INFLUENCE OF ROCKWOOL AND FIBREGLASS AS REINFORCEMENT ON FRICTION CHARACTERISTICS AND MECHANICAL PROPERTIES OF COMPOSITE BRAKE MATERIAL - UNS Institutional Repository

  

SKRIPSI

“PENGARUH PENGGUNAAN REINFORCEMENT

  ROCKWOOL DAN FIBERGLASS TERHADAP

KARAKTERISTIK GESEK SERTA SIFAT MEKANIK

BAHAN REM KOMPOSIT

” Dosen Pembimbing I: Dr. Eko Surojo, S.T., M. T. Dosen Pembimbing II : Dody Ariawan, S.T., M.T., Ph.D.

  

Disusun Oleh :

ALFIAN INSANI FADIL

NIM: I0413007

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

  

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2017

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS

  Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri dan seluruh sumber yang dikutip maupun yang dirujuk di dalam daftar pustaka telah saya nyatakan dengan benar. Apabila dikemudian hari karya saya ini merupakan hasil plagiat/menjiplak karya orang lain, maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.

  Surakarta, Desember 2017 Alfian Insani Fadil

  1mm iv

  

MOTTO

Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila kau sudah selesai

(mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada Tuhanmu.

  

(Q.S Al Insyirah : 6-8)

.

HALAMAN PERSEMBAHAN

  Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan puji syukur kehadirat Allah

  Subhanallahu wa Ta’ala

  , penulis mempersembahkan tulisan ini kepada: 1. Kedua orang tua, kakak, dan seluruh keluarga besar yang telah mendampingi serta selalu memberi dukungan dalam perjalanan menempuh skripsi.

  2. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., M.T. dan Bapak Dody Ariawan, S.T., M.T., Ph.D.

  3. Tim penelitian mengenai bahan rem komposit (Dimas, Mas Ilham, Mas Heru, Mas Andi, Mas Hamar, Mas Robby) yang selalu memberi masukan.

  4. Teman-teman mahasiswa dan mahasiswi Teknik Mesin 2013.

  5. Teman-teman Kos dan teman-teman rantau.

  6. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS.

  7. Semua pembaca skripsi ini.

  INFLUENCE OF ROCKWOOL AND FIBREGLASS AS REINFORCEMENT ON FRICTION CHARACTERISTICS AND MECHANICAL PROPERTIES OF COMPOSITE BRAKE MATERIAL Alfian Insani Fadil

  Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta 57126, Indonesia E-mail:

  

Abstract

  This research aims to investigate the influence of rockwool reinforcement and fiberglass

  

reinforcement on mechanical properties and tribological properties of composite brake

material. Composite was manufactured by using a hot press with temperatures of 160ºC.

  Brake lining composites are tested with bending and wear testing in accordance with ASTM D790 and G99. Coefficient of friction testing is conducted with two variation. The first test is conducted with the sliding speed are 3m/s, 6m/s, 9m/s, and 12m/s with a constant contact pressure of 1 mpa. The second test is conducted with the contact pressure are 0.25 MPa, 0.5 MPa, 0.75 MPa, and 1 MPa with a constant sliding speed of 12 m/s. As the results, coefficient of friction, specific wear rate, and flexural strength increase along with the increase of rockwool content in composite brake material. However, the coefficient of friction, specific wear rate, and flexural strength decrease with the enhancement of fiberglass content in composite brake materials.

  Key words: Rockwool, Fiberglass, Reinforcement, Composite, Brake lining.

  PENGARUH PENGGUNAAN REINFORCEMENT ROCKWOOL DAN FIBERGLASS TERHADAP KARAKTERISTIK GESEK SERTA SIFAT MEKANIK BAHAN REM KOMPOSIT Alfian Insani Fadil

  Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia

  E-mail:il.com

  

