karakteristik komposit partikel arang kayu ulin … · komposit dengan fraksi volume penguat 40%...
Post on 05-Jul-2019
226 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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
2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
i
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
2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
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
2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
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
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
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 PUSTAKA ..................................................................................... 60
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
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 :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
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?
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
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.
5. Pembanding adalah kampas rem cakram sepeda motor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
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,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
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 :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
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.
Gambar 2.5.Komposit partikel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
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)
Gambar 2.6.Bentuk-bentuk reinforcement agent
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dalam proses pembuatan komposit. Vcomposit adalah hasil campuran dari masing-
masing prosentase reinforcing, matrik, dan katalis.
Dalam pembuatan komposit dapat digunakan persamaan sebagai berikut.
VcatVmVrVcomposit , (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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
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 SF 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
sm
m (2.2)
Dengan catatan :
S = koefisien static
bm = massa pemberat
am = massa benda uji + massa pemberat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
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:
OO
O
SPr
bBW
...8
.3
𝑚𝑚2
𝑘𝑔 (2.3)
Dengan catatan :
B = lebar piringan pengaus ( 3 mm)
ob = lebar keausan pada benda uji (mm)
r = jari-jari piringan pengaus (10,85 mm)
OP = 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
(Final load tabel)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
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
Α = besar sudut pada saat palu akan dilepasakan tanpa benda uji
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
W = tenaga patah
Harga keliatan suatu bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus
(Santoso, 2007):
Keliatan = 𝑊
𝐴 (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):
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
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
Gambar 3.1.Skema jalannya penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
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.
Gambar 3.2.Sebelum dan sesudah diarangkan pada suhu 200°C
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
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
Gambar 3.5.Cetakan komposit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
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 𝜌 =𝑚
𝑣 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 = 20
100 x 300 ml x 0,7 gr/ml
= 42 gram.
Resin = 40
100 x 300 ml
= 120 ml
Hardener = 40
100 x 300 ml
= 120 ml
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Untuk komposit fraksi volume penguat 30% partikel arang kayu ulin dan
matrik yang dibutuhkan, yaitu sebanyak :
Partikel = 30
100 x 300 ml x 0,7 gr/ml
= 63 gram.
Resin = 35
100 x 300 ml
= 105 ml
Hardener = 35
100 x 300 ml
= 105 ml
Untuk komposit fraksi volume penguat 40% partikel arang kayu ulin dan
matrik yang dibutuhkan, yaitu sebanyak:
Partikel = 40
100 x 300 ml x 0,7 gr/ml
= 84 gram.
Resin = 30
100 x 300 ml
= 90 ml
Hardener = 30
100 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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
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
Gambar 3.8.Skema Benda Uji Impak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
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:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
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 :
𝐹 = 𝑚𝑏 . 𝑔 3.2
𝑓𝑠 = 𝜇𝑠.𝑁 3.3
Benda mulai bergerak saat F ≥ 𝑓𝑠
F = 𝑓𝑠
𝑚𝑏 . 𝑔 = 𝜇𝑠. 𝑁
𝑚𝑏 . 𝑔 = 𝜇𝑠. 𝑚𝑎. 𝑔
𝜇𝑠 =𝑚𝑏
𝑚𝑎
Keterangan :
𝑚𝑎 = Massa benda uji + Massa pemberat
𝑚𝑏 = Massa pemberat
𝜇𝑠 = 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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
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 3.10.Mesin uji keausan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
beban kejut dari lengan yang dilepas dari sudut 150°, kemudian lengan
membentuk sudut (β) yang dibentuk setelah palu mematahkan benda uji.
