NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR Studi Komposisi Resin Phenolic Sebagai Bahan Matrik Dalam Pembuatan Kampas Rem Metode Campuran Kering.
NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR
STUD KOMPOSISI RESIN PHENOLIC SEBAGAI
BAHAN MATRIK DALAM PEMBUATAN KAMPAS
REM METODE CAMPURAN KERING
Diajukan untuk memenuhi tugas Dan Syarat - Syarat Guna memperoleh
Gelar Sarjana S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta
Disusun :
LANANG BAGUS YULQA
NIM : D200070062
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
STUDI KOMPOSISI RESIN PHENOLIC SEBAGAI BAHAN MATRIK
DALAM PEMBUATAN KAMPAS REM METODE CAMPURAN KERING
Lanang Bagus Yulqa, Sarjito
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosura
Email : yulqa2mw@gmail.com
ABSTRAKSI
Kampas rem merupakan salah satu komponen kendaraan bermotor
yang berfungsi untuk memperlambat atau menghentikan laju kendaraan,
khususnya kendaraan darat. Saat kendaraan berkecepatan tinggi kampas
rem memiliki peranan yang sangat penting, bahkan keselamatan jiwa
pengendara tergantung pada kualitas dari kampas rem tersebut.
Tujuan penelitian adalah untuk melakukan penggujian penggunaan
resin phenolic sebagai bahan matrik pengganti resin epoxy pada
pembuatan kampas rem, dengan bahan yaitu serbuk kuningan, serbuk
aluminium, karbon,barium sulfate, calsium carbonater, fiber glass.
Pembuatan kampas rem dipress dengan beban 7,5 ton selama 7 menit, di
oven selama 60 menit dengan temperature 200 °C.
Pengujian yang dilakukan meliputi uji gesek dan uji kekerasan.
Penggunaan variasi resin phenolic campuran 21,9% mempunyai tingkat
keausan paling rendah dibanding dengan campuran 17,4% dan 26,1%.
Hal ini dapat di buktikan pada setiap proses pengujian gesek tingkat
keausan campuran 21,9% yaitu sebesar 4,3 mm3/menit pada pengujian
kering, 3,5 mm3/menit pada pengujian air dan 3,1 mm3/menit pada
pengujian oli. Hasil pengujian menunjukan bahwa kualitas kampas rem
campuran metode basah masih lebih bagus daripada kampas rem dengan
campuran metode kering. Hal ini dapat dibuktikan pada campuran 17,4%
tingkat keausanya lebih tinggi dibandingkan dengan campuran basah.
Kata kunci : kampas rem, resin phenolic
STUDI KOMPOSISI RESIN PHENOLIC SEBAGAI BAHAN MATRIK
DALAM PEMBUATAN KAMPAS REM METODE CAMPURAN KERING
Lanang Bagus Yulqa, Sarjito
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosura
Email : yulqa2mw@gmail.com
ABSTRAKSI
Brake pad is one coumponent of a motor vehicle that serves to slow
ora stop the vehicle, especially ground. When a high-speed vehicle brake
has an important role in such a deep, even the salvation of a soul riders
depending on the quality of the brake lining.
The purpose of research is to test the use of phenolic resins as a
replacement for epoxy resin matrik material in the manufacture of brake
lining, with materials such as brass powder, aluminium powder, carbon
,barium sulfat, cacium carbonate , fiber glass. Manufacture brake on tap
with a load of 7,5 tons for 7 minutes in the oven for 60 minutes at a
temperature of 200 °C.
Testing was conducte on the swipe test and hardnees test. The use
of phenolic resin mixture variatiaon of 21,9% has lowest wear rate
compared with a mixture of 17,4% and 26,1%. This can be proved in any
of the testing process frictional wear rate of the mixture 21,9% is equal 4,3
mm3/minute for the dry testing, 3,5 mm3/minute on water testing and 3,1
mm3/minute on oil testing. The test result showed that the quality of the
brake lining wet method is still better than the brake mixture of dray
methods. This can be proved in mixture of 17,4% higher wear rate in
comparison with the wet mixture.
Keywords : brake pad, phenolic resin
PENDAHULUAN
Kampas rem merupakan salah
satu komponen kendaraan bermotor
yang berfungsi untuk memperlambat
atau menghentikan laju kendaraan
khususnya kendaraan darat. Pada saat
kendaraan berkecepatan tinggi kampas
rem memiliki peranan yang sangat
penting, bahkan keselamatan jiwa
pengendara tergantung pada kualitas
dari kampas rem tersebut.
BATASAN MASALAH
Untuk memudahkan pelaksanaan
penelitian sehingga tujuan penelitian
dapat dicapai, perlu adanya pembatasan
masalah, yaitu:
1. Bahan
Pada penelitian kali ini, peneliti
menggunakan
bahan-bahan
untuk pembuatan kampas rem
yaitu serbuk kuningan,serbuk
aluminium,
karbon,calcium
carbonate,barium
sulfate,
fiberglass, sedangkan matrik
yang digunakan adalah resin
phenolic.
2. Pengujian
Pada penelitian kali ini peneliti
menggunakan dua pengujian
yaitu pengujian gesek kampas
rem
dan
uji
kekerasan
menggunakan durometer.
3. Peneliti menggunakan kampas
rem campuran basah bermatrik
resin epoxy dengan campuran
17,4%
sebagai
media
pembanding.
Berdasarkan
proses
pembuatannya, kampas rem sepeda
motor
termasuk
pada
particulate
composite. Komposit jenis ini, bahan
penguatnya (reinforced) terdiri atas
partikel yang tersebar merata dalam
matriks
yang
berfungsi
sebagai
pengikat,
sehingga
menghasilkan
bentuk yang solid..
Penggunanan
resin
epoxy
sebagai bahan matrik dalam pembuatan
kampas rem menggunakan campuran
sistem basah. Maka daripada itu peneliti
mengadakan penelitian
mengenai
penggunaan resin phenolic sebagai
bahan
matrik
dalam
proses
pencampuran sistem kering.
TINJAUAN PUSTAKA
Berdasarakan perkembangan
kampas rem Tri,M.S.dkk (2005)
meneliti penggunaan resin epoxy dan
resin polyester sebagai bahan matrik
dalam
pembuatan
kampas
rem.Setelah mengalami pengamatan
dan
pengujian
kampas
rem
mengunakan matrik resin epoxy lebih
tahan aus 4,35% dari kampas rem
yang menggunakan matrik resin
polyester.
TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk :
1, Melakukan rekayasa pembuatan
kampas rem dengan metode
campuran kering dengan bahan
resin phenolic sebagai bahan
matrik.
2. Untuk mendeskripsikan prosentase
campuran resin phenolic terhadap
keausan kampas rem pada proses
uji gesek.
3. Untuk mengidentifikasi kualitas
kampas rem kampas rem bahan
resin phenolic sebagai bahan matrik.
El-tayeb, N.S.M. dkk (2008)
meneliti
kampas
rem
mengenai
pengaruh penyemprotan air terhadap
kualitas gesek dan keausan kampas
rem. Adapun bahan atau komposisi
yang digunakan yaitu steel fiber,
1
graphite, baryte, rubber, aramid, calsium
carbonate, zircon, brass, dan cashew
dust, adapun matrik atau pengikat yang
dipakai
adalah
resin
phenolic.
Berdasarkan pengamatan dan pengujian
yang dilakukan, pada kondisi kering nilai
koefisien gesek kampas rem tersebut
adalah senilai 0,39 dan nilai 0,43 adalah
koefisien gesek tertinggi kampas rem,
sedangkan pada kondisi basah nilai
koefisien gesek kampas rem tersebut
adalah senilai 0,02 dan nilai koefisien
gesek tertinggi kampas rem 0,27.
melaju maka semakin tinggi pula
tuntutan kemampuan sistem rem
yang lebih handal dan optimal untuk
menghentikan atau memperlambat
laju kendaraan. Untuk mencapainya
diperlukan
perbaikan-perbaikan
dalam sistem pengereman tersebut.
Sistem rem yang baik adalah sistem
rem yang jika dilakukan pengereman
baik
dalam
kondisi
apapun
pengemudi
tetap
dapat
mengendalikan
arah
dari
laju
kendaraannya.
Haroen, W.K dkk (2008) , meneliti
peningkatan standar kampas rem
berbahan baku asbestos dan non
asbestos
dengan
memperhatikan
keamanan dan kesehatan. Untuk bahan
serat komposit non asbestos yang
dipakai berupa serat alam aramid, serat
fiber, serbuk aluminum, grafit, barium,
alumina, sulfat, cashew dust, NBR
powder, adapun matrik yang dipakai
adalah resin phenolic. Berdasarkan
pengamatan dan pengujian yang
dilakukan, koefisien gesek kampas
dalam keadaan normal adalah 0,54
1. Rem Tromol
Rem ini terdiri dari sepasang
kampas rem yang terletak pada
piringan yang tetap (tidak ikut
berputar bersama roda), dan
drum yang berputar bersama
roda.
