PENGARUH PENAMBAHAN GRAFIT TERHADAP KETAHANAN AUS KOMPOSIT ABU TERBANG BATUBARA/PHENOLIC

COAL/PHENOLIC FLY ASH COMPOSITES by :

GUNAWAN EFENDI

Fly ash is the waste products of coal combustion process that increasing every year and it can pollute the environment. Waste fly ash can be used as composite materials for brake canvas. Graphite is a carbon modification which consists of carbon atoms that works to increase the wear resistance and it can affect the coefficient of friction on the brake canvas. The research objective is to determine the effect of the addition of graphite againts the wear resistance of coal/phenolic fly ash composite and identify the failures in composite with SEM photograph testing.

Composites that are used is the particle type with ratio of 60% phenolic resin as a matrix, BaSO4 10% as fillers, fly ash 25%, 20%, 15% as an amplifier, and

graphite 5%, 10%, 15% as a friction modifier. The manufacture of the specimen is done by mixing the composite material for 20 minutes then mold it and then heating it with temperature of 250°C and given it pressure of 5 tons for 40 minutes then heated it using the furnace for 4 hours at a temperature of 150°C. The testing of the specimen using the wear resistance testing and SEM photos (scanning electron microscope).

The results of testing wear resistance on the upper surface of the specimen obtained an average yield of 5% graphite is 1,86x10-6mm³/mm, 10% graphite is 1.22x10-6mm³/mm and 15% graphite is 1.51x10-6mm³/mm. Wear resistance testing on the bottom surface of the specimen obtained an average yield of 5% graphite is 1,86x10-6mm³/mm, 10% graphite is 1.34x10-6mm³/mm and 15% graphite is 1.88x10-6mm³/mm. The content of 10% graphite is the most optimal composition for the lowest values of abrasion and the distribution of the particles be spread evenly so as to with stand the wear rate well. SEM observation of specimens with the highest value of wear and tear on the content of 10% graphite as the upper distribution graphite powder and phenolic as a binder that is less evenly in fly ash resulted specimens are not so strong to with stand the abrasion of the wear resistance test. SEM observation of specimens with the lowest value of wear and tear on content of the 10% graphite as the upper distribution graphite powder and phenolic as a binder that is more evenly in fly ash so that the abrasion happens to the the wear test is smaller than the other specimens.

PENGARUH PENAMBAHAN GRAFIT TERHADAP

KETAHANAN AUS KOMPOSIT ABU TERBANG

BATUBARA

/

PHENOLIC

(Skripsi)

Oleh

GUNAWAN EFENDI

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

Gambar 1. IlustrasiReinforcemen...11

Gambar 2.Continous Fiber Composite...17

Gambar 3.Woven Fiber Composit...18

Gambar 4.Chopped Fiber Coposite...18

Gambar 5.Hybrid Composite...18

Gambar 6. Mikrostruktur Lamina...19

Gambar 7.Laminate Composite...20

Gambar 8.Structural Composite Sandwich Panels...21

Gambar 9.Particulate Composite...22

Gambar 10.Fly Ash...23

Gambar 11. Metode Keausan Ogoshi...28

Gambar 12. Ilustrasi Metode KeausanAdesive...29

Gambar 13. Ilustrasi Skema KeausanAbrasive...30

Gambar 14. Mekanisme Keausan Lelah...32

Gambar 15. Mekanisme Keausan Korosif...32

Gambar 16. Mekanisme Keausan Erosi...33

Gambar 17. Struktur Grafit...34

xv

Gambar 19. Perbandingan Mikroskop Cahaya Dan Mikroskop Elektron...40

Gambar 20. Skema Uji SEM (Scanning electron microscope)...41

Gambar 21. Abu TerbangFly Ash...42

Gambar 22. MatriksPhenolic...43

Gambar 23. Barium Sulfat(BaSO4)...43

Gambar 24. Grafit (grafite)...44

Gambar 25.Cetakan...44

Gambar 26. Timbangan Digital...45

Gambar 27.Mixer...45

Gambar 28. MesinFurnace...46

Gambar 29. Dongkrak Hidrolik...46

Gambar 30.Thermo controllerdanheater...47

Gambar 31. Ilustrasi Uji Keausan Metode Ogoshi...52

Gambar 32. Diagram Alir...53

Gambar 33. Grafik Spesifik Abrasi Rata-Rata Permukaan Atas Komposit...56

Gambar 34. Grafik Spesifik Abrasi Rata-Rata Permukaan Bawah Komposit...58

Gambar 35. Serbuk Grafit...59

Gambar 36. Hasil foto SEM Spesimen satu kandungan 10% Grafit Bagian Atas...60

x Halaman

HALAMAN JUDUL ...i

HALAMAN PENGESAHAN ...ii

PERNYATAAN PENULIS...iv

RIWAYAT HIDUP ... v

MOTTO ...vi

SANWACANA ...vii

DAFTAR ISI ...x

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... ..1

B. Tujuan Penelitian ... ..6

C. Manfaat Penelitian ... ..6

D. Batasan Masalah... ..6

E. Hipotesa... ..7

xi II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Komposit ... ..9

1. Penguat(Reinforment) ...10

2. Matriks ... 12

B. Klasifikasi Material Komposit ... 15

1. Komposit Serat (Fiber Composite) ... 15

2. Struktur Komposit (Sructute Composite)... 19

3. Komposit Partikel (ParticulateComposite)... 21

C. Fly Ash(abu terbang batubara) ... 23

1. Pembentukan Abu Terbang (Fly Ash)... 26

D. Keausan ... 27

1. Keausan Adhesif (Adhesive Wear)... 29

2. Keausan Abrasif (Abrasive Wear)...30

3. Keausan Lelah (Fatigue Wear) ... 31

4. Keausan Korosif (Corrosive Wear) ... 32

5. Keausan Erosi (Erosion Wear)... 33

E. Grafit (grafite) ... 33

F. Kampas Rem ... 36

xii

G. Uji SEM (Scanning Electron Microsope) ... 39

III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 42

B. Bahan yang Digunakan ... 42

C. Alat yang Digunakan... 44

D. Prosedur Penelitian... 47

IV. HASIL DAN PEMBAHSAN A. Hasil Pengujian Ketahanan Aus ... 54

B. Hail Uji SEM (Scanning Electron Microscope) ... 59

V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan... 62

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Komposisi Kimia Abu Terbang Batubara(fly ash)...25

Tabel 2. Komposisi Bahan Penyusun Komposit...49

Tabel 3. Jumlah Spesimen Komposit...50

Tabel 4. Data Hasil Pengujian Spesimen Permukaan Bagian Atas...55

Pendidikan adalah proses belajar, dan belajar merupakan

pengalaman. Dalam pengalaman hal yang paling sering terjadi

adalah kegagalan yang akan membuat kita belajar mencapai

kesuksesan

Jangan mengingat masa lampau dengan penyesalan,

jangan pula lihat masa depan dengan ketakutan

tapi buktikan pada dunia bahwa anda bisa

Penulis dilahirkan pada tanggal 15 Juni 1991 sebagai anak pertama dari dua bersaudara di Fajar Mulia, Kecamatan Pagelaran Kabupaten Pringsewu Provinsi Lampung, dilahirkan dari pasangan Haryanto dan Yamtini.

Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar (SD) Negeri 1 Giri Tunggal Pada tahun 2003, kemudian penulis menyelesaikan di Sekolah Menengah Pertama (SMP) Negeri 1 Sukoharjo pada tahun 2006. Pada tahun 2009 penulis menyelesaikan pendidikannya dari Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) YPT Pringsewu. Sejak tahun 2009 penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Selama menjadi mahasiswa, penulis menjadi Pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) untuk periode 2011-2012, selanjutnya penulis melaksanakan Kerja Praktek (KP) di PT.DI (Dirgantara Indonesia). Sejak tahun 2015 bulan Januari, penulis mulai melakukan penelitian tugas akhir (skripsi) dengan judul _“Pengaruh Penambahan Grafit Terhadap Ketahanan Aus Komposit Abu Terbang Batubara/Phenolic”_{. Penulis mengerjakan skripsi} dibawah bimbingan Ibu Dr. Eng Shirley Savetlana, S.T., M.Met. sebagai pembimbing utama dan Bapak Zulhanif, S.T., M.T. sebagai pembimbing kedua, serta Bapak Harnowo Supriadi, S.T., M.T. sebagai penguji utama.

SANWACANA

Assalamu’allaikum Warahmatullahi Wabarakatuh,segala Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan semesta alam, yang telah memberikan rahmat, nikmat, kesehatan karunia dan kelancaran hingga penulis dapat menyelesaikan Studi strata satu diperguruan tinggi Universitas Lampung. Shalawat beriring salam penulis panjatkan kepada kekasih Allah SWT, Baginda Rasullullah Muhammad SAW, yang telah membawa kita dari zaman jahiliyah ke zaman yang terang dengan keislamannya hingga saat ini.

Skripsi dengan judul ”PENGARUH PENAMBAHAN GRAFIT TERHADAP KETAHANAN AUS KOMPOSIT ABU TERBANG BATUBARA/PHENOLIC” ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan, partisipasi, dan dukungan, sertado’a dari berbagai pihak. Sebagai rasa syukur penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Orang tua tercinta, Bapak Haryanto dan Ibu Yamtini, terimakasih atas do’a dan dukungannya dalam moril maupun materil serta semangat yang tidak kala henti selalu diberikan kepadaku.

2. Adikku Dewi Lusiana yang selama ini selalu memberikan motivasi.

3. Bapak Prof. Drs. Suharno, M.Sc., Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

iii 5. Ibu Dr. Eng. Shirley Savetlana, S.T.,M.Met dan Bapak Zulhanif, S.T.,M.T. Selaku dosen pembimbing dengan memberikan pengetahuan, saran, serta nasehat selama proses penyelesaian skripsi.

6. Bapak Harnowo Supriyadi, S.T.,M.T. Selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan sebagai penyempurnaan penulisan skripsi. 7. Seluruh dosen Jurusan Teknik Mesin atas ilmu yang telah diberikan selama penulis melaksanakan studi, baik materi akademik dan motivasi untuk masa yang akan datang. Tak lupa juga terima kasih kepada staff dan karyawan Gedung H Teknik Mesin Universitas Lampung.

