PERILAKU MEKANIK TARIK DAN BENDING KOMPOSISI SERBUK TEMPURUNG KELAPA DENGAN BERBAGAI KOMPOSISI SEBAGAI ALTERNATIF KAMPAS REM SEPEDA MOTOR Hasan basri *),Ir. Tugiman, MT Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknik Harapan 2015 *) E-mail :hasanbasrii17@gmail.com ABSTRAK Kampas rem dari bahan asbestos hanya memiliki satu 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. Untuk itu dibuat bahan alternatif kampas rem yaitu Tempurung kelapa adalah bagian dari buah kelapa yang berupa endokrap, bersifat keras, dan diselimuti oleh sabut kelapa.potensi lain pemanfaatan tempurung kelapa adalah sebagai alternatif serat penguat bahan gesek karena tempurung kelapa tersebut memiliki karakter fisik dan mekanik yang baik yaitu kekerasan dan kerapatannya tinggi, serta serapan airnya rendah. Bahan yang dibutuhkan untuk membuat komposit kampas rem adalah epoxyresin, Tujuan dari pengujian dan analisa tersebut Untuk mengetahui tegangan tarik dan bending material komposit kampas rem, Untuk mengetahui nilai rata-rata tegangan tarik dan bending material komposit kampas rem serta Untuk mengetahui nilai modulus elastisitas pengujian tarik. Dari hasil pengujian dan analisa data pengujian tarik dan bending komposit kampas rem dengan berbagai variasi komposisi, maka hasil rata-rata terbaikpengujian tarik nilai modulus elastisitasterdapat pada komposisi 60% epoxyresin dan 40% serbuk tempurung kelapa dengan nilai 178,24kPa. Dan nilai rata-rataterbaik pengujian bending terdapat pada komposisi 70% epoxyresin, 30% serbuk tempurung kelapadengan nilai 29,02779Mpa. Kata Kunci :Kampas Rem, Epoxyresin, Tempurung Kelapa. Abstract Asbestos brake material has only one type of asbestos fiber which is a component that causes carcinogenic. It aims to make the canvass be durable, but no harm caused among other weaknesses in wet conditions. For it is made of alternative materials, namely brake linings coconut shell. Coconut shell is part of the coconut fruit in the form endokrap, is hard and covered with coconut fiber. Another potential use of coconut shell is as an alternative to fiber reinforcement for friction material coconut shell has physical characteristics and good mechanical hardness and density are high, and low water absorption. Materials needed to make composite brake is epoxyresin, coconut shell. The purpose of testing and analysis is to determine tensile and bending composite material brake, to determine the average value of tensile and bending composite material brake as well as to determine the elastic modulus value of tensile testing. From the test results and analysis of data and bending tensile testing of composite brake with a variety of compositions, the best average results of testing tensile modulus of elasticity values contained in the composition epoxyresin 60% and 40% coconut shell powder with a value of 178.24 kpa. And the average value of bending tests are best at epoxyresin composition of 70%, 30% coconut shell powder with a value of 29.02779 Mpa. Keywords: brake lining, EpoxyResin, Coconut Shell. 1.PENDAHULUAN Latar Belakang Bahan asbes digunakan sekitar tahun 1990an, sekarang bahan asbes sudah mulai diganti dengan bahan yang lain karena penggunaan kampas rem bahan asbes tidak ramah lingkungan karena memiliki dampak negatif bagi kesehatan, yaitu dapat menyebabkan asbestosis/fibrosis (penebalan dan luka gores pada paru-paru), kanker paruparu dan kanker saluran pernafasan. Sebagai gantinya adalah kampas rem yang berbahan baku non-asbes. Penggunaan material komposit yang ramah lingkungan dan bisa didaur ulang kembali, merupakan tuntutan teknologi saat ini, salah satu komposit yang berkembang didunia industri yaitu material komposit dengan pengisi (filler) baik yang berupa serat alami maupun serat buatan. Pada dasarnya material komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih material yang berbeda menjadi suatu bentuk unit
