Karakteristik komposit partikel arang kayu ulin bermatrix epoxy sebagai Pngganti alternatif kampas rem dengan fraksi volume 20%, 30%, 40%.

INTISARI

Selama ini limbah partikel kayu ulin banyak dihasilkan namun tidak pernah dimanfaatkan secara baik. Oleh karena itu peneliti tertarik untuk memanfaatkan partikel arang kayu sebagai penguat dalam pembuatan komposit partikel dengan matrik epoxy. Dalam penelitian dilakukan tiga pengujian untuk mengetahui nilai koefisien gesek, nilai keausan spesifik, dan nilai keuletan dari komposit berpenguat partikel arang kayu ulin bermatrik epoxy, sebagai alternatif pengganti bahan kampas rem.

Partikel yang digunakan adalah partikel kayu ulin yang sudah diarangkan pada suhu 200°C selama 120 menit. Pengikatnya yakni epoxy menggunakan perbandingan 50:50 untuk resin dan hardenernya. Pembuatan komposit dilakukan dengan mengunakan metode cetak. Benda uji komposit yang digunakan memiliki kandungan fraksi volume partikel arang kayu ulin sebesar 20%, 30%, dan 40%. Nilai koefisien gesek dicari dengan menggunakan media piringan cakram dengan air sebagai pemberat. Nilai keausan spesifik dicari dengan menggunakan alat uji keausan Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U) dan lebar keausannya dilihat menggunakan mikroskop pembesaran 50 kali. Bentuk benda uji koefisien gesek dan keausan memiliki ukuran 30x30x10 (mm). Nilai keuletan dicari dengan menggunakan alat uji impak Charppy dan bentuk benda uji yang digunakan mengacu pada standar ASTM A370.

Hasil pengujian keausan mendapatkan nilai keausan spesifik terbaik pada komposit dengan fraksi volume penguat 40% yaitu sebesar 4,63x10-8 mm2/kg. Pada koefisien gesek nilai tertinggi terdapat pada komposit dengan fraksi volume penguat 40% yaitu sebesar 0,54. Pada keuletan tidak didapat selisih yang siknifikan, namun keuletan tertinggi terdapat pada komposit dengan fraksi volume 20% yaitu sebesar 0,00339 joule/mm2. Berdasarkan hasil pengujian keausan dan koefisien gesek, komposit dengan fraksi volume penguat 40% layak untuk digunakan sebagai kampas rem karena lebih baik ketahanan geseknya tetapi ketahanan ausnya masih kurang dibandingkan kampas rem yang ada dipasaran Kata kunci: Komposit, Epoxy, Partikel, Koefisen gesek, Keausan Spesifik, Nilai keuletan.

ABSTRACT

During this time, there are so many waste production from the particle of ulin wood but it never be useful wisely. Therefore, this research is useful for the particle of ulin wood as the reinforced in making particle composite with epoxy matrix. It is held three tests to know the results of friction coefficient, specific wear resistant, and ductility from ulin charcoal particle composite with epoxy matrix as the alternative stuffs for break canvass.

The particle of ulin wood that was sifted and sorted by researcher then was burnt in 200˚C oven in 120 minutes. The binding was epoxy which have ratio 50:50 for resin and hardener. The production of composite used matrix method. The composite that was used in this research had the reinforced with the amount of mix volume fraction was 20%, 30%, and 40%. The results of friction coefficient are found by using disc plate media with water as the load. The experiment of friction coefficient was conducted with the simple scales that used disc media with water as standard comparison. The experiment was conducted with wear resistant experiment tools which was Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U) and the wide of wear resistant could be seen at microscope using 50 times zoom in. The shape of friction coefficient referred to wear resistant experiment tools with 30x30x10 (mm)in size. The perseverance results were conducted with the Charppy and shape of impact experiment tools referred to the standard of ASTM A370.

From the wear resistant experiment result, the best specific wear resistant experiment was in composite with 40% reinforced volume fraction which was 4,63x10-8 mm2/kg and the highest friction coefficient with 40% reinforced volume fraction which was 0,54. The level of density was relatively equal, but the highest level of composite with 20% volume fraction was 0,00339 joule/mm2. Based on the result of wear resistant and friction coefficient experiment, the composite with 40% reinforced volume fraction almost proper to be used as brake canvass because of its better friction endurance but the wear resistant endurance was still limit compared to the brake canvass in general.

Key words: Composite, epoxy, particle, friction coefficient, specific Wear resistant, ductilitiy.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat-Nya yang melimpah sehingga dapat membimbing setiap langkah dalam Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan baik. Dalam Tugas akhir ini penulis banyak mendapat bantuan, sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada orangtua tercinta Sukarso dan Abigail Suhartini. Untuk kakak-kakak terkasih Irin Meliana Sari, Gamaliel Edi Haryanto atas kasih, doa, dan bantuannya yang terus diberikan hingga Tugas Akhir dapat diselesaikan.

Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc, Ph.D. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir.Petrus kanisius Purwadi M.T., Selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Setyahandana M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi

4. Wibowo Kusbandono S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik 5. Steffany Dian Prasetyawati sebagai kekasih yang selalu memberi

semangat dan motivasi penulis selama ini.

6. Sigit Tri Ratna, Eko Romadhoni, Ekin Theophilus B sebagai sahabat seperjuangan selama berkuliah.

7. Puguh Ratino, Era Yoska, Sigit Tri Ratna sebagai teman seperjuangan untuk Tugas Akhir.

8. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2013.

9. Keluarga besar Keamanan Insadha Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

10.Seluruh staf Laboratorium Bahan Teknik Manufaktur, Universitas Gajah Mada Yogyakarta atas bantuannya dalam proses pengerjaan Tugas Akhir.

11.Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahua kepada penulis

12.Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu dalam membatu menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga Tugas akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, 11 Juli 2017

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi

INTISARI ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan masalah ... ... 4

1.3 Tujuan Penelitian ... 5

1.4 Manfaat Penelitian ... 5

BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Komposit ... 7

2.2 Pengolongan komposit ... 9

2.3 Komponen bahan komposit ... 13

2.4 Komposit berpenguat partikel ... 14

2.4.1 Partikel (serbuk atau butiran) ... 14

2.4.2 Matrik ... 16

2.4.3 Bahan Tambahan ... 17

2.5 Fraksi volume ... 17

2.6 Mekanika Komposit ... 18

2.7 Koefisien gesek ... 19

2.8 Uji keausan ... 20

2.9 Uji impak ... 22

2.10 Standar teknik kampas rem ... 23

2.11 Tinjauan pustaka ... 24

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Skema penelitian ... 26

3.2 Persiapan bahan benda uji ... 27

3.2.1 Bahan komposit ... 27

3.2.2 Alat bantu ... 29

3.2.3 Pembuatan cetakan ... 30

3.3 Pembuatan benda uji ... 31

3.3.2 Pembuatan benda uji komposit... 32

3.3.3 Penyiapan benda uji kampas rem ... 35

3.4 Bentuk dan dimensi benda uji ... 35

3.4.1 Benda uji keausan ... 35

3.4.2 Benda uji Koefisien gesek ... 35

3.4.3 Benda uji impak... 36

3.5 Metode pengujian ... 37

3.5.1 Metode pencarian nilai koefisien gesek ... 37

3.5.2 Metode pengujian keausan ... 38

3.5.3 Metode pengujian impak ... 40

BAB V. HASIL PENELITAIN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengujian Koefisien Gesek ... 42

4.2 Hasil Pengujian Keausan... 47

4.3 Hasil Pengujian Impak ... 51

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... ... 58

5.2 Saran ... ... 59

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Perhitugan Nilai Rata-Rata Koefisien Gesek Pada Komosit Pertikel Arang Kayu Ulin ... 61 Lampiran 2 Perhitugan Nilai Rata-Rata Keausan Epoxy, Komosit

Pertikel Arang Kayu Ulin dan Benda Uji Kampas Rem ... 63 Lampiran 3 Perhitugan Nilai Rata-Rata Tenaga Patah dan Harga

Keuletan Benda Uji Epoxy dan Komposit Pertikel Arang Kayu Ulin ... 66 Lampiran 4 Alat-alat Yang Digunakan Dalam Pembuatan Komposit .... 68

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Kayu Ulin Balok ... 2

Gambar 2.1 Diagram Venn komposi ... 8

Gambar 2.2 Grafik Kekakuan Komposit Dengan Komponen Penyusunnya. (Murphy, 1994 : 182) ... 9

Gambar 2.3 Penyusunan Serat Memanjang ... 10

Gambar 2.4 Komposit Berlapis ... 11

Gambar 2.5 Komposit Partikel ... 11

Gambar 2.6 Bentu-Bentuk Reinforcement Agent ... 13

Gambar 2.7 Metode Pencarian Nilai Koefisien Gesek ... 20

Gambar 2.8 Prinsip Pengujian Keausan ... 21

Gambar 2.9 Prinsip Pegujian Impak (Santoso, 2007) ... 22

Gambar 3.1 Skema Jalannya Penelitian ... 26

Gambar 3.2 Sebelum dan Sesudah di arangkan pada suhu 200°C ... 27

Gambar 3.3 Resin dan Hardener Epoxy ... 28

Gambar 3.4 Release agent (Mirror glaze) ... 29

Gambar 3.5 Cetakan Komposit ... 30

Gambar 3.6 Benda Uji Keausan (a.spesimen uji murni, b.spesimen uji komposit) ... 35

Gambar 3.7 Skema Benda Uji Koefisien Gesek ... 36

Gambar 3.8 Skema Benda Uji Impak ... 36

Gambar 3.9 Alat Untuk Mencari Nilai Koefisien Gesek ... 37

Gambar 3.11 Mikroskop Untuk Melihat Lebar Keausan Spesimen ... 40

Gambar 3.12 Mesin Uji Impak Charppy ... 41

Gambar 4.1 Pengambilan Data Nilai Koefisien Gesek ... 42

Gambar 4.2 Grafik Koefisien Gesek Rata-Rata Benda Uji ... 45

Gambar 4.3 Goresan Keausan ... 47

Gambar 4.4 Grafik Laju Keausan Rata-Rata Benda Uji... 49

Gambar 4.5 Grafik Tenaga Patah Rata-Rata Benda Uji ... 55

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Ukuran Benda Uji Impak ... 36

Tabel 4.1 Koefisien Gesek Epoxy dan Kampas Rem ... 43

Tabel 4.2 Koefisien Gesek Komposit ... 44

Tabel 4.3 Nilai Koefisien Gesek Matrik, Komposit Partikel Arang Kayu Ulin, dan Kampas Rem ... 45

Tabel 4.4 Tabel Lebar Keausan Epoxy dan Benda Uji Kampas Rem . 47 Tabel 4.5 Tabel Lebar Keausan Benda Uji Komposit ... 48

