PENGARUH VARIASI TEMPERATUR HOT PRESS PADA SIFAT KEAUSAN DAN KEKERASAN KAMPAS REM BERBAHAN SERABUT KELAPA 20% ALUMINA PHENOLIC RESIN Author : Steven Ferinata Sancoko Guidance : I Dewa Gede Ary Subagia,ST.,MT.,Ph.D I Made Astika,ST.,M.Erg.,MT ABSTRAK Pemilihan komposisi bahan dan pengolahan yang tepat untuk kampas rem sangat diperlukan agar proses pengereman dapat berjalan optimal. Salah satunya adalah dengan merekayasa proses pencetakan dan proses sintering. Pada penelitian ini komposisi yang digunakan adalah 40% serabut kelapa, 20% alumina, dan 40% phenolic resin. Kampas rem diproduksi dengan metode hot press dengan variasi temperatur kerja 100 o C, 150 o C, 200 o C. Tujuan dalam penelitian ini adalah mengamati sifat keausan dan kekerasan kampas rem dengan rekayasa termperatur kerja. Metode pengujian yang digunakan adalah berdasarkan ASTMG99-95a 2000 dan ASTM E-92. Hasil dari penelitian ini didapat nilai laju keausan dan koefisen gesek berturut-turut yaitu A adalah 0,000038 dan 0,189; B adalah 0,000025 dan 0,171; C adalah 0,000029 dan 0,165; X adalah 0,000082 dan 0,222. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa pengaruh temperatur hot press terhadap laju keausan kampas rem adalah terjadi penurunan nilai laju keasusan saat terjadi pengingkatan temperatur hot press dari A ke B. Namun saat peningkatan temperatur dari B ke C terjadi kenaikan kembali nilai laju keasusan meterial. Pengaruh temperatur hot press terhadap koefisien gesek kampas rem adalah semakin tinggi temperatur yang digunakan semakin kecil koefisien gesek material. Sedangakn hasil dari pengujian kekerasan didapat nilai A adalah 15,822, B adalah 19,792, C adalah 19,393,dan X adalah 19,577. Nilai kekerasan spesimen A dan C dibandingkan spesimen pabrik X lebih rendah kekerasannya, sedangkan spesimen B memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan spesimen pabrik X. Kata kunci : Kampas rem, kekerasan, keausan, hybrid komposit, hot press iii
EFFECT OF HOT PRESS TEMPERATURE VARIATION ON PROPERTIES OF WEAR AND HARDNESS BREAK LINING COCONUT FIBER 20%ALUMINA PHENOLIC RESIN Author : Steven Ferinata Sancoko Guidance : I Dewa Gede Ary Subagia,ST.,MT.,Ph.D I Made Astika,ST.,M.Erg.,MT ABSTRACT Selection materia composition and processing with proper for brake lining is required for braking process can run optimal. One of them by engineered printing and sintering process. In this research, the composition material wich used are 40% coconut fiber,20% alumina, and 40% phenolic resin. Brake lining is produced by hot press method with working temperature variation 100 c, 150 c, 200 c. The purpose of this research to observed brake lining wear and hardness properties with engineer working temperature. The test method used is based on ASTMG99-95a 2000. The result from this research is obtained wear rate value and coefficient of friction respectively are A : 0,000038 and 0,189 ; B : 0,000025 and 0,171; C : 0,000029 and 0,165 ; X : 0,000082 and 0,222. From the reseachr result can be concluded that the effect of hot press temperature to brake lining wear rate is decreasing of wear rate when binding of hot press temperature from A to B. However when temperature from B to C increase, wear rate is increase back. The influence hot press temperature to friction coefficient brake lining is more high temperature is used, more less of friction coefficient. While the result of hardness testing obtained the value of A is 15.822, B is 19.792, C is 19.393, and X is 19,577. The hardness values of specimens A and C compare X factory specimens are lower in hardness, While specimen B has a higher hardness value than X factory specimens. Keywords: Brake lining, hardness, Wear, hybrid composite, hot press iv
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan proposal skripsi yang berjudul Pengaruh Variasi Temperatur Hot Press pada Sifat Keausan dan Kekerasan Kampas Rem Berbahan Serabut Kelapa 20% Alumina Phenolic Resin. Dalam Penulisan proposal skripsi ini penulis tidak sedikit mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Dr. Ir. I Ketut Gede Sugita, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak I Dewa Gede Ary Subagia, ST., MT., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan proposal ini. 3. Bapak I Made Astika, ST., M.erg., MT., selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan proposal ini. 4. Bapak Ainul Ghurri, ST, MT, PhD., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Semua tim penguji pada ujian skripsi ini. 6. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 7. Semua pihak dan kawan-kawan Jurusan Teknik Mesin yang telah membantu dalam penyelesaian proposal. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tentu jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya konstruktif sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila ada kekurangan ataupun kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Bukit Jimbaran, 14 Juli 2017 Penulis v
