Fungsi Bahan Pelumas Tipe-Tipe Pelumasan .1 Pelumasan Hidrodinamis

2.2 Pengertian Pelumasan

Gesekan dan keausan dalam elemen mesin harus dikendalikan, supaya mesin tersebut dapat bekerja optimal baik pada saat stasioner maupun pada saat beban puncakmaksimum. Dengan mengendalikan gesekan pada elemen juga dapat memperpanjang masa hidup atau masa pakai mesin tersebut. Cara yang paling efektif dan banyak digunakan untuk mengendalikan gesekan tersebut adalah dengan suatu teknik yang disebut pelumasan. Pelumasan adalah suatu cara untuk mengurangi dan memperkecil gesekan dan keausan diantara permukaan-permukaan yang bergerak relatif satu sama lain dengan menempatkan bahan pelumas diantara kedua permukaan yang bergerak tersebut.Bahan pelumas yang umum adalah berupa cairan liquids dan semi-liquid, tapi dapat juga berupa padat atau gas, atau kombinasi cair, padat dan gas. Bahan pelumas dalam wujud cairan sering disebut dengan minyak pelumas.

2.3 Fungsi Bahan Pelumas

Bahan pelumas banyak digunakan seperti pada motor bakar, baik untuk pembakaran dengan busi siklus Otto maupun untuk pembakaran dengan tekanan siklus Diesel dan siklus Dual. Bahan pelumas juga digunakan pada sektor industri, misalnya untuk bantalan, roda gigi pompa maupun kompresor, turbin dan lain-lain. Dalam hal ini termasu pemanasan dan pendinginan pada industri baja, pertambangan, industri kertas, industri tekstil, dan sebagai pendingin dan pelumas untuk mata pahat mesin perkakas. UNIVERSITAS SUMATRA UTARA Pada beberapa penggunaan diperlukan minyak pelumas yang dapat bekerja pada interval temperatur yang besar, dengan kata lain diperlukan indeks kekentalan minyak pelumas yang besar, misalnya pada turbin gas. Bahan pelumas umumnya mempunyai kekentalan yang relatif tinggi, karenanya fluiditas atau kemampuannya untuk mengalir relatif rendah. Dengan demikian sifat ini dapat dimanfaatkan untuk melindungi sistem dari kontaminasi udara luar. Dengan kata lain, bahan pelumas dapat berperan sebagai paking seal. 2.4 Tipe-Tipe Pelumasan 2.4.1 Pelumasan Hidrodinamis Pelumasan hidrodinamis Hydrodynamic Lubrication adalah tipe pelumasan dimana gerakan relatif dari gerakan meluncur pada sebuah permukaan menyebabkan formasi tekanan lapisan pelumas memisahkan sepenuhnya permukaan yang bergesekan. Dengan kata lain lapisan tipis pelumas dibangkitkan oleh gerakan relatif dari salah satu atau kedua permukaan itu sendiri. Penggambaran dari prinsip pelumasan hidrodinamis dapat dilihat pada gambar 2.1. Pada gambar 2.1, salah satu permukaan slider bergerak relatif terhadap suatu permukaan yang diam, gerakannya disebut gerakan meluncur. Lapisan tipis minyak pelumas oil film terbentuk akibat adanya gerakan meluncur dari slider terhadap permukaan yang diam yang membangkitkan pressure wedge. Begitu juga halnya dengan roller yang bergerak pada relatif pada permukaan rata gambar 2.2 UNIVERSITAS SUMATRA UTARA Pelumasan hidrodinamis umumnya diaplikasikan pada permukaan bidang dengan gerakan meluncur, misalnya poros yang menggunakan bantalan luncur journal bearing. Teori pelumasan hidrodinamis yang sekarang berkembang adalah hasil penelitian Beauchamp Tower pada awal tahun 1880-an di Inggris, yang menyelidiki gesekan pada bantalan luncur pada roda kereta api dan mempelajari tipe pelumasan yang terbaik pada bantalan luncur tersebut. Hasil yang diperoleh oleh Beauchamp Tower mempunyai keteraturan dan kesamaan karakteristik seperti yang disimpulkan Osborne Reynolds bahwa harus ada persamaan defenitif yang terbatas dalam hubungan gesekan, tekanan dan kecepatan. Berdasarkan penelitian Beauchamp Tower tersebut, Osborne Reynolds mengembangkan teori matematis untuk menjelaskan eksperimen yang dilakukan Beauchamp Tower, dan dipublikasikan pada tahun 1886. Gambar 2.1 Pelumasan hidrodinamis untuk gerakan meluncur pada bidang rata UNIVERSITAS SUMATRA UTARA Gambar 2.2 Pelumasan hidrodinamis pada roller yang bergerak relatif pada bidang rata