Tabel 4.6 Nilai Keausan Matrik, Kampas Rem, dan Komposit Partikel Arang Kayu Ulin ... 49

Tabel 4.7 Harga Keuletan Epoxy ... 51

Tabel 4.8 Harga Keuletan Komposit Fraksi Volume 20% ... 52

Tabel 4.9 Harga Keuletan Komposit Fraksi Volume 30% ... 53

Tabel 4.10 Harga Keuletan Komposit Fraksi Volume 40% ... 54

Tabel 4.11 Nilai Rata-rata Tenaga Patah dan Nilai Rata-rata Keuletan Matrik dan Komposit Partikel Arang Kayu Ulin... 55

KARAKTERISTIK KOMPOSIT PARTIKEL ARANG KAYU

ULIN BERMATRIK EPOXY SEBAGAI ALTERNATIF

PENGGANTI KAMPAS REM DENGAN FRAKSI VOLUME

20%, 30%, 40%

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh :

Hamdhani Dimas Berniko

NIM : 135214086

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

KARAKTERISTIK KOMPOSIT PARTIKEL ARANG KAYU

ULIN BERMATRIK EPOXY SEBAGAI ALTERNATIF

PENGGANTI KAMPAS REM DENGAN FRAKSI VOLUME

20%, 30%, 40%

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh :

Hamdhani Dimas Berniko

NIM : 135214086

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

THE CHARACTERISTIC OF ULIN CHARCOAL PARTICLE

COMPOSITE WITH EPOXY MATRIX AS SUBTITUDE

ALTERNATIVE BRAKE CANVASS WITH FRACTION

VOLUME 20%, 30%, 40%

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering Study Program

By:

Hamdhani Dimas Berniko

NIM : 135214086

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

INTISARI

Selama ini limbah partikel kayu ulin banyak dihasilkan namun tidak pernah dimanfaatkan secara baik. Oleh karena itu peneliti tertarik untuk memanfaatkan partikel arang kayu sebagai penguat dalam pembuatan komposit partikel dengan matrik epoxy. Dalam penelitian dilakukan tiga pengujian untuk mengetahui nilai koefisien gesek, nilai keausan spesifik, dan nilai keuletan dari komposit berpenguat partikel arang kayu ulin bermatrik epoxy, sebagai alternatif pengganti bahan kampas rem.

Partikel yang digunakan adalah partikel kayu ulin yang sudah diarangkan pada suhu 200°C selama 120 menit. Pengikatnya yakni epoxy menggunakan perbandingan 50:50 untuk resin dan hardenernya. Pembuatan komposit dilakukan dengan mengunakan metode cetak. Benda uji komposit yang digunakan memiliki kandungan fraksi volume partikel arang kayu ulin sebesar 20%, 30%, dan 40%. Nilai koefisien gesek dicari dengan menggunakan media piringan cakram dengan air sebagai pemberat. Nilai keausan spesifik dicari dengan menggunakan alat uji keausan Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U) dan lebar keausannya dilihat menggunakan mikroskop pembesaran 50 kali. Bentuk benda uji koefisien gesek dan keausan memiliki ukuran 30x30x10 (mm). Nilai keuletan dicari dengan menggunakan alat uji impak Charppy dan bentuk benda uji yang digunakan mengacu pada standar ASTM A370.

Hasil pengujian keausan mendapatkan nilai keausan spesifik terbaik pada komposit dengan fraksi volume penguat 40% yaitu sebesar 4,63x10-8 mm2/kg. Pada koefisien gesek nilai tertinggi terdapat pada komposit dengan fraksi volume penguat 40% yaitu sebesar 0,54. Pada keuletan tidak didapat selisih yang siknifikan, namun keuletan tertinggi terdapat pada komposit dengan fraksi volume 20% yaitu sebesar 0,00339 joule/mm2. Berdasarkan hasil pengujian keausan dan koefisien gesek, komposit dengan fraksi volume penguat 40% layak untuk digunakan sebagai kampas rem karena lebih baik ketahanan geseknya tetapi ketahanan ausnya masih kurang dibandingkan kampas rem yang ada dipasaran Kata kunci: Komposit, Epoxy, Partikel, Koefisen gesek, Keausan Spesifik, Nilai keuletan.

ABSTRACT

During this time, there are so many waste production from the particle of ulin wood but it never be useful wisely. Therefore, this research is useful for the particle of ulin wood as the reinforced in making particle composite with epoxy matrix. It is held three tests to know the results of friction coefficient, specific wear resistant, and ductility from ulin charcoal particle composite with epoxy matrix as the alternative stuffs for break canvass.

The particle of ulin wood that was sifted and sorted by researcher then was burnt in 200˚C oven in 120 minutes. The binding was epoxy which have ratio 50:50 for resin and hardener. The production of composite used matrix method. The composite that was used in this research had the reinforced with the amount of mix volume fraction was 20%, 30%, and 40%. The results of friction coefficient are found by using disc plate media with water as the load. The experiment of friction coefficient was conducted with the simple scales that used disc media with water as standard comparison. The experiment was conducted with wear resistant experiment tools which was Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U) and the wide of wear resistant could be seen at microscope using 50 times zoom in. The shape of friction coefficient referred to wear resistant experiment tools with 30x30x10 (mm)in size. The perseverance results were conducted with the Charppy and shape of impact experiment tools referred to the standard of ASTM A370.

From the wear resistant experiment result, the best specific wear resistant experiment was in composite with 40% reinforced volume fraction which was 4,63x10-8 mm2/kg and the highest friction coefficient with 40% reinforced volume fraction which was 0,54. The level of density was relatively equal, but the highest level of composite with 20% volume fraction was 0,00339 joule/mm2. Based on the result of wear resistant and friction coefficient experiment, the composite with 40% reinforced volume fraction almost proper to be used as brake canvass because of its better friction endurance but the wear resistant endurance was still limit compared to the brake canvass in general.

Key words: Composite, epoxy, particle, friction coefficient, specific Wear resistant, ductilitiy.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat-Nya yang melimpah sehingga dapat membimbing setiap langkah dalam Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan baik. Dalam Tugas akhir ini penulis banyak mendapat bantuan, sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada orangtua tercinta Sukarso dan Abigail Suhartini. Untuk kakak-kakak terkasih Irin Meliana Sari, Gamaliel Edi Haryanto atas kasih, doa, dan bantuannya yang terus diberikan hingga Tugas Akhir dapat diselesaikan.

Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc, Ph.D. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir.Petrus kanisius Purwadi M.T., Selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Setyahandana M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi

4. Wibowo Kusbandono S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik 5. Steffany Dian Prasetyawati sebagai kekasih yang selalu memberi

semangat dan motivasi penulis selama ini.

6. Sigit Tri Ratna, Eko Romadhoni, Ekin Theophilus B sebagai sahabat seperjuangan selama berkuliah.

7. Puguh Ratino, Era Yoska, Sigit Tri Ratna sebagai teman seperjuangan untuk Tugas Akhir.

8. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2013.

9. Keluarga besar Keamanan Insadha Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

10.Seluruh staf Laboratorium Bahan Teknik Manufaktur, Universitas Gajah Mada Yogyakarta atas bantuannya dalam proses pengerjaan Tugas Akhir.

11.Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahua kepada penulis

12.Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu dalam membatu menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga Tugas akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, 11 Juli 2017

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i TITLE PAGE ... ii HALAMAN PERSETUJUAN ... iii HALAMAN PENGESAHAN ... iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi INTISARI ... vii ABSTRACT ... viii KATA PENGANTAR ... ix DAFTAR ISI ... xi DAFTAR LAMPIRAN ... xiv DAFTAR GAMBAR ... xv DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan masalah ... ... 4 1.3 Tujuan Penelitian ... 5 1.4 Manfaat Penelitian ... 5 1.5 Batasan Masalah... 5

BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Komposit ... 7 2.2 Pengolongan komposit ... 9 2.3 Komponen bahan komposit ... 13 2.4 Komposit berpenguat partikel ... 14 2.4.1 Partikel (serbuk atau butiran) ... 14 2.4.2 Matrik ... 16 2.4.3 Bahan Tambahan ... 17 2.5 Fraksi volume ... 17 2.6 Mekanika Komposit ... 18 2.7 Koefisien gesek ... 19 2.8 Uji keausan ... 20 2.9 Uji impak ... 22 2.10 Standar teknik kampas rem ... 23 2.11 Tinjauan pustaka ... 24

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Skema penelitian ... 26 3.2 Persiapan bahan benda uji ... 27 3.2.1 Bahan komposit ... 27 3.2.2 Alat bantu ... 29 3.2.3 Pembuatan cetakan ... 30 3.3 Pembuatan benda uji ... 31 3.3.1 Pembuatan benda uji resin (Epoxy) ... 31

3.3.2 Pembuatan benda uji komposit... 32 3.3.3 Penyiapan benda uji kampas rem ... 35 3.4 Bentuk dan dimensi benda uji ... 35 3.4.1 Benda uji keausan ... 35 3.4.2 Benda uji Koefisien gesek ... 35 3.4.3 Benda uji impak... 36 3.5 Metode pengujian ... 37 3.5.1 Metode pencarian nilai koefisien gesek ... 37 3.5.2 Metode pengujian keausan ... 38 3.5.3 Metode pengujian impak ... 40

BAB V. HASIL PENELITAIN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian Koefisien Gesek ... 42 4.2 Hasil Pengujian Keausan... 47 4.3 Hasil Pengujian Impak ... 51

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan... ... 58 5.2 Saran ... ... 59

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Perhitugan Nilai Rata-Rata Koefisien Gesek Pada Komosit Pertikel Arang Kayu Ulin ... 61 Lampiran 2 Perhitugan Nilai Rata-Rata Keausan Epoxy, Komosit

Pertikel Arang Kayu Ulin dan Benda Uji Kampas Rem ... 63 Lampiran 3 Perhitugan Nilai Rata-Rata Tenaga Patah dan Harga

Keuletan Benda Uji Epoxy dan Komposit Pertikel Arang Kayu Ulin ... 66 Lampiran 4 Alat-alat Yang Digunakan Dalam Pembuatan Komposit .... 68

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Kayu Ulin Balok ... 2 Gambar 2.1 Diagram Venn komposi ... 8 Gambar 2.2 Grafik Kekakuan Komposit Dengan Komponen

Penyusunnya. (Murphy, 1994 : 182) ... 9 Gambar 2.3 Penyusunan Serat Memanjang ... 10 Gambar 2.4 Komposit Berlapis ... 11 Gambar 2.5 Komposit Partikel ... 11 Gambar 2.6 Bentu-Bentuk Reinforcement Agent ... 13 Gambar 2.7 Metode Pencarian Nilai Koefisien Gesek ... 20 Gambar 2.8 Prinsip Pengujian Keausan ... 21 Gambar 2.9 Prinsip Pegujian Impak (Santoso, 2007) ... 22 Gambar 3.1 Skema Jalannya Penelitian ... 26 Gambar 3.2 Sebelum dan Sesudah di arangkan pada suhu 200°C ... 27 Gambar 3.3 Resin dan Hardener Epoxy ... 28 Gambar 3.4 Release agent (Mirror glaze) ... 29