Gambar 3.12.Mesin uji impak charpy
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
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
Tempat Air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
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
(𝜇𝑠)
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
(𝜇𝑠)
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
(𝜇𝑠)
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Tabel 4.3 Nilai Koefisien Gesek Matrik, Komposit Campuran Partikel Arang
Kayu Ulin, dan Kampas Rem
No
Harga Koefisien Gesek
Matrik
(𝜇𝑠)
Kampas
Rem
(𝜇𝑠)
Komposit
Fraksi
volume 20%
(𝜇𝑠)
Komposit
Fraksi
volume 30%
(𝜇𝑠)
Komposit
Fraksi
volume 40%
(𝜇𝑠) 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
0,000,040,080,120,160,200,240,280,320,360,400,440,480,520,560,600,640,68
Epoxy Kampas 20% 30% 40%
Ko
efis
ien
ges
ek
Benda uji
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
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
Strip Bawah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
4.5 Tabel Lebar Keausan Benda Uji Komposit
Komposit Fraksi Volume 20%
Presentase
Penguat
(%)
Strip
Atas
Strip
Tengah
Strip
bawah Rata-Rata
20 16 21 25 20.7
20 17 20 18 18.3
Komposit Fraksi Volume 30%
Pressentase
Penguat
(%)
Strip
atas
Strip
Tengah
Strip
Bawah Rata-Rata
30 16 25 19 20.0
30 17 23 21 20.3
Komposit Fraksi Volume 40%
Presentase
Penguat
(%)
Strip
Atas
Strip
Tengah
Strip
Bawah Rata-Rata
40 29 27 15 23.7
40 25 24 21 23.3
Keterangan: Pembesaran Mikroskop 50X
Setiap 19 strip sama dengan panjang 1 mm
Dari tabel 4.4 dan 4.5 dapat dilihat nilai bahwa benda uji kampas rem
memiliki rata-rata lebar keausan sebesar 1,52 mm. Untuk lebar keausan rata-rata
yang dimiliki benda uji epoxy sebesar 1,02 mm. Pada benda uji komposit partikel
arang kayu ulin dengan fraksi volume 20% memiliki lebar keausan sebesar 1,03
mm, fraksi volume 30% memiliki lebar keausan sebesar 1,06 mm, dan yang
paling mendekati lebar keausan kampas rem yakni fraksi folume 40% yang
memiliki lebar keausan 1,24 mm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Tabel 4.6 Nilai keausan Matrik, Kampas Rem, dan Komposit Partikel Arang Kayu
Ulin
Benda
uji
KEAUSAN SPESIFIK
Matrik
(x10-8
)
(mm2/kg)
Fraksi
Volume
20%
(x10-8
)
(mm2/kg)
Fraksi
Volume
30%
(x10-8
)
(mm2/kg)
Fraksi
Volume
40%
(x10-8
)
(mm2/kg)
Kampas
Rem
(x10-8
)
(mm2/kg)
1 3,00 3,15 2,85 4,73 10,2
2 2,19 2,19 3,00 4,53 7,2
Rata-rata 2,57 2,64 2,92 4,63 8,65
Gambar 4.4.Grafik Laju Keausan Rata-Rata Benda Uji
Dari grafik keausan pada gambar 4.4, dapat dilihat bahwa nilai keausan
spesifik kampas rem sebesar 8,55x10-8
mm2/kg. Pada epoxy nilai keausan
spesifiknya yakni 2,75x10-8
mm2/kg. Sedangkat untuk masing-masing nilai
keausan spesifik dari fraksi volume 20%, 30, dan 40%, yaitu 2,64x10-8
mm2/kg ,
2,92x10-8
mm2/kg , dan 4,63x10
-8 mm
2/kg. Komposit partikel arang kayu ulin
dengan fraksi volume 40% memiliki laju keausan spesifik yang paling mendekati
nilai keausan spesifik kampas rem pembanding.