8. Kepada teman-teman seperjuangan “_{TEKNIK MESIN 20}09’’_,

Muhammad irvan, Tri wibowo, Lingga aditya yuono, Lambok silalahi, Agus rantaujaya, Galeh kristianto, Ronal yaki, Wilson J pasaribu, Ari ardianto, Anisa rahman, Mei hartanto, Tunas dewantara, Erick ilham sanjaya, Andi saputra, Solihin, Budi santoso, Feny setiawan, Rizal ahmad fadil, Ardian prabowo, Dedi H siadari, Andreassa harianja, Iqbal deby, Mario sitorus, Deka alfianto, Topik nizamudin, Aditya eka pratama, Wili alfani, Muhammad todaro, Risky risdiono, Adi nuryansah.

“_{Solidrity Forever}”

9. Keluarga besar Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung.

10. Semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan, yang telah ikut serta membantu dalam penulisan skripsi ini.

ix ‘‘Tiada gading yang tak retak’’ begitu pula dengan penelitian tugas akhir ini. Dengan segala kerendahan hati, penulis menyadari masih banyak kekurangan serta ketidaksempurnaan dalam penulisan skripsi ini. Untuk itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Bandar Lampung, 18 januari 2016 Penulis,

KOMPOSIT ABU TERBANG BATUBARA/PHENOLIC Oleh :

GUNAWAN EFENDI

Abu terbang adalah sisa hasil proses pembakaran batubara yang meningkat setiap tahunnya dan berdampak dapat mencemari lingkungan. Limbah abu terbang dapat dimanfaatan sebagai bahan komposit untuk kampas rem. Grafit adalah modifikasi karbon yang terdiri dari atom karbon yang berfungsi untuk meningkatkan ketahanan aus serta dapat mempengaruhi koefisien gesek pada kampas rem. Tujuan penelitian untuk mengetahui pengaruh penambahan grafit terhadap ketahanan aus komposit abu terbang batubara/phenolic dan mengidentifikasi kegagalan pada komposit dengan pengujian foto SEM.

Komposit yang digunakan adalah jenis partikel dengan perbandingan phenolic

resin 60% sebagai matriks, BaSO410% sebagai bahan pengisi,fly ash 25%, 20%,

15% sebagai penguat, dan grafit 5%, 10%, 15% sebagai friction modifier. Pembuatan spesimen dilakukan dengan mencampur bahan komposit selama 20 menit lalu mencetak kemudian memanaskan dengan temperatur 250oC dan diberi tekanan 5 ton selama 40 menit selanjutnya dipanaskan menggunakan furnace

selama 4 jam dengan temperatur 150oC. Pengujian spesimen menggunakan pengujian ketahanan aus dan foto SEM(scanning electron microscope).

Hasil pengujian ketahanan aus permukaan bagian atas spesimen di peroleh hasil rata-rata yaitu 5% grafit 1,86x10-6 mm3/mm, 10% grafit 1.22x10-6mm3/mm dan 15% grafit 1.51x10-6 mm3/mm. Pengujian ketahanan aus permukaan bagian bawah spesimen di peroleh hasil rata-rata yaitu 5% grafit 1,86x10-6 mm3/mm, 10% grafit 1.34x10-6 mm3/mm dan 15% grafit 1.88x10-6mm3/mm. Kandungan 10% grafit merupakan komposisi paling optimal karena nilai abrasi paling rendah dan pendistribusian partikel merata sehingga mampu menahan laju keausan dengan baik. Pengamatan foto SEM spesimen dengan nilai keausan tertinggi pada kandungan 10% grafit bagian atas distribusi serbuk grafit dan phenolic sebagai pengikat kurang merata pada fly ash yang mengakibatkan spesimen tidak begitu kuat untuk menahan abrasi pada uji keasusan. Pengamatan foto SEM spesimen dengan nilai keausan terendah pada kandungan 10% grafit bagian atas distribusi serbuk grafit dan phenolic sebagai pengikat lebih merata pada fly ash sehingga abrasi yang terjadi pada uji keausan lebih kecil dibandingkan spesimen lain. Kata Kunci : Komposit Partikel,Grafit, Ketahanan aus, Foto SEM.

PENGARUH PENAMBAHAN GRAFIT TERHADAP

KETAHANAN AUS KOMPOSIT ABU TERBANG

BATUBARA

/

PHENOLIC

Oleh

GUNAWAN EFENDI

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

JurusanTeknikMesin

Fakultas TeknikUniversitas Lampung

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Bahan komposit merupakan salah satu bahan alternatif yang dapat digunakan untuk pembuatan kampas rem. Dalam perkembangan teknologi komposit mengalami kemajuan yang sangat pesat ini dikarenakan keistimewaan sifat yang terbarukan dan rasio kekuatan terhadap beban yang tinggi, kekakuan, ketahanan terhadap korosi, dan lain-lain.

Komposit adalah kombinasi dari satu atau lebih material yang menghasilkan sifat lebih baik dari material penyusunnya. Komposit dihasilkan dari pencampuran dalam sejumlah fase yang terdiri dari dua bagian utama yaitu matriks (sebagai pelindung filler) dan filler (sebagai penguat dari matriks). Material komposit terdiri dari lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya (Handoyo Kus, 2008).

Di Indonesia terkenal dengan sumber daya alamnya yang melimpah, salah satunya adalah batubara. Batubara digunakan sebagai bahan bakar pembangkit uap, dari hasil pembakaran tersebut menghasilkan ampas batubara (fly ash) yang merupakan limbah industri. Dalam penelitian ini

2

akan dilihat kemungkinan fly ash dikembangkan menjadi bahan alternatif sebagai penguat dalam material komposit. Dengan pertimbangan dari segi ekonomis dan struktur, maka fly ash sebagai penguat komposit diharapkan mempunyai keunggulan dibandingkan bahan-bahan lainnya. Selain itu pemberdayaan dan pemanfaatan fly ashsudah banyak terdapat pada industri-industri yang terdapat di Indonesia khususnya di Propinsi Lampung.

Fly ash terdiri dari bahan inorganik yang terdapat di dalam batu bara yang telah mengalami fusi selama pembakarannya.fly ash banyak diproduksi oleh industri-industri besar membutuhkan bahan bakar seperti PLTU. 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 (Koesnadi Heri, 2008).

Pada penelitian dengan judul sifat mekanik komposit bahan kampas rem dengan penguatfly ash batubara di Universitas Hasanuddin Makassar dengan hasil pengujian menunjukkan tingkat kekerasan tertinggi pada komposisi 60% resin dan 40% fly ashyaitu 94 HRB, Laju keausan terendah pada komposisi 60% resin dan 40% fly ash adalah 2.02E-07 gr/mm2detik, sedangkan tingkat kelenturan paling baik pada komposisi 50% resin dan 50% fly ash nilainya 52,79 N/mm2. Material komposit dengan penguat fly ash batubara ini dapat dijadikan sebagai alternatif serat penguat bahan kampas rem non asbes karena mempunyai sifat mekanik yang memenuhi nilai standar kampas rem (Pratama, 2011).

Penelitian di Univertsitas Lampung tahun 2012, Yusman Zamzami melakukan penelitian dengan memanfaatkan secara optimal hasil limbah batubara fly ash sebagai penguat dan jenis komposit partikel dengan resin

epoxy sebagai matriks dengan perbandingan volume resin dan limbah batubara adalah 60 : 40. Limbah batubara (fly ash) dibentuk menjadi partikel dengan 3 variasi ukuran mesh, yaitu 40 mesh, 80 mesh, 120 mesh. Setelah dilakukan pengujian SEM didapatkan bahwa ukuran partikel mempengaruhi kekuatan bending dan ukuran partikel fly ash terkecil (120 mesh) memiliki nilai kekuatan bending tertinggi untuk setiap pengujiannya. Pada uji bending kemampuan menahan beban maksimum terdapat pada ukuran partikel terkecil (120 mesh) dengan kekuatan bendingnya adalah 59,26 N/mm2. Komposit dengan ukuran partikel 120 mesh terlihat memiliki ikatan yang cukup baik dengan matriks, sehingga beban dari matriks akan bisa diteruskan ke partikel (Yusman Zamzami, 2012).

Pada tahun 2013 penelitian di Univertsitas Lampung, Agus Setiawan melakukan penelitian dengan memanfaatkan pencampuran fly ash abu terbang batubara dengan polimer epoxy. Proses pencampuran resin epoksy

dengan limbahfly ash batubara dilakukan dengan matriks rasio pencampuran sebesar 60% dan 40% fly ash. Kemudian lakukan tes scanning electron microscope(SEM) digunakan untuk menganalisis penyebab kegagalan dalam komposit. Pengujian dilakukan sesuai dengan standar uji ASTM D 6110 dampak. Hasil tes menunjukkan penambahan partikel fly ash dengan meningkatnya ukuran partikel 40 mesh, 80 mesh dan 120 mesh dapat meningkatkan kekuatan dampak komposit. Dampak kekuatan tertinggi dari

4

komposit diperoleh pada 120 ukuran partikel mesh 3,967 x 10-3 J/mm2. Dengan penurunan ukuran partikel, kontak yang luas antara permukaan fly ash dengan resin akan semakin banyak. Jadi, untuk meningkatkan kekuatan dampak. Dalam SEM hasil gambar terlihat ikatan antarmuka yang sangat baik antara matriks dengan partikelfly ash. Dalam komposit terlihat jauhvoidatau porositas (Agus Setiawan, 2013).

Menurut penelitian Kusdiyono tentang pengaruh pembuatan fly ashpada kuat tekan mortal. Hasil yang diperoleh meningkat kuat tekan rata-rata tertinggi pada penambahan fly ash setiap 5% dari sumur di usia muda (7-28) hari dengan kuat tekan tertinggi 7 hari mencapai 373,71 kg/cm² pada penambahan 20% dari fly ash dan 403, 41 kg/cm² untuk penambahan 15%, kuat tekan adalah usia rata-rata terendah 14 hari diperoleh pada 307,68 kg/cm² pada penambahan 5% dari fly ash dan 28 hari sebesar 355,78 kg/cm² untuk mencampur adukan dengan penambahanfly ashdari 10%. Dengan persamaan regresi Y = 8,244 X² - 40.47 x + 384,3 dan korelasi R² = 0,987. Hal ini karena

fly ash memiliki butir halus yang akan membuat mortar lebih lecak (bisa diterapkan), padat dan membuat rongga antara butir agregat diisi olehfly ash, sehingga pori-pori dan rongga menjadi lebih kecil, sehingga meningkatkan kuat tekan mortar. Dengan demikian gambaran penggunaan fly ash sebagai mortir terbukti secara signifikan (Kusdiyono, 2012).