Gambar 3.5 Cetakan Komposit ... 30 Gambar 3.6 Benda Uji Keausan (a.spesimen uji murni, b.spesimen

uji komposit) ... 35 Gambar 3.7 Skema Benda Uji Koefisien Gesek ... 36 Gambar 3.8 Skema Benda Uji Impak ... 36 Gambar 3.9 Alat Untuk Mencari Nilai Koefisien Gesek ... 37 Gambar 3.10 Mesin Uji Keausan ... 39

Gambar 3.11 Mikroskop Untuk Melihat Lebar Keausan Spesimen ... 40 Gambar 3.12 Mesin Uji Impak Charppy ... 41 Gambar 4.1 Pengambilan Data Nilai Koefisien Gesek ... 42 Gambar 4.2 Grafik Koefisien Gesek Rata-Rata Benda Uji ... 45 Gambar 4.3 Goresan Keausan ... 47 Gambar 4.4 Grafik Laju Keausan Rata-Rata Benda Uji... 49 Gambar 4.5 Grafik Tenaga Patah Rata-Rata Benda Uji ... 55 Gambar 4.6 Grafik Harga Keuletan Rata-Rata Benda UJi ... 56

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Ukuran Benda Uji Impak ... 36 Tabel 4.1 Koefisien Gesek Epoxy dan Kampas Rem ... 43 Tabel 4.2 Koefisien Gesek Komposit ... 44 Tabel 4.3 Nilai Koefisien Gesek Matrik, Komposit Partikel

Arang Kayu Ulin, dan Kampas Rem ... 45 Tabel 4.4 Tabel Lebar Keausan Epoxy dan Benda Uji Kampas Rem . 47 Tabel 4.5 Tabel Lebar Keausan Benda Uji Komposit ... 48 Tabel 4.6 Nilai Keausan Matrik, Kampas Rem, dan Komposit

Partikel Arang Kayu Ulin ... 49 Tabel 4.7 Harga Keuletan Epoxy ... 51 Tabel 4.8 Harga Keuletan Komposit Fraksi Volume 20% ... 52 Tabel 4.9 Harga Keuletan Komposit Fraksi Volume 30% ... 53 Tabel 4.10 Harga Keuletan Komposit Fraksi Volume 40% ... 54 Tabel 4.11 Nilai Rata-rata Tenaga Patah dan Nilai Rata-rata Keuletan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Pada saat ini banyak sekali permasalahan yang timbul akibat dari pencemaran udara, air, maupun tanah. Hal ini timbul karena sifat konsumtif manusia yang cukup tinggi. Dapat diambil contohnya manusia saat ini berlomba-lomba untuk dapat memiliki kendaraan bermotor baik mobil maupun sepeda motor. Dengan banyaknya permintaan konsumen akan kendaraan bermotor yang cukup tinggi. Produsen meningkatkan produksi kendaraan dan spare part kendaran bermotor dengan harga yang terjangkau. Dibalik imbas dari harga yang terjangkau itu, produsen memangkas biaya produksi kendaran bermotor maupun spare partsnya. Dengan pemangkasan biaya ini, bahan baku yang digunakan semakin rendah kualitasnya. Tanpa disadari, dengan kualitas yang rendah ini, produk-produk kendaraan bermotor maupun spare partsnya memberikan dampak pencemaran pada lingkungan terutama pada pencemaran udara.

Pencemaran udara disini diakibatkan dari penggunaan asbes. Dan salah satu pengguna asbes terbanyak ada pada bagian kampas rem kendaran bermotor. Sekarang ini banyak produk otomotif yang menggunakan asbes dengan alasan, asbes memiliki beberapa keunggulan dan harga yang relatif ekonomis. Namun selain memiliki kelebihan, pastinya asbes juga memiliki beberapa kekurangan yaitu sangat berbahaya bagi kesehatan manusia.

Ada beberapa penyakit yang disebabkan oleh asbes yaitu Asbestosi, Mesothelioma, dan kanker paru-paru. Maka dari itu peneliti mencoba mencari alternatif lain pengganti asbes pada campuran pembuatan kampas rem bagi kendaraan bermotor. Bahan campuran alternatif disini bersifat alami, tidak merusak lingkunga dan tidak mengganggu kesehatan manusia. Dengan mencoba mengganti campuran asbes pada kampas rem dengan bahan-bahan yang bersifat alami. Diharapkan dengan menggunakan bahan campuran yang alami akan

mengurangi penyebab pencemaran udara dilingkungan dan mengurangi pemicu beberapa penyakit bagi kesehatan.

Dalam hal ini peneliti mencoba membuat kampas rem berbahan komposit yang dasar pengutnya berasal dari limbah partikel kayu ulin dan pengikatnya menggunakan resin epoxy. Seperti yang kita ketahui komposit merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat gabungan, yaitu gabungan antara bahan matrik/pengikat dan reinforcement/bahan penguat. Pada umumnya bahan material yang digunakan adalah serat, namun kali ini peneliti menggunakan partikel kayu yang diarangkan sebagai penguat komposit.

Jenis partikel kayu yang digunakan adalah partikel kayu ulin dan bisa didapatkan dari limbah produksi kayu ulin. Kayu ulin (Eusideroxylon Zwageri) atau bisa juga disebut kayu besi termasuk kedalam famili Lauraceae, kayu ini banyak ditemukan didaerah Jambi, Sumatera Selatan dan Kalimantan. Tinggi pohon ulin biasanya bisa mencapai 35 m (meter) dengan panjang batang bebas cabang 5-10 m, diameter mencapai 100 cm, kulitnya berwarna coklat kemerah-merahan sampai coklat tua atau kelabu.

Gambar 1.1.Kayu Ulin Balok

Kayu ulin memiliki berat jenis 1,04 kg/dm3 dan termasuk kedalam kayu dengan kelas kuat dan kelas awet nomer 1. Kayu ulin dapat digergaji dan diserut dengan hasil yang baik, tetapi sangat cepat menumpulkan alat-alat tersebut karena kayunya sangat keras. Kayu ulin sendiri biasanya digunakan untuk tiang landasan

dalam tanah, balok, papan lantai, mebel, dan ukiran untuk hiasan rumah (Martawijaya et al. 1989).

Semakin tua dan semakin banyak terkena air maka kayu ulin akan semakin keras dan semakin sukar untuk dibentuk, namun dengan itu juga kayu ulin akan semakin tahan lama karena tahan akan serangan rayap, tahan akan perubahan kelembaban dan suhu, serta tahan pula terhadap air laut. Jadi cukup wajar kayu ini dijuluki kayu sepanjang masa atau kayu primadona, kayu ini pada dasarnya merupakan kayu yang dilindungi dan dibatasi penggunaannya. Jadi untuk penggunaanya masih terus dikontrol dan diawasi oleh dinas terkait. Namun peneliti berani mengangkat kayu ulin sebagai bahan penelitian dikarenakan menarik untuk dijadikan komposit. Selain itu kayu ini juga memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan kayu-kayu yang lain, jadi sangat disayangkan apabila limbah kayu ini tidak dimanfaatkan semaksimal mungkin.

Bahan yang digunakan sebagai matik pengikat dalam pembuatan komposit ini adalah resin epoxy. Sebagai dasar, resin epoxy memiliki beberapa keunggulan antara lain:

1. Ringan 2. Kuat

3. Tahan terhadap minyak

4. Tahan terhadap bahan kimiam 5. Tahan terhadap korosi

6. Pemakaiannya mudah 7. Mudah didapat

Dalam proses pembuatan komposit partikel arang kayu ulin, dilakukan proses pengarangan partikel kayu ulin terlebih dahulu. Tujuan dari pengarangan partikel ini, yaitu :

1. Arang tidak dapat terurai

2. Aman dari hewan pemakan kayu

Untuk mengetahui hasil dari penelitian ini maka akan dilakukan beberapa pengujian yaitu uji keausan, uji impak, dan mencari nilai koefisien geseknya. Setelah pengujian komposit dilakukan dan data dari sifat karakteristiknya sudah didapat maka dapat mempermudah peneliti mengolah data untuk pengembangan penelitian lebih lanjut.

Handoko (2007) mengemukakan bahwa fraksi volume sangat mempengaruhi hasil dari penegujian komposit. Sebelum dapat diketahui pantas atau tidak kampas rem berbahan komposit digunakan, maka harus dicari terlebih dahulu nilai koefisien gesek, kekuatan keausan, dan ketahanan komposit tersebut dengan pembanding kampas rem yang sudah ada.

1.2 Rumusan masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dikemukakan rumusan masalah sebagai berikut :

1. Berapakah nilai koefisien gesek komposit rang kayu ulin dan pengaruh apa yang ditimbulkan seiring bertambahnya fraksi volume?

2. Berapakah laju keausan komposit arang kayu ulin dan pengaruh apa yang ditimbulkan oleh pertambahan fraksi volume ?

3. Berapa nilai tenaga patah dan nilai keuletan komposit partikel arang kayu ulin dan seberapa besar pengaruh yang ditimbulkan oleh karena pertambahan fraksi volume?

4. Apakah komposit arang kayu ulin sudah sesuai dengan persyaratan untuk digunakan sebagai salah satu penganti alternatif kampas rem kendaraan bermotor?

1.3 Tujuan penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Mengetahui pengaruh fraksi partikel dan nilai koefisien gesek komposit berpenguat partikel arang kayu ulin bermatrik epoxy dengan kadar partikel arang kayu ulin 20%, 30%, dan 40%.

2. Mengetahui pengaruh fraksi partikel dan laju keausan spesifik komposit berpenguat partikel arang kayu ulin bermatrik epoxy dengan kadar partikel arang kayu ulin 20%, 30%, dan 40%.

3. Mengetahui pengaruh fraksi partikel, nilai tenaga patah dan keuletan komposit berpenguat partikel arang kayu ulin dengan matrik epoxy. 4. Membandingkan nilai koefisien gesek dan keausan spesifik komposit

arang kayu ulin dengan kampas rem sepeda motor bebek yang sudah ada dipasaran.

1.4 Manfaat penelitian

Penelitian diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :

1. Menambah informasi tentang pengembangan ilmu komposit, yang dapat ditempatkan di perpustakaan Universitas Sanata Dharma.

2. Sebagai Tugas Akhir peneliti untuk menyelesaikan jenjang perkuliahan S1 di Universitas.

1.5 Batasan masalah

Pada kasus ini penulis membatasi masalah pada :

1. Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah Pengujian koefisien gesek, pengujian keausan spesifik, dan pengujian kekuatan impak.