Abstrak

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan reinforcement rockwool dan reinforcement fiberglass terhadap sifat mekanik dan sifat tribologi. Pembuatan komposit dilakukan dengan menggunakan alat hot press dengan temperatur 160ºC. Komposit kampas rem diuji dengan pengujian bending dan pengujian keausan sesuai dengan ASTM D790 dan G99. Pengujian koefisien gesek dilakukan dengan dua variasi. Variasi yang pertama adalah variasi kecepatan yang terdiri dari 3m/s, 6 m/s, 9 m/s, 12 m/s dengan tekanan konstan sebesar 1 MPa. Variasi yang kedua adalah variasi tekanan yang terdiri dari 0.25 MPa, 0.5 MPa dan 0.75 MPa, dan 1 MPa dengan kecepatan konstan sebesar 12 m/s. Dari hasil penelitian tersebut diperoleh bahwa nilai koefisien gesek, keausan spesifik, dan kekuatan lentur semakin meningkat seiring dengan bertambahnya kandungan rockwool pada bahan rem komposit. Namun, nilai koefisien gesek, keausan spesifik, dan kekuatan lentur semakin menurun seiring dengan bertambahnya kandungan fiberglass pada bahan rem komposit.

  Kata kunci : Rockwool, fiberglass, Reinforcement, Komposit, Kampas rem.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kehadirat Allah atas berkat karunianya,

  Subhanallahu wa Ta’ala

  sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul

  

PENGARUH PENGGUNAAN REINFORCEMENT ROCKWOOL DAN

FIBERGLASS TERHADAP KARAKTERISTIK GESEK SERTA SIFAT

MEKANIK BAHAN REM KOMPOSIT. Skripsi ini disusun untuk melengkapi

  salah satu mata kuliah dan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  Dalam menyusun skripsi ini penulis banyak memperoleh bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada: .

  1. Papa, mama, dan kakak-kakak yang telah memberikan doa dan dorongan serta motivasi baik moral maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

  2. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T. selaku kepala program studi Teknik Mesin.

  3. Bapak Sukmaji Indro Cahyono S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing akademik.

  4. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I yang senantiasa memberikan nasehat, arahan, dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini.

  5. Bapak Doddy Ariawan, S.T., M.T., Ph.D. selaku dosen pembimbing II yang turut serta memberikan arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini.

  6. Bapak Dr. Joko Triyono S.T., M.T. selaku kepala laboratorium material Jurusan Teknik Mesin UNS yang telah membantu kelancaran dalam menyelesaikan skripsi ini.

7. Bapak Dr. Nurul Muhayat S.T., M.T., selaku koordinator TA yang telah membantu kelancaran dalam menyelesaikan skripsi ini.

8. Dimas, Mas Ilham, Mas Andi, Mas Heru, Mas Robby, Mas Hamar selaku rekan tugas akhir yang selalu memberi masukan.

  9. Teman-teman mahasiswa Teknik Mesin 2013 yang telah banyak membantu dan memberi dorongan moril serta motifasi sehingga terselesainya penulisan skripsi ini.

  10. Teman-teman Kos dan teman- teman rantau yang selalu memberi dukungan.

  11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu selama penyusunan skripsi ini.

  Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi masih terdapat kekurangan. Kritik dan saran dari berbagai pihak akademis maupun umum selalu penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini.

  Akhir kata, penulis berharap semoga skipsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khusunya.

  Surakarta, Desember 2017 Penulis

  DAFTAR ISI

  Halaman

  HALAMAN JUDUL ................................................................................................................... i ................................................. HALAMAN SURAT PENUGASAN TUGAS AKHIR ii

  .................................................................................................. iii HALAMAN PENGESAHAN

  ....................................................................... iv PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS HALAMAN MOTTO ................................................................................................................. v HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................................................. vi

  .............................................................................................................

  ABSTRAK (INGGRIS) vii

  ....................................................................................................... viii ABSTRAK (INDONESIA)

  ................................................................................................................ ix KATA PENGANTAR DAFTAR ISI .................................................................................................................................. xi DAFTAR TABEL ........................................................................................................................ xiii

  ................................................................................................................... xiv DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................................... DAFTAR RUMUS

  xv

  .............................................................................................................. xvi DAFTAR LAMPIRAN BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................................................

  1 1.1 Latar Belakang ..................................................................................................................

  1 .........................................................................................................

  1.2 Perumusan Masalah 2 ...............................................................................................................