2.4.2 Pelumasan Elastohidrodinamis

Pelumasan elastohidrodinamis Elastohydrodynamic Lubrication juga merupakan bentuk dari pelumasan hidrodinamis, tetapi pada pelumasan elastohidrodinamis deformasi elastis dari permukaan yang dilumasi menjadi sangat besar. Artinya terjadi kontak bidang permukaan yang bergesekan sangat kecil, sehingga timbul tekanan yang demikian besar pada lapisan tipis minyak pelumas yang membatasi kedua permukaan itu. Misalnya pada bantalan gelinding roller bearing, mimis ballroller akan menekan cincin sehingga terjadi deformasi elastis biarpun gaya yang diberikan demikian kecilnya. UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

2.4.3 Pelumasan Bidang Batas

Pelumasan bidang batas Boundary Lubrication mengacu pada situasi kombinasi geometri kontak, beban relatif besar, kecepatan rendah , kuantitas pelumas yang tidak cukup sehingga tidak dimungkinkan untuk membangkitkan lapisan tipis minyak pelumas yang sempurna pada bagian yang bersinggungan. Pada beberapa kasus pelumasan bidang batas masih terjadi kontak asperity permukaan kasar pada suatu permukaan yang dilihat di bawah mikroskop. Pada situasi normal, asperity setiap logam dilapisi oleh lapisan oksida, misalnya besi oksida pada besi atau baja, aluminium oksida alumina pada aluminium dan sebagainya. Ketika asperities tersebut saling bergesekan, kecenderungan asperities tersebut untuk melekat relatif lembut. Namun, bila lapisan oksida tersebut aushabis akibat gesekan yang berat maka permukaan-permukaan yang bersinggungan memiliki kecenderungan untuk melakukan kontak langsung. Maka sangat penting untuk mempertahankan lapisan oksida tersebut, agar terjadi gesekan yang relatif lembut. Dan jika permukaan logam tersebut kehilangan lapisan oksidanya maka akan terjadi gesekan dan keausan yang parah. Dan pada kasus tersebut diatas pelumasan bidang batas dapat mengurangi gesekan dan keausan yang terjadi. Mekanisme dari pelumasan bidang batas sendiri adalah misalnya dengan physical adsorption, chemical adsorption, maupun chemical reaction. UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

2.4.4 Pelumasan Tekanan Ekstrim

Pelumasan tekanan ekstrim mengacu pada kondisi apabila kontak yang terjadi di bawah pengaruh kerja paling hebatekstrim, seperti pada pemotongan logam atau roda gigi yang mengalami beban kejut, sehingga aditif tekanan ekstrim EP additive digunakan untuk melumasi. EP Extreem Pressure additive ini merupakan sennyawa minyak yang dapat larut dan biasanya mengandung zat belerang, chlorin atau fosfor yang bereaksi dengan permukaan bantalan pada temperatur tinggi yang timbul dimana lapisan tipis minyak pelumas pecah, membentuk zat lapisan tipis yang titik cairnya tinggi antara permukaan- permukaan yang berkontak.