mikroskopik, yang terbuat dari bermacammacam kombinasi sifat atau gabungan serat dan matrik (Syahrinal Anggi Daulay, Fachry Wirathama, Halimatuddahliana, 2014).[1]. Abu terbang (fly ash) adalah salah satu bahan sisa dari pembakaran bahan bakar terutama batubara. Abu terbang (fly ash) ini tidak terpakai dan jika ditumpuk saja disuatu tempat dapat membawa pengaruh yang kurang baik bagi kelestarian lingkungan. Abu terbang ini, selain memenuhi kriteria sebagai bahan yang memiliki sifat pozzolan, abu terbang juga memiliki sifat-sifat fisik yang baik, seperti memiliki porositas rendah dan pertikelnya halus. Bentuk partikel abu terbang adalah bulat dengan permukaan halus, dimana hal ini sangat baik untuk workabilitas (Pratama, 2011).[2]. Begitu juga sama hal nya dengan Industri pengolahan kelapa menghasilkan berton-ton limbah Dimana pada saat ini pemanfaatan tempurung kelapa masih terbatas sebagai bahan bakar, arang aktif dan bahan baku pembuatan obat nyamuk. Potensi lain pemanfaatan tempurung kelapa adalah sebagai alternatif serat penguat bahan gesek karena tempurung kelapa tersebut memiliki karakter fisik dan mekanik yang baik yaitu kekerasan dan kerapatannya tinggi, serta serapan airnya rendah (Kiswiranti, Desi., 2009).[3]. Untuk itu penulis memilih serbuk tempurung kelapa sebagai bahan alternatif pembuatan kampas rem sepeda motor. Sebelum proses pembuatan kampas rem, perlu dilakukan perilaku mekanik seperti uji tarik dan uji bending. Untuk mendapatkan hasil nilai pengujian keausan dan kekerasan, dilakukan penambahan variasi komposisi pada bahan komposit. Sehingga bahan komposit serbuk tempurung kelapa dapat digunakan sebagai bahan alternatif kampas rem non-asbes. Perumusan Masalah Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar tingkat patahan dan tingkat kelenturan pada material kampas rem dari bahan epoxyresin, dan diperkuat dengan serbuk Batasan Masalah Untuk memudahkan pelaksanaan pengujian sehingga tujuan pengujian dapattercapai, maka diperlukan pembatasan masalah yaitu : 1. Material komposit kampas rem yang diperkuat serbuk tempurung kelapa sebagai bahan alternatif non-asbes yang ramah lingkungan. 2. Bahan yang digunakan untuk pembuatan kampas rem adalahperpaduan Epoxyresin,Serbuk tempurung kelapa dan. Dimana perbandingan komposisi bahan yang digunakan adalah : a. 50% Epoxyresin + 50% serbuk b. 60% Epoxyresin + 40% serbuk c. 70% Epoxyresin + 30% serbuk d. 80% Epoxyresin + 20% serbuk 3. Pada pengujian ini, penguji menggunakan dua pengujian yaitu pengujian tarik dan pengujian bending. Tujuan Penelitian Tujuan Umum Melakukan studi awal dan analisa komposit dari bahan Epoxyresin denganperilaku mekanis tarik dan bending, serbuk tempurung kelapa sebagai material kampas rem. Tujuan Khusus Adapun tujuan khusus dari pengujian komposit dengan serat penguat serbuk tempurung kelapa adalah : 1. Untuk mengetahui tegangan tarik dan bending material komposit kampas rem. 2. Untuk mengetahui nilai rata-rata tegangan tarik dan bending material komposit kampas rem. 3. Untuk mengetahui nilai modulus elastisitas pengujian tarik. Manfaat Dari hasil pengujian ini diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat antara lain : 1. Menghasilkan informasi ilmiah dalam pengujian tarik dan bending pada komposit kampas rem dengan penguat serbuk 2. Sebagai pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya bidang material komposit. 3. Penguji lainnya yang ingin mengembangkan hasil pengujian ini serta dapat dijadikan sebagai pembanding
2. METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Pengujian bending bahan komposit kampas rem perpaduan epoxyresin, dan serbuk tempurung kelapa ini dilaksanakan di Laboratorium Magister Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara Jln. DR.Mansyur. Pintu IV USU Medan. Dan pengujian tarik bahan komposit kampas rem dilaksanakan di Universitas Negeri Medan (UNIMED) yang beralamat di Jl. Williem Iskandar, Pasar V Medan Estate, Kec.Medan Tembung, Sumatera Utara. Persiapan Bahan Adapun bahan-bahan yang diperlukan dalam proses pembuatan komposit kampas rem antara lain : 1. Epoxyresin Epoxyresin dibeli dari toko Juta Kimia dengan nama bahan eposchon.dimana bahan epoxyresin (A) ini mempunyai pasangan yaitu epoxyhardener (B) dengan sistem pencampuran 1:1 atau 1:2. Gambar 3.1 memperlihatkan epoxyresin yang digunakan sebagai matriks dalam pembuatan komposit kampas rem. Persiapan Alat Adapun alat-alat yang diperlukan dalam proses pembuatan komposit kampas rem antara lain : 1. Penutup Mulut/ Masker Penutup mulut/ masker digunakan untuk menjaga kesehatan pada pernafasan dan safety dalam melakukan pekerjaan. Dibeli dari apotik terdekat/ swalayan terdekat. Gambar.3.4. Penutup Mulut/ Masker 2. Sarung Tangan Sarung tangan digunakan untuk menjaga tangan agar tidak terjadi iritasi dalam melakukan proses pekerjaan. Gambar.3.1. Epoxyresin 2. Serbuk Tempurung Kelapa Serbuk tempurung kelapa diperoleh dari tempurung kelapa yang sudah dibakar, digiling (ditumbuk) serta disaring dengan penyaring tepung yang paling halus (tanpa mengetahui ukuran partikel hasil saringan dalam skala mesh). Gambar 3.3. memperlihatkan serbuk Gambar.3.5. Sarung Tangan 3. Alat Penyaring Alat ini digunakan untuk menyaring bahan dasar pembuatan kampas rem seperti serbuk tempurung kelapa yang sudah digiling terlebih dahulu untuk mendapatkan tingkat kehalusan dari material serbuk yang dibutuhkan dalam pembuatan spesimen. Disini penulis tidak menghitung ukuran partikel material serbuk yang dibutuhkan, sehingga penulis memilih alat penyaring tepung Horse Star Plastics untuk menyaring material serbuk. Gambar.3.3. Serbuk Tempurung Kelapa Gambar.3.6. Alat penyaring 4. Timbangan Digital Setelah material disaring kemudian dilakukan penimbangan dengan variasi komposisi masing-masing menggunakan timbangan digital. Gambar 3.7
memperlihatkan timbangan digital yang digunakan dilaboratorium pengujian mesin Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan. Gambar.3.10.Cetakan Uji Tarik. Gambar.3.7. Timbangan Digital 5. Wadah pengaduk Digunakan untuk mengaduk hingga merata bahan-bahan komposit pembuatan kampas rem yang sudah dicampur dengan komposisinya masing-masing. Gambar 3.8. memperlihatkan bahan-bahan komposit yang telah dicampur dan diaduk hingga merata didalam wadah pengaduk. 8. Cetakan Uji Bending Cetakan ini terbuat dari bahan fiber dengan ukuran panjan 152 mm, lebar 15 mm dan tinggi 7 mm. Memilih bahan fiber untuk dijadikan cetakan uji kekerasan karena bahan tersebut memiliki permukaan yang rata serta mudah didapatkan. Gambar 3.11. memperlihatkan cetakan uji tarik dan spesimen komposit hasil dari cetakan uji kekerasan yang telah kering dengan bantuan sinar matahari selama 12 jam. Gambar.3.8. Wadah Pengaduk 6. Kit Wax Digunakan untuk melumasi sisi sebelah dalam dari cetakan spesimen dan alas untuk menyetak yang terbuat dari kaca agar hasil cetakan mudah dikeluarkan dari cetakan. Kit wax dibeli dari toko spareparts agung motor/ atau dapat dibeli pada swalayan-swalayan terdekat. Gambar.3.11.Cetakan Uji Bending 9. Setelah melakukan pengujian Tarik dan Bending, lakukan analisa data. 10. Sekian dan terimakasih Diagram Alir Penelitian Gambar.3.9. Kit Wax 7. Cetakan Uji Tarik Cetakan ini terbuat dari plat besi 2 mm, dimana ukuran cetakan di peroleh dari standar pengujian tarik pada alat pengujian yang ada workshop Universitas Negeri Medan (UNIMED) yang beralamat di Jl. Williem Iskandar, Pasar V Medan Estate, Kec.Medan Tembung, Sumatera Utara. Gambar 3.10 memperlihatkan cetakan uji tarik dan hasil spesimen komposit uji tarik yang telah kering dengan sinar matahari slama 12 jam.