  1.3 Batasan Masalah 2 ..............................................................................................................

  1.4 Tujuan Penelitian 2 1.5 Sistematika Penelitian .....................................................................................................

  3 BAB II DASAR TEORI ............................................................................................................

  4 ...............................................................................................................

  2.1 Tinjauan Pustaka 4 ..........................................................................................................................

  2.2 Dasar Teori 5 ...................................................................................................................

  2.2.1 Komposit 5 2.2.2 Kampas Rem ............................................................................................................

  8 2.2.3 Rockwool ...................................................................................................................

  10 ................................................................................................................... 2.2.3 fiberglass

  10 ............................................................................................................

  2.3 Tahapan Pengujian 10 .................................................................................................

  2.3.1 Pengujian Keausan 10 2.3.2 Pengujian Bending ..................................................................................................

  11 2.3.3 Pengujian SEM ........................................................................................................

  13 ...........................................................................

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  12 ............................................................................................................

  3.1 Tempat Penelitian 14 ................................................................................................................

  3.2 Bahan Penelitian 14 3.2.1 Rockwool ...................................................................................................................

  14 3.2.2 Fiberglass ..................................................................................................................

  14 .........................................................................................................

  3.2.3 Phenolic Resin 15 ........................................................................................................................

  3.2.4 CaCO

  3

  15 ................................................................................................................

  3.2.5 Karet NBR 16 3.2.6 Grafit ...........................................................................................................................

  16 3.2.7 Cashew Dust .............................................................................................................

  17 .......................................................................................................................

  3.2.8 Fly Ash 17 ....................................................................................................................

  3.3 Alat Penelitian 18 .................................................................................

  3.3.1 Tribometer tipe pin-on-disc

  18

  ..................................................................................

  3.3.2 Universal Testing Machine 19 ...........................................................................................................

  3.3.3 Alat Uji SEM 19 ...................................................................................................

  3.3.4 Timbangan digital 20 3.3.5 Blender .......................................................................................................................

  20 3.3.6 Rangkaian Relay Heater dan Thermocouple ..................................................

  21 ............................................................................................................................

  3.3.7 Oven 21 .................................................................................................................

  3.3.8 Mesin Pres 22 ...........................................................................................................

  3.4 Prosedur Penelitian 23 3.4.1 Tahap Persiapan Bahan .........................................................................................

  23 3.4.2 Tahap Pembuatan Spesimen ................................................................................

  23 ......................................................................

  3.4.3 Bentuk dan Ukuran Spesimen Uji

  25 ......................................................................................................

  3.4.4 Tahap Pengujian 26 ...................................................................................................

  3.5 Diagram Alir Penelitian 29 3.6 Metode Analisis Data .......................................................................................................

  30 3.7 Jadwal Penelitian ...............................................................................................................

  30 ..............................................................................

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  31 .................................................................................

  4.1 Hasil Pengujian Kekuatan Lentur 31 .................................................................................

  4.2 Hasil Pengujian Koefisien Gesek

  37

  4.2.1 Pengaruh Tekanan Kontak Terhadap Koefisien Gesek Bahan Rem Komposit .................................................................................................................

  37

  4.2.2 Pengaruh Kecepatan Gesek Terhadap Koefisien Gesek Bahan Rem .................................................................................................................

  Komposit 40 ...........................................................................................

  4.3 Pengujian Keausan Spesifik

  43 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................

  45 5.1 Kesimpulan .........................................................................................................................

  45 .....................................................................................................................................

  5.2 Saran 45 ................................................................................................................

  DAFTAR PUSTAKA

  46 ..................................................................................................................................

  LAMPIRAN

  49

  DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Komposisi Spesimen Bahan Rem Komposit ......................................................

  23 Tabel 3.2 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ................................................................................

  30 Tabel 4.1 Hasil SEM EDS Spesimen Uji Bending R9G0 .................................................

  35 Tabel 4.2 Hasil Uji Koefisien Gesek Variasi Tekanan Kontak ........................................

  38 Tabel 4.3 Hasil Uji Koefisien Gesek Variasi Kecepatan Sliding .....................................

  41

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komposit Lapis .......................................................................................................

