TUGAS AKHIR PENGARUH UKURAN BESAR BUTIR TEMBAGA (CU) TERHADAP NILAI KEKERASAN, KEAUSAN, DAN KOEFISIEN GESEK KAMPAS REM

TUGAS AKHIR PENGARUH UKURAN BESAR BUTIR TEMBAGA (CU) TERHADAP NILAI KEKERASAN, KEAUSAN, DAN KOEFISIEN GESEK KAMPAS REM Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh: KHOIRUL D200130020 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

ii

iii

iv

v

MOTTO Sesungguhnya sesudah kesulitan akan ada kemudahan, maka bila engkau telah selesai dari satu pekerjaan, kerjakan pula pekerjaan berikutnya dan hanya kepada tuhan-mu. (Q.S Al-Insyirah) Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan. (#Q.S. Al-Mujadalah : 11) Usaha yang tak terlihat akan dinilai oleh Allah dan usaha yang terlihat akan dinilai masyarakat. (penulis) Cintailah keluarga sepenuh hati karena akan membuat kita terbiasa melakukan hal dengan keikhlasan dan sesungguhnya keikhlasan akan dibalas oleh Allah. (penulis) Kegagalan adalah kegagalan, maka kegagalan adalah daftar isi perjalanan hidup dan untuk dibenarkan. (penulis) Berani Mencoba. (penulis) vi

PERSEMBAHAN Sebagai ungkapan rasa syukur dan terimakasih, dengan kerendahan hati Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada: 1. Kedua Orang Tua Tercinta (Bapak Ngatino & Ibu Rumini), yang telah mencurahkan kasih sayang, cinta, tenaga, dukungan, dan do a yang tulus untuk keberhasilan ananda. Hanya do a dan ucapan terima kasih yang bisa ananda berikan. Ananda berjanji suatu hari nanti akan membuat bangga ibu dan bapak. 2. Adik Chori Yulindra yang telah memberikan dukungan dan doa sehingga dapat terselesaikannya laporan. 3. Sahabat-sahabatku Teknik Mesin angkatan 2013, terimakasih atas persahabatan, kepedulian, keceriaan, dan semangat yang kalian berikan. 4. Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT, selaku Pembimbing yang telah memberikan pengarahan, bimbingan, dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. 5. Bapak Bambang Waluyo F, ST. MT. yang telah menyediakan alat dan tempat untuk pembuatan kampas rem. 6. Keluarga Laboratorium Teknik Mesin, yang telah memberikan semangat dan bantuan selama penyusunan Tugas Akhir. 7. Keluarga UKM Racana Ki/Nyi Ahmad Dahlan UMS yang telah memberikan pengalaman oraganisasi, dukungan dan bantuan dalam segala hal. 8. Teman-teman yang ada di bengkel Bapak Bambang (Joko,Margiyanto, Rizky, Bayu, dan Dani), yang telah menemani dan memberi masukan dalam penyelesaian pembuatan kampas rem. 9. Bapak Bambang Waluyo F, ST. MT. yang telah menyediakan alat dan tempat untuk pembuatan kampas rem. 10. Teman Seperjuangan mahasiswa bimbingan bapak Ir. Pramuko Ilmu Purboputro,MT. Yaitu Prasetyo Eko Utomo. vii

