pada pembuatan CMCs, selain itu juga magnesium oksida sebagai wetting agent yang membuat ikatan antar Alumina dan Aluminium lebih kuat, tidak mudah terkikis permukaannya. Serat MgO walaupun persentasenya kecil memegang peranan penting dalam meningkatkan kemampuan pembasahan (wettability) dengan mengkodisikan permukaan padat. Serat MgO 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. 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 pertiga lebih ringan dari alumunium ) dan akan menjadi kusam bila diungkapkan pada udara. Gambar Magnesium Oksida d. Resin Polyester Polyester paling banyak digunakan terutama untuk aplikasi konstruksi ringan, harganya murah, resin ini mempunyai karakteristik yang khas yaitu dapat diwarnai, transparan, dapat dibuat kaku, fleksibel, tahan air, tahan cuaca dan bahan kimia. Keuntungan lain matriks polyester adalah mudah dikombinasikan dengan resin lain dan dapat

29 29 digunakan untuk semua bentuk penguatan plastik. Salah satunya polyester tersebut dipergunakan sebagai bahan pembuatan kampas rem, aksesoris visor dan lain-lain. Penggunaan resin jenis ini dapat dilakukan dari proses hand layup 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 (Rianto, 2011) Gambar Polyester e. Katalis Katalis berupa suatu cairan, dan cairan ini biasanya berwarna bening dan berbau. Katalis berfungsi untuk mempercepat proses pengerasan adonan, semakin banyak katalis maka akan semakin cepat adonan mengeras tetapi hasilnya kurang bagus. Penambahan katalis yang baik sejumlah 1 % dari jumlah total resin yang dipakai. Apabila cairan ini jika mengenai kulit akan terasa panas, seperti cairan air zuur. Gambar Katalis

30 30 f. Proses Kompaksi Proses kompaksi adalah proses memampatkan serat sehingga serat akan saling melekat dan rongga udara antar partikel akan terdorong keluar. Semakin besar tekanan kompaksi jumlah udara diantara partikel akan semakin sedikit, namun kompaksi jumlah udara (porositas) tak mungkin 0 (nol). Hasil dari proses kompaksi di sebut green body. Proses pemampatan adalah suatu proses dari mesin kompaksi yang memberikan gaya penekanan unaksial (Dwi Hasta YP, 2011). Pemberian tekanan yang sangat besar terhadap material serat yang bertujuan untuk mendapatkan spesimen benda uji yang diinginkan. Gambar Proses Kompaksi (Sumber: Dwi Hasta YP, 2011) 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 penekan (punch) atas dan bawah. Penekanan bawah sekaligus berfungsi sebagai injektor untuk mengeluarkan benda yang telah dicetak. Permukaan dalam cetakan (die) harus halus untuk mengurangi gesekan. Pada gambar dibawah terlihat berbagai jenis kompaksi yaitu single punches, double punches dan multiple punches. Penekan bawah sekaligus berfungsi sebagai injektor untuk mengeluarkan benda yang telah dicetak. Permukaan dalam cetakan (die) harus halus untuk mengurangi gesekan.

31 31 Gambar Jenis-jenis Kompaksi (Sumber: Imam Setiyanto, 2009) Proses kompaksi terdiri dari dua jenis metode yaitu hot compaction dan cold compaction. Kedua metode tersebut berfungsi dan berprinsip kerja yang hampir sama, yang paling membedakan adalah pada jenis hot compaction terjadi perlakuan panas disaat proses penekanan (punch) berlangsung. g. Proses Sintering Istilah sintering berasal dari bahasa jerman, sinter dalam bahasa Inggris berasal dari kata cinder yang berati bara. Sintering merupakan metode pembuatan material dari serat dengan pemanasan sehingga terbentuk ikatan partikel. Sintering dapat terjadi dibawah suhu leleh (melting point) dengan melibatkan transfer atomic pada kondisi padat. Selama proses sinter akan terjadi penggabungan antar partikel, sehingga saling mengikat. Dalam proses sinter akan terjadi proses pergerakan partikel antar serat pada bagian permukaan serat. Proses sintering merupakan tahap lanjutan setelah pembuatan green body dari proses kompaksi (Imam Setiyanto, 2009). Peralatan yang paling penting dalam proses sintering adalah dapur sinter. Dapur ini harus dapat mengatur temperatur, waktu pemanasan kecepatan pemanasan dan lingkungan dalam dapur itu sendiri. Ada dua tipe dapur sinter yaitu; dapur satuan (batch furnace) dan dapur kontinyu (continuous furnace). Batch furnace diisi oleh material yang akan disinter lalu temperatur diatur sesuai dengan kebutuhan. Dapur