2,57E-08 2,64E-08 2,92E-08
4,63E-08
8,55E-08
0
1E-08
2E-08
3E-08
4E-08
5E-08
6E-08
7E-08
8E-08
9E-08
EPOXY 20% 30% 40% KAMPAS REM
Laju
ke
ausa
n s
pe
sifi
k (m
m²/
kg)
Benda uji
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Dalam hal ini dapat diambil penjelasan bahwa, partikel kayu ulin yang
diarangkan dapat mempengaruhi laju keausan pada benda uji kampas rem
komposit. Dapat dilihat dari data yang ada bahwa pertambahan partikel arang
kayu ulin membuat lebar keausanya semakin luas atau dengan kata lain semakin
sedikit campuran partikel arang kayu ulin akan membuat benda komposit menjadi
tahan aus. Namun didalam penelitian ini tidak diambil nilai laju keausan yang
paling besar ataupun kecil, akan tetapi mengambil nilai laju keausan yang paling
mendekati nilai laju keausan kampas rem pembanding yang ada. Dari hal ini maka
didapatkan bahwa nilai komposit partikel arang kayu ulin yang paling mendekati
kampas rem adalah komposit dengan fraksi volume 40%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
4.3 Hasil Pengujian Impak
Metode yang digunakan dalam pengujian impak adalah metode Charppy.
Hal ini dilakukan untuk mengetahui nilai keuletan material tersebut. Pengujian ini
menggunakan 3 spesimen pada tiap variasinya untuk dilakukan perhitungan
kekuatanya. Data yang didapat adalah berupa sudut (β) yang ditunjukkan oleh
jarum penunjuk terhadap dial (piringan angka). Data dan hasil perhitungan
keseluruhan dapat dilihat dari tabel 4.7 – 4.10:
Tabel 4.7 Harga keuletan Epoxy
Benda Uji Epoxy
1
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 141°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Jolue) 0,2727
Luas penampang patahan (mm²) 83,2
Harga keuletan (Joule/mm2) 0,003277
2
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 140°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,3310
Luas penampang patahan (mm²) 85,5
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,003872
3
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 139°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (mm²) 0,3906
Luas penampang patahan (mm²) 87,55
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,004461
Harga keuletan rata-rata 0,003870
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Tabel 4.8 Harga Keuletan Fraksi Volume 20%
Benda Uji Fraksi volume 20%
1
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 142°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,2156
Luas penampang patahan (mm²) 76,63
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,002813
2
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 140°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,3310
Luas penampang patahan (mm²) 77,6
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,004266
3
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 141°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,2727
Luas penampang patahan (mm²) 87,87
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,003103
Harga keuletan rata-rata (Joule/mm²) 0,003394
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Tabel 4.9 Harga Keuletan Fraksi Volume 30%
Benda Uji Fraksi volume 30%
1
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 142°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,2156
Luas penampang patahan (mm²) 75,2
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,002867
2
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 142,5°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,1875
Luas penampang patahan (mm²) 75,8
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,002475
3
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 141,5°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,2440
Luas penampang patahan (mm²) 76,8
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,003177
Harga keuletan rata-rata (Joule/mm²) 0,002840
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Tabel 4.10 Harga Keuletan Fraksi Volume 40%
Benda Uji Fraksi volume 40%
1
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 140,5°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,3017
Luas penampang patahan (mm²) 81,06
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,003722
2
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 140,8°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,2842
Luas penampang patahan (mm²) 79,8
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,003562
3
Sudut α (°) 146°
Sudut β (°) 142°
Harga G R 5,2556
Tenaga patah (Joule) 0,2156
Luas penampang patahan (mm²) 80,16
Harga keuletan (Joule/mm²) 0,002689
Harga keuletan rata-rata 0,003324
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Tabel 4.11 Nilai Rata-Rata Tenaga Patah dan Nilai Keuletan Rata-Rata Keuletan
Matrik dan Komposit Partikel Arang Kayu Ulin.