PENGARUH UKURAN BESAR BUTIR TEMBAGA (CU) TERHADAP NILAI KEKERASAN, KEAUSAN, DAN KOEFISIEN GESEK KAMPAS REM Khoirul, Pramuko Ilmu Purboputro Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email : khoirulfight@gmail.com Abstrak Pada penelitian ini peneliti ingin memahami dan membuat sampel kampas rem sepeda motor dengan menggunakan bahan komposit yang ramah lingkungan dengan beberapa variasi komposisi bahan untuk mengetahui tingkat kekerasan, keausan dan koefisien gesek kampas rem tersebut.bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah yaitu fiberglass, serbuk tembaga variasi mesh 50, 60, 70 dan 100, karbon kulit bambu, kalsium karbonat, barium sulfat dan resin polyester dengan katalis sebagai pengikat/matriks.kemudian diuji gesek dengan beban 15 kg selama 3 jam dengan uji kering, penyemprotan air dan penyemprotan oli dengan standart pengujian SNI 09-2663-1992 lalu dihitung keausan dan koefisien geseknya, dan diuji kekerasan dengan menggunakan alat Durometer dengan standar ASTM D2240.Dari hasil penelitian keausan rata-rata pada pengujian pengaruh kering,air dan oli bahwa kampas rem tembaga mesh 100 lebih rendah dibandingkan dengan kampas rem variasi yang lain yaitu sebesar 49,7576 mm 3 /jam,60,1238 mm 3 /jam dan 60,0783 mm 3 /jam pada uji gesek selama 3 jam. Koefisien gesek pada pengujian pengaruh kering kampas rem variasi tembaga mesh 100 paling tinggi,pada uji gesek selama 3 jam yaitu sebesar 0,8857, pada pengujian gesek pengaruh air kampas rem variasi tembaga mesh 60 memiliki koefisien gesek paling tinggi sebesar 0,8297, pada pengujian pengaruh oli kampas rem variasi tembaga mesh 70 memiliki koefisien gesek paling tinggi sebesar 0,8663. Nilai kekerasan kampas rem variasi tembaga mesh 100 lebih baik dibandingkan dengan kampas rem lainnya sebesar 87,83 ShoreD, pada pengujian foto mikro sesudah pengujian gesek kampas rem variasi tembaga mesh 70 mengalami kegagalan bonding adhesive sedangkan kampas rem variasi tembaga mesh 100, 60, 50 mengalami kegagalan bonding kohesive. Kata kunci : serbuk tembaga,polyester, uji gesek, kekerasan, foto mikro viii

PENGARUH UKURAN BESAR BUTIR TEMBAGA (CU) TERHADAP NILAI KEKERASAN, KEAUSAN, DAN KOEFISIEN GESEK KAMPAS REM Khoirul, Pramuko Ilmu Purboputro Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email : khoirulfight@gmail.com Abstract In this research, the researcher want to understand and make sample of motorcycle brake lining by using environmentally friendly composite material with some variation of material composition to know the level of hardness, wear and coefficient of friction of the brake pad. The material used in this research is fiberglass, copper powder variation of mesh 50, 60, 70 and 100, bamboo skin carbon, calcium carbonate, barium sulfate and polyester resin with catalyst as binder / matrix. Then tested friction with 15 kg load for 3 hours with dry test, water spraying and oil spraying with standard testing of SNI 09-2663-1992 then calculated the wear and coefficient of friction, and tested the hardness by using Durometer tool with ASTM standard D2240.From the result of the average wear and tear on testing the effect of dry, water and oil that brake copper mesh 100 is lower than with other variation brake lining that is equal to 49,7576 mm3 / hour, 60,1238 mm3 / hour and 60,0783 mm3 / h on friction test for 3 hours. The coefficient of friction on the test of the influence of dry brake lining bridge variation of copper mesh 100 highest, on the friction test for 3 hours that is equal to 0.8857, on the friction test of brake fluid water variation of copper mesh 60 has the highest coefficient of friction of 0.8297, brake fluid brake fluid variation variation mesh 70 has the highest friction coefficient of 0.8663. The hardness of brake liner bracelet variation of copper mesh 100 is better than the other brake lining of 87,83 ShoreD, in micro photo testing after brake fluid brake variation variation of copper mesh 70 having adhesive bonding failure while brake lining of copper mesh variation of 100, 60, 50 experienced cohesive bonding failure. Keywords: copper powder, polyester, friction test, hardness, micro photo ix