Analisis pengaruh partikel fly ash terhadap kekuatan mekanik komposit fly ash menggunakan resin poliester dengan membandingkan ukuran partikel batubara sebesar _≤ 0,15 mm, 0,15_–0,3 mm, 0,3_–0,6 mm, 0,6_–1,18 mm, dan

1,18_–2,36, maka ditemukan hasil bahwa kekuatan bending tertinggi terjadi pada ukuran partikel fly ash terkecil yaitu ≤ 0,15 mm, dengan beban maksimum sebesar 760N. Hal ini disebabkan bahwa ukuran partikel butir semakin kecil akan semakin besar luasan area parikel yang akan diikat oleh matriks, sehingga berpengaruh pada meningkatnya kekuatanbending(Filipus, 2007).

Pada penelitian pemanfaatan limbah fly ash abu terbang batubara sebagai penguat alumunium matriks komposit di Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan abu terbang batubara sebagai penguat komposit bermatrik aluminium (AMC). Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa sifat mekanis meningkat seiring dengan peningkatan fraksi berat abu terbang sampai 5% berat, selebihnya terjadi penurunan. Kekuatan bending, kekerasan Vickers, porositas dan laju keausan 74 MPa, 66 VHN, 4,5% dan 0,04 mg/(MPa.m) (Subarmono, 2008).

Grafit adalah suatu modifikasi karbon dan terdiri dari atom karbon yang saling berkaitan. Grafit memiliki sifat mirip logam, konduktivitas termal yang tinggi, dapat terbakar pada suhu di atas 700°C, mengandung kontaminasi material abrasif dan ketahanan terhadap thermal shock, penambahan grafit dapat meningkatkan ketahanan aus serta mempengaruhi koefisien gesek (Calliester, 2007).

Berdasarkan latar belakang diatas, penulis melakukan penelitian tentang pembuatan kampas rem berbahan abu terbang batubara (fly ash) dengan

6

penambahan grafit dengan komposisi tertentu dilakukan untuk mendapatkan kualitas kampas rem yang lebih baik.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dilakukan penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh penambahan grafit terhadap ketahanan aus komposit abu terbang batubara/Phenolic.

2. Mengidentifikasi kegagalan pada komposit dengan pengujian foto SEM.

C. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagi peneliti ini berguna untuk menambah pengetahuan dan wawasan tentang material komposit.

2. Dengan adanya penelitian ini, diharapkan dapat mengembangkan aspek ilmu pengetahuan tentang material teknik.

3. Bagi akademik, penelitian ini berguna sebagai referensi tentang komposit serbuk/partikel.

4. Dengan hasil yang dicapai maka akan bisa digunakan untuk memberikan sumbangsih khususnya komposit dengan penguat abu terbang batubara.

D. Batasan Masalah

Penelitian ini dibatasi untuk permasalahan berikut ini :

1. Pengujian sifat mekanik yang digunakan adalah uji keausan.

2. Persentase resinphenolicsebesar 60%, BaSO4sebesar 10%, fly ash25%,

E. Hipotesa

Semakin tinggi penambahan grafit diharapkan akan meningkatkan ketahanan aus komposit abu terbang batubara/phenolic.

F. Sistematika Penulisan

Penulisan tugas akhir ini disusun menjadi lima bab. Adapun sistematika penulisannya adalah sebagai berikut :

I. PENDAHULUAN

Pada bab ini menguraikan tentang latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, hipotesa, serta sistematika penulisan laporan.

II. KAJIAN PUSTAKA

Dasar teori ini dijadikan sebagai penuntun untuk memecahkan masalah yang berbentuk uraian kualitatif atau model matematis.

III. METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini menjelaskan metode yang digunakan penulis dalam pelaksanaan penelitian yaitu tentang diagram alur penelitian, penyiapan spesimen uji, pembuatan spesimen uji, serta pengujian ketahanan aus kompositfly ash.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisikan data-data yang diperlukan dan pembahasan tentang studi kasus yang diteliti yaitu pengujian ketahanan aus komposit

8

V. SIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran dari data yang diperoleh dan pembahasan dari penulis tentang studi kasus yang diambil.

DAFTAR PUSTAKA

Berisikan literatur-literatur atau referensi-referensi yang diperoleh penulis untuk menunjang penyusunan laporan penelitian.

LAMPIRAN

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Komposit

Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Komposit bersifat heterogen dalam skala makroskopik. Bahan penyusun komposit tersebut masing-masing memiliki sifat yang berbeda dan ketika digabungkan dalam komposisi tertentu terbentuk sifat-sifat baru yang disesuaikan dengan keinginan (Krevelen, 1994).

Komposit pada dunia industri merupakan campuran antara polimer (bahan makromolekul dengan ukuran besar yang diturunkan dari minyak bumi ataupun bahan alam lainnya seperti karet dan serat). Dapat dikatakan bahwa komposit adalah gabungan antara bahan matrik atau pengikat yang diperkuat. Bahan material terdiri dari dua bahan penyusun, yaitu bahan utama sebagai pengikat dan bahan pendukung sebagai penguat. Bahan penguat dapat dibentuk serat, partikel, serpihan atau dapat berbentuk yang lain (Surdia, 1992).

10

Bentuk (dimensi) dan struktur penyusun komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit, begitu pula jika terjadi interaksi antara penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit. Material komposit terdiri lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya. Dibanding dengan material konvensional, bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya memiliki kekuatan yang dapat diatur, berat yang lebih ringan, kekuatan dan ketahanan yang lebih tinggi, tahan korosi, dan tahan terhadap keausan (Bishop dan Smallman, 2000).

Pada umumnya dalam proses pembuatannya melalui pencampuran yang homogen, sehingga kita leluasa merencanakan kekuatan material komposit yang kita inginkan dengan mengatur komposisi dari material pembentuknya. Komposit merupakan gabungan antara bahan matriks atau pengikat dengan penguat (Mehta, 1986).

1. Penguat(Reinforcement)

Reinforcement (penguat) adalah salah satu bagian utama dari komposit yang berperan untuk menahan beban yang diterima oleh material komposit sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari penguat yang digunakan. Bahan penguat biasanya kaku dan tangguh. Bahan penguat yang umum digunakan adalah jenis partikel, serat serat alam, serat karbon, serat gelas dan keramik. Ilustrasi penguat

Gambar 1. Ilustrasireinforcement

Jenis-jenis material komposit berdasarkan penguatnya dibagi menjadi 3 yaitu:

a. Komposit serat merupakan komposit yang terdiri dari serat dan bahan dasar yang difabrikasi, misalnya serat dan resin sebagai perekat. b. Komposit berlapis (laminated composite) merupakan jenis komposit

yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik khusus. Contohnya

polywood, laminated glass yang sering digunakan sebagai bahan bangunan dan kelengkapannya.

c. Komposit partikel (particulate composite) merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit yang terdiri dari partikel dan matriks seperti butiran (batu dan pasir). Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi merata agar dapat menghasilkan kekuatan lebih seragam (Van Vlack, 1985).

12

2. Matriks

Matriks dalam struktur komposit berasal dari bahan polimer atau logam. Syarat pokok matriks yang digunakan dalam komposit adalah harus bisa meneruskan beban, sehingga serat bisa melekat pada matriks dan kompatibel antara serat dan matriks. Matriks dalam susunan komposit bertugas melindungi dan mengikat serat agar bekerja dengan baik. Matriks juga bergungsi sebagai pelapis serat. Umumnya matriks terbuat dari bahan-bahan lunak dan liat. Pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan penting dalam menentukan sifat mekanik dan sifat komposit. Gabungan matriks dan serat menghasilkan komposit yang mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi (Gibson, 1994).

Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar. Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut : 1. Mentransfer tegangan ke serat secara merata.

2. Melindungi serat dari gesekan mekanik.

3. Memegang dan mempertahankan serat pada posisinya. 4. Melindungi dari lingkungan yang merugikan.

5. Tetap stabil setelah proses manufaktur.

Komposit matriks mempunyai kegunaan yaitu sebagai berikut : 1. Matriks memegang dan mempertahankan serat pada posisinya.

2. Pada pembebanan dapat merubah bentuk dan mendistribusikan tegangan ke unsur utamanya yaitu serat.

Klasifikasi matriks dalam struktur komposit dapat dibedakan menjadi : Matriks polimer

1. Polimer merupakan bahan matriks yang paling sering digunakan. Adapun jenis polimer yaitu :

a. Thermoset adalah plastik atau resin yang tidak bisa berubah karena panas (tidak bisa didaur ulang). Misalnya : epoxy, polyester, phenolic.

b. Termoplastik adalah plastik atau resin yang dapat dilunakkan terus menerus dengan pemanasan atau dikeraskan dengan pendinginan dan bisa berubah karena panas (bisa didaur ulang). Misalnya : Polyamid, nylon, polysurface.

2. Matriks keramik

Pembuatan komposit dengan bahan keramik yaitu keramik dituangkan pada serat yang telah diatur orientasinya dan merupakan matriks yang tahan pada temperatur tinggi. Misalnya SiC dan SiN yang sampai tahan pada temperatur 1650°C.

3. Matriks logam

Matriks cair dialirkan sekeliling sistem fiber yang telah diatur dengan perekatan difusi atau pemanasan.

4. Matriks karbon

Fiber direkatkan dengan karbon sehingga terjadi karbonisasi, pemilihan matriks harus didasarkan pada kemampuanelongisasisaat patah yang lebih besar dibandingkan denganfiller.Perlu diperhatikan berat jenis, viskositas, kemampuan membasahifiller.

14

Pada komposit semakin banyak void (kekosongan) maka komposit semakin rapuh dan apabila sedikit void komposit semakin kuat. Void

yang terjadi pada matriks sangat berbahaya, karena pada bagian tersebut

fiber tidak didukung oleh matriks, sedangkan fiber selalu akan mentransfer tegangan ke matriks. Hal seperti ini menjadi penyebab munculnya crack, sehingga komposit akan gagal lebih awal.