LANDASAN TEORI
A. Rem
Gambar 1 .Rem Tromol
2. Rem Cakram
Rem
berfungsi
untuk
memperlambat atau menghentikan
gerakan roda. Karena gerak roda
menjadi lambat, secara otomatis
gerak kendaraan menjadi lambat.
Energi kinetik yang hilang dari benda
yang bergerak ini biasanya diubah
menjadi panas karena gesekan.
Pada setiap kendaraan bermotor,
kemampuan sistem pengereman
menjadi suatu yang penting karena
mempengaruhi
keselamatan
berkendara.
Semakin
tinggi
kemampuan kendaraan tersebut
Rem cakram terdiri dari
piringan yang dibuat dari logam,
piringan logam ini akan dijepit
oleh kampas rem (brake pad)
yang didorong oleh sebuah torak
yang ada dalam silinder roda.
Untuk menjepit piringan ini
diperlukan tenaga yang cukup
kuat. Untuk memenuhi kebutuhan
tenaga ini, pada rem cakram
dilengkapi
dengan
sistem
hydraulic,
agar
dapat
2
menghasilkan tenaga yang cukup
kuat. Sistem hydraulic terdiri dari
master silinder, silinder roda,
reservoir untuk tempat oli rem
dan
komponen
penunjang
lainnya.
Polimer
perekat
dikelompokan pada sumber dan
jenisnya, berdasarkan sumbernya
terdiri dari polimer alami dan
buatan. Polimer alami terdiri dari
hewan,
nabati,
mineral,
elastomer. Polimer buatan terdiri
dari thermoplastic dan thermoset.
C. Resin Phenol
Resin phenolic, merupakan
resin sintetik yang dibuat dengan
mereaksikan
phenol
dengan
formaldehida,wujudnya
keras,kuat,awet dan dapat dicetak
pada berbagai kondisi.Resin phenol
termasuk dalam golongan polimer
termoset yang mempunyai rumus
kimia C7H8O2.
Gambar 2. Rem Cakram
B. Matrik
Matrik
memegang
peran
penting sebagai pengikat serat,
transfer beban dan pendukung serat.
Pada komposit serat
(fibrous
composites) matriks yang digunakan
adalah resin (plastik yang berfasa
cair).
Matriks
harus
memiliki
perpanjangan saat patah yang lebih
besar dibanding perpanjangan saat
patah serat. Selain itu juga harus
mampu
berdeformasi
sehingga
beban dapat diteruskan antar serat.
Bahan matrik yang sering
digunakan dalam komposit adalah
polimer. Polimer merupakan molekul
besar yang terbentuk dari satuansatuan sederhana. Berkembang dari
pangkal polimer alam, saat ini telah
dikembangkan pula berbagai jenis
polimer sintetik yang rumit dan
kebanyakan berasal dari bahan baku
turunan minyak bumi. Polimer
didunia
industri
yang
sering
digunakan adalah polimer sintetik
atau buatan
sebagai perekat.
Beberapa polimer yang sering
digunakan di industri antara lain
karet, plastik, dan serat.
Resin phenol mempunyai
daya tahan panas dan air dan dapat
diberi macam-macam warna,serta
tidak menimbulkan efek racun.Resin
ini sering digunakan sebagi bahan
pelapis dan laminating,pengikat batu
gerinda,pengikat
logam
atau
gelas.Resin phenolic dapat diolah
kedalam
berbagai
bentuk
seperti,lembaran,plat,batang
dan
lain-lain.
D. Sintering
Istilah sintering berasal dari
bahasa jerman, “sinter” dalam
bahasa inggris berasal dengan kata
“cinder” yang berarti bara. Sintering
merupakan
metode
pembuatan
material
dari
serbuk
dengan
pemanasan
sehingga
terbentuk
ikatan partikel pada suhu tinngi.
Sintering
adalah
pengikatan
bersama antar partikel pada suhu
tinggi.
Sintering
dapat
terjadi
dibawah suhu leleh (melting point)
3
dengan melibatkan transfer atomic
pada kondisi padat.
Gesekan pada kampas rem
dipengaruhi putaran maka perlu juga
dicari besaran torsi yang dihasilkan.
Rumus torsi :
E. Gesekan
Gaya gesek adalah hambatan
yang terjadi pada suatu bagian saat
bergerak. Gerakan yang dimaksud
yaitu meluncur dan berputar.
Gesekan juga dipengaruhi
oleh daya (P), apabila beban yang
diterima pada sumber gesekan besar
maka daya yang dibutuhkan juga
akan semakin besar dan begitu pula
sebaliknya. Hal ini juga dapat
menunjukan tingkat kekasatan atau
kepakeman dari bahan gesekan.
...............................................(2)
Keterangan :
T
= Torsi (Nm)
P
= Daya (Watt)
= Putaran Sudut (rad/s)
Rumus koefisien gesek :
......................................(3)
Dimana :
μ
= Koefisien gesek
r
= Jari-jari lintasan (m)
T
= Torsi (Nm)
P=VxI....................................(1)
Keterangan :
P = daya yang dibutuhkan (watt)
V = tegangan (volt)
I = kuat arus (ampere)
Gesekan dibedakan menjadi dua
yaitu
1. Gesekan Statik
Gesekan statik adalah gesekan
antara dua benda padat yang
tidak bergerak relatif satu sama
lain.
2. Gesekan Kinetik
Gesekan kinetik atau dinamik
terjadi ketika dua benda bergerak
relatif satu sama lain dan saling
bergesekan
(seperti
sebuah
kereta luncur di tanah).
Fn
= W (N)
dimana W = m . g
W
= Usaha (N)
m
= Massa (Kg)
g
= Gravitasi (9,81 m/s2)
G. Kekerasan
Yang
dimaksud
dengan
kekerasan adalah daya tahan bahan
terhadap goresan atau penetrasi
pada permukaanya. Definisi yang
lain adalah ukuran ketahanan bahan
terhadap deformasi plastis. Tiga jenis
umum mengenai ukuran kekerasan
yang tergantung cara pengujian,
yaitu kekerasan goresan (scrath
hardness),
kekerasan
lekukan
(indentation
hardness),
dan
kekerasan
pantulan
(rebound
hardness) atau kekerasan dinamik
(dynamic hardnerss).
F. Koefisien Gesek
Koefisien
gesek
atau
Coefficient
of
Friction
(COF),
disimbolkan dengan huruf Yunani μ,
yaitu suatu skala dimensional bernilai
kecil
yang
menjelaskan
perbandingan gaya gesek antara dua
bagian dan gaya tekan keduanya.
Koefisien gesek tergantung pada
material yang digunakan.
4
mulai
Bilangan
kekerasan
menurut alat uji yang
digunakan untuk menguji
kekerasan
benda.
Kekerasan
dinyatakan
dalam HD (hardness),
kekerasan
Vickers
dinyatakan dalam HV
dan kekerasan Rockwell
dinyatakan dengan HRB
untuk penetrator bola
baja atau HRC untuk
penetrator kerucut intan.
Pengujian
kekerasan
dengan alat durometer
hanya terbatas pada
bahan tertentu, Pada
penelitian
ini
menggunakan pengujian
kekerasan.
Pada
pengujian
kekerasan
dengan durometer benda
uji harus rata dan cukup
tebal agar kekerasan
bidang pendukung tidak
ikut terukur.
Studi pustaka
Pengadaan alat
Persiapan bahan
Serbuk kuningan
Serbuk aluminium
Calcium carbonate
Barium sulfate
Graffit
Resin phenolic
Fiberglass
Penyampuran bahan
Pembuatan kampas rem
spesimen
sintering
METODE PENELITIAN
Berikut ini diagram alir yang
menggambarkan
proses
alur penelitian:
pengujian
campuran basah
Uji kekerasan
Uji gesek
hasil
Analiasa dan pembahasan
Kesimpulan dan saran
selesai
Gambar 3. Diagram alir
5
6. Thermocontrol
Bahan dan alat
Bahan :
1. Serbuk kuningan
2. Serbuk aluminium
3. Barium sulfrat
4. Calcium carbonate
5. Graffit
6. Resin phenolic
7. Fiberglass
8. Plat kampas
9. Plastic stell
Alat :
a. Alat pembuatan
1. Disk mill
2. Timbangan digital
3. Cetakan
Gambar 7. Thermocontrol
7. Oven
b. Alat pengujian
1. Jangka sorong
2. Non-contact
Thermometer
Gambar 4. Cetakan
Infrared
Gambar
8.