x

xi

DAFTAR ISI Halaman Judul... i Pernyataan...ii Persetujuan... iii pengesahan...iv Lembar Soal Tugas Akhir... v Motto...vi Persembahan... vii Abstrak... viii Abstrac...ix Kata Pengantar... x Daftar Isi... xii Daftar Gambar...xv Daftar Tabel... xviii Daftar Simbol... xix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 4 1.5 Manfaat Penelitian... 5 1.6 Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kajian Pustaka... 7 2.2 Landasan Teori... 8 2.2.1 Rem... 8 2.2.2 Komposit... 11 2.2.3 Metalurgi Serbuk... 14 2.2.4 Bentuk-Bentuk Serbuk... 15 2.2.5 Proses Kompaksi... 17 xii

2.2.6 Sintering... 18 2.2.7 Bonding... 18 2.3 Bahan-bahan Pembentuk Kampas Rem... 20 2.3.1 Polyester... 20 2.3.2 Tembaga (Cu)... 22 2.3.3 Fiber Glass... 23 2.3.4 Karbon Kulit Bambu... 24 2.3.5 Calsium Carbonat... 25 2.3.6 Barium Sulfat... 27 2.4 Pengujian Spesimen... 27 2.4.1 Keausan... 27 2.4.2 Kekerasan... 31 2.4.3 Pengujian Gesek... 33 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian... 36 3.1.1 Studi Lapangan Dan Studi Pustaka... 38 3.2 Bahan dan Alat... 40 3.2.1 Bahan... 40 3.2.2 Alat... 44 3.3 Instalasi Pengujian... 50 3.3.1 Alat Uji Gesek... 50 3.3.2 Alat Uji Kekerasan... 51 3.3.3 Alat Uji Foto Mikro... 52 3.4 Spesimen Uji... 52 3.5 Lokasi Penelitian... 54 3.6 Prosedur Penelitian... 55 3.7 Analisa Data... 57 3.8 Kesulitan... 58 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengujian dan Pembahasan... 60 xiii

4.1.1 Hasil Pengujian Kekerasan Durometer Shore D... 60 4.1.2 Hasil Perhitungan Keausan Kampas Rem... 61 4.1.3 Hasil Perhitungan Koefisien Gesek... 68 4.1.4 Hasil Pengamatan Suhu Akhir... 74 4.1.5 Foto Mikro... 79 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 87 5.2 Saran... 88 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiv

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Rem Tromol... 9 Gambar 2.2 Rem Cakram... 10 Gambar 2.3 Fibrous Composites... 13 Gambar 2.4 Particulate Composites... 13 Gambar 2.5 Laminated Composites... 14 Gambar 2.6 Diagram Alir Metalurgi Serbuk... 15 Gambar 2.7 Bentuk Partikel... 16 Gambar 2.8 Proses Kompaksi... 17 Gambar 2.9 Keausan Abrasive... 28 Gambar 2.10 Keausan Adhesive... 29 Gambar 2.11 Keausan Lelah... 30 Gambar 2.12 Keausan Korosif... 31 Gambar 3.1 Skema Diagram Alir Penelitian... 37 Gambar 3.2 Fiberglass... 40 Gambar 3.3 Polyester BQTN 157... 41 Gambar 3.4 Serbuk Tembaga... 41 Gambar 3.5 Barium Sulfat... 42 Gambar 3.6 Graphite... 42 Gambar 3.7 Calsium Carbonat... 43 Gambar 3.8 Resin Epoxy... 43 Gambar 3.9 Plat Kampas Honda... 44 Gambar 3.10 Mesin Press... 45 xv