Matriks berfungsi untuk mendistribusikan beban kedalam seluruh bagian penguat komposit dan sebagai pengikat bahan penguat dalam pembuatan sebuah komposit dan juga sebagai pelindung partikel dari kerusakan oleh faktor lingkungan. Matriks polyester paling banyak digunakan terutama untuk aplikasi konstruksi ringan, selain itu harganya murah, resin ini mempunyai karakteristik yang khas yaitu dapat diwarnai, transparan, dapat dibuat kaku dan fleksibel, tahan air, tahan cuaca dan bahan kimia. Polyester dapat digunakan pada suhu kerja mencapai 79°C atau lebih tergantung partikel resin dan keperluannya (Schwartz, 1984).

Keuntungan matriks polyester adalah mudah dikombinasikan dengan serat dan dapat digunakan untuk semua bentuk penguatan plastik. Salah satu keunggulan material komposit bila dibandingkan dengan material lainnya adalah penggabungan unsur-unsur yang unggul dari masing-masing unsur pembentuknya tersebut. Sifat material hasil penggabungan diharapkan saling melengkapi kelemahan-kelemahan yang ada pada setiap material penyusunnya (Jones, 1975).

Sifat-sifat material yang dapat diperbaharui : a. Kekuatan.

b. Ketahanan korosi.

c. Ketahanan gesek atau aus. d. Berat.

e. Ketahanan lelah.

f. Meningkatkan konduktivitas panas. g. Tahan lama.

B. Klasifikasi material komposit

Material komposit terdiri dari unsur-unsur penyusun dan komponen dapat berupa unsur organik, anorganik ataupun metalik dalam bentuk serat, partikel serbuk dan lapisan. Secara garis besar komposit diklasifikasikan menjadi tiga macam yaitu :

1. Komposit serat (Fiber composite)

Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat atau komposit yang terdiri darifiberdan matriks sebagai pengikat. Komposit yang terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat atau fiber. Serat yang digunakan biasanya berupa serat gelas, serat karbon, serat aramid dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Peningkatan kekuatan menjadi tujuan utama, komponen penguat harus mempunyai rasio aspek yang besar, yaitu rasio panjang terhadap

16

diameter harus tinggi agar beban ditranfer melewati titik dimana mungkin terjadi perpatahan (Vlack L. H, 2004).

Tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matriks akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matriks penyusun komposit (Vlack L. H, 1985).

Serat dalam bahan komposit berperan sebagai bahan utama yang menahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung dari kekuatan serat pembentuknya. Semakin kecil bahan atau diameter serat yang mendekati kristal, maka semakin kuat bahan tersebut karena minimnya cacat pada material.

Serat (fiber) adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang akan membentuk jaringan memanjang yang utuh. Berdasarkan jenisnya, serat penguat untuk komposit dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

a. Serat buatan (Sintetic fiber), merupakan serat penguat untuk bahan komposit yang dibuat dari bahan-bahan kimia. Contohnya : serat gelas (fiber glass), serat optik (fiber optic), serat poliester (polyester fiber) dan lain-lain.

b. Serat alami (Natural fiber), merupakan serat penguat untuk bahan komposit yang merupakan serat alami dari hasil alam. Serat alami

dapat berasal dari hewani walaupun pada umumnya kebanyakan berasal dari tumbuh-tumbuhan. Contoh : bulu domba (hewani), serat bambu dan serat pisang (tumbuhan) dan lain-lain.

Penempatan serat dan arah serat yang tepat pada posisinya akan menjadikan komposit dapat menahan beban lebih baik. Serat dibedakan menjadi beberapa bagian seperti pada gambar 2, 3, 4 dan 5.

a. Continous fiber composite

Continous fiber composite mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya dan mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan.

Gambar 2.Continous fiber composite(Gibson, 1994) b. Woven fiber composite

Woven fiber composite tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya mengikat antar lapisan. Susunan serat memanjanganya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan melemah. (komposit yang diperkuat dengan serat anyaman).

18

Gambar 3.Woven fiber composite(Gibson, 1994). c. Chopped fiber composite

Chopped fiber compositeini diperkuat serat pendek dan serat acak.

Gambar 4.Chopped fiber composite(Gibson, 1994)

d. Hybrid fiber composite

Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara serat lurus dengan serat acak. Tipe ini dugunakan supaya dapat mengganti kekurangan sifat-sifat kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.

2. Sturktural komposit (Structute composite)

Komposit struktural merupakan srtuktur yang terdiri dari dua material atau lebih dengan sifat yang berbeda dan membentuk satu kesatuan sehingga menghasilkan sifat gabungan yang lebih baik. Mikrosruktur lamina seperti pada gambar 6.

6. Gambar Mikrostruktur lamina

1. KompositLaminate

Laminate merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik sifat sendiri. Komposit laminat ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinyu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid. Komposit lamina yang serat penguatnya hanya searah pada umumnya tidak menguntungkan karena memiliki sifat yang buruk. Untuk itulah struktur komposit dibuat dalam bentuk laminate yang terdiri dari beberapa macam lapisan yang diorientasikan dalam arah yang diinginkan dan digabungkan bersama sebagai sebuah unit struktur. Laminate compositeseperti pada gambar 7.

20

Gambar 7.Laminate composite

Komposit terdiri dari bermacam-macam lapisan material dalam satu matriks. Bentuk dari komposit laminat adalah :

a. Bimetal adalah lapis dari dua buah logam yang mempunyai koefisien ekspansi termal yang berbeda. Bimetal akan melengkung seiring dengan berubahnya suhu sesuai dengan perancangan, sehingga jenis ini cocok untuk alat ukur suhu. b. Pelapisan logam yang satu dengan yang lain dilakukan untuk

mendapatkan sifat terbaik dari keduanya.

c. Kaca yang dilapisi konsep ini sama dengan pelapisan logam. kaca yang dilapisi akan lebih tahan terhadap cuaca.

d. Komposit lapis serat dalam hal ini lapisan dibentuk dari komposit serat dan disusun dalam berbagai orientasi serat. Komposit jenis ini biasa digunakan untuk panel sayap pesawat dan badan pesawat.

2. Kompositsandwich

sandwidh merupakan komposit yang tersusun dari tiga lapisan yang terdiri dari flat komposit (metal sheet) sebagian kulit permukaannya (skin) serta material inti (core) dibagian tengahnya. Bagian skin ini

biasanya berupa lembaran metals, wood, atau fiber composite. Jenis

core dapat berupa : honeycombs, corrugated, balsa wood, dan

cellular foams. sandwich dibuat untuk mendapatkan struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Biasanya pemilihan bahan untuk komposit sandwich, syaratnya adalah ringan, tahan panas dan korosi, serta harga juga dipertimbangkan. Komposit sandwich merupakan jenis komposit yang sangat cocok untuk menahan beban lentur, impak, meredam getaran dan suara. Komposit sandwich merupakan jenis komposit yang sangat cocok untuk struktur (Zenkert, 1999).

Structural composite sandwich panelsseperti pada gambar 8.

Gambar 8.Structural composite sandwich panels.

3. Komposit partikel (Particulate composite)

Komposit partikel yaitu komposit dengan penguat berupa partikel atau serbuk yang tersebar pada semua luasan dan segala arah dari komposit dan partikel yang tersuspensi di dalam matriks. Komposit mempunyai

22

bahan penguat yang dimensinya kurang lebih sama, seperti bulat serpih, balok, serta bentuk-bentuk lainnya memiliki sumbu hampir sama yang kerap disebut partikel. Komposit yang disusun oleh reinforcement

berbentuk partikel, dimana interaksi antara partikel dan matriks terjadi tidak dalam skala atomik atau molekular. Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi merata agar dapat menghasilkan kekuatan lebih seragam pada berbagai arah dan dapat meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan material. Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain-lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik. Partikelnya bisa logam atau non logam, seperti halnya matriks. Selain itu adapula polimer yang mengandung partikel yang hanya dimaksudkan untuk memperbesar volume material dan bukan untuk kepentingan sebagai bahan penguat komposit (Jones, 1975). Komposit partikel (Particulate composite) seperti gambar 9.

C. Fly Ash(abu terbang batubara)

Di Indonesia produksi limbah abu dasar dan abu layang dari tahun ke tahun meningkat sebanding dengan konsumsi penggunaan batubara sebagai bahan baku pada industri PLTU (Harijono D, 1993). Fly ash batubara adalah material yang memiliki ukuran butiran yang halus berwarna keabu-abuan dan diperoleh dari hasil pembakaran batubara. Pada pembakaran batubara dalam PLTU, terdapat limbah padat yaitu abu layang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash). Partikel abu yang terbawa gas buang disebut fly ash, sedangkan abu yang tertinggal dan dikeluarkan dari bawah tungku disebut bottom ash

(Wardani, 2008).Fly ashserbuk seperti gambar 10.

Gambar 10.Fly ashserbuk

Menurut A costa 2009, abu terbang merupakan limbah padat hasil dari proses pembakaran di dalam furnace pada PLTU yang kemudian terbawa keluar oleh sisa-sisa pembakaran serta di tangkap dengan mengunakan elektrostatik

precipitator. Fly ash merupakan residu mineral dalam butir halus yang dihasilkan dari pembakaran batubara yang dihaluskan pada suatu pusat pembangkit listrik. Fly ash terdiri dari bahan inorganik yang terdapat di dalam batubara yang telah mengalami fusi selama pembakarannya. Bahan ini memadat selama berada di dalam gas-gas buangan dan dikumpulkan menggunakanpresipitator elektrostatik. Karena partikel-partikel ini memadat

24

selama tersuspensi di dalam gas gas buangan, maka partikel-partikel fly ash

umumnya berbentuk bulat. Partikel-partikel fly ash yang terkumpul pada presipitator elektrostatik biasanya berukuran (0.074_–0.005 mm). Bahan ini terutama terdiri dari silikon dioksida (SiO2), aluminium oksida (Al2O3) dan besi oksida (Fe2O3).

Abu terbang batubara memiliki berbagai kegunaan yang amat beragam : 1. Penyusun beton untuk jalan dan bendungan.

2. Penimbun lahan bekas pertambangan. 3.Recoverymagnetik, cenosphere,dan karbon.

4. Bahan baku keramik, gelas, batu bata, dan refraktori. 5. Bahan penggosok (polisher).

6.Filleraspal, plastik, dan kertas. 7. Pengganti dan bahan baku semen. 8. Konversi menjadi zeolit dan adsorben.