Non-contact
Infrared Thermometer
4. Mesin press
3. Digital tachometer
Gambar 9. Digital tachometer
4. Clamp meter
Gambar .5 Mesin press
5. Heater
Gambar 10. Clamp meter
Gambar 6. Heater
6
Komposisi kampas rem sebagai
berikut :
5. Durometer
1. Kampas Rem dengan Resin
phenolic 17,4%
No
Nama Bahan
Berat
( gr )
Presentase
(%)
1.
Serbuk
Aluminium
1.6
9.3
2.
Serbuk
Kuningan
2
11.7
3.
CaCo3
2.5
14,6
4.
Karbon
0.3
1,7
5.
Barium sulfat
3.6
20,9
6.
Resin
phenolic
3
17,4
7.
Fiberglass
4.2
24,4
17,2
100
Gambar 11. Durometer
Spesimen Uji
Penelitian kampas rem ini
menggunakan
18
spesimen.
Enam spesimen yaitu kampas
rem variasi resin phenolic variasi
3 gram,enam spesimen variasi
resin phenolic 4 gram, dan enam
spesimen variasi resin phenolic 5
gram .
Gambar 12. Kampas Rem variasi
resin phenolic
Berat Total
Sebagai
media
pembanding
peneliti
menggunakan
kampas
rem
campuran basah bermatrik resin
epoxy
Table 1. komposisi material kampas rem
variasi resin phenolic 17,4%
Gambar 13. kampas rem resin
epoxy
7
3. Kampas Rem dengan Resin
phenolic 26,1%
2. Kampas Rem dengan Resin
phenolic 21,9%
No
Nama Bahan
Berat
( grr )
Presentase
(%)
No
Nama Bahan
Berat
( gr )
Presentase
(%)
1.
Serbuk
Aluminium
1.6
8,8
1.
Serbuk
Aluminium
1.6
8.3
2.
Serbuk
Kuningan
2
10,9
2.
Serbuk
Kuningan
2
10,4
3.
CaCo3
2.5
13,8
3.
CaCo3
2.5
13,2
4.
Karbon
0.3
1,7
4.
Karbon
0.3
1,5
5.
Barium sulfat
3.6
19,7
5.
Barium sulfat
3.6
18,7
6.
Resin
phenolic
4
21,9
6.
Resin
phenolic
5
26.1
7.
Fiberglass
4.2
23,2
7.
Fiberglass
4.2
21,8
18,2
100
19,2
100
Berat Total
Berat Total
Table 3. komposisi material kampas rem
variasi resin phenolic 26,1%
Table 2. komposisi material kampas rem
variasi resin phenolic 21.9%
Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian dilaksanakan di
dua tempat, yaitu :
1.Tempat pembuatan kampas rem
dilakukan DI SOLO TECHNO PARK
2.Untuk pengujian Gesek dan pengujian
kekerasan dilakukan di Windan Rt 03/
Rw III Gumpang Sukoharjo .
8
Jalannya Penelitian
Penelitian dilakukan dengan cara
mencari bahan – bahan pembuatan
kampas rem dan mencari referensi
sebagai acuan dan dasar penelitian.
Setelah bahan didapatkan kemudian
diproses dan ditentukan komposisinya.
Kemudian bahan – bahan tersebut
dicampur menjadi satu dan dimasukan
ke dalam cetakan dan dipres.
Setelah semua spesimen selesai
dibuat maka spesimen siap untuk
dilakukan pengujian. Dengan pengujian
sebagai berikut :
Gambar 14. Instalasi Pengujian
Analisis Data
Analisis data dalam uji gesek untuk
tiap – tiap spesimen yaitu dengan cara
mengukur ketebalan sebelum dan
sesudah pengujian, mengukur suhu
cakram
sebelum
dan
sesudah
pengujian, mengukur tegangan dan kuat
arus serta putaran dari motor. Untuk
pengujian kekerasan dilakukan tiga kali
injakan dan dilihat hasilnya.
1. Pengujian kekerasan
Pengukuran dilakukan dengan
cara meletakan alat uji keatas
permukaan kampas rem.kemudian
ditekan sampai terlihat angka
maksimal pada alat uji.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis data
a. Pengujian Gesek
kondisi Kering
Keausan RataJenis Kampas
No.
rata
Rem
(mm³/menit)
1.
Campuran 17,4%
8.8
2. Campuran 21,9 %
4.3
3. Campuran 26,1 %
5
4.
Campuran basah
5.2
Tabel 4 Hasil Penelitian Keausan Ratarata Kampas Rem Pada pengujian
Gesek Kondisi Kering.
Gambar 15. Pengukuran kekerasan
2. Pengujian gesek
Pengujian
gesekan
menggunakan mesin uji gesek.
Penggunaan mesin ini bertujuan
untuk mengetahui perbedaan tingkat
keausan spesimen yang dihasilkan
dalam pengujian.
9
Gambar 17. Histogram Hasil Penelitian
Keausan Rata-rata Kampas Rem Pada
Kondisi Basah Pengaruh Air.
Gambar 16. Histogram Perbandingan
Keausan Rata-rata Kampas Rem Pada
Pengujian Gesek Kondisi Kering.
Dari pengujian gesek kondisi
basah pengaruh air dengan beban 15 kg
selama 60 menit maka didapat nilai
keausan rata-rata variasi
campuran
17,4% sebesar 6,3 mm3/menit, variasi
campuran
21,9%
sebesar
3,5
mm3/menit, variasi campuran 26,1%
sebesar 4,2 mm3/menit dan pada
campuran basah sebesar 6 mm3/menit.
Dari semua pengujian air paling rendah
tingkat keausannya adalah kampas rem
variasi campuran 21,9%
Dari pengujian gesek kondisi
kering dengan beban 15 kg selama 60
menit maka didapat nilai keausan ratarata variasi campuran 17,4 % sebesar
8,8 mm3/menit, variasi campuran 21,9 %
sebesar
4,3
mm3/menit,
variasi
campuran 26,1% sebesar 5 mm3/menit
dan pada campuran basah sebesar 5.2
mm3/menit. Dari semua pengujian kering
paling rendah tingkat keausannya
adalah kampas rem dengan variasi
campuran 21,9%.
Kondisi basah pengaruh olii
Kondisi basah Pengaruh Air
Keausan
No.
Rata-rata
(mm³/menit)
1. Campuran 17,4%
6.3
2. Campuran 21,9 %
3.5
3. Campuran 26,1 %
4.2
4.
Campuran basah
6
Tabel 5. Hasil Penelitian Keausan RataRata Kampas Rem Pada Pengujian
Gesek Kondisi Basah Pengaruh Air.
Jenis Kampas
Rem
No.
Jenis Kampas
Rem
1.
2.
3.
4.
campuran 17,4%
Campuran 21,9%
Campuran 26,1%
Campuran basah
Keausan
Rata-rata
(mm³/menit)
5.1
3.1
2.9
3.4
Tabel 6. Hasil Penelitian Keausan RataRata Kampas Rem Pada Pengujian
Gesek Kondisi Basah Pengaruh Oli.
10
Gambar 19. Histogram Hasil Keseluruhan
Penelitian Keausan Rata-rata Kampas
Rem Pada Pengujian Gesek.
Gambar 18. Histogram Hasil Penelitian
Keausan Rata-rata Kampas Rem Pada
Kondisi Basah Pengaruh Oli.
Dari
Hasil
keseluruhan
Pengujian gesek nilai keausan paling
tinggi terletak pada kampas rem dengan
campuran 17,4% pada masing-masing
kondisi, Sedangkan paling
rendah
terletak pada kampas rem campuran
21,9% .Penyebab keausan dari semua
pengujian
kering,air dan oli adalah
faktor pencampuran maupun komposisi
dari bahan kampas rem.
Dari pengujian gesek kondisi
basah pengaruh oli dengan beban 15 kg
selama 60 menit maka didapat nilai
keausan rata-rata variasi 17,4% sebesar
5,1 mm3/menit, variasi campuran 21,9%
sebesar
3,1
mm3/menit,
variasi
3
campuran 26,4% sebesar 2,9 mm /menit
dan campuran basah sebesar 3,4
mm3/menit. Dari semua pengujian oli
paling rendah tingkat keausannya
adalah kampas rem variasi campuran
21,9%.
Hasil Pengujian Koefisien Gesek
Koefisien Gesek kondisi Kering
Kesulurahan Hasil Penelitian
Keausan Rata-Rata Kampas Rem Pada
Pengujian Gesek
Ko campu campu campu Campu
nd
ran
ran
ran
ran
isi 17,4% 21,9% 26,1% basah
Ke
8.8
4.3
5
5.2
rin
g
6.3
3.5
4.2
6
Air
5.1
3.1
2.9
3.4
Oli
Tabel 7. Pengujian Gesek semua kondisi.
No.
Jenis Kampas
Koefisien Gesek
1.
Campuran 17,4%
0.6322
2.
Campuran 21,9%
0.6244
3.
Campuran 26.1%
0.6268
4.