Benda
uji
Luas
Penampang
patahan
(mm2)
Tenaga
Patah
(Joule)
Keuletan
(joule/mm2)
Tenaga
Patah Rata-
Rata
(Joule)
Keuletan
Rata-Rata
(Joule/mm2)
Epoxy
83,2 0,2727 0,00327
0,3315 0,00387 85,5 0,3310 0,00387
87,5 0,3906 0,00446
20%
76,6 0,2156 0,00281
0,2731 0,00339 77,6 0,3310 0,00426
87,9 0,2727 0,00310
30%
75,2 0,2156 0,00286
0,2157 0,00284 75,8 0,1875 0,00247
76,8 0,2440 0,00317
40%
81,6 0,3017 0,00372
0,2672 0,00332 79,8 0,2842 0,00356
80,2 0,2156 0,00268
Gambar 4.5.Grafik Tenaga Patah Rata-Rata Benda Uji
0,3315
0,2731
0,2157
0,2672
0,0000
0,0500
0,1000
0,1500
0,2000
0,2500
0,3000
0,3500
Epoxy 20% 30% 40%
Ten
ag
a P
ata
h
(Jo
ule
)
Benda Uji
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Dari grafik 4.5 dapat dilihat hasil nilai tenaga patah dari benda uji
komposit partikel arang kayu ulin dan benda uji epoxy. Dari data tersebut
menujukkan bahwa semakin banyak campuran penguat partikel arang kayu ulin
membuat tenaga patah semakin mengecil. Namun pada benda uji fraksi volume
partikel 40% tenaga patah mengalami peningkatan dikarenakan pada benda uji
yang digunakan tidak mendapatkan pendistribusian partikel secara baik sehingga
membuat tenaga patahnya justru meningkat bukanya menurun.
Gambar 4.6.Grafik Harga Keuletan Rata-rata Benda Uji
Dari garfik 4.6 dapat nilai keuletan dari benda uji komposit partikel arang
kayu ulin dan benda uji epoxy. Data tersebut menjelaskan bahwa nilai keuletan
epoxy cukup baik apabila tidak diberi campuran partikel arang kayu ulin. Pada
benda uji koposit partikel arang kayu ulin ternyata memberi pengaruh pada nilai
keuletannya, namun pengaruh yang diberikan oleh partikel arang kayu ulin
tersebut tidak begitu begitu besar. Seperti yang dapat dilihat dari perolehan harga
keuletan benda uji komposit dengan campuran partikel arang kayu uli. Fraksi
volume 20%, 30%, dan 40% tingkat nilai keausannya tidak begitu jauh. Komposit
dengan fraksi volume 20% sedikit lebih baik untuk nilai keuletannya jika
dibandingkan dengan komposit fraksi volume lainnya. Hal ini dapat disebabkan
0,00387
0,00339
0,00284
0,00332
0,00000
0,00050
0,00100
0,00150
0,00200
0,00250
0,00300
0,00350
0,00400
0,00450
Epoxy 20% 30% 40%
Ha
rga
Keu
leta
n
(jo
ule
/mm
²)
Benda Uji
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
karena campuran partikel arang kayu ulin dengan pengikatnya sangat pas,
sehingga pengikatan partikel arang kayu ulin yang dilakukan resin dapat
terdistribusi dengan baik.
Pada grafik 4.6 data nilai keuletan berangsur-angsur menurun dengan
seiring bertambahnya partikel. Seperti halnya pada benda uji epoxy, komposit
fraksi volume 20%, dan komposit fraksi volume 30% yang dapat dilihat bahwa
seiring bertambahnya partikel arang kayu ulin berdampak pada melemahnya
kekuatan komposit itu sendiri akibat dari semakin menurunya daya ikatan antara
partikel dan matrik pengikatnya. Tetapi pada fraksi volume 40% dapat dilihat
adanya peningkatan nilai keuletan komposit. Hal ini dapat terjadi karena benda uji
komposit fraksi 40% yang digunakan pada saat pengujian tidak mendapatkan
pendistribusian partikel yang merata pada saat pencetakan sehingga mebuat
komposit dengan fraksi volume 40% ini memiliki harga keuletan yang lebih tinggi
dibanding dengan komposit yang memiliki fraksi volume 30%.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Setelah menganalisa data-data yang diperoleh dari hasil penelitian
komposit berpenguat partikel arang kayu ulin dengan matrik epoxy, maka dapat
diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari hasil pengujian koefisien gesek, dapat diketahui bahwa setiap
pertambahan volume partikel arang kayu ulin dapat meningkatkan nilai
koefisien gesek komposit. Koefisien gesek komposit terbesar dimiliki oleh
komposit dengan presentase penguat partikel arang kayu ulin sebesar 40%
yaitu sebesar 0,54. Benda uji kampas rem yang digunakan sebagai
pembanding nilai koefisien geseknya adalah 0,47 lebih kecil dibandingkan
dengan koefisien gesek yang dimiliki komposit.