Fly ash batubara mengandung unsur kimia antara lain silika (SiO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida (CaO), juga mengandung unsur tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO), titanium oksida (TiO2), alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida (SO3), pospor oksida (P2O5) dan karbon. Sifat kimia abu terbang batubara dipengaruhi oleh jenis batubara yang dibakar dan teknik penyimpanan serta penanganannya. Pembakaran batubara lignit menghasilkan abu terbang dengan kalsium dan magnesium oksida lebih banyak daripada bituminuos. Namun memiliki kandungan silika,

alumina, dan karbon yang lebih sedikit dari pada bituminous (Wardani, 2008).

Komposisi komponen utama dari abu terbang seperti pada tabel 1. Tabel 1. Komposisi kimia abu terbang batubara

Komponen Bituminous Sub-bituminous Lignite

S1O2 20-60% 40-60% 15-45%

A12O3 5-35% 20-30% 10-25%

Fe2O3 10-40% 4-10% 4-15%

CaO 1-12% 5-30% 15-40%

MgO 0-5% 1-6% 3-10%

SO3 0-4% 0-2% 0-10%

Na2O 0-4% 0-2% 0-6%

K2O 0-3% 0-4% 0-4%

LOI 0-15% 0-3% 0-5%

Pembakaran batubara lignit dan subbituminous menghasilkan fly ash dengan kalsium dan magnesium oksida lebih banyak daripada bituminus, namun memiliki kandungan silika, alumina, dan karbon yang lebih sedikit daripada bituminous. Fly ash batubara terdiri dari butiran halus yang umumnya berbentuk bola padat atau berongga. Ukuran partikel abu terbang hasil pembakaran batubara bituminous lebih kecil dari 0,075 mm. Kerapatan abu terbang berkisar antara 2100 sampai 3000 kg/m3 dan luas area spesifiknya (diukur berdasarkan metode permeabilitas udara Blaine) antara 170 sampai 1000 m2/kg. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat fisik, kimia dan teknis dari fly ash adalah tipe batubara, kemurnian batubara, tingkat penghancuran,

26

tipe pemanasan dan operasi, metode penyimpanan dan penimbunan. Adapun sifat-sifat fisikfly ashbewarna : abu-abu keputihan (Marinda P, 2008).

1. Pembentukan Abu Terbang (Fly Ash)

Sistem pembakaran batubara umumnya terbagi dua yaitu sistem unggun terfluidakan (fluidized bed system) dan unggun tetap (fixed bed system

atau grate system). Disamping itu terdapat sistem ketiga yaitu spouted bed system atau yang dikenal dengan unggun pancar. Fluidized bed system adalah sistem dimana udara ditiup dari bawah sehingga benda padat di atasnya berkelakuan mirip fluida. Teknik fluidisasi dalam pembakaran batubara adalah teknik yang paling efisien dalam menghasilkan energi. Pasir ataucorundumyang berlaku sebagai medium pemanas dipanaskan terlebih dahulu. Pemanasan biasanya dilakukan dengan minyak bakar. Setelah temperatur pasir mencapai temperatur bakar batubara (300ºC) maka diumpankanlah batubara. Sistem ini menghasilkan abu terbang dan abu yang turun di bawah alat. Abu tersebut disebut dengan fly ash dan bottom ash. Teknologi fluidized bed

biasanya digunakan di PLTU.

Komposisi fly ash dan bottom ash yang terbentuk dalam perbandingan berat adalah : (80-90%) berbanding (10-20%). Fixed bed system atau

Grate system adalah teknik pembakaran dimana batubara berada di atas

conveyor yang berjalan atau grate. Sistem ini kurang efisien karena batubara yang terbakar kurang sempurna atau dengan perkataan lain masih ada karbon yang tersisa. Abu yang terbentuk terutama bottom ash

masih memiliki kandungan kalori sekitar 3000 kkal/kg. Di China,bottom ash digunakan sebagai bahan bakar untuk kerajinan besi (pandai besi). Teknologi Fixed bed system banyak digunakan pada industri tekstil sebagai pembangkit uap (steam generator). Komposisi fly ash dan

bottom ash yang terbentuk dalam perbandingan berat adalah : (15-25%) berbanding (75-85%) (Koesnadi, 2008).

D. Keausan

Keausan dapat didefinisikan sebagai rusaknya permukaan padatan, umumnya melibatkan kehilangan material yang progesif akibat adanya gesekan (friksi) antar permukaan padatan. Definisi lain tentang keausan yaitu sebagai hilangnya bagian dari permukaan yang saling berinteraksi yang terjadi sebagai hasil gerak relatif pada permukaan. Keausan bukan merupakan sifat dasar material, melainkan respon material terhadap sistem luar (kontak permukaan). Keausan merupakan hal yang biasa terjadi pada setiap material yang mengalami gesekan dengan material lain. Material apapun dapat mengalami keausan disebabkan oleh mekanisme yang beragam. Keausan bukan merupakan sifat dasar material, melainkan response material terhadap sistem luar (kontak permukaan). Material apapun dapat mengalami keausan disebabkan oleh mekanisme yang beragam.

Keausan yang terjadi pada suatu material disebabkan oleh adanya beberapa mekanisme yang berbeda dan terbentuk oleh beberapa parameter yang bervariasi meliputi bahan, lingkungan, kondisi operasi, dan geometri permukaan benda yang terjadi keausan. Mekanisme keausan dikelompokkan

28

menjadi dua kelompok, yaitu keausan yang penyebabnya didominasi oleh perilaku mekanis dan kimia dari bahan sehingga dapat mempengaruhi kekuatan material.

Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode dan teknik, yang semuanya bertujuan untuk mensimulasikan kondisi keausan aktual. Salah satunya adalah metode Ogoshi dimana benda uji memperoleh beban gesek dari cincin yang berputar (revolving disc). Pembebanan gesek ini akan menghasilkan kontak antar permukaan yang berulang-ulang yang pada akhirnya akan mengambil sebagian material pada permukaan benda uji. Besarnya jejak permukaan material tergesek yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan maka semakin tinggi volume material yang terkelupas dari benda uji. Ilustrasi skematis kontak permukaan antara revolving disc dan benda uji seperti pada gambar 11.

Dengan B adalah tebal revolving disc (mm), r jari-jari disc (mm), b lebar celah material yang terabrasi (mm), W besarnya volume material yang terabrasi (mm3), X jarak luncur (m), dan V laju keausan mm3/mm.

=

=

Definisi keausan yaitu hilangnya bahan dari suatu permukaan atau perpindahan bahan dari permukaannya ke bagian yang lain. Mekanisme keausan dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu keausan yang penyebabnya didominasi oleh perilaku mekanis dari bahan dan keausan yang penyebabnya didominasi oleh perilaku kimia dari bahan.

1. Keausan Adesif (Adhesive wear)

Keausan ini terjadi jika partikel permukaan yang lebih lunak menempel atau melekat pada lawan kontak yang lebih keras, sehingga akan meninggalkan serpihan yang disebut dengan keausan. Serpihan ini dapat mempunyai kekerasan yang lebih besar dari logam induknya. Serpihan ini menyebabkan keausan adhesive yang terjadi pada logam induknya. Ilustrasi metode keausanadhesiveseperti pada gambar 12.

30

Faktor yang menyebabkanadhesive wear:

a. Kecenderungan dari material yang berbeda untuk membentuk larutan padat atau senyawa intermetalik.

b. Kebersihan permukaan, jumlah wear debris akibat terjadinya aus melalui mekanisme adhesive ini dapat dikurangi dengan cara menggunakan material keras dan material dengan jenis yang berbeda, misal berbeda struktur kristalnya.

2. Keausan Abrasif (Abrasive wear)

Keausan abrasif terjadi jika partikel keras atau permukaan keras yang kasar menggerus dan memotong permukaan sehingga mengakibatkan hilangnya material yang ada di permukaan tersebut. Mekanisme keausan

abrasive yaitu permukaan yang kasar bergerak diantara permukaan yang lunak pada permukaan komposit. Keausan abrasive mengakibatkan adanya material yang pindah dari permukaan logam sehingga akan timbul celah. Ilustrasi skema keausanabrasiveseperti pada gambar 13.

Tingkat keausan pada mekanisme ini ditentukan oleh derajat kebebasan (degree of freedom) partikel keras atauasperity tersebut. Sebagai contoh partikel pasir silica akan menghasilkan keausan yang lebih tinggi ketika diikat pada suatu permukaan seperti pada kertas amplas, dibandingkan bila pertikel tersebut berada di dalam sistem slury. Pada kasus pertama partikel tersebut kemungkinan akan tertarik sepanjang permukaan dan pada akhirnya mengakibtkan pengoyakan. Sementara pada kasus terakhir, partikel tersebut mungkin hanya berputar (rolling) tanpa efek abrasi. Faktor yang berperan dalam kaitannya dengan ketahanan material terhadapabrasive wearantara lain :

a. Materialhardness.

b. Kondisi struktur mikro. c. Ukuran abrasif.

d. Bentuk abrasif.

3. Keausan Lelah (Fatigue wear)

Mekanisme keausan ini didominasi akibat kondisi beban yang berulang (cyclic loading). Ciri-cirinya perambatan retak lelah biasanya tegak lurus pada permukaan tanpa deformasi plastis yang besar. Keausan ini terjadi akibat interaksi permukaan dimana permukaan yang mengalami beban berulang akan mengarah pada pembentukan retak-retak mikro. Retak-retak mikro tersebut pada akhirnya menyatu dan menghasilkan pengelupasan material. Tingkat keausan sangat bergantung pada tingkat pembebanan. Mekanisme keausan lelah seperti pada gambar 14.

32

Gambar 14. mekanisme keausan lelah

4. Keausan Korosif (Corrosive wear)

Keausan yang disebabkan prilaku kimia dimana proses kerusakan dimulai dengan adanya perubahan kimiawi material di permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak langsung di lingkungan menghasilkan pembentukan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan material induk. Sebagai konsekuensinya, material akan mengarah kepada perpatahan

interface antara lapisan permukaan dan material induk dan akhirnya seluruh lapisan permukaan akan tercabut. Mekanisme keausan korosif seperti pada gambar 15.

5. Keausan Erosi (Erosion wear)

Keausan erosi disebabkan oleh gas dan cairan yang membawa partikel padatan yang membentur permukaan material. Jika sudut benturannya kecil, keausan yang dihasilkan analog denganabrasive.Namun, jika sudut benturannya membentuk sudut gaya normal (90°), maka keausan yang terjadi akan mengakibatkan brittle failure pada permukaannya, skematis pengujiannya. Mekanisme keausan erosi seperti pada gambar 16.