32 32 kontinyu dilengkapi dengan sabuk yang terdiri dari jalinan kawat dimana diletakkan green body. Pada proses sintering, terjadi proses pembentukan fase baru melalui proses pemanasan dimana pada saat terjadi reaksi komponen pembentuk masih dalam bentuk padat dari campuran serat. Hal ini bertujuan agar butiran-butiran (grain) dalam partikel-partikel yang berdekatan dapat bereaksi dan berikatan. 1) Fenomena saat sintering Berdasarkan pola ikatan yang terjadi pada proses kompaksi, ada 2 fenomena yang mungkin terjadi pada saat sintering, yaitu: a) Penyusutan (shrinkage) Apabila pada saat kompaksi terbentuk pola ikatan bola-bidang maka pada proses sintering akan terbentuk shrinkage, yang terjadi karena saat proses sintering berlangsung gas (lubricant) yang berada pada porositas mengalami degassing (peristiwa keluarnya gas pada saat sintering). Dan apabila temperatur sinter terus dinaikkan akan terjadi difusi permukaan antar partikel matriks dan filler yang akhirnya akan terbentuk liquid bridge/necking (mempunyai fasa campuran antara matriks dan filler). Liquid bridge ini akan menutupi porositas sehingga terjadi eleminasi porositas/ berkurangnya jumlah dan ukuran porositas. Penyusutan dominan bila pemadatan belum mencapai kejenuhan. b) Retak (cracking) Apabila pada kompaksi terbentuk pola ikatan antar partikel berupa bidang-bidang, sehingga menyebabkan adanya trapping gas (gas/lubricant terjebak didalam material), maka pada saat sintering gas yang terjebak belum sempat keluar tapi liquid bridge telah terjadi, sehingga jalur porositasnya telah tertutup rapat. Gas yang terjebak ini akan mendesak ke segala arah sehingga terjadi bloating (mengembang), sehingga tekanan diporositas lebih tinggi dibanding tekanan di luar. Bila kualitas ikatan permukaan partikel

33 33 pada bahan komposit tersebut rendah, maka tidak akan mampu menahan tekanan yang lebih besar sehingga menyebabkan retakan (cracking). Keretakan juga dapat diakibatkan dari proses pemadatan yang kurang sempurna, adanya shock termal pada saat pemanasan karena pemuaian dari matriks dan filler yang berbeda. 5) Pengukuran Performansi Pengereman dengan Prony Brake Gambar Skema Prony Brake (Sumber: Mc Gill, 2003:10) a. Pengertian Prony Brake Prony brake merupakan salah satu alat uji torsi dan daya. Prinsip kerja prony brake adalah dengan melawan torsi yang dihasilkan dengan suatu gaya pengereman. Besarnya gaya pengereman diukur dengan menambahkan suatu lengan ayun, kemudian gaya pada ujung lengan ayun diukur dengan timbangan (massa). Besarnya torsi didapat dari mengalikan gaya pengereman dengan panjang lengan ayun. Serta besarnya koefisien gesek dapat ditentukan dengan gaya pengereman dengan faktor pembagi tekanan yang bekerja pada kampas rem. Besarnya torsi motor sama dengan besarnya gaya pengereman dikalikan dengan panjang lengan ayun. Kampas rem berfungsi sebagai bahan friksi yang menyerap energi kinetik maupun energi potensial dari bagian yang bergerak (motor).