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1... Lat ar Belakang... 1 1.2... Ru musan Masalah... 2 1.3... Bat asan Masalah... 2 1.4... Tuj uan Penelitian... 3 1.5... Ma nfaat Penelitian... 3 BAB II DASAR TEORI... 4 2.1 Kampas Rem... 4 2.1.1 Jenis Rem Serta Kampasnya... 4 2.1.2 Jenis Kampas Rem Menurut Klasifikasi Internasional... 8 2.2 Kampas Rem Asbestos... 8 2.3 Kampas Rem Non Asbestos... 9 2.4 Komposit... 10 2.4.1 Komposit Hybrid... 10 2.4.2 Klasifikasi Bahan Komposit... 10 vi
vii 2.4.3 Tipe Komposit Serat... 11 2.4.4 Teknik Pembuatan Komposit... 12 2.5 Karakteristik Serabut Kelapa... 13 2.5.1 Sifat Serabut Kelapa... 13 2.5.2 Asam Sitrat... 14
2.5.3 Sifat-sifat Asam Sitrat... 14 2.6 Aluminium Oksida (Alumina)... 14 2.7 Phenolic Resin... 15 2.8 Proses Kompasi... 16 2.9 Analisis... 16 2.9.1 Scanning Electronic Microscope (SEM)... 16 2.9.2 Uji Keausan (Wear Test)... 17 2.9.3 Uji Kekerasan (Vickers)... 21 BAB III METODE PENELITIAN... 24 3.1 Metode Penelitian... 24 3.2 Diagram Alir Penelitian... 24 3.3 Variabel Penelitian... 25 3.3.1 Variabel Bebas... 25 3.3.2 Variabel Terikat... 25 3.3.3 Variabel Kontrol... 25 3.4 Bahan dan Alat Penelitian... 26 3.4.1 Bahan Penelitian... 26 3.4.2 Alat Penelitian... 27 3.5 Proses Pembuatan Spesimen Uji... 28 3.6 Dimensi Spesimen Uji... 29 3.7 Proses Penguian Spesimen... 30 3.7.1 Uji Keausan (Wear TestI)... 30 3.7.2 Uji Kekerasan (Vickers Test)... 31 3.7.3 SEM (Scanning Electron Microscope)... 32 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 33 4.1 Hasil Pengamatan SEM... 33 4.1.1 Pengamatan Permukaan Setelah Uji Keausan dengan SEM... 34 4.1.2 Pengamatan Permukaan Spesimen Dengan Mikroskop... 35 4.2 Hasil Uji Keausan... 37 4.3 Hasil Uji Kekerasan (vickers)... 40 viii
BAB V PENUTUP... 42 5.1 Kesimpulan... 42 5.2 Saran... 42 DAFTAR PUSTAKA... 44 APPENDIX... 46 PERNYATAAN... 48 LAMPIRAN... 49 ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konstruksi Rem Tromol... 5 Gambar 2.2 Komponen Rem Tromol... 5 Gambar 2.3 Singgle leading shoe... 6 Gambar 2.4 Double Leading Shoe... 7 Gambar 2.5 Rem Cakram... 8 Gambar 2.6 Kampas Rem Asbestos dan Kampas Rem Non Asbestos... 10 Gambar 2.7 Serabut Kelapa... 13 Gambar 2.8 Foto Micro Serabut Kelapa... 14 Gambar 2.9 Perbandingan Hasil Uji SEM... 17 Gambar 2.10 Keausan Metode Adhesive... 18 Gambar 2.11 Keausan Metode Abrasive... 19 Gambar 2.12 Keausan Metode Oksidasi... 19 Gambar 2.13 Keausan Metode Erosi... 20 Gambar 2.14 Gaya Gesek... 21 Gambar 2.15 Uji Vickers... 23 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... 25 Gambar 3.2 SerabutKelapa... 27 Gambar 3.3 Serbuk Alumina... 27 Gambar 3.4 Phenolic Resin... 28 Gambar 3.5 Mesin Uji Vickers... 28 Gambar 3.6 Mesin Uji Keausan... 28 Gambar 3.7 Mesin Hot Press... 29 Gambar 3.8 Alat Uji SEM... 29 Gambar 3.9 Spesimen Vickers dan keausan... 29 Gambar 3.10 Free body Diagram Alat Gesek... 30 Gambar 3.11 Pengukuran Tapak Uji Vickers Dengan Image-J... 31 Gambar 4.1 Hasil SEM spesimen B pada Pembesaran 50x dan 100x... 34 Gambar 4.2 Hasil SEM spesimen B pada Pembesaran 50x dan 100x... 35 Gambar 4.3 Hasil Foto Mikro Pada Pembearan 5x... 36 Gambar 4.4 Diagram Karakteristik Proses Keausan Spesimen... 38 x
Gambar 4.5 Grafik Laju Keausan... 40 Gambar 4.6 Grafik Koefisien Gesek... 41 Gambar 4.7 Grafik Rata-rata VHN... 43 xi
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Nilai Rata-rata Laju Keausan dan Koefisien Gesek... 39 Tabel 4.2 Hasil Rata-rata VHN Spesimen... 42 xii