Gambar 16. Mekanisme keausan erosi

E. Grafit (grafite)

Grafit adalah suatu modifikasi dari karbon dengan sifat yang mirip logam yang terdiri dari atom karbon yang saling berkaitan (penghantar panas dan listrik yang baik dan bersifat rapuh). Grafit juga sebagai salah satu friction modifiers material yang terdiri dari atom karbon yang saling berkaitan kuat dengan membentuk struktur kristal hexagoal, faktor atau sifat grafit yang mempengarui sebagai friction modifers ketahanan dan kesetabilan terhadap zat-zat kimia pada temperatur tinggi, konduktifitas termal yang tinggi, koefisien ekspansi yang rendah dan ketahan terhadap thermal shock. (Calliester, 2007).

34

Grafit teroksidasi oleh asam nitrat berasap, khlor atau oksigen dan grafit hanya dapat dilarutkan dalam besi leleh, ditinjau dari segi ketahanan terhadap korosi, grafit merupakan bahan yang bidang karena penggunaannya sangat luas, bahan tersebut tahan terhadap semua asam dan sebagian besar basa hingga di atas 100°C. Grafit memiliki sifat konduktivitas termal yang tinggi, ketahanan dan kestabilan terhadap zat-zat kimia pada temperatur tinggi, dapat terbakar pada suhu di atas 700°C dan mengandung kontaminasi material abrasif, ketahanan terhadap thermal shock, penambahan grafit meningkatkan ketahanan aus serta dapat mempengaruhi koefisien gesek. Friction modifiers

berfungsi untuk memodifikasi atau mengatur nilai koefisien gesek rem secara keseluruhan, material yang dapat digunakan sebagai friction modifiers pada kampas rem komposit antara lain material karbon dan material organik. (Calliester, 2007). Struktur grafit seperti pada gambar 17.

Gambar 17. Struktur Grafit

Alotropi lain dari unsur karbon adalah grafit yang ditemukan di alam dalam batuan kalsium silikat serta hasil metamorfosis batu bara dan minyak bumi. ada tiga jenis grafit diantaranya :

2. Kristalin berasal dari metamorfosis deposit minyak bumi dan kadar grafitnya besar dari 90%.

3. Amorf berasal dari metamorfosis batu bara akibat intrusi grafit yang menghasilkan panas bumi dan kadar grafitnya sekitar 70%.

Sifat dan kegunaan grafit diantaranya :

1. Memiliki titik leleh tinggi, sama seperti intan, hal ini disebabkan iktan kovalen yang terbentuk sangat kuat sehingga diperlukan energi yang tinggi untuk memutuskannya.

2. Memiliki sifat lunak, terasa licin dan digunakan pada pensil setelah dicampur tanah liat.

3. Tidak larut dalam air dan pelarut organik, karena tidak mampu mensolvasi molekul grafit yang sangat besar.

4. Dibanding intan, grafit memiliki massa jenis yang lebih kecil, karena pada strukturnya terdapat ruang-ruang kosong antar lipatannya.

5. Berupa konduktor listrik dan panas yang baik, karena sifat ini grafit digunakan sebagai anoda pada baterai dan sebagai elektroda pada sel elektrolisis.

Grafit sangat lembut tapi sangat kuat, tahan terhadap panas dan pada saat yang sama konduktor panas yang baik. Ditemukan dalam batuan metamorf, tampak sebagai zat logam tapi buram dalam warna yang bervariasi dari abu-abu tua sampai hitam serta grafit berminyak, karakteristik yang membuatnya menjadi pelumas yang baik. Dalam udara grafit dapat digunakan sampai kira-kira 165°C. grafit juga digunakan sebagai bahan pengisi (Calliester, 2007).

36

F. Kampas rem

1. Komposisi kampas rem

Sebelum 1870, roda kendaran masih dibuat dari kayu, dan alat yang digunakan untuk memperlambat laju roda juga terbuat dari kayu. Namun sejak 1870, roda mulai dibuat menggunakan besi untuk mengurangi keausan kayu. Pada waktu itu bidang gesek rem juga menggunakan besi. Penggunaan besi untuk bidang gesek rem ini memang membuatnya lebih awet, namun rem tidak pakem. Memasuki tahun 1897, mulai digunakan rem jenis teromol (brake lining)pada kendaraan. Jenis rem ini diciptakan Herber Food dari perusahaan Ferodo Ltd. Kampas yang digunakan menggunakan bahan campuran sabut dengan kain katun (cotton belting). Selanjutnya sekitar 1908, bahan asbestos mulai digunakan. Asbestos merupakan paduan kuningan dan serat metal yang disatukan menggunakan

binder (bahan pengikat) namun belum dicetak. Hingga 1920, kampas rem mulai dicetak dengan serat metal dengan ukuran lebih pendek, logam kuningan yang lebih halus serta tambahan bahan organik.

Namun pada 1994, ditemukan kalau asbestos mengandung zat karsinogen yang dituding sebagai salah satu zat penyebab kanker paru-paru. Dan efek baru terasa setelah 10-15 tahun. Sejak itu, produksinya pun mulai perlahan dihentikan. Sebagai gantinya adalah penggunaan brass, copper fiber dan

aramid pulp. Kampas rem non-asbestos ini terbagi dua, yaitu low steel

yang masih mengandung besi meski sedikit dan non-steel yang tidak menggunakan besi. Bahan baku kampas rem asbestos: asbestos 40% -60%, resin 12%-15%, BaSO4 14%-15%, sisanya karet ban bekas, tembaga sisa

kerajinan, frict dust. Bahan baku kampas rem non asbestos : aramyd/ kevlar/twaron, rockwool, fiberglass, potasiumtitanate, carbonfiber, graphite, celullose, vemiculate, steelfiber, BaSO4, resin, Nitrile butadine

rubber(Ari Tristianto Wibowo, 2010).

2. Material Komposit Kampas Rem

Material-material bahan tambang berupa oksida-oksida logam seperti

Calcite, Barite, Hematite, Silikat, dll yang sangat bermanfaat dan murah untuk pengembangan bahan tahan aus tinggi. Di samping itu pula juga memiliki potensi bahan-bahan organik alam lainnya. yang bisa dimanfaatkan sebagai resin sebagai matriks bahan komposit.

klasifikasi bahan friksi harus mengandung tipe bahan penyusun yang terdiri dari bahan pengikat, bahan serat dan bahan pengisi. Komposit bahan kampas rem yang akan kita uji cobakan adalah komposit yang terdiri dari resin sebagai pengikat. Resin ini berfungsi untuk mengikat berbagai zat penyusun di dalam bahan tersebut. Resin sintetik yang digunakan terdiri dari dua macam yaitu termoset dan termoplastik. Bila dipanaskan perilaku kedua resin ini akan berbeda. Termoset tidak melunak sedangkan termoplastik melunak tetapi akan kembali keras setelah didinginkan. Perbedaan sifatnya ditentukan oleh struktur dalamnya. (Desi, 2008).

3. Sifat Mekanik Kampas Rem

Dalam pembuatan kampas rem karakterisasi yang perlu diperhatikan adalah keausan dan kekerasan. Kedua hal ini sangat penting karena saling

38

berhubungan satu sama lain. Jika kampas rem sangat keras akan mempengaruhi rotornya dan jika kampas rem cepat aus.

Dilihat dari sifat mekanik yang menyatakan kemampuan suatu bahan komponen yang terbuat dari bahan tersebut untuk menerima beban, gaya, energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut. Seringkali bila suatu bahan mempunyai sifat mekanik yang baik tetapi kurang baik pada sifat yang lain, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan tersebut dengan berbagai cara yang diperlukan. Untuk mendapatkan standar acuan tentang spesifikasi teknik kampas rem, maka nilai kekerasan, keausan, bending dan sifat mekanik lainnya harus mendekati nilai standar keamanannya. Kerakteristik teknik dari kampas rem komposit adalah :

a) Untuk nilai kekerasan sesuai standar keamanan 68_–105 (Rockwell R). b) Ketahanan panas 360°C, pemakaian terus menerus sampai 250°C. c) Nilai keausan kampas rem adalah (5 x 10-4-5 x 10-3mm2/kg). d) Koefisien gesek 0,14_–0,27.

e) Massa jenis kampas rem adalah 1,5_–2,4 gr/cm3. f) Konduktivitas thermal 0,12_–0,8 W.m.°K.

g) Tekanan Spesifiknya adalah 0,17_–0,98 joule/g.°C. h) Kekuatan geser 1300–3500 N/cm

2

. i) Kekuatan perpatahan 480_–1500 N/cm2.

Gambar 18. Aplikasi material gesek kampas rem: (a)brake pad, (b)brake lining, (c) kopling, (d) rem kereta api

G. Uji SEM(Scanning electron microscope)

Scanning electron microscope adalah sebuah mikroskop yang mampu untuk melakukan pembesaran objek sampai 2 juta kali, yang menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus daripada mikroskop cahaya. Elektron memiliki resolusi yang lebih tinggi dari cahaya. Cahaya hanya mampu mencapai 200 nm sedangkan elektron bisa mencapai resolusi sampai 0,1_–0,2 nm. Fungsi mikroskop elektron scaning untuk memindai terfokus balok halus elektron ke sampel, elektron berinteraksi dengan sampel komposisi molekul. Energi dari elektron menuju ke sampel secara langsung dalam proporsi jenis interaksi elektron yang dihasilkan dari sampel dan menciptakan gambar tiga dimensi. Hasil perbandingan gambar mikroskop cahaya dengan mildroskop elektron seperti pada gambar 19.

40

(a) (b)

Gambar 19. Perbandingan hasil gambar (a) mikroskop cahaya (b) mikroskop elektron

Disamping itu dengan menggunakan elektron kita juga bisa mendapatkan beberapa jenis pantulan yang berguna untuk keperluan karakterisasi. Jika elektron mengenai suatu benda maka akan timbul dua jenis pantulan, yaitu pantulan elastis dan pantulan non elastis.

Pada mikroskop elektron SEM (Scanning electron microscope) terdapat beberapa peralatan utama antara lain :

1. Pistol elektron, biasanya berupa filament yang terbuat dari unsur yang mudah melepas elektron, seperti tungsten.

2. Lensa untuk elektron, berupa lensa magnetis karena elektron yang bermuatan negatif dapat dibelokkan oleh medan magnet.