Stress No 3.Hasil Dan Pembahasan Hasil Pengujian Tarik Pengujian Tarik ini di lakukan di Universitas Negeri Medan (UNIMED) yang beralamat di Jl. Williem Iskandar, Pasar V Medan Estate, Kec.Medan Tembung, Sumatera Utara. Alat yang digunakan adalah TensileTesting Machine. Pengujian tarik merupakan salah satu pengujian sifat mekanik bahan yang dilakukan terhadap spesiment dari bahan serbuk arang tempurung kelapa yang akan digunakan sebagai konstruksi atau komponen yang akan menerima beban tarik. Data hasil pengujian tarik (tensile test) yang di telah diperoleh, di sajikan dalam bentuk tabel seperti tabel berikut: Stroke (mm) Force (kgf) Tabel 4.1. Data hasil pengujian tarik komposit kampas rem. Dari hasil pembahasan pengujian tarik yang terdapat pada tabel 4.1, maka nilai hasil dari tegangan (stress) yang didapat dari pengujian tarik dengan berbagai variasi komposisi dan penambahan Magnesium Oksida (MgO) sebanyak 30%, dijelaskan pada grafik dibawah ini. 25 20 15 10 5 (mm/mm) Tegangan dan Regangan 22.444 0538 Stress (Mpa) 1 0.08 132.7 0.001333333 16.2723375 2 1.39 137.27 0.023166667 16.83273375 3 1.785 141.85 0.02975 17.39435625 4 2.505 146.42 0.04175 17.9547525 5 3.06 151 0.051 18.516375 6 3.835 155.57 0.063916667 19.07677125 7 4.015 160.15 0.066916667 19.63839375 8 4.955 164.73 0.082583333 20.20001625 9 5.02 169.3 0.083666667 20.7604125 10 5.445 173.88 0.09075 21.322035 11 5.505 137.73 0.09175 16.88914125 0-0,05 0 0,05 0,1 0,15 variasi komposisi 50 % epoxyresin dan 50 % serbuk tempurung kelapa dengan hasil nilai pengujian yang di dapat 24,440538. Untuk melihat hasil data perhitungan uji tarik komposisi-komposisi yang lainnya, dapat dilihat pada lampiran halaman terakhir. Nilai Tegangan (Pa) Tegangan adalah sebagai perbandingan antara gaya yang bekerja pada benda luas penampang benda. Perhitungan untuk mengetahui nilai tegangan dari bahan komposit kanvas rem. = = 2882,26 Pa Pengujian Bending Test Data hasil pengujian lengkung (bending test) yang di telah diperoleh, di sajikan dalam bentuk tabel seperti berikut ini. No Testing force (kgf) Data Stroke (mm) Calculation stress (kgf/mm^2) Result strain (m/m) Tabel 4.5. Data hasil pengujian bending test komposit kampas rem. Dari hasil data-data yang didapat dari hasil pengujian yang di lampirkan pada tabel diatas, maka dapat dijelaskan dalam bentuk seperti dibawah ini. Stress 1 0 0,3625 0 0,001933 0 0 2 1,48 0,4698 0,44 0,002506 4,35564 0,000572 3 3,34 0,8382 1 0,00447 9,82962 0,002537 4 4,45 1,5195 1,33 0,008104 13,09635 0,006171 5 5,19 1,9595 1,56 0,010451 15,27417 0,008517 6 5,93 2,3651 1,78 0,012614 17,45199 0,010681 7 7,41 3,3423 2,22 0,017826 21,80763 0,015892 8 8,34 4,6576 2,5 0,02484 24,54462 0,022907 9 8,53 5,1812 2,56 0,027633 25,10379 0,0257 10 9,08 5,9063 2,72 0,0315 26,72244 0,029567 11 9,27 6,7454 2,78 0,035975 27,28161 0,034042 12 9,45 6,9107 2,84 0,036857 27,81135 0,034924 13 10,01 8,874 3 0,047328 29,45943 0,045395 14 0 8,9078 2,72 0,047508 0 0,045575 Gambar 4.1. Grafik pengujian tarik komposit kampas rem Pada grafik 4.1 memperlihatkan bahwa pada grafik pengujian tarikdengan