Campuran basah
0.6288
Tabel 8. Hasil Koefisien Gesek Kampas
Rem Pada Pengujian Kondisi Kering.
11
Gambar 20. Histogram Hasil Koefisien
Gesek Kampas Rem Pada Pengujian
Kondisi Kering.
Gambar 21. Histogram Hasil Koefisien
GesekKampas Rem Pada Pengujian
Kondisi Basah Pengaruh Air.
Dari hasil pengujian
gesek
kondisi kering selama 60 menit
,koefisien gesek kampas rem variasi
campuran kering
lebih tinggi dari
kampas rem campuran basah. Dapat
dibuktikan dari hasil pengujian kampas
rem variasi campuran 17,4% sebesar
0,6322 ,kampas rem campuran 21,9%
sebesar
0,6244 ,kampas rem
campuran 26,1% sebesar 0,6268 dan
kampas rem campuran basah sebesar
0,6288.
No.
Dari hasil pengujian gesek
kondisi basah pengaruh air selama 60
menit, koefisien gesek kampas rem
variasi resin phenolic campuran 26,1%
lebih tinggi dari kampas rem campuran
basah. Dapat dibuktikan dari hasil
pengujian kampas rem variasi campuran
26,1% sebesar 0,6353 untuk kampas
rem dengan campuran 17,4% sebesar
0,6339,kampas rem campuran 21,9%
sebesar 0,6339 dan
kampas rem
campuran basah sebesar 0,6336.
Kondisi basah pengaruh Air.
Koefisien Gesek
Jenis Kampas
(μ)
Rem
1.
Campuran 17,4%
0.6339
2.
Campuran 21,9%
0.6339
3.
Campuran 26.1%
0.6353
4.
Campuran basah
0.6336
No.
Tabel 9. Hasil Koefisien Gesek Kampas
Rem pada Pengujian Kondisi Pengaruh
Air.
kondisi basah pengaruh Oli
Koefisien
Jenis Kampas
Gesek (μ)
Rem
1.
Campuran 17,4%
0.5299
2.
Campuran 21,9%
0.5299
3.
Campuran 26.1%
0.5275
4.
Campuran basah
0.5258
Tabel 10. Hasil Koefisien Gesek
Kampas Rem Pada Pengujian Kondisi
Basah Pengaruh Oli
12
Gambar 22. Histogram Hasil Koefisien
Gesek Kampas Rem Pada Pengujian
oli.
Gambar 23. Histogram Hasil Keseluruhan
Koefisien GesekKampas Rem Pada
Pengujian Gesek.
Dari hasil pengujian selama 60
menit, koefisien gesek kampas rem
campuran basah lebih rendah dari
kampas rem variasi campuran resin
phenolic. Dapat dibuktikan dari hasil
pengujian kampas rem campuran basah
sebesar 0,5258 untuk kampas rem
dengan campuran 17,4% dan 21,9%
sama-sama
sebesar
0,5299
dan
kampas rem campuran 26,1 sebesar
0,5375 .
Hasil
Keseluruhan
Pengujian Gesek.
Koefisien
Pada
Campur
Kon
an
disi 17,4%
Campur
an
26,1%
Campur
an
26,1%
Campur
an
basah
Keri 0.6322
ng
Air 0.6339
0.6244
0.6268
0.6288
0.6339
0.6353
0.6336
0.5299
0.5299
0.5275
0.5258
Oli
Tabel 11. Hasil Keseluruhan Koefisien
Gesek Kampas Rem Pada Pengujian
Gesek.
13
Dari grafik hasil keseluruhan
diatas menunjukkan bahwa pada
pengujian gesek pengaruh oli, koefisien
gesek kampas rem lebih rendah
dibandingkan
kampas
rem
pada
pengujian pengaruh kering dan air .Hal
ini dikarenakan adanya efek licin yang
dihasilkan oleh oli tersebut sehingga
mengurangi
daya
rekat
kampas
terhadap cakram.Untuk kampas rem
yang memiliki nilai koefisien yang paling
tinggi adalah kampas rem dengan
variasi campuran 17,4%.
campuran resin phenolic dapat mengikat
secara merata terhadap unsur-unsur
yang ada dalam kampas rem seperti,
serbuk kuningan, serbuk aluminium,
calcium carbonate,barium sulfate,karbon
dan fiberglass.
b. Pengujian kekerasan
Kekerasan Kampas Rem
.
Jenis Kampas Nilai Kekerasan rataNo.
rata (HD)
Rem
1.
campuran
17,4%
90
2.
campuran
21,9%
92
3.
campuran
26.1%
91
4.
Campuran
basah
91
Tabel 12. Hasil
Rem
KESIMPULAN
Dari penelitian ini penulis dapat
mengambil kesimpulan, yaitu:
1.Penerapan metode campuran kering
dalam proses pembuatan kampas rem
dapat dilakukan sebagai pengganti
metode campuran basah.
2.Penggunaan variasi resin phenolic
campuran 21,9% mempunyai tingkat
keausan paling rendah dibanding
dengan campuran 17,4% dan 26,1%.
Hal ini dapat di buktikan pada setiap
proses pengujian gesek tingkat
keausan campuran 21,9% yaitu
sebesar
4,3
mm3/menit
pada
pengujian kering, 3,5 mm3/menit pada
pengujian air dan 3,1 mm3/menit pada
pengujian oli.
3.Dari hasil pengujian gesek dan
pengujian kekerasan ,Kualitas kampas
rem campuran metode basah masih
lebih bagus daripada kampas rem
dengan campuran metode kering. Hal
ini dapat dibuktikan pada campuran
17,4% tingkat keausanya lebih tinggi
dibandingkan
dengan
campuran
basah.
Kekerasan Kampas
Histogram perbandingan
rata-rata kampas rem
kekerasan
PERSANTUNAN
Gambar 24. Histogram perbandingan
Rata-rata Kampas Rem
Peneliti mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Allah SWT., yang telah banyak
memberikan
anugrah
dan
hidayahNya.
2. Bapak Ir. Sarjito , MT.Ph.D
3. Bapak Bambang Waluyo Febriantoko,
ST, MT. dan keluarga.
Dari hasil perbandingan diatas
nilai kekerasan kampas rem yang paling
tinggi
adalah kampas rem dengan
variasi resin phenolic campuran 21,9%
sebesar 92 HD. Hal ini disebabkan
karena
selama
proses
sintering
14
4. Ayah dan ibu, beserta keluargaku.
5. Teman-teman seperjuangan choirul,
totok, risky, eko, supri Terimakasih
banyak
atas
bantuan
dan
kerjasamanya.
6. Teman-teman
dan
rekan-rekan
semua mahasiswa Teknik Mesin
UMS yang tidak dapat disebutkan
satu-satu.
Terima kasih atas semua bantuan
yang telah diberikan sehingga penelitian
ini dapat dilaksanakan.
Alhamdulillahirobbil ‘Allamin. .
15
DAFTAR PUSTAKA
Blau, P. J., 2009, Friction Science and Technology, 2nd edition, CRC
Press Taylor & Francis Group, New York.
El-Tayeb, N.S.M., Liew, K.W., 2008, Effect of Water Spray on Friction
and Wear Behaviour of Noncommercial and Comercial Brake
pad Materials, Elsevier, p. 135-144.
Gibson, R.F., 1994, Principle of Composite Material Mechanics,
McGraw-Hill International Book Company, New York.
Haroen, W.K., Waksito, A.T., 2008, Peningkatan Etandar Kanvas Rem
Kendaraan Berbahan Baku Asbestos dan Non Asbestos
(Celulose) Untuk Keamanan, Diakses 17 Februari 2010 jam 21:45
dari
http:/www.lib.bsn.go.id/index.php?/mjlh_artikel/majalah/unduh/52.
http://www.motorera.com/dictionary/DI.html.
Ridwan, 2009, Sistem Pengereman, Diakses 10 januari 2010 Dari
http:/www.otomotif.web.id/system-rem-a42.html.
Sadri,
2009,
Definisi
Cakram/Sadri_zone.html.
Rem,
http:/www.google.com/Rem-
Setiaji, Rahmawan., 2009, Modul pengujian keausan Laboratorium
Metalurgi FisikDepartemen Metallurgi dan Material FTUI.,
Diakses 9 Januari 2010 dari Scribd.
(www.scribd.com/doc/21704473/uji-keausan jam 21.00)
Suga, Kiyokatsu dan Sularso., 1997., Dasar Perencanaan dan Pemilihan
Elemen Mesin., Pradnya Paramita, Jakarta.