3. Sistem vakum, karena elektron sangat kecil dan ringan jika ada molekul udara yang lain elektron yang berjalan menuju sasaran akan terpencar oleh tumbukan sebelum mengenai sasaran sehingga menghilangkan molekul udara menjadi sangat penting.

Prinsip kerja dari SEM (Scanning electron microscope) adalah sebagai berikut :

1. Sebuah pistol elektron memproduksi sinar electron dan dipercepat dengan anoda.

2. Lensa magnetis memfokuskan elektron menuju ke sampel.

3. Sinar elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruh sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai.

4. Ketika elektron mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan electron baru yang akan diterima oleh detector dan dikirim ke monitor (CRT).

Secara lengkap skema SEM dijelaskan pada gambar 20.

42

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan Januari-Juli 2015 dan tempat penelitian ini dilakukan di :

1. Pembuatan spesimen kampas rem berbahan (fly ash) abu terbang batubara berpenguat matrik (phenolic), BaSO4 dan penambahan grafit di laboratorium

Material Teknik Universitas lampung.

2. Pengujian sifat mekanik (ketahanan aus komposit abu terbang batubara berpenguat matrik phenolic), BaSO4 dan penambahan grafit di laboratorium

material kampus baru Universitas Indonesia Depok.

B. Bahan yang Digunakan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Abu terbang (fly ash) sebagai bahan utama pembuatan spesimen/penguat seperti pada gambar 21.

2. Matriksphenolic

Sebagai matriks atau pengikat pada komposit dalam pembuatan spesimen seperti pada gambar 22.

Gambar 22. Matriksphenolic

3. Barium sulfat (BaSO4)

Barium sulfat (BaSO4) dapat meningkatkan kerapatan massa dan dapat

meningkatkan ketahanan pada temperatur tinggi serta dapat mengurangi tingkat keausan seperti pada gambar 23.

44

4. Grafit (grafite)

Grafit mempunyai titik leleh yang tinggi dan Penambahan grafit dapat meningkatkan ketahanan aus serta dapat mempengaruhi koefisien gesek seperti pada gambar 24.

Gambar 24. Grafit (grafite)

C. Alat yang Digunakan

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Cetakan

Cetakan berbahan besi dan berbentuk seperti balok untuk mencetak bahan dengan ukuran dimensi yang sudah ditentukan seperti pada gambar 25.

2. Timbangan digital

Sebagai alat untuk menimbang beratfly ash, phenolic, BaSO4dan grafit

sebelum melakukan pencampuran/mixingpada pembuatan komposit seperti pada gambar 26.

Gambar 26. Timbangan digital

3. mixer

Untuk mencampurkan/mengaduk bahan-bahan sepertifly ash , phenolik, BaSO4dan grafit seperti pada gambar 27.

46

4. Mesinfurnace

Digunakan untuk proses curing (perlakuan panas komposit) dimana material komposit dipanaskan dengan temperatur dan waktu tertentu seperti pada gambar 28.

Gambar 28. Mesinfurnace

5. Dongkrak hidrolik

Untuk mempreskan komposit di dalam cetakan agar spesimen menjadi padat seperti pada gambar 29.

6. Thermo controllerdanheater

Thermo controllerdanheateradalah alat yang digunakan untuk memanaskan spesimen benda kerja sampai temperatur yang ditentukan seperti gambar 30.

Gambar 30.Thermo controllerdanheater

D. Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan proses, yaitu: 1. Survei Lapangan danStudy Literature

Pada penelitian ini, proses yang dilakukan adalah dengan mengumpulkan data awal sebagai study literature. Study literature bertujuan untuk mengenal masalah yang dihadapi, serta untuk menyusun rencana kerja yang akan dilakukan. Pada study awal dilakukan langkah-langkah seperti survey lapangan di PLTU Tarahan, untuk mengambil data penelitian tentang abu terbang batubara (fly ash) yang sudah ada sebagai pembanding terhadap hasil pengujian yang akan dianalisa.

2. Melakukan persiapan pemilihan serbuk

48

a. Pemilihan serbuk yang digunakan.

b. Serbuk yang digunakan menurut kebutuhan yang diinginkan.

c. Campurkan serbuk menggunakanmixeragar campuran serbuk merata. d. Setelah merata serbuk siap dimasukkan kedalam cetakan.

3. Proses pencetakan komposit

Pada proses pembuatan komposit serbuk-serbuk yang sudah dicampurkan (mixing) kemudian dilakukan proses pembuatan sesuai bentuk pada cetakan : a. Persiapan matriks (phenolic)

Pencampuran untuk pembuatan spesimen uji keausan, matriks yang digunakan adalah resin phenolic. Resin ini memiliki warna hitam pekat dan berbentuk serbuk. Resin ini digunakan karna memiliki ketahanan temperatur tinggi. Komposisi matriks yang digunakan sebanyak 60%. b. Persiapan bahan penguat(Reinforcement)

Bahan penguat yang digunakan adalah fly ash batu bara PLTU Tarahan.

Fly ash mengandung bahan seperti: silikon oksida (SiO2), alumunium

oksida (Al2O3), dan besi oksida (Fe2O3), sisanya adalah karbon, kalsium,

magnesium, dan belerang. Komposisi fly ash yang digunakan sebanyak 25%, 20%, dan 15%.

c. Persiapan bahan pengisi(Filler)

Bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit ini adalah barium sulfat (BaSO4). Barium sulfat (BaSO4) memiliki fungsi

memperbaiki ketahanan matrik phenolic terhadap temperatur tinggi. Komposisi barium sulfat (BaSO4) yang digunakan sebanyak 10%.

d. Persiapan bahan Grafit (grafite)

Friction modifier berfungsi untuk memodifikasi atau mengatur koefisien gesek. Bahan yang digunakan sebagai Friction modifier adalah grafit. Grafit dapat meningkatkan ketahanan aus serta mempengaruhi koefisien gesek. Komposisi grafit yang digunakan sebanyak 15%, 10%, 15%. Komposisi bahan penyusun komposit seperti tabel 2.

Tabel 2. Komposisi bahan penyusun komposit

Bahan penyusun komposit Variasi komposisi komposit (%)

A B C

Phenolic resin 60% 60% 60%

BaSO4 10% 10% 10%

Fly ash 25% 20% 15%

Grafite 5% 10% 15%

e. Pembuatan spesimen uji

Setelah menyiapkan bahan penyusun komposit yang berupa phenolic resin, fly ash, grafit, dengan komposisi yang sudah sesuai, selanjutnya mencampur komposisi (mixing) dengan lama waktu pencampuran 20 menit. Sehingga mendapatkan campuran yang homogen. Selanjutnya adalah memasukkan bahan bahan yang telah tercampur kedalam cetakan yang telah diberi oli untuk mempermudah mengeluarkan komposit dari

50

cetakan. Kemudian memanaskan komposit dengan temperatur 250°C dan ditekan dengan tekanan 5 ton selama 40 menit. Setelah proses penekanan selesai selanjutnya adalah proses curing pada proses ini spesimen komposit dipanaskan dengan menggunakan Furnace selama 4 jam dengan temperatur 150°C. Selanjutnya mengamplas spesimen agar permukaan yang akan diuji kekerasan memiliki permukaan yang rata dan halus, selanjutnya memberi label (Kode spesimen). Tabel jumlah spesimen komposit uji keausan seperti tabel 3.

Tabel 3. Jumlah spesimen komposit

Pengujian Jumlah spesimen komposit

Keausan

Variasi A Variasi B Variasi C

6 6 6

f. Prosedur pengujian dan analisa

Pelaksanaan pengujian adalah proses uji keausan, pengujian keausan pada komposit dilakukan untuk mengetahui nilai keausan. Dari pengujian ini akan didapatkan hasil nilai keausan. Berikut adalah langkah-langkah dalam pengujian keausan :

1. Mengamplas permukaaan benda uji sampai halus. 2. Menyeting mesin uji aus ogoshi.

3. Memasang spesimen padasample holder, lalu menyalakan mesin uji ogoshi.

4. Mengeluarkan spesimen darisample holder.

5. Mengukur lebar celah spesimen yang terabrasi dengan menggunakan mikroskop optik.

6. Mencatat hasil pengukuran jejak, kemudian menghitung volume spesimen yang terabrasi.

7. Menganalisa hasil pengujian dengan menggunakan foto SEM (scaning electro miscroscope), untuk melihat struktur mikro dari komposit.

Pengujian disesuaikan dengan standar ASTM G 99 -95

Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode dan teknik, yang semuanya bertujuan untuk mensimulasikan kondisi keausan aktual. Salah satunya adalah dengan metode Ogoshi dimana benda uji memperoleh beban gesek dari disk yang berputar (revolving disc). Pembebanan gesek ini akan menghasilkan kontak antar permukaan yang berulang-ulang yang pada akhirnya akan mengambil sebagian material pada permukaan benda uji. Besarnya jejak permukaan dari material tergesek itulah yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan maka semakin tinggi volume material yang terlepas dari benda uji. Ilustrasi skematis kontak permukaan antararevolving discdan benda uji seperti pada gambar 31.

52

Gambar 31. Ilustrasi uji keausan metode ogoshi (Callister, 2003)

Rumus uji keausan yaitu sebagai berikut :

✁

.

=

Dimana :

B = Tebalrevolving disc(mm)

b = Lebar celah material yang terabrasi (mm) r = Jari-jarirevolving disc(mm)

W = Material yang terabrasi (mm3) X = Jarak luncur (m)

E. Alur proses Penelitian

Di bawah ini menunjukkan diagram alur penelitian yang akan dilakukan seperti pada gambar 32.

Gambar 32. Diagram alir Selesai

Pengolahan data Pengujian keausan

MULAI

Pembuatan komposit

Kesimpulan Study literatur

Penyiapan Alat ukur, bahan, dan alat uji

Pencampuran bahan pembuatan spesimen :

Phenolic, BaSO4,fly ash, grafit

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan data hasil pengujian penambahan grafit pada komposit, didapat simpulan sebagai berikut :

1. Penambahan grafit 10% dan fly ash 20% pada komposit merupakan komposisi yang paling optimal dengan nilai rata-rata 1.22x10-6 sehingga mendapat nilai abrasi yang paling rendah.

2. Hasil foto SEM menunjukkan pendistribusian partikel grafit dan fly ash

pada komposit dapat mempengaruhi nilai abrasi.