2. Pengarangan partikel kayu ulin dilakukan dengan cara dioven dalam suhu 200°C dalam waktu 120 menit.

3. Bahan penguat komposit adalah partikel arang kayu ulin dengan panjang antara 5 mm – 8 mm, dengan fraksi volume 20%, 30%, dan 40%.

4. Matrik yang digunakan sebagai bahan pengikat adalah epoxy dengan merek dagang Eposchon.

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian komposit

Komposit dapat didefinisikan sebagai penggabungan dua macam bahan atau lebih dengan fase yang berbeda. Fase pertama disebut sebagai matrik dan fase kedua disebut reinforcement agent. Matrik berfungsi sebagai pengikat, dan reinforcement berfungsi sebagai penguat bahan komposit. Sebenarnya prinsip dari komposit sudah lama digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Konsep yang ada sejak dahulu, yaitu dengan mengkombinasikan sifat bahan yang berbeda untuk dijadikan satu sehingga dapat menghasilkan bahan baru yang memiliki sifat yang lebih baik dari material penyusunnya. Material komposit mempunyai sifat dari material konvensional dan pada umumnya dari proses pembuatannya melalui pencampuran yang tidak homogen. Dari kombinasi bahan-bahan yang ada, manusia dapat merancang bahan sesuai dengan aplikasi bahan tersebut. Dimana tidak semua bahan dapat digunakan disemua lokasi lingkungan berbeda.

Bila kita meninjau komposit maka bahan yang diberi lapisan, bahan yang diperkuat, dan kombinasi lain yang memanfaatkan sifat khusus dari bahan juga termasuk komposit. Bisanya antara bahan yang satu dengan bahan yang lain memiliki sifat yang saling melengkapi, karena sifat dari bahan yang akan dipadukan setelah penggabungan tidak berubah.

Komposit berbeda dengan paduan, untuk menghindari kesalahan dalam pengertiannya, oleh Van Vlack (1994) menjelaskan bahwa alloy (paduan) adalah kombinasi antara dua bahan atau lebih dimana bahan-bahan tersebut terjadi peleburan sedangkan komposit adalah kombinasi terekayasa dari dua atau lebih bahan yang mempunyai sifat-sifat seperti yang diinginkan dengan cara kombinasi sistematik pada kandungan-kandungan yang berbeda tersebut.

Berdasarkan diagram Venn pada gambar 2.1 dibawah, matrik dari komposit dapat berupa logam, keramik, atau polimer. Sesuai dengan matriknya,

maka dikenal Metal Matrix Composites (MMC), Ceramic Matrix Composites (CMC), dan Polimer Matrix Composites

Gambar 2.1.Diagram Venn

Karena komposit merupakan penggabungan dua bahan atau lebih yang memiliki fase berbeda. Maka dari itu komposit pastinya mempunyai keunggulan dan kekurangan.

Adapun keunggulan dari bahan komposit ini (Jones, R.M, 1975: 1), yaitu : 1. Kerapatannya rendah (ringan).

2. Komposit dapat dirancang untuk terhindar dari korosi.

3. Hal ini akan sangat menguntungkan pada pemakaian elemen-elemen tertentu pada kendaraan bermotor.

4. Bahan komposit dapat menghasilkan penampilan (appearance) dan kehalusan permukaan yang baik.

5. Dengan bahan komposit dimungkinkan untuk mendapatkan sifat-sifat yang lebih baik dari keramik, logam, dan polimer.

6. Sifat produk dapat diatur dulu sesuai terapannya.

Kekurangan dari penggunaan bahan komposit partikel arang kayu ulin bermatrik Epoxy, yaitu :

1. Sifat anisotropic yaitu sifat mekanik bahan dapat berbeda antara lokasi yang satu dengan lokasi yang lain tergantung arah pengukuran.

2. Banyak bahan pengikat atau matrik komposit terutama polimer dan termoset cenderung tidak aman terhadap serangan zat-zat kimia atau larutan tertentu.

3. Untuk beberapa teori komposit, bahan baku dan proses pembuatan biayanya cukup mahal.

4. Proses pembuataanya relatif sulit dan rumit.

5. Proses pembuatan komposit cukup memakan waktu yang lama.

Secara khusus, kekuatan maupun kekakuan komposit, tergantung pada kekakuan dan kekuatan fiber dan matrik yang digunakan. Jadi kemampuan komposit terdapat diantara kemampuan fiber dan matrik pengikatnya serta memiliki sifat-sifat dari bahan yang menjadi penyusun, dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2.Grafik kekuatan, kekakuan komposit dengan komponen penyusunnya (Murphy, 1994:182)

2.2 Penggolongan komposit

Penggolongan bahan komposit sangat luas, jenis komposit sering dibedakan menurut bahan matriks pengikat dan bahan penguatnya. Berdasarkan

penguatnya, secara umum komposit dapat dikelompokan ke dalam tiga jenis (Jones, R.M : 7), yaitu :

1. Komposit serat (Fibrous composites)

Pada komposit ini bahan penguat yang digunakan adalah serat (dapat berupa serat organik atau serat sintetik) yang memiliki kekuatan dan kekakuan lebih besar bila dibandingkan dengan bahan pengikat atau matrik. Bahan pengikat yang digunakan dapat berupa polymer, logam, ataupun keramik.

Agar dapat membentuk produk yang efektif dan baik maka komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matriknya selain itu juga harus ada ikatan permukaan antara komponen pengguat dan matrik (Van Vlack, L.H :589). Salah satu contoh penyusunan dengan metode memanjang dapat dilihat pada skema gambar 2.3.

Gambar 2.3.Penyusunan serat memanjang 2. Komposit lamina (Laminated composites)

Komposit ini terdiri dari dua atau lebih material yang disusun secara berlapis-lapis. Pelapisan ini bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat yang baru seperti kekuatan, kekakuan, ketahanan korosi, dan sifat termal juga untuk penampilan yang lebih atraktif. Pada gambar 2.4 dapat dilihat gambaran skema komposit berlapis.

Gambar 2.4.Komposit berlapis

3. Komposit partikel (Particulated composites)

Particulated composites terdiri dari partikel-partikel yang ada dalam matrik. Material partikel dapat dibuat dari satu jenis ataupun lebih dari satu jenis material, dan biasanya material partikel ini terbuat dari bahan material non-logam.

Ada dua jenis particulated composites yaitu, partikel komposit organik dan partikel komposit non – organik. Dalam pembuatannya, komposit partikel dapat dibuat dari partikel dan matrik logam maupun non – logam atau kombinasi dari keduanya. Pada gambar 2.5 dapat dilihat skema kompsoit partikel yang telah dijelaskan.

Sedangkan untuk komposit menurut jenis matrik yang digunakan dapat dibedakan menjadi tiga (Murphy, 1975), yaitu :

1. Komposit matrik logam (Metal Matrik Composites)

Pada komposit ini, matrik yang digunakan adalah logam sedangkan bahan penguatnya biasanya berupa partikel keramik atau fiber logam, keramik, karbon, dan boron. Pembuatan matrik logam ini biasanya dikerjakan pada temperature tinggi, karena untuk melelehkan bahan logam sebelum dicetak menjadi komposit.

Sedangkan untuk logam yang paling sering digunakan antara lain aluminium, tembaga, kuningan, dan timah. Komposit matrik logam ini banyak digunakan karena kebutuhan bahan yang ringan dan tahan panas tetapi mudah memuai.

2. Komposit matrik keramik (Ceramik matrik composites)

Pembuatan komposit dengan matrik sangat sulit dan memerlukan biaya yang cukup banyak, tetapi keramik memiliki beberapa sifat yang menarik seperti kekuatan, kekerasan, dan kekuatan tekan yang cukup tinggi serta kerapatan yang rendah.

Namun selain kelebihan itu pastilah ada kekurangan yang dimiliki, yaitu seperti ketangguhan (toughness) dan tegangan tarik yang rendah. Metode yang biasanya digunakan adalah metode metalurgi serbuk dan sebagai matrik dapat digunakan Alumina (Al2O3), Karbida Silicon (SiC), Nitrid boron (BN), dan

Karbida titanium (TiC). Sebagai fibernya dapat digunakan karbon, Sic, dan Al2O3.

3. Komposit matrik polimer (Polimer matrik composites)

Komposit ini adalah jenis komposit yang paling banyak digunkan. Selain karena pada saat proses pembuatannya lebih mudah, harga pembuatannya juga lebih murah.

Matrik polimer dibedakan menjadi dua jenis, yaitu polimer termoplastik dan polimer thermosetting. Polimer termoplastik adalah material yang mudah berubah sifat fisis dan mekaniknya bila dalam temperatur yang cukup tinggi namun tahan terhadap lenturan dan bersifat ulet. Dan contoh dari material ini ada acrylics dan polyethylene. Sedangkan polimer thermosetting adalah material yang relatif tahan terhadap sifat fisis dan mekanisnya bila berada pada temperatur tinggi. Tetapi relatif getas dan mudah retak atau pecah. Beberapa contoh material ini adalah Epoxy,melamine, dan polyester.

Bahan penguatnya sendiri dapat diambil dari serat maupun partikel (Flake), yaitu masing-masing dibrdakan menjadi dua yaitu bahan penguat organik dan non-organik.

2.3 Komponen bahan komposit

Komposit merupakan penggabungan dua macam bahan atau lebih, yaitu matrik dan reinforcement agent atau penguat. Penguat dapat disisipkan ke matrik namun tidak larut didalam matrik. Matrik sendiri pada komposit dapat berbentuk :

1. logam 2. keramik 3. polimer

Sedangkan untuk penguatnya dapat berupa serat, partikel, ataupun serpihan. Pada gambar 2.6 dapat dilihat bentuk-bentuk reinforcement.

(Serat) (Partikel) (Serpihan)

2.4 Komposit berpenguat partikel

Komposit merupakan material yang mampu menggantikan logam, khusunya pada aplikasi penggunaan material dengan berat yang rendah. Komposit partikel merupakan suatu bahan yang terbentuk dari partikel-partikel yang tersebar didalam matrik pengikat. Karena penyebaran partikel-partikel tersebut komposit partikel dapat dirancang untuk mendapatkan sifa mekanik yang baik. Komposit partikel dapat dibuat dari partikel matrik logam maupun non-logam atau bisa juga dari kombinasi keduanya.

Jenis partikel sendiri menurut dengan panjangnya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut :

1. Large particle

Komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel, dimana interaksi antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomik atau molekular. Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi merata. Contoh dari large particle composite adalah cemet dengan sand atau gravel, cemet sebagai matriks dan sand sebagai partikel, Sphereodite steel (cementite sebagai partikulat), Tire (carbon sebagai partikulat), Oxide-Base Cermet (oksida logam sebagai partikulat).