  32 Gambar 4.2 Foto SEM patahan pengujian bending spesimen R9G0 ..............................

  24 Gambar 3.18 Press Panas ............................................................................................................

  24 Gambar 3.19 Proses Post Curing ..............................................................................................

  25 Gambar 3.20 Spesimen Uji Bending ........................................................................................

  25 Gambar 3.21 Spesimen Uji Keausan ........................................................................................

  26 Gambar 3.22 Pengujian Bending ...............................................................................................

  27 Gambar 3.23 Pengujian koefisien Gesek dan Laju Keausan .............................................

  27 Gambar 3.24 Diagram Alir Penelitian .....................................................................................

  29 Gambar 4.1 Nilai kekuatan bending komposit kampas rem dengan variasi serat .......

  34 Gambar 4.3 Foto SEM patahan pengujian bending spesimen R0G9 ..............................

  22 Gambar 3.16 Mesin Pres ..............................................................................................................

  34 Gambar 4.4 Hubungan densitas komposit terhadap fraksi volume .................................

  35 Gambar 4.5 Hubungan void terhadap fraksi volume reinforcement ...............................

  36 Gambar 4.6 Pengaruh tekanan kontak terhadap nilai koefisien gesek ........................38

Gambar 4.7 Hasil SEM spesimen R9G0 pada tekanan kontak 1 MPa dan kecepatan gesek 12 m/s ...........................................................................................40Gambar 4.8 Pengaruh kecepatan sliding terhadap nilai koefisien gesek .......................

  41 Gambar 4.9 Hasil SEM yang menunjukan terdapatnya serat gelas pada spesimen bahan rem komposit ................................................................................43

Gambar 4.10 Pengaruh reinforcement rockwool dan reinforcement fiberglass terhadap nilai keausan spesifik bahan rem komposit

  .................................

  22 Gambar 3.17 Press Dingin ..........................................................................................................

  21 Gambar 3.15 Oven .........................................................................................................................

  6 Gambar 2.2 Komposit Fiber ........................................................................................................

  15 Gambar 3.4 CaCO 3 ........................................................................................................................

  7 Gambar 2.3 Komposit Serpih .....................................................................................................

  7 Gambar 2.4 Komposit Partikel ...................................................................................................

  8 Gambar 2.5 Tribometer Tipe Pin-on-disc ...............................................................................

  11 Gambar 2.6 Bending Tiga Titik .................................................................................................

  12 Gambar 2.7 Perbandingan Resolusi Hasil Mikroskop Optik Dengan SEM .................

  13 Gambar 3.1 Rockwool ...................................................................................................................

  14 Gambar 3.2 fiberglass ...................................................................................................................

  15 Gambar 3.3 Phenolic Resin .........................................................................................................

  15 Gambar 3.5 Karet NBR ................................................................................................................

  21 Gambar 3.14 Rangkaian relay heater dan thermocouple ...................................................

  16 Gambar 3.6 Grafit ..........................................................................................................................

  16 Gambar 3.7 Cashew Dust ............................................................................................................

  17 Gambar 3.8 Fly Ash .......................................................................................................................

  17 Gambar 3.9 Tribometer Tipe Pin-on-disc ...............................................................................

  18 Gambar 3.10 Universal Testing Machine ...............................................................................

  19 Gambar 3.11 Alat Uji SEM .........................................................................................................

  20 Gambar 3.12 Timbangan Digital ...............................................................................................

  20 Gambar 3.13 Blender ....................................................................................................................

  44

  DAFTAR RUMUS Persamaan (2.1) Rumus Keausan Spesifik ............................................................................

  11 Persamaan (2.2) Rumus Kekuatan Lentur .............................................................................

  12

  xvi DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Hasil uji kekuatan lentur .......................................................................................

  47 Lampiran 2 Hasil uji koefisien gesek .......................................................................................

  48 Lampiran 3 Hasil uji keausan spesifik .....................................................................................

  64 Lampiran 4 Perhitungan komposisi bahan ..............................................................................

  65 Lampiran 5 Tabel densitas bahan ..............................................................................................

  66

  xvi