2.4.5 Pelumasan Padat

Pelumasan padat Solid Lubrication adalah sistem pelumasan dimana diantara permukaan kontak saling melumasi sendiri oleh bahan padat yang dilapisi dan kadang menyatu pada elemen tersebut. Pelumasan padat dapat dipahami misalnya pada sebuah contoh, misalnya debu pasir dan kerikil pada permukaan jalan dapat menyebabkan kendaraan tergelincir karena debu, pasir dan kerikil mengurangi gesekan antara ban dan permukaan jalan. Teknisnya, debu, pasir dan kerikil tersebut bertindak sebagai pelumas, namun tentu saja tidak ada yang merekomendasikan debu, pasir dan kerikil sebagai pelumas padat pada elemen mesin. UNIVERSITAS SUMATRA UTARA Walaupun telah banyak dikembangkan bahan inorganik untuk pelumasan padat, seperti misalnya mica, talc, dan chalk namun sangat sedikit yang digunakan secara umum untuk permesinan. Bahan-bahan yang umum dan paling banyak digunakan sebagai pelumas padat adalah grafit dan molybdenum disulfida dan PTFE Polytetrafluoroethylene teflon. Adapun karakterisitik bahan yang baik digunakan sebagai pelumas padat adalah sebagai berikut : • Mempunyai koefisien gesek rendah namun konstan dan terkendali • Memiliki stabilitas kimia yang baik sepanjang temperatur yang diperlukan • Tidak memiliki kecenderungan untuk merusak permukaan bantalan • Lebih diutamakan yang memiliki daya adhesi yang kuat terhadap permukaan bantalan, sehingga tidak mudah hilangaus dari permukaan bantalan. • Memiliki daya tahan terhadap keausan dan umur yang relatif panjang • Mudah diaplikasikan pada permukaan yang bergesekan terutama bantalan • Tidak beracun dan ekonomis Bahan inorganik seperti grafit dan molybdenum disulfida memiliki sifat mampu membentuk lapisan tipis pada permukaan logam yang bergeser dengan mudah dan menahan penetrasi oleh permukaan-permukaan yang bergesek. Senyawa-senyawa demikian dapat digunakan sendiri-sendiri atau disuspensikan dalam tempat cairan atau minyak gemuk. Jenis plastikpolimer seperti PTFE dapat digunakan sebagai permukaan bantalan yang dalam penggunaan tidakmenggunakan atau membutuhkan pelumasan lanjutan ataupun lainnya. UNIVERSITAS SUMATRA UTARA Beberapa bahan yang digunakasebagai pelumas padat dapat dilihat pada tabel 2.1 sumber : Lubrication and Lubricant Selection :A Practical Guide, Third Edition by A.R. Lansdow

2.4.6 Pelumasan Hidrostatis

Pada pelumasan hidrodinamis, seperti pada penjelasan diatas permukaan yang bergesekan dipisahkan secara sempurna oleh lapisan tipis pelumas. Lapisan tipis pelumasn tersebut dicapai dengan akibat gerakan luncuran yang membangkitkan lapisan baji minyak pelumas oil-wedge untuk membangkitkan tekanan minyak pelumas di dalam bantalan misalnya. Namun pada mesin-mesin yang mempunyai beban besar dan kecepatan putaran rendah tidak dimungkinkan lagi terjadi pelumasan hirodinamis pada saat start. Untuk itu diperlukan tekanan yang lebih besar agar terjadi lapisan tipis minyak pelumas diantaraporos dan bantalan misalnya. Tekanan demikian diperoleh dengan menggunakan pompa tekanan tingi yang akan menekan minyak pelumas ke bagian-bagian yang bergesek, bukan sekedar pompa tekanan rendah yang berfungsi hanya sebagai pendistribusi Kelompok Bahan Nama Bahan Layer-lattice compounds Molybdenum disulphide Graphite Tungsten diselenide Tungsten disulphide Niobium diselenide Tantalum disulphide Calcium fluoride Graphite fluoride Polymers PTFE Nylon PTFCE Acetal PVF 2 Polyimide FEP Polyphenylene sulphide PEEK Metals Lead Tin Gold Silver Indium Other Inorganics Molybdic oxide Boron trioxide Lead monoxide Boron nitride UNIVERSITAS SUMATRA UTARA atau pensirkulasi minyak pelumas. Pelumasan sedemikian disebut pelumasan hidrostatis Hidrostatic Lubrication. Pelumasan hidrostatis disebut juga pelumasan tekanan luar externally pressurize karena tekanan yang timbul diakibatkan pengaruh kerja dari luar sistem. Dalam beberapa kasus, setelah poros berputar dengan kecepatan tinggi biasanya pompa tekanan tinggi yang digunakan dapat dihentikan sementara pompa tekanan rendah sebagai pensuplai minyak pelumas tetap difungsikan. Dalam kasus ini, pada operasi normal yang terjadi bukan pelumasan hidrostatis lagi, melainkan pelumasan hidrodinamis.

2.5 Kekentalan Minyak Pelumas Viscosity