2. Dispersion strengthened particle

Fraksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari 3% dan ukuran yang lebih kecil yaitu sekitar 10-250 nm.

2.4.1 Partikel (serbuk atau butiran)

Ukuran partikel yang digunakan sangatlah bervariasi dari skala mikroskopis sampai skala makroskopis. Partikel ini banyak digunakan sebagai phase reinforcing pada logam dan keramik. Distribusi partikel didalam matrik komposit tersusun secara random, sehingga komposit yang dihasilkan

mempunyai sifat isotropc. Mekanisme penguatan oleh partikel ini tergantung pada ukuran partikel itu sendiri. Dalam skala mikroskopis, partikel yang digunakan adalah serbuk yang sangat halus yang terdistribusi dalam matrik dengan konsentrasi 15%. Keberadaan partikel di dalam matrik, akan menjadikan matrik menjadi lebih keras dan menghambat gerakan dislokasi yang akan timbul. Dalam kejadian ini, sebagian beban luar yang diberikan bekerja pada matrik (Findasari, 2006).

Kemudian untuk pembuatan komposit partikel sendiri ada tiga jenis partikel yang dapat digunakan, yaitu partikel logam, partikel non-logam (organic), dan partikel keramik. Penggunaan partikel dalam komposit dapat berupa bahan organik atau non-organik. Ada empat kemungkinan kombinasi yang dapat dilakukan (Jones, R.M : 8), yaitu :

1. Nonmetallic in nonmetallic composites

Pada jenis ini partikel dan matrik yang digunakan berasal dari bahan baku logam. Contohnya beton, beton ini tersusun dari adanya pasir, kerikil, semen, dan air yang dicampurkan sesuai dengan takarannya yang setelah itu bereaksi secara kimia lalu hasilnya mengeras setelah kering.

2. Metallic in nonmetallic composites

Komposit ini tersusun oleh partikel logam. Contoh bahan ini adalah serbuk logam yang dicampurkan dengan resin thermoset, komposit ini sangat kuat dan keras dan memiliki kemampuan menahan panas yang baik. Karena itu bahan ini banyak digunakan dalam bidang elektrik.

3. Metallic in metallic composites

Untuk jenis komposit ini masih sangat jarang digunakan dan biasanya merupakan paduan yang nantinya diharapkan akan mempunyai keunggulan-keunggulan tertentu.

4. Nonmetallic in metallic composites

Partikel non logam seperti keramik dapat dimasukan ke dalam matriks logam. Dari paduan ini bahan tersebut menghasilkan bahan yang disebut cerment. Cerment bisa digunkan sebagai alat potong yang tahan terhadap temperature tinggi.

2.4.1 Matrik

Matrik merupakan komponen penyusun komposit dengan jenis yang beracam macam. Matrik pada umumnya terbuat dari bahan yang lunak dan liat. Polimer plastis merupakan bahan yang paling umum digunakan. Polimer adalah bahan matrik yang tidak dapat menerima suhu tinggi. Namun pada bahan jenis polimer termoset memiliki sifat yang dapat memadat apabila dipanaskan pada tekanan tertentu dan tidak dapat kembali. Contoh dari bahan jenis termoset adalah polyester, vinillester, dan epoxy. Resin polyester tak jenuh adalah matrik thermosetting yang paling luas dalam penggunaan sebagai matrik atau pengikat. Matrik ini digunakan mulai dari bagian yang menggunakan proses pengerjaan uyang sangat sederhana sampai produk yang dikerjakan dengan proses menggunakan cetakan mesin (Santoso, 2007).

Epoxy sendiri adalah bahan yang terdiri dari dua komponen yaitu resin dan hardener. Bila dicampurkan dengan perbandingan yang tepat akan menghasilkan massa yang padat dan dapat melekat dengan baik pada campurannya. Karakteristik epoxy antara lain : ringan dan tidak menimbulkan tegangan, tahan bahan kimia, tahan minyak, kuat namun dapat diolah menggunakan mesin, mudah dibuat dan tak perlu panas, kurang tahan temperature tinggi, dan kurang tahan benturan. Jenis epoxy dapat diperkuat dengan logam, keramik, dan bermacam-macam serat atau partikel (Surdia, 1995 : 258).

Untuk kekerasan dan keuletan dapat ditentukan dengan mengatur perbandingan antara resin dan hardener serta proses pengeringannya. Epoxy

kebanyakan dipakai untuk perbaikan peralatan dari logam, perawat mesin dan perekat bagi logam yang tidak boleh dilas. Keistimewaan lain epoxy yaitu mempunyai sifat susut muai yang sangat rendah, tahan tekanan, erosi dan abrasi (Surdia, 1995 : 258).

Resin polyester relatif lebih murah jika dibandingkan dengan epoxy namun tidak sekuat epoxy.

2.4.2 Bahan tambahan

Katalis adalah bahan pemicu (initiator) dan berfungsi untuk memulai atau mempersingkat reaksi pengeringan pada temperatur ruang. Kelebihan dari katalis sendiri adalah menimbulkan panas saat proses pengeringan. Namun apabila pencampuran katalis kedalam resin terlalu banyak atau tidak sesuai dengan takaran dapat mengakibatkan kerusakan pada produk yang dibuat. Karena pencampuran katalis dan resin dapat menimbulkan reaksi berupa panas, dan apabila panas yang timbul berlebihan dapat merusak produk (Santoso, 2007)

Untuk menghindari lengketnya produk pada proses pencetakan benda uji maka cetakan dilapisi dengan release agent sebelumnya. Release agent yang dapat digunakan ada banyak dan yang biasa digunakan mirror glass, oli, film forming, dan lain sebagainya.

Selain bahan-bahan diatas masih banyak lagi bahan-bahan tambahan yang dapat diaplikasikan sebagai penambah kemampuan terhadap suhu tinggi, tahan aus dan sebagainya.

2.5 Fraksi volume

Fraksin volume adalah aturan perbandingan untuk pencampuran volume serat serbuk, partikel dan volume matrik bahan pembentuk komposit terhadap volume total komposit. Penggunaan istilah fraksi volume mengacu pada jumlah prosentase (%) volume bahan penguat atau reinforcement yang kita gunakan

dalam proses pembuatan komposit. Vcomposit adalah hasil campuran dari masing-masing prosentase reinforcing, matrik, dan katalis.

Dalam pembuatan komposit dapat digunakan persamaan sebagai berikut.

Vcat Vm Vr

Vcomposit   , (2.1)

Denga catatan :

Vr = % reinforcing Vcomposit = 100%

Vm = % matrik

Vcat = % katalis

2.6 Mekanika komposit

Sifat mekanis bahan komposit berbeda dengan bahan konvensional lainnya. Tidak seperti bahan teknik lainnya yang pada umumnya bersifat homogen isotropic. Bahan komposit cenderung bersifat heterogen atau berbeda pada setiap titiknya. Ini terjadi karena bahan komposit tersusun atas dua atau lebih material yang mempunyai sifat mekanis yang berbeda sehingga analisis mekanik komposit berbeda dengan bahan teknik konvensional lainnya.

Sifat mekanis bahan komposit merupakan fungsi dari: 1. Sifat mekanis komponen penyusunnya.

2. Geometri susunan masing-masing komponen. 3. Inter fasa komponen.

Mekanika komposit dianalisis dari dua sudut pandang yaitu dengan analisa mikro dan analisa makro mekanik. Analisa mikro bahan komposit memperlihatkan sifat-sifat mekanik bahan penyusun dan hubungan antara komponen penyusun dengan sifat-sifat mekanik bahan penyusun dan hubungan antara komponen penyusun dengan sifat-sifat bahan komposit secara umum tanpa

memperlihatkan sifat maupun hubungan antara komponen penyusun (Murphy,1975:11).

Mekaniskme penguat tergantung dari ukuran partikel. Dalam skala mikroskopis digunakan partikel berupa serbuk sangat halus. Serbuk akan menjadikan matrik mengeras dan menghambat gerakan dislokasi. Dalam hal ini sebagian besar beban luar yang diberikan bekerja pada matrik. Bena luar yang diberikan didukung bersama-sama oleh matrik dan partikelnya.

2.7 Koefisien gesek

Gaya gesekan ini terjadi jika dua buah benda bergesekan, yaitu permukaan kedua benda bersinggungan waktu benda yang satu bergerak terhadap benda yang lain. Benda yang satu melakukan gaya pada benda yang lain sejajar dengan permukaan singgung, dan dengan arah berlawanan terhadap gerak benda yang lain. Gaya–gaya gesekan selalu melawan gerak. Meskipun bahan tidak ada gerak relatif antara dua benda yang bersinggungan, gaya gesekan dapat juga terjadi.

Gaya-gaya gesekan yang bekerja antara dua permukaan yang berada dalam keadaan diam relatif satu dengan lainnya desebut gaya-gaya gesekan statik. Gaya gesek yang dilambangkan F_S dihubungkan dengan gaya normal (N) yang bekerja pada benda itu (Sutrisno, 1981:48).

Pencarian nilai koefisien gesek dapat dicari dengan menggunakan persam- aan sebagai berikut:

a b s

m m



 (2.2)

Dengan catatan :

S

 = koefisien static b

m = massa pemberat

a

Gambar 2.7.Metode pencarian nilai koefisien gesek 2.7 Uji keausan

Uji keausan merupakan pengujian yag dilakukan untuk mengetahui ketahanan benda uji terhadap gesekan yang diberikan secara kontinyu selama beberapa waktu. Goresan karena bahan yang keras menyebabkan permukaan kasar. Pemolesan dengan bahan abrasi keras, kertas amplas atau debu memberikan fenomena abrasi disebut keausan goresan atau keausan permukaan licin (Tata Surdia, 1995: 39). Abrasi antara bidang bisa menyebabkan temperatur naik karena gesekan yang berulang dan pada akhirnya akan terkikis dan habis.

Keausan menerima pengaruh yang besar dan rumit dari laju pergerakan relatif dan tekanan pada bidang kontak. Keausan kumulatif antara permukaan halus pada tekanan tetap menghasilkan harga maksimum pada laju pergerakan relatif tertentu.

Keausan korosi bisa disebabkan juga oleh zat kimia, proses elektrokimia dari bahan pelumas, dan juga ada keausan flet yang menyebabkan kerontokan oleh retakan lelah lokal karena tegangan yang berulang-ulang dari persentuhan yang tegangannya lebih tinggi dari batas elastis.

Mekanisme gesekan pada bahan polimer sangat berbeda dengan mekanisme pada logam. Pada logam, koefisien gesekan hampir konstan tidak tergantung beban, luas bidang kontak laju gesekan. Tetapi pada polimer koefisien gesekan tergantung beban, bidang kontak dan seterusnya. Umumnya cenderung

berkurang kalau beban bertambah, karena bahan menunjukan kelakuan tengah-tengah antara deformasi elastik dan deformasi plastik (Tata Surdia, 1995: 188).