Tobiason, F.L., 1990. Phenolic Resin Adhesives. Di dalam Handbook of
Adhesives.Editor :Skeits I. Van Vostrand Reinhold.new york
Tri ,M.S., 2005. Penggunaan Resin Epoxy Dan Resin Polyester
Sebagai Bahan Matrik Pembuatan Kampas Rem , Tugas Akhir S1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
STUD KOMPOSISI RESIN PHENOLIC SEBAGAI
BAHAN MATRIK DALAM PEMBUATAN KAMPAS
REM METODE CAMPURAN KERING
Diajukan untuk memenuhi tugas Dan Syarat - Syarat Guna memperoleh
Gelar Sarjana S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta
Disusun :
LANANG BAGUS YULQA
NIM : D200070062
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
STUDI KOMPOSISI RESIN PHENOLIC SEBAGAI BAHAN MATRIK
DALAM PEMBUATAN KAMPAS REM METODE CAMPURAN KERING
Lanang Bagus Yulqa, Sarjito
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosura
Email : yulqa2mw@gmail.com
ABSTRAKSI
Kampas rem merupakan salah satu komponen kendaraan bermotor
yang berfungsi untuk memperlambat atau menghentikan laju kendaraan,
khususnya kendaraan darat. Saat kendaraan berkecepatan tinggi kampas
rem memiliki peranan yang sangat penting, bahkan keselamatan jiwa
pengendara tergantung pada kualitas dari kampas rem tersebut.
Tujuan penelitian adalah untuk melakukan penggujian penggunaan
resin phenolic sebagai bahan matrik pengganti resin epoxy pada
pembuatan kampas rem, dengan bahan yaitu serbuk kuningan, serbuk
aluminium, karbon,barium sulfate, calsium carbonater, fiber glass.
Pembuatan kampas rem dipress dengan beban 7,5 ton selama 7 menit, di
oven selama 60 menit dengan temperature 200 °C.
Pengujian yang dilakukan meliputi uji gesek dan uji kekerasan.
Penggunaan variasi resin phenolic campuran 21,9% mempunyai tingkat
keausan paling rendah dibanding dengan campuran 17,4% dan 26,1%.
Hal ini dapat di buktikan pada setiap proses pengujian gesek tingkat
keausan campuran 21,9% yaitu sebesar 4,3 mm3/menit pada pengujian
kering, 3,5 mm3/menit pada pengujian air dan 3,1 mm3/menit pada
pengujian oli. Hasil pengujian menunjukan bahwa kualitas kampas rem
campuran metode basah masih lebih bagus daripada kampas rem dengan
campuran metode kering. Hal ini dapat dibuktikan pada campuran 17,4%
tingkat keausanya lebih tinggi dibandingkan dengan campuran basah.
Kata kunci : kampas rem, resin phenolic
STUDI KOMPOSISI RESIN PHENOLIC SEBAGAI BAHAN MATRIK
DALAM PEMBUATAN KAMPAS REM METODE CAMPURAN KERING
Lanang Bagus Yulqa, Sarjito
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosura
Email : yulqa2mw@gmail.com
ABSTRAKSI
Brake pad is one coumponent of a motor vehicle that serves to slow
ora stop the vehicle, especially ground. When a high-speed vehicle brake
has an important role in such a deep, even the salvation of a soul riders
depending on the quality of the brake lining.
The purpose of research is to test the use of phenolic resins as a
replacement for epoxy resin matrik material in the manufacture of brake
lining, with materials such as brass powder, aluminium powder, carbon
,barium sulfat, cacium carbonate , fiber glass. Manufacture brake on tap
with a load of 7,5 tons for 7 minutes in the oven for 60 minutes at a
temperature of 200 °C.
Testing was conducte on the swipe test and hardnees test. The use
of phenolic resin mixture variatiaon of 21,9% has lowest wear rate
compared with a mixture of 17,4% and 26,1%. This can be proved in any
of the testing process frictional wear rate of the mixture 21,9% is equal 4,3
mm3/minute for the dry testing, 3,5 mm3/minute on water testing and 3,1
mm3/minute on oil testing. The test result showed that the quality of the
brake lining wet method is still better than the brake mixture of dray
methods. This can be proved in mixture of 17,4% higher wear rate in
comparison with the wet mixture.
Keywords : brake pad, phenolic resin
PENDAHULUAN
Kampas rem merupakan salah
satu komponen kendaraan bermotor
yang berfungsi untuk memperlambat
atau menghentikan laju kendaraan
khususnya kendaraan darat. Pada saat
kendaraan berkecepatan tinggi kampas
rem memiliki peranan yang sangat
penting, bahkan keselamatan jiwa
pengendara tergantung pada kualitas
dari kampas rem tersebut.
BATASAN MASALAH
Untuk memudahkan pelaksanaan
penelitian sehingga tujuan penelitian
dapat dicapai, perlu adanya pembatasan
masalah, yaitu:
1. Bahan
Pada penelitian kali ini, peneliti
menggunakan
bahan-bahan
untuk pembuatan kampas rem
yaitu serbuk kuningan,serbuk
aluminium,
karbon,calcium
carbonate,barium
sulfate,
fiberglass, sedangkan matrik
yang digunakan adalah resin
phenolic.
2. Pengujian
Pada penelitian kali ini peneliti
menggunakan dua pengujian
yaitu pengujian gesek kampas
rem
dan
uji
kekerasan
menggunakan durometer.
3. Peneliti menggunakan kampas
rem campuran basah bermatrik
resin epoxy dengan campuran
17,4%
sebagai
media
pembanding.
Berdasarkan
proses
pembuatannya, kampas rem sepeda
motor
termasuk
pada
particulate
composite. Komposit jenis ini, bahan
penguatnya (reinforced) terdiri atas
partikel yang tersebar merata dalam
matriks
yang
berfungsi
sebagai
pengikat,
sehingga
menghasilkan
bentuk yang solid..
Penggunanan
resin
epoxy
sebagai bahan matrik dalam pembuatan
kampas rem menggunakan campuran
sistem basah. Maka daripada itu peneliti
mengadakan penelitian
mengenai
penggunaan resin phenolic sebagai
bahan
matrik
dalam
proses
pencampuran sistem kering.
TINJAUAN PUSTAKA
Berdasarakan perkembangan
kampas rem Tri,M.S.dkk (2005)
meneliti penggunaan resin epoxy dan
resin polyester sebagai bahan matrik
dalam
pembuatan
kampas
rem.Setelah mengalami pengamatan
dan
pengujian
kampas
rem
mengunakan matrik resin epoxy lebih
tahan aus 4,35% dari kampas rem
yang menggunakan matrik resin
polyester.
TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk :
1, Melakukan rekayasa pembuatan
kampas rem dengan metode
campuran kering dengan bahan
resin phenolic sebagai bahan
matrik.
2. Untuk mendeskripsikan prosentase
campuran resin phenolic terhadap
keausan kampas rem pada proses
uji gesek.
3. Untuk mengidentifikasi kualitas
kampas rem kampas rem bahan
resin phenolic sebagai bahan matrik.
El-tayeb, N.S.M. dkk (2008)
meneliti
kampas
rem
mengenai
pengaruh penyemprotan air terhadap
kualitas gesek dan keausan kampas
rem. Adapun bahan atau komposisi
yang digunakan yaitu steel fiber,
1
graphite, baryte, rubber, aramid, calsium
carbonate, zircon, brass, dan cashew
dust, adapun matrik atau pengikat yang
dipakai
adalah
resin
phenolic.
Berdasarkan pengamatan dan pengujian
yang dilakukan, pada kondisi kering nilai
koefisien gesek kampas rem tersebut
adalah senilai 0,39 dan nilai 0,43 adalah
koefisien gesek tertinggi kampas rem,
sedangkan pada kondisi basah nilai
koefisien gesek kampas rem tersebut
adalah senilai 0,02 dan nilai koefisien
gesek tertinggi kampas rem 0,27.
melaju maka semakin tinggi pula
tuntutan kemampuan sistem rem
yang lebih handal dan optimal untuk
menghentikan atau memperlambat
laju kendaraan. Untuk mencapainya
diperlukan
perbaikan-perbaikan
dalam sistem pengereman tersebut.
Sistem rem yang baik adalah sistem
rem yang jika dilakukan pengereman
baik
dalam
kondisi
apapun
pengemudi
tetap
dapat
mengendalikan
arah
dari
laju
kendaraannya.
Haroen, W.K dkk (2008) , meneliti
peningkatan standar kampas rem
berbahan baku asbestos dan non
asbestos
dengan
memperhatikan
keamanan dan kesehatan. Untuk bahan
serat komposit non asbestos yang
dipakai berupa serat alam aramid, serat
fiber, serbuk aluminum, grafit, barium,
alumina, sulfat, cashew dust, NBR
powder, adapun matrik yang dipakai
adalah resin phenolic. Berdasarkan
pengamatan dan pengujian yang
dilakukan, koefisien gesek kampas
dalam keadaan normal adalah 0,54
1. Rem Tromol
Rem ini terdiri dari sepasang
kampas rem yang terletak pada
piringan yang tetap (tidak ikut
berputar bersama roda), dan
drum yang berputar bersama
roda.