2. Nilai laju keausan benda uji kampas rem masih lebih baik dari nilai laju
keausan spesifik komposit dengan penguat partikel arang kayu ulin. Nilai
keausan spesifik yang dimiliki kampas rem yakni sebesar 8,65x10-8
mm2/kg. Sedangkan keausan spesifik komposit partikel arang kayu ulin
yang terbesar dimiliki oleh komposit partikel arang kayu ulin dengan
fraksi volume 40%, yakni sebesar 4,63x10-8
mm2/kg. pada benda uji
koefisien gesek pertambahan fraksi volume arang pada komposit dapat
meningkatkan nilai keausan spesifiknya.
3. Semakin banyak partikel arang kayu ulin yang digunakan dapat
menurunkan nilai tenaga patah dan nilai keuletannya yang dimiliki oleh
komposit. Nilai tenaga patah yang didapat dari pengujian ini, yaitu antara
(0,3315-0,2157 Joule) dan nilai keuletannya antara (0,00387 - 0,00284
Joule/mm2).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
4. Setelah membandingkan data yang didapatkan diketahui komposit dengan
fraksi volume 40% memiliki nilai koefisien geseknya lebih tinggi dari
kampas rem tetapi nilai keausan spesifiknya lebih rendah dibanding
dengan kampas rem. Jadi dari hasil penelitian menjelaskan komposit
partikel arang kayu ulin belum bisa dipergunakan sebagai kampas rem
pengganti alternatif untuk menggantikan kampas rem yang sudah ada
dipasaran.
5.2 Saran
Agar penelitian-penelitian yang dilakukan berikutnya bisa mendapatkan
hasil yang lebih baik makan penulis memberikan beberapa saran sebagai berikut:
1. Penguat yang digunakan dapat dicari lagi yang lebih baik dibandingkan
dengan penguat yang berasal dari partikel arang kayu ulin.
2. Beban yang dipergunakan bisa lebih divariasikan lagi, sehingga ada
perbandingan nilai koefisien gesek yang lebih banyak.
3. Waktu dan jarak tempuh dalam proses pengausan pada pengujian keasuan
sebaiknya diperpanjang, sehingga hasil yang didapatkan nantinya lebih
baik lagi.
4. Jumlah masing-masing benda uji pada pengujian impak bisa ditambah
jumlahnya, sehingga data yang didapatkan bisa lebih valid.
5. Dapat menambahkan pengujian lain selain dari pengujian yang telah
dilakukan seperti pengujian thermal atau pengujian lain yang bersangkutan
dengan kampas rem.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 1987, Annual Book of ASTM Standart, American For Testing Material,
Philadelpia.PA.
Finda TA, 2006. Komposit Berpenguat Partikel Tempurung Kelapa Sawit
Dengan Resein Arindo Butek 3210 Sebagai Penggati Alternatif
Kampas Rem. Tugas Akhir. Fakultas Teknik Universitas Sanata
Dharma. Yogyakarta.
Hadi B. K, 2000, Mekanika Struktur Komposit, Departemen Pendidikan
Nasional.
Iswantoro Y, 2008. Kekuatan Tarik Dan Kekuatan Impak Komposit Partikel
Arang Kayu Jati Mermatrik Epoxy, Tugas Akhir. Fakultas Teknik
Universitas Santa Dharma. Yogyakarta.
Jones, R.M, 1975, Mrchanics of Composite Material, MC Graw Hill, New York.