Harga keausan spesifik dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang ada pada (Modul praktikum uji keausan Universitas Gajah Mada Yogyakarta), untuk prinsip uji keausan dan tabel beban dan kecepatan dapat dilihat pada gambar 2.8 dan 2.9:

O O O S P r b B W  . . . 8 . 3

 ��2

��

(2.3)

Dengan catatan :

B = lebar piringan pengaus ( 3 mm)

o

b = lebar keausan pada benda uji (mm)

r = jari-jari piringan pengaus (10,85 mm)

O

P = gaya tekan pada proses pengaus (2,12 kg)

O

 = jarak tempuh pada proses pengausan pengausan ( 66,6 m) Ws = harga keausan spesifik (mm2/kg)

Gambar 2.8.Prinsip pengujian keausan

Tabel 2.1.Beban dan panjang lintasan pada uji keausan Gear Ratio D/C 36/108 48/96 72/72 96/48 108/36 Abrasion distance 66.6 100 200 400 600

(Abrasion distance tabel)

Gear Ratio E/F 36/108 48/96 72/72 96/48 108/36 Final load lo 2.12 3.18 6.36 12.72 19.08

2.9 Uji impak

Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui sifat liat atau getas dari benda uji. Uji impak ini membutuhkan tenaga untuk mematahkan benda uji dengan sekali pukul. Alat yang digunakan berupa sebuah palu dengan berat

tertentu yang dijatuhkan dengan cara dilepaskan dari sudut (α) dan sisi pisau pada

palu mengenai benda uji yang berbentuk persegi panjang dengan ukuran 10 x 10 mm, panjang 55 mm dan takikan 2 mm serta sudut takikan 45°. Karena pukulan tersebut, benda uji akan patah. Kemudian, palu akan berayun kembali membentuk

sudut (β). (Santoso, 2007). Pada gambar 2.10 dapat dilihat skema pengujian impak

Gambar 2.9.Prinsip pengujian impak (Santoso, 2007) Energi uji impak dapat dicari dengan rumus (Santoso, 2007) :

W = GR (cosβ –cos α) (joule) (2.4) Dengan catatan :

G = berat palu

R = jarak titik putar palu sampai titik berat palu

β = sudut yang dibentuk palu setelah mematahkan benda uji

W = tenaga patah

Harga keliatan suatu bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus (Santoso, 2007):

Keliatan = �

� (joule/mm

2

) (2.5)

Dengan catatan :

W = tenaga patah (joule)

A = luas patahan benda uji (mm2).

Dari metode ini dapat diperoleh keuntungan sebagai berikut :

a. Bentuk benda uji yang digunakan sangat cocok untuk mengukur ketangguhan tarik pada bahan kekuatan rendah.

b. Pengujian dapat dilakukan pada suhu dibawah suhu ruang.

c. Dapat juga digunakan untuk perbandingan pengaruh paduan dan perlakuan panas pada ketangguhan tarik.

Di samping beberapa keuntungan di atas pada metode ini, terdapat juga kerugian yang terjadi, diantaranya :

a. Hasil uji impak tidak bisa dimanfaatkan dalam perancangan, karena uji ini bersifat merusak.

b. Tidak terdapat hubungan antara data uji impak dengan cacat. 2.10 Standar teknik kampas rem

Ada beberapa persyaratan teknik yang harus dimiiki oleh kampas rem. Beberapa persyaratan tersebut dapat dilihat seperti yang ada dibawah ini (www.stopcobrake.com/en/file/en.pdf/SAEJ661) (as cited in pratama 2011):

a.Untuk nilai kekerasan sesuai standar keamanan 68 – 105 (Rockwell R). b.Ketahanan panas 360°C, untuk pemakaian terus menerus sampai dengan

250°C.

c.Nilai keausan kampas rem adalah (5x10-4– 5x10-3 mm2/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 gesek 1300 – 3500 N/cm2.

i.Kekuatan perpatahan 480 – 1500 N/cm2. 2.11 Tinjauan pustaka

Nugroho (2007) pernah meneliti “komposit berpenguat pertikel tempurung

kelapa sawit dengan resin epoxy sebagai alternatif pengganti kampas rem”. Hal

ini didasarinya karena banyaknya limbah dari proses produksi kelapa sawit yang dapat dimanfaatkan dan salah satu pemanfaatan yang dilakukan dengan cara dijadikan sebagai penganti alternatif kampas rem.

Pada penelitiannya tempurung kelapa sawit digunakan sebagai reinforcement dan resin epoxy sebagai matriksnya. Fraksi yang dipergunakan sebesar 20%, 30%, 40%, dan 50% dengan ukuran partikel 0,5 mm – 1 mm. Pengujian yang dilakukan yaitu mencari nilai koefisien gesek, uji keausan, uji thermal, uji mikro, dan uji makro.

Setelah melakukan pengujian dan menganalisa data yang diperoleh dari pengujian diperoleh kesimpulan. Koefisien gesek terbesar terdapat pada spesimen komposit dengan partikel 40%. Untuk tingkat keausan yang paling mendekati

tingkat keausan kampas rem ada pada spesimen dengan fraksi volume 40% dan 50%. Untuk ketahanan thermalnya komposit berpenguat tempurung kelapa sawit dapat tahan sampai suhu 240°C. Sedangkan untuk struktur mikro dapat dilihat bahwa pada setiap komposit partikel terjadi perenggangan ikatan antara resin dan partikel namun struktur antara partikelnya semakin merapat.

Borgias (2008) pernah meneliti “keausan dan kekuatan impak bahan

komposit arang kayu glugu bermatrik epoxy” penelitian yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui nilai laju keausan spesifik, koefisien gesek dan kekuatan impak komposit dengan penguat dari arang kayu glugu bermatrik epoxy.

Sebelum digunakan serbuk kayu glugu diarangkan didalam oven dengan suhu 200°C dan 300°, selama 2 jam. Untuk pembuatan komposit dilakukan dengan cara mencampurkan serbuk gergaji yang telah masing-masing dioven dengan epoxy. Pencampuran sendiri menggunakan perbandingan 50% ; 50%. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode cetak tekan dan bentuk geometri benda uji impak mengacu pada standar ASTM A370. Pengujian impak sendiri menggunakan alat uji impak charpy. Bentuk benda uji keausan mengacu pada alat uji keausan dengan ukuran 40 x 25 x10 (mm). pengujian dilakukan dengan menggunakan alat uji keausan Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U). pengujian koefisen gesek dilakukan dengan menggunakan media piringan cakram dengan beban pembanding air.

Dari hasil pengujian impak didapatkan harga keuletan yang relatif sama, tetapi keuletan tertinggi terjadi pada komposit dengan fraksi volume penguat 37% yaitu sebesar 2,86 kJ/mm2. Nilai keausan spesifik terbaik terjadi pada komposit dengan fraksi volume 46% yaitu 4,13x10-6 mm2/kg, dan koefisien gesek tertinggi terjadi pada komposit dengan fraksi volume penguat 55% yaitu sebesar 0,45. Berdasarkan hasil pengujian keausan dan koefisien gesek, komposit dengan fraksi penguat 46 % hampir mendekati kelayaklan untuk digunakan sebagai kampas rem karena baik ketahanan geseknya teteapi ketahanan ausnya kurang.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Skema penelitian

Agar lebih memudahkan peneliti dalam melaksanakan penelitian, maka dibuat alur jalannya penelitian seperti yang ditunjukan pada gambar 3.1

3.2 Persiapan bahan benda uji 3.2.1 Bahan komposit

Untuk membuat komposit berpenguat partikel arang kayu ulin diperlukan bahan-bahan sebagai berikut :

1. Partikel

Partikel yang digunakan dalam komposit ini adalah partikel yang berasal dari hasil ketaman kayu ulin. Untuk mendapatkan partikel kayu ulin, harus melalui beberapa proses. Proses tersebut anatara lain :

 Penyiapan partikel kayu ulin.  Pembersihan partikel kayu ulin.

 Pengayakan partikel dengan ukuran masing-masing lubang ayakan sebesar 5 mm x 5 mm.

 Pengarangan dengan cara dioven.

Untuk mendapatkan partikel pengarangan yang baik, maka dilakukan pengarangan partikel kayu ulin dengan suhu 200°C yang dilakukan selama 120 menit di dalam oven. Lama pengarangan ini diasumsikan bahwa suhu telah merata di dalam wadah tembikar. Hasil sebelum dan sesudah dioven dapat dilihat pada gambar 3.2.

2. Resin

Resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah Resin epoxy dengan merek dagang Eposchon seperti yang terlihat pada gambar 3.3. Dengan ciri-ciri resin berwarna bening dan hardenernya berwarna kuning. Resin epoxy dapat dipergunakan dengan perbandingan pencampuran antara resin dengan hardenernya 1:1 atau 2:1

Gambar 3.3.Resin dan Hardener Epoxy

3. Bahan tambahan

Bahan tambahan yang digunakan merupakan release agent merupakan sebuah pelapis yang berfungsi untuk mencegah lengketnya produk pada cetakan saat proses pelepasan produk dari cetakannya. Pelapisan dilakukan sebelum proses pembutan dilakukan. Release agent yang digunakan antara lain waxes (semir), mirror glass, polyvinyl alcohol, film forming, vaslin, dan oli. Dalam pembuatan komposit kali ini, digunakan mirror glass sebagai release agent-nya yang terlihat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4.Release agent (Mirror glaze) 3.2.2 Alat bantu

Alat bantu yang digunakan untuk pembuatan komposit berpenguat partikel arang kayu ulin adalah sebagai berikut :

1. Oven, untuk pengarangan partikel kayu ulin.

2. Tembikar bertutup, untuk tempat parikel kayu ulin saat dioven.

3. Sarung tangan dan tang penjepit, untuk mengambil tembikar yang berisi partikel kayu ulin yang telah diarangkan didalam oven bersuhu 200°C 4. Gelas ukur, untuk mengukur volume resin.

5. Timbangan gram, untuk menimbang partikel kayu ulin.

6. Wadah Pencampur, untuk tempat mencampur partikel dan resin. 7. Kuas, untuk mengoleskan release agent kedalam cetakan. 8. Gergaji, untuk memotong komposit.

9. Mesin milling, digunakan untuk membuta ukuran komposit sesuai dengan astm yang digunakan pada pengujian.

10.Kikir dan amplas, untuk menghaluskan beberapa bagian komposit. 11.Mesin skrap, untuk membuat takikan pada benda uji impak.