LANDASAN TEORI
A. Rem
Gambar 1 .Rem Tromol
2. Rem Cakram
Rem
berfungsi
untuk
memperlambat atau menghentikan
gerakan roda. Karena gerak roda
menjadi lambat, secara otomatis
gerak kendaraan menjadi lambat.
Energi kinetik yang hilang dari benda
yang bergerak ini biasanya diubah
menjadi panas karena gesekan.
Pada setiap kendaraan bermotor,
kemampuan sistem pengereman
menjadi suatu yang penting karena
mempengaruhi
keselamatan
berkendara.
Semakin
tinggi
kemampuan kendaraan tersebut
Rem cakram terdiri dari
piringan yang dibuat dari logam,
piringan logam ini akan dijepit
oleh kampas rem (brake pad)
yang didorong oleh sebuah torak
yang ada dalam silinder roda.
Untuk menjepit piringan ini
diperlukan tenaga yang cukup
kuat. Untuk memenuhi kebutuhan
tenaga ini, pada rem cakram
dilengkapi
dengan
sistem
hydraulic,
agar
dapat
2
menghasilkan tenaga yang cukup
kuat. Sistem hydraulic terdiri dari
master silinder, silinder roda,
reservoir untuk tempat oli rem
dan
komponen
penunjang
lainnya.
Polimer
perekat
dikelompokan pada sumber dan
jenisnya, berdasarkan sumbernya
terdiri dari polimer alami dan
buatan. Polimer alami terdiri dari
hewan,
nabati,
mineral,
elastomer. Polimer buatan terdiri
dari thermoplastic dan thermoset.
C. Resin Phenol
Resin phenolic, merupakan
resin sintetik yang dibuat dengan
mereaksikan
phenol
dengan
formaldehida,wujudnya
keras,kuat,awet dan dapat dicetak
pada berbagai kondisi.Resin phenol
termasuk dalam golongan polimer
termoset yang mempunyai rumus
kimia C7H8O2.
Gambar 2. Rem Cakram
B. Matrik
Matrik
memegang
peran
penting sebagai pengikat serat,
transfer beban dan pendukung serat.
Pada komposit serat
(fibrous
composites) matriks yang digunakan
adalah resin (plastik yang berfasa
cair).
Matriks
harus
memiliki
perpanjangan saat patah yang lebih
besar dibanding perpanjangan saat
patah serat. Selain itu juga harus
mampu
berdeformasi
sehingga
beban dapat diteruskan antar serat.
Bahan matrik yang sering
digunakan dalam komposit adalah
polimer. Polimer merupakan molekul
besar yang terbentuk dari satuansatuan sederhana. Berkembang dari
pangkal polimer alam, saat ini telah
dikembangkan pula berbagai jenis
polimer sintetik yang rumit dan
kebanyakan berasal dari bahan baku
turunan minyak bumi. Polimer
didunia
industri
yang
sering
digunakan adalah polimer sintetik
atau buatan
sebagai perekat.
Beberapa polimer yang sering
digunakan di industri antara lain
karet, plastik, dan serat.
Resin phenol mempunyai
daya tahan panas dan air dan dapat
diberi macam-macam warna,serta
tidak menimbulkan efek racun.Resin
ini sering digunakan sebagi bahan
pelapis dan laminating,pengikat batu
gerinda,pengikat
logam
atau
gelas.Resin phenolic dapat diolah
kedalam
berbagai
bentuk
seperti,lembaran,plat,batang
dan
lain-lain.
D. Sintering
Istilah sintering berasal dari
bahasa jerman, “sinter” dalam
bahasa inggris berasal dengan kata
“cinder” yang berarti bara. Sintering
merupakan
metode
pembuatan
material
dari
serbuk
dengan
pemanasan
sehingga
terbentuk
ikatan partikel pada suhu tinngi.
Sintering
adalah
pengikatan
bersama antar partikel pada suhu
tinggi.
Sintering
dapat
terjadi
dibawah suhu leleh (melting point)
3
dengan melibatkan transfer atomic
pada kondisi padat.
Gesekan pada kampas rem
dipengaruhi putaran maka perlu juga
dicari besaran torsi yang dihasilkan.
Rumus torsi :
E. Gesekan
Gaya gesek adalah hambatan
yang terjadi pada suatu bagian saat
bergerak. Gerakan yang dimaksud
yaitu meluncur dan berputar.
Gesekan juga dipengaruhi
oleh daya (P), apabila beban yang
diterima pada sumber gesekan besar
maka daya yang dibutuhkan juga
akan semakin besar dan begitu pula
sebaliknya. Hal ini juga dapat
menunjukan tingkat kekasatan atau
kepakeman dari bahan gesekan.
...............................................(2)
Keterangan :
T
= Torsi (Nm)
P
= Daya (Watt)
= Putaran Sudut (rad/s)
Rumus koefisien gesek :
......................................(3)
Dimana :
μ
= Koefisien gesek
r
= Jari-jari lintasan (m)
T
= Torsi (Nm)
P=VxI....................................(1)
Keterangan :
P = daya yang dibutuhkan (watt)
V = tegangan (volt)
I = kuat arus (ampere)
Gesekan dibedakan menjadi dua
yaitu
1. Gesekan Statik
Gesekan statik adalah gesekan
antara dua benda padat yang
tidak bergerak relatif satu sama
lain.
2. Gesekan Kinetik
Gesekan kinetik atau dinamik
terjadi ketika dua benda bergerak
relatif satu sama lain dan saling
bergesekan
(seperti
sebuah
kereta luncur di tanah).
Fn
= W (N)
dimana W = m . g
W
= Usaha (N)
m
= Massa (Kg)
g
= Gravitasi (9,81 m/s2)
G. Kekerasan
Yang
dimaksud
dengan
kekerasan adalah daya tahan bahan
terhadap goresan atau penetrasi
pada permukaanya. Definisi yang
lain adalah ukuran ketahanan bahan
terhadap deformasi plastis. Tiga jenis
umum mengenai ukuran kekerasan
yang tergantung cara pengujian,
yaitu kekerasan goresan (scrath
hardness),
kekerasan
lekukan
(indentation
hardness),
dan
kekerasan
pantulan
(rebound
hardness) atau kekerasan dinamik
(dynamic hardnerss).
F. Koefisien Gesek
Koefisien
gesek
atau
Coefficient
of
Friction
(COF),
disimbolkan dengan huruf Yunani μ,
yaitu suatu skala dimensional bernilai
kecil
yang
menjelaskan
perbandingan gaya gesek antara dua
bagian dan gaya tekan keduanya.
Koefisien gesek tergantung pada
material yang digunakan.
4
mulai
Bilangan
kekerasan
menurut alat uji yang
digunakan untuk menguji
kekerasan
benda.
Kekerasan
dinyatakan
dalam HD (hardness),
kekerasan
Vickers
dinyatakan dalam HV
dan kekerasan Rockwell
dinyatakan dengan HRB
untuk penetrator bola
baja atau HRC untuk
penetrator kerucut intan.
Pengujian
kekerasan
dengan alat durometer
hanya terbatas pada
bahan tertentu, Pada
penelitian
ini
menggunakan pengujian
kekerasan.
Pada
pengujian
kekerasan
dengan durometer benda
uji harus rata dan cukup
tebal agar kekerasan
bidang pendukung tidak
ikut terukur.
Studi pustaka
Pengadaan alat
Persiapan bahan
Serbuk kuningan
Serbuk aluminium
Calcium carbonate
Barium sulfate
Graffit
Resin phenolic
Fiberglass
Penyampuran bahan
Pembuatan kampas rem
spesimen
sintering
METODE PENELITIAN
Berikut ini diagram alir yang
menggambarkan
proses
alur penelitian:
pengujian
campuran basah
Uji kekerasan
Uji gesek
hasil
Analiasa dan pembahasan
Kesimpulan dan saran
selesai
Gambar 3. Diagram alir
5
6. Thermocontrol
Bahan dan alat
Bahan :
1. Serbuk kuningan
2. Serbuk aluminium
3. Barium sulfrat
4. Calcium carbonate
5. Graffit
6. Resin phenolic
7. Fiberglass
8. Plat kampas
9. Plastic stell
Alat :
a. Alat pembuatan
1. Disk mill
2. Timbangan digital
3. Cetakan
Gambar 7. Thermocontrol
7. Oven
b. Alat pengujian
1. Jangka sorong
2. Non-contact
Thermometer
Gambar 4. Cetakan
Infrared
Gambar
8.
Non-contact
Infrared Thermometer
4. Mesin press
3. Digital tachometer
Gambar 9. Digital tachometer
4. Clamp meter
Gambar .5 Mesin press
5. Heater
Gambar 10. Clamp meter
Gambar 6. Heater
6
Komposisi kampas rem sebagai
berikut :
5. Durometer
1. Kampas Rem dengan Resin
phenolic 17,4%
No
Nama Bahan
Berat
( gr )
Presentase
(%)
1.