Gambar 3.11 Cetakan... 45 Gambar 3.12 Heater... 46 Gambar 3.13 Thermocontrol... 46 Gambar 3.14 Non-contact Infrared Thermometer... 47 Gambar 3.15 Digital Tachometer... 47 Gambar 3.16 Clamp Meter... 48 Gambar 3.17 Vernier Caliper... 49 Gambar 3.18 Timbangan Digital... 49 Gambar 3.19 Oven... 50 Gambar 3.20 Blender... 50 Gambar 3.21 Alat Pengujian Gesek... 51 Gambar 3.22 Instalasi Pengujian Gesek... 51 Gambar 3.23 Alat Pengujian Kekerasan Durometer... 52 Gambar 3.24 Alat Foto Mikro... 52 Gambar 3.25 Spesimen Kampas Rem... 54 Gambar 4.1 Histogram Pengujian Kekerasan... 60 Gambar 4.2 Histogram Keausan Kondisi Kering... 62 Gambar 4.3 Histogram Keausan Kondisi Air... 63 Gambar 4.4 Histogram Keausan Kondisi Oli... 65 Gambar 4.5 Histogram Keausan Segala Kondisi... 67 Gambar 4.6 Histogram Koefisien Gesek Kondisi Kering... 68 Gambar 4.7 Histogram Koefisien Gesek Kondisi Air... 70 Gambar 4.8 Histogram Koefisien Gesek Kondisi Oli... 71 xvi

Gambar 4.9 Histogram Koefisien Gesek Segala Kondisi... 73 Gambar 4.10 Histogram Suhu Kondisi Kering... 74 Gambar 4.11 Histogram Suhu Kondisi Air... 76 Gambar 4.12 Histogram Suhu Kondisi Oli... 77 Gambar 4.13 Histogram Suhu Pada Segala Kondisi... 78 Gambar 4.14 Foto Mikro Sebelum Pengujian Kampas Mesh 50... 79 Gambar 4.15 Foto Mikro Sebelum Pengujian Kampas Mesh 60... 80 Gambar 4.16 Foto Mikro Sebelum Pengujian Kampas Mesh 70... 81 Gambar 4.17 Foto Mikro Sebelum Pengujian Kampas Mesh 100... 82 Gambar 4.18 Foto Mikro Sesudah Pengujian Kampas Mesh 50... 83 Gambar 4.19 Foto Mikro Sebelum Pengujian Kampas Mesh 60... 84 Gambar 4.20 Foto Mikro Sesudah Pengujian Kampas Mesh 70... 85 Gambar 4.21 Foto Mikro Sesudah Pengujian Kampas Mesh 100... 86 xvii

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Standar Mesh ASTM E 11... 16 Tabel 2.2 Karateristik Polyester BQTN 157... 21 Tabel 2.3 Tembaga... 23 Tabel 2.4 Bambu Hitam... 24 Tabel 4.1 Pengujian Kekerasan... 60 Tabel 4.2 Keausan Kampas Rem Kondisi Kering... 61 Tabel 4.3 Keausan Kampas Rem Kondisi Air... 63 Tabel 4.4 Keausan Kampas Rem Kondisi Oli... 64 Tabel 4.5 Keausan Kampas Rem Segala Kondisi... 66 Tabel 4.6 Koefisien Gesek Kampas Rem Kondisi Kering... 68 Tabel 4.7 Koefisien Gesek Kampas Rem Kondisi Air... 69 Tabel 4.8 Koefisien Gesek Kampas Rem Kondisi Oli... 71 Tabel 4.9 Koefisien Gesek Kampas Rem Segala Kondisi... 72 Tabel 4.10 Suhu Akhir Pada Kondisi Kering... 74 Tabel 4.11 Suhu Akhir Pada Kondisi Air... 75 Tabel 4.12 Suhu Akhir Pada Kondisi Oli... 76 Tabel 4.13 Suhu Akhir Pada Segala Kondisi... 78 xviii

DAFTAR SIMBOL F = Gaya Gesek (Newton) I = Kuat Arus (Ampere) N = Gaya Normal (Newton) n = Putaran (rpm) P = Daya (Watt) p = Beban (kg) T = Torsi (N.m) V = Tegangan (Volt) ω = Kecepatan Sudut (rad/s) µ = Koefisien Gesek xix