3.2.3 Pembuatan cetakan

Cetakan pada pembuatan komposit ini mengunakan cetakan yang dibuat sendiri dengan ukuran yang telah disesuaikan dengan kebutuhan spesimen benda uji. Cetakan dibuat dengan menggunakan bahan dasar dari kaca dengan ketebalan kata 5 mm. Cetakan tersebut berbentuk persegi panjang dengan total panjngan 550 mm yang dibagi menjadi empat bagian dengan masing-masing ukuran, yaitu:

 Panjang = 250 mm

 Lebar =100 mm

 Tinggi = 15 mm

Cetakan menggunakan penutup yang terbuat dari kaca dan diberi pembeban. Penutupan cetakan dilakukan untuk menghindari terjadinya kerusakan komposit pada saat proses pengeringan komposit yang dikarenakan hal-hal yg tidak terduga. Gambar cetakan dapat dilihat seperti yang ada pada gambar 3.5

3.3 Pembuatan benda uji

3.3.1 Pembuatan benda uji resin (Epoxy)

Dalam pembuatan benda uji resin memiliki langkah-langkah sebagai berikut, yaitu :

1. Pertama-tama menyiapkan epoxy, gelas ukur, tempat mencampur, batang kayu, release agent, kuas, dan cetakan.

2. Dilakukan proses pelapisan dasar pada cetakan mengunakan kuas dengan mirror glaze. Hal ini dilakukan untuk mempermudah pelepasan spesimen dari cetakan.

3. Resin dan hardener disiapkan sebanyak 375 mm3 (375 ml) menggunakan gelas ukur. Karena perbandingan resin dan hardener adalah 1:1 maka resin sebanyak 187,5 ml dan hardener 187,5 ml. 4. Resin dan hardener dicampurkan pada gelas kaca, kemudian diaduk

hingga rata. Pengadukan dilakukan sekitar ± 2 menit dengan baik sebelum menjadi keras. Pengadukan yang baik dilakukan agar terhindar dari pengadukan yang mengakibatkan timbulnya gelembung udara. Gelembung yang timbul akan menimbulkan void pada matrik. 5. Setelah resin dan hardener tercampur dengan merata, segera tuang ke

dalam cetakan yang sudah disiapkan secara perlahan dan merata kemudian ditutup dengan kaca.

6. Proses pengeringan dilaksanakan selama ± 4 jam. Setelah spesimen kering, spesimen siap dikeluarkan dari cetakan dan siap untuk diproses untuk dijadikan spesimen pengujian.

7. Dilakukan pemotongan dengan gergaji sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Untuk penyempurnaan spesimen, digunakan mesin milling, mesin sekrap, kikir, gerinda, dan amplas.

3.3.2 Pembuatan benda uji komposit

Langkah pertama dalam pembuatan benda uji komposit adalah menentukan massa jenis (ρ) partikel arang kayu ulin. Setelah dilakukan perhitungan dengan menggunakan � =�

� didapatkan harga massa jenis arang

kayu ulin adalah 0,7 g/ml.

Langkah kedua adalah menghitung komposisi partikel kayu ulin yang diarangkan, resin, dan hardener berdasarkan volume cetakan dan prosentase komposisi yang sudah diperhitungkan. Langkah perhitungannya adalah sebagai berikut :

1. Menghitung volume cetakan

Vcetakan = p x l x t 3.1

= 250 x 100 x 15 = 375 mm3 = 375 ml.

2. Menghitung komposisi komposit partikel kayu ulin yang sudah diarangkan  Untuk komposit fraksi volume penguat 20% partikel arang kayu ulin dan

matrik yang dibutuhkan, yitu sebanyak :

Partikel = x 300 ml x 0,7 gr/ml

= 42 gram.

Resin = x 300 ml

= 120 ml

Hardener = x 300 ml

 Untuk komposit fraksi volume penguat 30% partikel arang kayu ulin dan matrik yang dibutuhkan, yaitu sebanyak :

Partikel = x 300 ml x 0,7 gr/ml

= 63 gram.

Resin = x 300 ml

= 105 ml

Hardener = x 300 ml

= 105 ml

 Untuk komposit fraksi volume penguat 40% partikel arang kayu ulin dan matrik yang dibutuhkan, yaitu sebanyak:

Partikel = x 300 ml x 0,7 gr/ml

= 84 gram.

Resin = x 300 ml

= 90 ml

Hardener = x 300 ml

= 90 ml 3. Pencetakan komposit

Pencetakan komposit ini dilakukan dengan cara dituang ke dalam cetakan yang kemudian ditutup dengan kaca. Lalu kaca penutup ditekan secara

perlahan dan kemudian diberi pemberat pada kaca penutup. Adapun langkah-langkah dalam pencetakan komposit, dapat dilihat sebagai berikut:

1. Dinding dan dasar cetakan dilapisi dengan mirror glaze, hal ini dilakukan untuk memudahkan proses pelepasan spesimen dari cetakan. 2. Kaca penutup juga dilapisi dengan mirror glaze yang bermaksud

apabila kaca penutup dibuka resin tidak lengket dan mudah dilepas. 3. Partikel kayu ulin, resin, dan hardener disiapkan sesuai dengan jumlah

perhitungan yang sudah didapat.

4. Resin dan hardener dituangkan kedalam satu wadah dan kemudia lakukan pencampuran terlebih dahulu.

5. Partikel kayu ulin yang sudah diarangkan dicampurkan dengan resin dan hardener yang sudah dicampurkan. Kemudian diaduk hingga homogen, pengadukan dilakuna sekitar ± 2 menit sampai partikel dan resin menjadi rata.

6. Disaat semua bahan sudah tercampur maka bahan-bahan komposit tersebut siap untuk dituangkan kedalam cetakan. Pada penelitian kali ini cetakan dibuat menggunakan bahan kaca setebal 5 mm.

7. Setelah dituangkan kedalam cetakan, komposit diratakan pada cetakan kemudian diberi penutup kaca

8. Ditunggu sekitar ±4 jam pengeringan selesai.

9. Komposit dilepaskan dari cetakan kaca dan siap untuk dibentuk. 10.Dilakukan pemotongan komposit sesuai dengan ukuran yang sudah

ada.

11.Komposit yang dipotong sesuai dengan ukuran difinishing dengan mengunakan mesin milling, mesin sekrap, kikir, dan amplas.

3.3.3 Penyiapan benda uji kampas rem

Kampas rem yang digunakan adalah kampas rem cakram bagian belakang Satria FU. Kampas rem cakram dipotong sesuai dengan keperluan agar dapat dimasukan ke dalam penjepit benda uji pada mesin uji keausan Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT – U).

3.4 Bentuk dan dimensi benda uji 3.4.1 Benda uji keausan

Pengujian keausan dalam penelitian ini menggunakan ukuran spesimen yang telah disesuaikan dengan alat uji keausan yang terdapat di laboratorium Ilmu Logam Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Ukuran benda uji yang digunakan pada pengujian kali ini seperti yang terlihat pada gambar 3.6.

Panjang : 30 mm Lebar : 30 mm Tebal : 5 – 10 mm

(A) (B)

Gambar 3.6.Benda uji keausan (a.spesimen uji murni, b.spesimen uji komposit)

3.4.2 Benda uji koefisien gesek

Pada pengujian koefisien gesek peneliti mengunakan ukuran seperti yang ada pada gambar 3.7. spesimen yang digunakan sama ukurannya dengan yang

dimiliki spesimen pengujian keausan. Hal ini dilakukan agar nilai koefisien yang didapat sesuai dengan ukuran spesimen pada saat pengujian keausan.

Gambar 3.7.Skema Benda Uji Koefisien Gesek 3.4.3 Benda uji impak

Pengujian impak matrik pengikat dan komposit mengacu pada standar pengujian ASTM A370. Dimensi benda uji impak yang digunkan dapat dilihat pda gambar 3.7, sedangkan gambar benda uji impak komposit dan benda uji impak dapat dilihat pada gambar 3.8.

Length, L 55,0 mm Height, D 10,0 mm

Width, W

standar

size 10,0 mm

sub – size

7,5 mm 6,7 mm 5,0 mm Takikan 45°

Tabel 3.1.Ukuran benda uji impak

3.5 Metode pengujian

3.5.1 Metode pencarian nilai koefisien gesek

Koefisien gesek dari benda uji ini dicari dengan menggunakan neraca bandul sederhana, langkah-langkah yang harus dipersiapan untuk mencari koefisien gesek adalah sebagai berikut :

 Masing-masing benda uji diberi nomor lalu ditimbang.

 Menyiapkan benda pemberat, dalam hal ini digunakan pemberat yang bermassa 1000 g.

 Menyiapkan wadah untuk memberi beban pembanding. Wadah yang digunakan adalah botol air mineral. Pada bagian atas wadah diikat dengan tali yang dikaitkan dengan benda uji.

 Menyiapkan beban pembanding, beban pembanding yang digunakan adalah air.

Gambar 3.9.Alat untuk mencari nilai koefisien gesek Keterangan gambar 3.9:

 Benda uji yang telah dikaitkan pada tali yang berhubungan dengan wadah beban pembanding diletakkan pada bidang datar (piringan cakram). Lalu pada bagian atas benda uji diberi beban pemberat yang bermassa 1000 g.  Air dimasukan perlahan-lahan kedalam wadah air sampai benda uji

bergerak.

Dari metode di atas maka besar koefisien dapat dicari dengan perhitungan sebagai berikut :

� = � . 3.2

� = ��.� 3.3

Benda mulai bergerak saat F ≥ �

F = _�

� . = ��. � � . = ��. � . �� =�_�

Keterangan :

� = Massa benda uji + Massa pemberat

� = Massa pemberat

�� = Koefisien gesek

3.5.2 Metode pengujian keausan

Alat pengujian keausan dalam penelitian ini adalah menggunakan alat uji Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U) dan

mikroskop seperti yang terlihat pada gambar 3.10 dan 3.11. Adapun langkah-langkah pengujian yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Menyiapkan benda uji dengan ukuran panjang 30 mm, lebar 30 mm, dan ketebalan 5 – 10 mm.

2. Benda uji diletakkan pada penjepitnya dengan kuat. 3. Beban tekan yang digunakan 2,12 kg.

4. Waktu pengausan yang dipakai 60 detik. 5. Jarak tempuh pengausan yang dipakai 66,6 m.

6. Setelah proses pengujian berakhir, benda uji dilepaskan dari penjepitnya. 7. Dalam pengujian ini pengukuran lebar keausan dilakukan dengan melihat

lebar keausan dengan menggunakan mikroskop.

8. Melakukan perhitungan dengan menggunakan rumus 2.3.

Gambar 3.11.Mikroskop untuk melihat lebar keausan pada spesimen 3.5.3 Metode pengujian impak

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya tenaga impak dan keuletan dari komposit. Mesin uji impak yang digunakan pada penelitian adalah mesin uji impak Charppy GOTECH GT-7045 TAIWAN, R.O.C. yang dapat dilihat pada gambar 3.12.