Serbuk
Aluminium
1.6
9.3
2.
Serbuk
Kuningan
2
11.7
3.
CaCo3
2.5
14,6
4.
Karbon
0.3
1,7
5.
Barium sulfat
3.6
20,9
6.
Resin
phenolic
3
17,4
7.
Fiberglass
4.2
24,4
17,2
100
Gambar 11. Durometer
Spesimen Uji
Penelitian kampas rem ini
menggunakan
18
spesimen.
Enam spesimen yaitu kampas
rem variasi resin phenolic variasi
3 gram,enam spesimen variasi
resin phenolic 4 gram, dan enam
spesimen variasi resin phenolic 5
gram .
Gambar 12. Kampas Rem variasi
resin phenolic
Berat Total
Sebagai
media
pembanding
peneliti
menggunakan
kampas
rem
campuran basah bermatrik resin
epoxy
Table 1. komposisi material kampas rem
variasi resin phenolic 17,4%
Gambar 13. kampas rem resin
epoxy
7
3. Kampas Rem dengan Resin
phenolic 26,1%
2. Kampas Rem dengan Resin
phenolic 21,9%
No
Nama Bahan
Berat
( grr )
Presentase
(%)
No
Nama Bahan
Berat
( gr )
Presentase
(%)
1.
Serbuk
Aluminium
1.6
8,8
1.
Serbuk
Aluminium
1.6
8.3
2.
Serbuk
Kuningan
2
10,9
2.
Serbuk
Kuningan
2
10,4
3.
CaCo3
2.5
13,8
3.
CaCo3
2.5
13,2
4.
Karbon
0.3
1,7
4.
Karbon
0.3
1,5
5.
Barium sulfat
3.6
19,7
5.
Barium sulfat
3.6
18,7
6.
Resin
phenolic
4
21,9
6.
Resin
phenolic
5
26.1
7.
Fiberglass
4.2
23,2
7.
Fiberglass
4.2
21,8
18,2
100
19,2
100
Berat Total
Berat Total
Table 3. komposisi material kampas rem
variasi resin phenolic 26,1%
Table 2. komposisi material kampas rem
variasi resin phenolic 21.9%
Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian dilaksanakan di
dua tempat, yaitu :
1.Tempat pembuatan kampas rem
dilakukan DI SOLO TECHNO PARK
2.Untuk pengujian Gesek dan pengujian
kekerasan dilakukan di Windan Rt 03/
Rw III Gumpang Sukoharjo .
8
Jalannya Penelitian
Penelitian dilakukan dengan cara
mencari bahan – bahan pembuatan
kampas rem dan mencari referensi
sebagai acuan dan dasar penelitian.
Setelah bahan didapatkan kemudian
diproses dan ditentukan komposisinya.
Kemudian bahan – bahan tersebut
dicampur menjadi satu dan dimasukan
ke dalam cetakan dan dipres.
Setelah semua spesimen selesai
dibuat maka spesimen siap untuk
dilakukan pengujian. Dengan pengujian
sebagai berikut :
Gambar 14. Instalasi Pengujian
Analisis Data
Analisis data dalam uji gesek untuk
tiap – tiap spesimen yaitu dengan cara
mengukur ketebalan sebelum dan
sesudah pengujian, mengukur suhu
cakram
sebelum
dan
sesudah
pengujian, mengukur tegangan dan kuat
arus serta putaran dari motor. Untuk
pengujian kekerasan dilakukan tiga kali
injakan dan dilihat hasilnya.
1. Pengujian kekerasan
Pengukuran dilakukan dengan
cara meletakan alat uji keatas
permukaan kampas rem.kemudian
ditekan sampai terlihat angka
maksimal pada alat uji.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis data
a. Pengujian Gesek
kondisi Kering
Keausan RataJenis Kampas
No.
rata
Rem
(mm³/menit)
1.
Campuran 17,4%
8.8
2. Campuran 21,9 %
4.3
3. Campuran 26,1 %
5
4.
Campuran basah
5.2
Tabel 4 Hasil Penelitian Keausan Ratarata Kampas Rem Pada pengujian
Gesek Kondisi Kering.
Gambar 15. Pengukuran kekerasan
2. Pengujian gesek
Pengujian
gesekan
menggunakan mesin uji gesek.
Penggunaan mesin ini bertujuan
untuk mengetahui perbedaan tingkat
keausan spesimen yang dihasilkan
dalam pengujian.
9
Gambar 17. Histogram Hasil Penelitian
Keausan Rata-rata Kampas Rem Pada
Kondisi Basah Pengaruh Air.
Gambar 16. Histogram Perbandingan
Keausan Rata-rata Kampas Rem Pada
Pengujian Gesek Kondisi Kering.
Dari pengujian gesek kondisi
basah pengaruh air dengan beban 15 kg
selama 60 menit maka didapat nilai
keausan rata-rata variasi
campuran
17,4% sebesar 6,3 mm3/menit, variasi
campuran
21,9%
sebesar
3,5
mm3/menit, variasi campuran 26,1%
sebesar 4,2 mm3/menit dan pada
campuran basah sebesar 6 mm3/menit.
Dari semua pengujian air paling rendah
tingkat keausannya adalah kampas rem
variasi campuran 21,9%
Dari pengujian gesek kondisi
kering dengan beban 15 kg selama 60
menit maka didapat nilai keausan ratarata variasi campuran 17,4 % sebesar
8,8 mm3/menit, variasi campuran 21,9 %
sebesar
4,3
mm3/menit,
variasi
campuran 26,1% sebesar 5 mm3/menit
dan pada campuran basah sebesar 5.2
mm3/menit. Dari semua pengujian kering
paling rendah tingkat keausannya
adalah kampas rem dengan variasi
campuran 21,9%.
Kondisi basah pengaruh olii
Kondisi basah Pengaruh Air
Keausan
No.
Rata-rata
(mm³/menit)
1. Campuran 17,4%
6.3
2. Campuran 21,9 %
3.5
3. Campuran 26,1 %
4.2
4.
Campuran basah
6
Tabel 5. Hasil Penelitian Keausan RataRata Kampas Rem Pada Pengujian
Gesek Kondisi Basah Pengaruh Air.
Jenis Kampas
Rem
No.
Jenis Kampas
Rem
1.
2.
3.
4.
campuran 17,4%
Campuran 21,9%
Campuran 26,1%
Campuran basah
Keausan
Rata-rata
(mm³/menit)
5.1
3.1
2.9
3.4
Tabel 6. Hasil Penelitian Keausan RataRata Kampas Rem Pada Pengujian
Gesek Kondisi Basah Pengaruh Oli.
10
Gambar 19. Histogram Hasil Keseluruhan
Penelitian Keausan Rata-rata Kampas
Rem Pada Pengujian Gesek.
Gambar 18. Histogram Hasil Penelitian
Keausan Rata-rata Kampas Rem Pada
Kondisi Basah Pengaruh Oli.
Dari
Hasil
keseluruhan
Pengujian gesek nilai keausan paling
tinggi terletak pada kampas rem dengan
campuran 17,4% pada masing-masing
kondisi, Sedangkan paling
rendah
terletak pada kampas rem campuran
21,9% .Penyebab keausan dari semua
pengujian
kering,air dan oli adalah
faktor pencampuran maupun komposisi
dari bahan kampas rem.
Dari pengujian gesek kondisi
basah pengaruh oli dengan beban 15 kg
selama 60 menit maka didapat nilai
keausan rata-rata variasi 17,4% sebesar
5,1 mm3/menit, variasi campuran 21,9%
sebesar
3,1
mm3/menit,
variasi
3
campuran 26,4% sebesar 2,9 mm /menit
dan campuran basah sebesar 3,4
mm3/menit. Dari semua pengujian oli
paling rendah tingkat keausannya
adalah kampas rem variasi campuran
21,9%.
Hasil Pengujian Koefisien Gesek
Koefisien Gesek kondisi Kering
Kesulurahan Hasil Penelitian
Keausan Rata-Rata Kampas Rem Pada
Pengujian Gesek
Ko campu campu campu Campu
nd
ran
ran
ran
ran
isi 17,4% 21,9% 26,1% basah
Ke
8.8
4.3
5
5.2
rin
g
6.3
3.5
4.2
6
Air
5.1
3.1
2.9
3.4
Oli
Tabel 7. Pengujian Gesek semua kondisi.
No.
Jenis Kampas
Koefisien Gesek
1.
Campuran 17,4%
0.6322
2.
Campuran 21,9%
0.6244
3.
Campuran 26.1%
0.6268
4.
Campuran basah
0.6288
Tabel 8. Hasil Koefisien Gesek Kampas
Rem Pada Pengujian Kondisi Kering.