B. Saran

Adapun beberapa saran yang ingin disampaikan penulis agar penelitian ini lebih dikembangkan lagi adalah sebagai berikut :

1. Perlu dilakukan proses pembuatan dengan peralatan yang lebih memadai seperti mesin pressure gauge, agar tekanan saat proses pengepresan komposit maksimal.

2. Dilihat dari sifat mekanik grafit yang tahan terhadap panas perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi pengujian panas.

A costa, Dafi, 2009. Pemanfaatan Fly Ash (abu terbang) Dari Pembakaran Batubara Pada PLTU Suralaya Sebagai Bahan Baku Pembuatan Reftraktori Cor.Jurnal teknologi mineral dan batubara.

Bishop, R. J. dan Smallman, R. E, 2000. Metalurgi Fisik Modern Dan Rekayasa Bahan. Erlangga. Jakarta.

Ari Tristianto, Wibowo, 2010. Pengembangan Dan Pembuatan Kampas Rem Kendaraan Bermotor Berbahab Dasar Komposit Serbuk Limbah Besi Cor, Serat Asbes Dan Serbuk Limbah Plastik. Universitas Indonesia. Jakarta.

Caliester, W.D., 2003. Material Sciense and Engineering An I ntroduction, John Wiley and Sons, Inc

Calliester, W. D., 2007. Material Science and Engineering An Introduction,

Departemen of Metallurgical Engineering the of Utah, John Willey and Sons, Inc.

Jones, M., R., 1975. Mechanics Of Composite Material. Mc Graw Hill. Kogakusha, Ltd.

Gibson, 1994.Principle Of Composite Material Mechanics. New York.

Harjiono, D, 1993. Fly Ash Dan Pemanfaatanya. Seminar Nasional Batubara Indonesia. Yogyakarta. UGM.

Kiswiranti, Desi. 2008. Pemanfaatan Serbuk Tempurung Kelapa Sebagai Alternatif Serat Penguat Bahan Friksi Nonasbes Pada Pembuatan Kampas Rem Sepeda Motor. Skripsi Teknik Fisika Universitas Negri Semarang. Semarang.

Koesnadi, Heri. 2008. Fly Ash. http://heri-mylife.blogspot.com/2008/06/ fly ash. html.

Kusdiyono, 2012. Pengaruh Pemanfaatan Limbah Batubara (Fly Ash) Terhadap Kekuatan Tekan Mortar Type M. Jurusan Sipil Politeknik Negeri Semarang Tembalang. Semarang.

Krevelen, D.W. Van, 1994. Properties Of Polymers, Their Correlation With Chemical Strukture, The Numerical Estimated And Prediction From Additional Group Contribution. Elsevier science. Amterdam, Nedwerlands.

Marinda, P, 2008.Kumpulan Artikel Abu Terbang Batubara, http//www.pu.go.id. Mehta, P.K, 1986. Concrete Structure Properties And Materials. New jersey,

prentice hall.

Pratama, 2011. Analisa Sifat Mekanik Komposit Bahan Kampas Rem Dengan Penguat Fly Ash Batubara. Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Makassar.

Schwartz, M. M., 1984. Composite Material Handbook. Mc Graw Hill. New York.

Setiawan, Agus,2013. Pengaruh Ukuran Butir Serbuk Fly Ash Terhadap Kekuatan Impact Bahan Komposit Bermatriks Epoxy. Fakultas Teknik Univesitas Lampung. Bandar Lampung.

Mada. Yogyakarta.

Surdia, 1992.Pengolahan Bahan Teknik.F.T., Pradnaya Paramitca. Jakarta. Pandiangan, Filipus N.O.A, 2007. Pengaruh Ukuran Partikel Terhadap Sifat

Mekanik dalam Pemanfaatan Limbah Batubara Pada Komposit

Paduan Limbah Batubara dan Resin Poliester Tak Jenuh.

Universitas Lampung. Bandar lampung.

Van vlack, LH, 1985.Element Of Material Science And Engineering.USA

Wardani, 2008. Pemanfaatan Limbah Batubara (Fly Ash) Untuk Stabilisasi Tanah Maupun Keperluan Teknik Sipil Lainnya Dalam Mengurangi Pencemaran Lingkungan. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Semarang.

Zamzami, Yusman, 2012. Pengaruh ukuran fly ash pada kekuatan bending komposit resin epoxy. Fakultas Teknik Univesitas Lampung. Bandar Lampung.

Zenkert, D, 1997.The Handbok Of Sandwich Construction Engineering Materials Advisory, Ltd.

52

Gambar 31. Ilustrasi uji keausan metode ogoshi (Callister, 2003)

Rumus uji keausan yaitu sebagai berikut :

✁ .

=

Dimana :

B = Tebalrevolving disc(mm)

b = Lebar celah material yang terabrasi (mm) r = Jari-jarirevolving disc(mm)

W = Material yang terabrasi (mm3) X = Jarak luncur (m)

53

E. Alur proses Penelitian

Di bawah ini menunjukkan diagram alur penelitian yang akan dilakukan seperti pada gambar 32.

Gambar 32. Diagram alir Selesai

Pengolahan data Pengujian keausan

MULAI

Pembuatan komposit

Kesimpulan Study literatur

Penyiapan Alat ukur, bahan, dan alat uji

Pencampuran bahan pembuatan spesimen : Phenolic, BaSO4,fly ash, grafit

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan data hasil pengujian penambahan grafit pada komposit, didapat simpulan sebagai berikut :

1. Penambahan grafit 10% dan fly ash 20% pada komposit merupakan komposisi yang paling optimal dengan nilai rata-rata 1.22x10-6 sehingga mendapat nilai abrasi yang paling rendah.

2. Hasil foto SEM menunjukkan pendistribusian partikel grafit dan fly ash pada komposit dapat mempengaruhi nilai abrasi.

B. Saran

Adapun beberapa saran yang ingin disampaikan penulis agar penelitian ini lebih dikembangkan lagi adalah sebagai berikut :

1. Perlu dilakukan proses pembuatan dengan peralatan yang lebih memadai seperti mesin pressure gauge, agar tekanan saat proses pengepresan komposit maksimal.

2. Dilihat dari sifat mekanik grafit yang tahan terhadap panas perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi pengujian panas.

DAFTAR PUSTAKA

A costa, Dafi, 2009. Pemanfaatan Fly Ash (abu terbang) Dari Pembakaran Batubara Pada PLTU Suralaya Sebagai Bahan Baku Pembuatan Reftraktori Cor.Jurnal teknologi mineral dan batubara.

Bishop, R. J. dan Smallman, R. E, 2000. Metalurgi Fisik Modern Dan Rekayasa Bahan. Erlangga. Jakarta.

Ari Tristianto, Wibowo, 2010. Pengembangan Dan Pembuatan Kampas Rem Kendaraan Bermotor Berbahab Dasar Komposit Serbuk Limbah Besi Cor, Serat Asbes Dan Serbuk Limbah Plastik. Universitas Indonesia. Jakarta.

Caliester, W.D., 2003. Material Sciense and Engineering An I ntroduction, John Wiley and Sons, Inc

Calliester, W. D., 2007. Material Science and Engineering An Introduction, Departemen of Metallurgical Engineering the of Utah, John Willey and Sons, Inc.

Jones, M., R., 1975. Mechanics Of Composite Material. Mc Graw Hill. Kogakusha, Ltd.

Gibson, 1994.Principle Of Composite Material Mechanics. New York.

Harjiono, D, 1993. Fly Ash Dan Pemanfaatanya. Seminar Nasional Batubara Indonesia. Yogyakarta. UGM.

Kiswiranti, Desi. 2008. Pemanfaatan Serbuk Tempurung Kelapa Sebagai Alternatif Serat Penguat Bahan Friksi Nonasbes Pada Pembuatan Kampas Rem Sepeda Motor. Skripsi Teknik Fisika Universitas Negri Semarang. Semarang.

Koesnadi, Heri. 2008. Fly Ash. http://heri-mylife.blogspot.com/2008/06/ fly ash.

html.

Kusdiyono, 2012. Pengaruh Pemanfaatan Limbah Batubara (Fly Ash) Terhadap Kekuatan Tekan Mortar Type M. Jurusan Sipil Politeknik Negeri Semarang Tembalang. Semarang.

Krevelen, D.W. Van, 1994. Properties Of Polymers, Their Correlation With Chemical Strukture, The Numerical Estimated And Prediction From Additional Group Contribution. Elsevier science. Amterdam, Nedwerlands.

Marinda, P, 2008.Kumpulan Artikel Abu Terbang Batubara, http//www.pu.go.id. Mehta, P.K, 1986. Concrete Structure Properties And Materials. New jersey,

prentice hall.

Pratama, 2011. Analisa Sifat Mekanik Komposit Bahan Kampas Rem Dengan Penguat Fly Ash Batubara. Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Makassar.

Schwartz, M. M., 1984. Composite Material Handbook. Mc Graw Hill. New York.

Setiawan, Agus,2013. Pengaruh Ukuran Butir Serbuk Fly Ash Terhadap Kekuatan Impact Bahan Komposit Bermatriks Epoxy. Fakultas Teknik Univesitas Lampung. Bandar Lampung.

Subarmono, 2008. Pemanfaatan Limbah Abu Terbang Sebagai Penguat Aluminium Matrix Composit. Fakultas Teknik. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.

Surdia, 1992.Pengolahan Bahan Teknik.F.T., Pradnaya Paramitca. Jakarta. Pandiangan, Filipus N.O.A, 2007. Pengaruh Ukuran Partikel Terhadap Sifat

Mekanik dalam Pemanfaatan Limbah Batubara Pada Komposit Paduan Limbah Batubara dan Resin Poliester Tak Jenuh. Universitas Lampung. Bandar lampung.

Van vlack, LH, 1985.Element Of Material Science And Engineering.USA

Wardani, 2008. Pemanfaatan Limbah Batubara (Fly Ash) Untuk Stabilisasi Tanah Maupun Keperluan Teknik Sipil Lainnya Dalam Mengurangi Pencemaran Lingkungan. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Semarang.

Zamzami, Yusman, 2012. Pengaruh ukuran fly ash pada kekuatan bending komposit resin epoxy. Fakultas Teknik Univesitas Lampung. Bandar Lampung.

Zenkert, D, 1997.The Handbok Of Sandwich Construction Engineering Materials Advisory, Ltd.