1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dengan semakin beragamnya tipe, merk, dan jumlah kendaraan bermotor di Indonesia, kebutuhan akan produk material otomotif juga semakin besar. Material komposit dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk menjawab tantangan ini. Material komposit dapat menggabungkan sifat-sifat unggul dari material untuk menghasilkan suatu material baru dengan sifat yang lebih baik.kampas rem merupakan salah satu komponen kendaraan bermotor yang berfungsi untuk memperlambat atau menghentikan laju kendaraan khususnya kendaraan darat. Terutama pada saat kendaraan berkecepatan tinggi fungsi kampas rem memiliki beban mencapai 90%dari komponen lainnya, bahkan keselamatan jiwa manusia tergantung pada keampuhan dari komponen tersebut (Wijaya,A,. 2010) Pada umumnya, kampas rem sepeda motor terbuat dari bahan asbestos dan unsur-unsur tambahan lainnya seperti SiC, Mn atau Co.Berdasarkan proses pembuatannya, kampas rem (brakeshoes) sepeda motor bahan penguatnya (reinforced) terdiri atas partikel yang terseba 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. Dalam penelitian ini, penulis mencoba untuk mengembangkan produk kampas rem yang berbahan dasar non asbestos, yaitu serabut kelapa. Karena bahan baku serabut kelapa di Indonesia sangat berlimpah, hal ini diharapkan dapat menjadi bahan baku alternatif pengganti asbestos. Produksi buah kelapa Indonesia rata-rata15,5 milyar butir/tahun atau setara dengan 3,02 juta ton kopra, 3,75 juta ton air, 0,75 juta ton arang tempurung, 1,8 juta ton serat sabut, dan 3,3 juta ton debu sabut Selain itu, penulis mencoba untuk menyetarakan kualitas rem asbestos dengan kampas rem yang berbahan dasar serabut kelapa. Pemilihan komposisi bahan dan pengolahan yang tepat untuk kampas rem sangat diperlukan agar proses pengereman dapat berjalan optimal. (Mahmud 2004) Membuat kampas rem dengan kualitas yang baik dan memenuhi standar, guna mengetahui faktorfaktor yang mempengaruhi dalam fenomena yang terjadi pada proses pembuatan hingga mendapatkan kualitas kampas rem yang berkulaitas dan sesuai dengan standard yang ada di pasaran atau produsen utama. Salah satunya adalah dengan merekayasa proses
2 pembuatan kampas rem, diantaranya merekayasa komposisi bahan penyusun, proses pengepresan (pencetakan), dan proses sintering dalam pembuatan kampas. Kemudian dilakukan pengujian untuk mengetahui koefisien gesek, kekerasan kampas, dan sifak fisik pada spesimen kampas uji. Sehingga didapatkan hasil penelitian yang dapat dijadikan rujukan dalam pembuatan kampas rem. 1.2 Rumusan Masalah 1. Bagaimanakah perilaku bahan kampas rem yang terbuat dari serabut kelapa, serbuk alumina, dan pengikat resin Phenolic resin terhadap kekerasan dan keausannya? 2. Bagaimanakah pengaruh temperature Hot Press saat proses pembuatan kampas rem berbahan dasar Serabut kelapa, Alumina, dan Phenolic resin terhadap kekerasan dan keausan kampas rem? 3. Bagaimanakah Microstrukturture kampas rem dengan bahan serabut kelapa, serbuk alumina. Dan Phenolic resin yang di analisa menggunakan SEM ( Scanning Electronic Microscope)? 1.3 Batasan Masalah Untuk mengetahui dan memberikan gambaran mengenai masalah-masalah apa saja yang akan dibahas pada penelitian ini. Maka perlu diberikan batas pembahasan yang nantinya akan terfokus pada masalah. Adapun batasannya adalah sebagai berikut:. 1. Komposisi pencampuran adalah 40 % serabut kelapa 20 % serbuk alumina dan 40 % phenolic resin. 2. Hot press dengan tekanan 3 Ton dan holding time 30 menit. 3. Pengujian mekanik menggunakan uji kekerasan Vickers dan Uji keausan (wear Test). 4. Ukuran panjangserabut kelapa yang di gunakan adalah 5mm 5. Temperatur ruang saat pengujian T= 28 C
3 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh variasi temperature saat proses Hot press terhadap nilai kekerasan dan keausan bahan kampas rem. 2. Mengetahui sifat mekanis material kampas rem berbahan baku serbuk batok kelapa dan alumina terhadap uji kekerasan (Vickers) dan Uji keausan (Wear Test). 3. Mengetahui Microstruktur dari kampas rem berbahan baku serbuk batok kelapa dan alumina menggunakan alat SEM (Scanning Electronic Microscope). 1.5 Manfaat Penelitian Dari hasil pengujian ini diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat antara lain : 1. Menghasilkan informasi ilmiah dalam pengujian keausan dan kekerasan pada komposit kampas rem dengan penguat serbuk tempurung kelapa. 2. Sebagai pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya bidang material komposit. 3. Sebagai referensi untuk peneliti peneliti selanjutnya guna mengembangkan kualitas bahan kampas rem sehingga dapat digunakan sebagai inovasi dalam pembuatan kampas rem. 4. Menghasilkan material alternatif pada pembuatan kampas rem yang ramah lingkungan dengan menggunakan metode kompaksi.