11
Gambar 20. Histogram Hasil Koefisien
Gesek Kampas Rem Pada Pengujian
Kondisi Kering.
Gambar 21. Histogram Hasil Koefisien
GesekKampas Rem Pada Pengujian
Kondisi Basah Pengaruh Air.
Dari hasil pengujian
gesek
kondisi kering selama 60 menit
,koefisien gesek kampas rem variasi
campuran kering
lebih tinggi dari
kampas rem campuran basah. Dapat
dibuktikan dari hasil pengujian kampas
rem variasi campuran 17,4% sebesar
0,6322 ,kampas rem campuran 21,9%
sebesar
0,6244 ,kampas rem
campuran 26,1% sebesar 0,6268 dan
kampas rem campuran basah sebesar
0,6288.
No.
Dari hasil pengujian gesek
kondisi basah pengaruh air selama 60
menit, koefisien gesek kampas rem
variasi resin phenolic campuran 26,1%
lebih tinggi dari kampas rem campuran
basah. Dapat dibuktikan dari hasil
pengujian kampas rem variasi campuran
26,1% sebesar 0,6353 untuk kampas
rem dengan campuran 17,4% sebesar
0,6339,kampas rem campuran 21,9%
sebesar 0,6339 dan
kampas rem
campuran basah sebesar 0,6336.
Kondisi basah pengaruh Air.
Koefisien Gesek
Jenis Kampas
(μ)
Rem
1.
Campuran 17,4%
0.6339
2.
Campuran 21,9%
0.6339
3.
Campuran 26.1%
0.6353
4.
Campuran basah
0.6336
No.
Tabel 9. Hasil Koefisien Gesek Kampas
Rem pada Pengujian Kondisi Pengaruh
Air.
kondisi basah pengaruh Oli
Koefisien
Jenis Kampas
Gesek (μ)
Rem
1.
Campuran 17,4%
0.5299
2.
Campuran 21,9%
0.5299
3.
Campuran 26.1%
0.5275
4.
Campuran basah
0.5258
Tabel 10. Hasil Koefisien Gesek
Kampas Rem Pada Pengujian Kondisi
Basah Pengaruh Oli
12
Gambar 22. Histogram Hasil Koefisien
Gesek Kampas Rem Pada Pengujian
oli.
Gambar 23. Histogram Hasil Keseluruhan
Koefisien GesekKampas Rem Pada
Pengujian Gesek.
Dari hasil pengujian selama 60
menit, koefisien gesek kampas rem
campuran basah lebih rendah dari
kampas rem variasi campuran resin
phenolic. Dapat dibuktikan dari hasil
pengujian kampas rem campuran basah
sebesar 0,5258 untuk kampas rem
dengan campuran 17,4% dan 21,9%
sama-sama
sebesar
0,5299
dan
kampas rem campuran 26,1 sebesar
0,5375 .
Hasil
Keseluruhan
Pengujian Gesek.
Koefisien
Pada
Campur
Kon
an
disi 17,4%
Campur
an
26,1%
Campur
an
26,1%
Campur
an
basah
Keri 0.6322
ng
Air 0.6339
0.6244
0.6268
0.6288
0.6339
0.6353
0.6336
0.5299
0.5299
0.5275
0.5258
Oli
Tabel 11. Hasil Keseluruhan Koefisien
Gesek Kampas Rem Pada Pengujian
Gesek.
13
Dari grafik hasil keseluruhan
diatas menunjukkan bahwa pada
pengujian gesek pengaruh oli, koefisien
gesek kampas rem lebih rendah
dibandingkan
kampas
rem
pada
pengujian pengaruh kering dan air .Hal
ini dikarenakan adanya efek licin yang
dihasilkan oleh oli tersebut sehingga
mengurangi
daya
rekat
kampas
terhadap cakram.Untuk kampas rem
yang memiliki nilai koefisien yang paling
tinggi adalah kampas rem dengan
variasi campuran 17,4%.
campuran resin phenolic dapat mengikat
secara merata terhadap unsur-unsur
yang ada dalam kampas rem seperti,
serbuk kuningan, serbuk aluminium,
calcium carbonate,barium sulfate,karbon
dan fiberglass.
b. Pengujian kekerasan
Kekerasan Kampas Rem
.
Jenis Kampas Nilai Kekerasan rataNo.
rata (HD)
Rem
1.
campuran
17,4%
90
2.
campuran
21,9%
92
3.
campuran
26.1%
91
4.
Campuran
basah
91
Tabel 12. Hasil
Rem
KESIMPULAN
Dari penelitian ini penulis dapat
mengambil kesimpulan, yaitu:
1.Penerapan metode campuran kering
dalam proses pembuatan kampas rem
dapat dilakukan sebagai pengganti
metode campuran basah.
2.Penggunaan variasi resin phenolic
campuran 21,9% mempunyai tingkat
keausan paling rendah dibanding
dengan campuran 17,4% dan 26,1%.
Hal ini dapat di buktikan pada setiap
proses pengujian gesek tingkat
keausan campuran 21,9% yaitu
sebesar
4,3
mm3/menit
pada
pengujian kering, 3,5 mm3/menit pada
pengujian air dan 3,1 mm3/menit pada
pengujian oli.
3.Dari hasil pengujian gesek dan
pengujian kekerasan ,Kualitas kampas
rem campuran metode basah masih
lebih bagus daripada kampas rem
dengan campuran metode kering. Hal
ini dapat dibuktikan pada campuran
17,4% tingkat keausanya lebih tinggi
dibandingkan
dengan
campuran
basah.
Kekerasan Kampas
Histogram perbandingan
rata-rata kampas rem
kekerasan
PERSANTUNAN
Gambar 24. Histogram perbandingan
Rata-rata Kampas Rem
Peneliti mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Allah SWT., yang telah banyak
memberikan
anugrah
dan
hidayahNya.
2. Bapak Ir. Sarjito , MT.Ph.D
3. Bapak Bambang Waluyo Febriantoko,
ST, MT. dan keluarga.
Dari hasil perbandingan diatas
nilai kekerasan kampas rem yang paling
tinggi
adalah kampas rem dengan
variasi resin phenolic campuran 21,9%
sebesar 92 HD. Hal ini disebabkan
karena
selama
proses
sintering
14
4. Ayah dan ibu, beserta keluargaku.
5. Teman-teman seperjuangan choirul,
totok, risky, eko, supri Terimakasih
banyak
atas
bantuan
dan
kerjasamanya.
6. Teman-teman
dan
rekan-rekan
semua mahasiswa Teknik Mesin
UMS yang tidak dapat disebutkan
satu-satu.
Terima kasih atas semua bantuan
yang telah diberikan sehingga penelitian
ini dapat dilaksanakan.
Alhamdulillahirobbil ‘Allamin. .
15
DAFTAR PUSTAKA
Blau, P. J., 2009, Friction Science and Technology, 2nd edition, CRC
Press Taylor & Francis Group, New York.
El-Tayeb, N.S.M., Liew, K.W., 2008, Effect of Water Spray on Friction
and Wear Behaviour of Noncommercial and Comercial Brake
pad Materials, Elsevier, p. 135-144.
Gibson, R.F., 1994, Principle of Composite Material Mechanics,
McGraw-Hill International Book Company, New York.
Haroen, W.K., Waksito, A.T., 2008, Peningkatan Etandar Kanvas Rem
Kendaraan Berbahan Baku Asbestos dan Non Asbestos
(Celulose) Untuk Keamanan, Diakses 17 Februari 2010 jam 21:45
dari
http:/www.lib.bsn.go.id/index.php?/mjlh_artikel/majalah/unduh/52.
http://www.motorera.com/dictionary/DI.html.
Ridwan, 2009, Sistem Pengereman, Diakses 10 januari 2010 Dari
http:/www.otomotif.web.id/system-rem-a42.html.
Sadri,
2009,
Definisi
Cakram/Sadri_zone.html.
Rem,
http:/www.google.com/Rem-
Setiaji, Rahmawan., 2009, Modul pengujian keausan Laboratorium
Metalurgi FisikDepartemen Metallurgi dan Material FTUI.,
Diakses 9 Januari 2010 dari Scribd.
(www.scribd.com/doc/21704473/uji-keausan jam 21.00)
Suga, Kiyokatsu dan Sularso., 1997., Dasar Perencanaan dan Pemilihan
Elemen Mesin., Pradnya Paramita, Jakarta.
Tobiason, F.L., 1990. Phenolic Resin Adhesives. Di dalam Handbook of
Adhesives.Editor :Skeits I. Van Vostrand Reinhold.new york
Tri ,M.S., 2005. Penggunaan Resin Epoxy Dan Resin Polyester
Sebagai Bahan Matrik Pembuatan Kampas Rem , Tugas Akhir S1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.