34 34 Prony brake merupakan salah satu alat uji daya pengereman dimana prinsip kerjanya sama dengan pengereman pada rem cakram mobil. Pada prony brake ini menggunakan motor penggerak berupa motor listrik bertenaga 2 HP, dengan putaran motor 2880 rpm. Pada prony brake ini menggunakan motor dengan rpm tinggi dikarenakan untuk memaksimalkan gaya yang akan dihasilkan mesin prony brake sehingga diharapkan akan mendekati besar gaya yang terjadi saat pengereman mobil pada kenyataan yang sebenarnya. Putaran motor ditransmisikan dengan menggunakan pulley dan belt untuk menggerakan cakram. Komponen pengeremannya menggunakan komponen dari rem cakram depan mobil Honda Prestige. Pada rumah kampas rem diberi tambahan lengan yang panjangnya 35 mm yang bertujuan untuk meneruskan gaya, kemudian gaya pada lengan ayun tersebut diukur dengan timbangan (massa). Timbangan yang digunakan adalah timbangan digital merk FORTUNO. Prinsip kerja prony brake adalah dengan melawan torsi yang dihasilkan dengan suatu gaya pengereman. Besarnya gaya berat diukur dengan menambahkan suatu lengan ayun, kemudian gaya pada ujung lengan ayun diukur dengan timbangan (massa). Besarnya torsi didapat dari mengalikan gaya berat dengan panjang lengan ayun. Putaran motor didapat dengan menggunakan tachometer digital yang ditembakan ke putaran piringan. Daya pengereman didapat dengan mengalikan putaran motor dengan torsi yang telah didapat. Besarnya koefisien gesek kampas rem didapat dengan membagi antara gaya pengereman dengan tekanan yang bekerja pada kampas rem.

35 35 Gambar Mesin Prony Brake b. Rumus Prony Brake dibawah ini. Skema perhitungan mesin prony brake dapat dilihat pada gambar W Gambar Skema Perhitungan Mesin Prony Brake

36 36 Torsi atau usaha adalah hasil kali antara gaya berat yang dihasilkan pada timbangan dikalikan dengan jarak antara titik tekan timbangan dengan poros benda yang beregerak (panjang lengan). Catatan bahwa lengan ayun tidak ikut berputar. Dari pernyataan berikut maka didapat rumus : T = w L...(i) Gaya berat yang terukur ditimbangan (w) w = m g...(ii) Untuk menghitung gaya pengereman didapat dari : T= Fµ R...(iii) Dimana Fµ = T/R...(iv) Untuk menghitung gaya yang menekan brake pad, yaitu : = Pe 0,785...(v) Untuk menghitung koefisien gesek yang ditimbulkan oleh kampas rem menggunakan persamaan, yaitu : Fµ = µ...(vi) Dimana µ = Fµ/...(vii) Keterangan: T = Torsi (Nm) R = Jari-jari bidang pengereman (m) Fµ = Gaya pengereman (N) µ = Koefisien Gesek Konstanta = 0,785 (π/4) = Gaya yang menekan brake pad (N) L = Panjang lengan (m) n = Putaran motor (Rps) Pe = Tekanan minyak rem (Pa) w = Gaya berat (N)

37 37 m = Massa (Kg) g = Percepatan grafitasi bumi (m/ ) D = Diameter Piston Kaliper (m) D = Diameter Piston Besar (m) (Sumber : K.M. Jossy 2011) B. Penelitian Yang Relevan 1. Koya, O. A. Fono, T. R (2009) meneliti mengenai kampas rem non asbestos 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 lebih baik di banding kampas rem berbahan 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, selain itu juga memiliki tingkat nilai keausan, nilai kekerasan dan nilai geser yang lebih rendah sesuai dengan standar yang di inginkan. 2. Sutikno dkk (2012) meneliti tentang bahan gesek rem komposit diperkuat serat bambu berhasil dibuat. Kekerasan Brinell, kekuatan tarik maksimum dan ketahanan aus ditemukan secara berurutan dalam jangkauan antara 21,7-43,4 kg/mm2, 0,021-0,036 ton, dan 1,5exp-11-5,2exp-11 m2/n. Ini membuktikan bahwa serat bambu dapat digunakan untuk mengganti serat asbes di dalam pembuatan bahan gesek, sehingga dampak negatif yang ditimbulkan akibat penggunaan serat asbes dapat dihindari. Ini merupakan penemuan baru dan dapat digunakan sebagai dasar untuk mengembangkan pemanfaatan serat bambu sebagai penguat bahan gesek non asbes. 3. Prisma Frendi (2012) meneliti tentang variasi komposisi serat bambu pada pembuatan kampas rem non-asbestos menggunakan serat bambu sebagai bahan friksi dengan komposisi serbuk bambu 35%, aluminium 15%, MgO