Langkah-langkah dalam pengujian impak adalah sebagai berikut : 1. Mempersipkan benda uji

Benda uji dibuat dengan bentuk persegi panjang sesuai dengan ukuran yang sudah ditetapkan oleh ASTM dengan ukuran 10 mm x 10 mm x 55 mm dan diberi takik sedalam 2 mm dengan sudut 45° yang berada ditengah-tengah benda uji, kemudian dihaluskan sisi-sisinya dengan menggunakan amplas agar permukaan benda uji menjadi rata.

2. Pelaksanaan penelitian

Penelitian dilakukan dengan cara benda uji diletakkan pada tempat dimana bila lengan pada alat uji impak dijatuhkan maka akan tepat mengenai bagian tengah (takik) benda uji sehingga benda uji akan patah setelah mendapat

beban kejut dari lengan yang dilepas dari sudut 150°, kemudian lengan

membentuk sudut (β) yang dibentuk setelah palu mematahkan benda uji.

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini dilakukan tiga pengujian, yaitu pengujian mencari nilai koefisien gesek untuk mengetahui seberapa besar kemampuan komposit menahan gesekan, pengujian keausan untuk mengetahui ketahanan aus spesimen uji terhadap gesekan yang diberikan secara kontinyu selama beberapa waktu, dan yang terakhir adalah pengujian impak untuk mengetahui tingkat keuletan spesimen benda uji.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik komposit partikel arang kayu ulin dengan pengikat resin epoxy. Hasil dari pengujian dan perhitungan serta grafik analisi data akan disajikan di bawah ini.

4.1 Koefisien Gesek

Gambar 4.1.Pengambilan Data Nilai Koefisien gesek

Dari pengujian yang dilakukan dengan menggunakan alat uji neraca bandul sederhana ini diperoleh hasil yang tertera pada tabel 4.1 – 4.3:

Benda uji Pemberat

Tabel 4.1 Koefisien Gesek Epoxy dan Kampas Rem Epoxy Benda Uji (g) Massa Pemberat (g) Pemberat (g) Berat Spesimen (g) Massa Bendaa Uji + Pemberat (g) Hasil

Epoxy 450 1000 10,39 1010,39 0,45

Epoxy 425 1000 10,39 1010,39 0,42

Epoxy 500 1000 10,39 1010,39 0,49

Epoxy 520 1000 10,39 1010,39 0,51

Rata-Rata 473,75 1000 10,39 1010,39 0,47 Kampas Rem Benda Uji (g) Massa Pemberat (g) Pemberat (g) Berat Spesimen (g) Massa Benda Uji + Pemberat (g) Hasil

Kampas 475 1000 23,92 1023,92 0,46 Kampas 475 1000 23,92 1023,92 0,46 Kampas 500 1000 23,92 1023,92 0,49 Kampas 475 1000 23,92 1023,92 0,46 Rata-Rata 481,25 1000 23,92 1023,92 0,47

Tabel 4.2 Koefisien Gesek Komposit Komposit Frasksi Volume 20% Presentase Penguat (%) Massa Pemberat (g) Pemberat (g) Berat Spesimen (g) Massa Benda Uji + Pemberat (g) Hasil (��)

20 525 1000 9,34 1009,34 0,52 20 450 1000 9,34 1009,34 0,45 20 500 1000 9,34 1009,34 0,50 20 500 1000 9,34 1009,34 0,50 Rata-rata 493,75 1000 9,34 1009,34 0,49

Komposit Fraksi Volume 30% Presentase Penguat (%) Massa Pemberat (g) Pemberat (g) Berat Spesimen (g) Massa Benda Uji + Pemberat (g) Hasil (�_�)

30 500 1000 9,53 1009,53 0,50 30 545 1000 9,53 1009,53 0,54 30 500 1000 9,53 1009,53 0,50 30 535 1000 9,53 1009,53 0,53 Rata-rata 520 1000 9,53 1009,53 0,52

Komposit Fraksi Volume 40% Presentase Penguat (g) Massa Pemberat (g) Pemberat (g) Berat Spesimen (g) Massa Benda Uji + Pemberat (g) Hasil (�_�)

40 525 1000 9,9 1009,9 0,52 40 550 1000 9,9 1009,9 0,54 40 525 1000 9,9 1009,9 0,52 40 575 1000 9,9 1009,9 0,57 Rata-rata 543,75 1000 9,9 1009,9 0,54

Tabel 4.3 Nilai Koefisien Gesek Matrik, Komposit Campuran Partikel Arang Kayu Ulin, dan Kampas Rem

No

Harga Koefisien Gesek Matrik (�_�) Kampas Rem (�_�) Komposit Fraksi volume 20% (��) Komposit Fraksi volume 30% (��) Komposit Fraksi volume 40% (��) 1 0,45 0,46 0,52 0,50 0,52 2 0,42 0,46 0,45 0,54 0,54 3 0,49 0,49 0,50 0,50 0,52 4 0,51 0,46 0,50 0,53 0,57 Rata-rata 0,47 0,47 0,49 0,52 0,54

Gambar 4.2.Grafik Koefisien Gesek Rata-Rata benda Uji

Dari persamaan 3.2 dan 3.3, diperoleh data yang tersaji pada tabel 4.3 dan untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 4.2. Hasil penelitian menunjukan nilai koefisien gesek yang dimiliki oleh benda uji epoxy dan benda uji kampas rem sama-sama memiliki nilai koefisien gesek yang sama. Untuk komposit partikel arang kayu ulin, nilai koefisien geseknya semakin meningkat dengan semakin banyaknya fraksi volume partikel arang kayu ulin, seperti yang dapat dilihat pada peningkatan di gambar 4.2. Nilai koefisien gesek tertinggi dimiliki oleh benda uji komposit dengan fraksi volume partikel arang kayu ulin sebesar

0,47 0,47 0,49

0,52 0,54

0,00 0,04 0,08 0,12 0,16 0,20 0,24 0,28 0,32 0,36 0,40 0,44 0,48 0,52 0,56 0,60 0,64 0,68

Epoxy Kampas 20% 30% 40%

K o ef is ien g esek Benda uji

40%, kemudian benda uji komposit dengan campuran fraksi volume 30%, dan benda uji yang terakhir benda uji komposit dengan campuran fraksi volume 20%. Dari data yang ada dapat disimpukan bahwa harga koefisien gesek komposit partikel arang kayu ulin nilainya masih lebih baik dibandingkan dengan koefisien gesek yang dimiliki pembandingnya yakni, kampas rem Satria FU

Peningkatan nilai koefisien gesek komposit partikel arang kayu ulin ini disebabkan oleh sifat partikel arang kayu ulin yang lebih kasar dan kuat. Jadi pada dasarnya, komposit partikel arang kayu ulin ini akan semakin baik nilai koefisien geseknya apabila kandungan partikel arang kayu ulin semakin banyak dicampurkan pada saat pembuatan benda uji komposit tetapi dengan tetap memperhitungkan perbandingan pengikatnya.

Besarnya nilai koefisien gesek dapat membuat kontak dari kampas rem komposit partikel arang kayu ulin dengan piringan cakram (disc brake) semakin besar. Nilai koefisien gesek yang tinggi dapat memberikan pengaruh yang cukup signifikan pada proses pengereman jika nilai keausanya juga cukup baik.

4.2 Hasil Pengujian Keausan

Gambar 4.3.Goresan Keausan

Dari pengujian keausan yang dilakukan dengan menggunakan OGOSHI HIGH SPEED UNIVERSAL WEAR TESTING MACHINE (Type OAT-U) diperoleh hasil yang tertera pada tabel 4.4 – 4.6 :

4.4 Tabel Lebar Keausan Epoxy dan Kampas Rem Benda Uji Komposit

Pressentase Penguat

Strik Atas

Strip Tengah

Strip

Bawah Rata-Rata

Epoxy 16 25 19 20.0

Epoxy 17 23 21 20.3

Benda Uji Kampas Presentase

Penguat

Strip Atas

Strip Tengah

Strip

Bawah Rata-Rata

Kampas 29 27 15 23.7

Kampas 25 24 21 23.3

Keterangan: Pembesaran Mikroskop 50X

Setiap 19 strip sama dengan panjang 1 mm Strip Atas

Strip Tengah

Lampiran II

Perhitungan Nilai Rata-Rata Keasuan epoxy, Komposit Partikel Arang Kayu Ulin dan Benda Uji kampas rem

Diketahui : B = 3 mm bo = mm r = 10,85 mm Po = 2,12 kg

lo = 66,6 m (666000mm)

Pembesaran mikroskop untuk mengetahui panjang goresan keausan adalah pembesaran 50x dengan penjelasan bahwa per 19strip garis mewakili 1 mm. Persamaan :

� = ℎ × ,

�� = �.

. . ��. �

�� = ⋯ / �

Epoxy

� = , × , � = 1,0175

�� = �.

. . ��. �

�� = _{× , × , ×}× ,

Kampas Rem � = , × , � = ,

�� = �.

. . ��. �

�� = _{× , × , ×}× ,

�� = , × − / �

Komposit Fraksi Volume 20% � = , × ,

� = ,

�� = �.

. . ��. �

�� = _{× , × , ×}× ,

�� = , × − / �

Komposit Fraksi Volume 30% � = , × ,

� = ,

�� = �.

. . ��. �

�� = _{× , × , ×}× ,

Komposit Fraksi Volume 40% � = , × ,

� = ,

�� = �.

. . ��. �

�� = _{× , × , ×}× ,

�� = , × − / �

Keterangan:

B = Lebar piringan pengaus bo = Lebar keausan pada benda uji r = Jari-jari

Po = Gaya tekan pada proses pengausan lo = Jarak tempuh pada proses pengausan

Lampiran III

Perhitungan Nilai Rata –Rata Tenaga Patah dan Harga Keuletan Epoxy dan Komposit Partikel Arang Kayu Ulin

Diketahui:

G = 1,357 kg x 9,81 R = 39, 48 m (0,3948 mm) Sudut α = 146°

Persamaan :

�� � � = . � cos − cos �

� � ℎ = � �� ℎ × � ℎ

� � � = �� � ℎ

� � ℎ �/

Contoh Perhitungan Epoxy � . � = ,

�� � = , × = , �� � � ℎ

= , × cos ° − cos ° = ,

� � � = , _,

Contoh Perhitungan Komposit Fraksi Volume 20% � . � = ,

�� � = , × , = , �� � � ℎ

= , × cos ° − cos ° = ,

� � � = , _,

= , �/

Contoh Perhitungan Komposit Fraksi Volume 30% � . � = ,

�� � = × , = , �� � � ℎ

= , × cos ° − cos ° = ,

� � � = , _,

= , �/

Contoh Perhitungan Komposit Fraksi Volume 40% � . � = ,

�� � = × = ,

�� � � ℎ

= , × cos ° − cos ° = ,

����� �� �� �� = , _,

= , �/

Lampiran IV

Alat-Alat Yang digunakan dalam pembuatan kampas rem komposit partikel arang kayu ulin