Stress 40 30 20 10 0 Gambar 4.5. Grafik Pengujian Bending Test komposit kanvas rem 4.KESIMPULAN DAN SARAN 4.1Kesimpulan 29,4594 3 0 0,02 0,04 0,06 1. Dari hasil pengujian Tarik dan Bending material komposit kampas rem dengan berbagai variasi komposisi, maka nilai tegangan dari masing-masing komposisi yang didapat dari hasil pengujian tarik terbaik terdapat pada komposisi 80% epoxyresindan 20% serbuk tempurung kelapa adalah 2882,26 Pa. Sedangkan nilai dari hasil pengujian bendingtest terdapat pada komposisi 70% epoxyresin, 30% serbuk tempurung kelapa adalah 29,02779kGf. 2. Dari hasil nilai regangan pengujian tarik material komposit kampas rem dari semua komposisi, didapat nilai rata-rata regangan terbaik dari hasil pengujian tarik pada komposisi 50 epoxyresin 50 serbuk tempurung kelapa adalah 0,017mm dan komposisi 80 epoxyresin 20 serbuk tempurung kelapa adalah 0,017mm 3. Dari hasil pengujian tarik material komposit kampas rem dari semua komposisi, maka di dapat nilai rata-rata modulus elastisitas terbaik didapat pada komposisi 60% efoxyresin 40% serbuk tempurung kelapa adalah 178,24 kpa. 4.2Saran Agar mengembangkan peralatan yang ada di Laboratorium Fenomena Dasar jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknik Harapan. Nonasbes Pada Pembuatan Kampas Rem Sepeda Motor. Skripsi Teknik Fisika Universitas Negeri Semarang, Semarang [2] Mallawa, Cesarandie. 2010. Pengaruh Komposisi dan Diameter Serbuk Tempurung Kelapa Material Komposit Bahan Kampas Rem. Skripsi Teknik Mesin Universitas Hasanuddin, Makassar [3] Pratama., 2011., Analisa Sifat Mekanik Komposit Bahan Kanvas Rem Dengan Penguat Fly Ash Batubara., Universitas Hasanudin Makasar. [4] Pengujian Tarik material, dari [[https://teknikforever.wordpress.com/20 13/04/21/pengujian-tarik-pengujianlogam-teknik/]] diunduh pada Juni 2015 [5] Pengujian Bending material, dari [http://reskioga.blogspot.co.id/2012/10/p engujian-lengkung-bend-test.html] diunduh pada juli 2015. [6] Rhoni Widi Asmoro., 2012., Pengaruh Prosentase Serbuk Arang Batok Kelapa Bermatrik Polyester Pada Komposit Bahan Kanvas Rem Sepeda Motor., Universitas Muhammadiyah Surakarta. [7] Sulistijono. 2004. Material Komposit. Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, ITS, Surabaya. 5.DAFTAR PUSTAKA [1] Kiswiranti, Desi. 2009. Pemanfaatan Serbuk Tempurung Kelapa Sebagai Alternatif Serat Penguat Bahan Friksi