Modul Praktikum Uji Keausan. Laboratorium Jurusan |Teknik Mesin Universitas
Gajah Mada Yogyakarta.
Modul Praktikum Ilmu Logam, Laboran Jurusan |Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
Qurohman, M.T, Analisa Beban Pengereman Terhadap Kualitas Kampas Rem
Tromol Mobil dengan Metode Oghosi. Teknik Mesin Politekik Harapan
Bersama. Tegal.
Santoso AB. 2007. Pengaruh Perlakuan Kimia Serat Widuri (Calotropis
Giganten) Terhadap Sifat Mekanis Komposit. Tugas Akhir. Fakultas
Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. Yogytakarta.
Surdia T, 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, Institusi Teknologi Bandung.
Sutrisno, 1981, Fisika Dasar Mekanika, Institusi Teknologi Bandung, Bandung
Swandono, F.B, 2008. Keausan Dan Kekuatan Impak Bahan Komposit Arang
Kayu Glugu Bermatrik Epoxy. Tugas Akhir. Fakultas Teknik
Universitas Sanata Dharma. Yogyakarta.
Van Vlack, L.H, 1985, Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi kelima, Erlangga,
Jakarta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LAMPIRAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Lampiran I
Perhitungan Nilai Rata-Rata Koefisien Gesek Pada Komposir Partikel Arang
Kayu Ulin
Epoxy
𝜇𝑠=
𝑚𝑏𝑚𝑎
𝜇𝑠=
473,75(1000+10,39)
𝜇𝑠=
473,5(1010,39)
𝜇𝑠=0,47
Kampas Rem
𝜇𝑠=
𝑚𝑏𝑚𝑎
𝜇𝑠=
481,25(1000+10,39)
𝜇𝑠=
481,25(1010,39)
𝜇𝑠=0,47
Komposit Fraksi volume 20%
𝜇𝑠=
𝑚𝑏𝑚𝑎
𝜇𝑠=
493,75(1000+10,39)
𝜇𝑠=
493,75(1010,39)
𝜇𝑠=0,49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Komposit Fraksi volume 30%
𝜇𝑠=
𝑚𝑏𝑚𝑎
𝜇𝑠=
520(1000+10,39)
𝜇𝑠=
520(1010,39)
𝜇𝑠=0,51
Komposit Fraksi volume 40%
𝜇𝑠=
𝑚𝑏𝑚𝑎
𝜇𝑠=
543,75(1000+10,39)
𝜇𝑠=
543,75(1010,39)
𝜇𝑠=0,54
Keterangan :
Mb : Massa Benda
Ma : Massa spesimen + Pemberat
𝜇𝑠 : Koefisien Gesek
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
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 :
𝑏𝑜 3 = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑡𝑟𝑖𝑝 × 0,0526
𝑊𝑠 =𝐵. 𝑏0
3
8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜
𝑊𝑠 = ⋯ 𝑚𝑚2/𝑘𝑔
Epoxy
𝑏𝑜 3 = 19,3 × 0,0526
𝑏𝑜 3 = 1,0175
𝑊𝑠 =𝐵. 𝑏0
3
8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜
𝑊𝑠 =3 × 1,01753
8 × 10,85 × 2,12 × 666000
𝑊𝑠 = 2,57 × 10−8𝑚𝑚2/𝑘𝑔
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Kampas Rem
𝑏𝑜 3 = 28,8 × 0,0526
𝑏𝑜 3 = 1,5175
𝑊𝑠 =𝐵. 𝑏0
3
8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜
𝑊𝑠 =3 × 1,51753
8 × 10,85 × 2,12 × 666000
𝑊𝑠 = 8,55 × 10−8𝑚𝑚2/𝑘𝑔
Komposit Fraksi Volume 20%
𝑏𝑜 3 = 19,5 × 0,0526
𝑏𝑜 3 = 1,0263
𝑊𝑠 =𝐵. 𝑏0
3
8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜
𝑊𝑠 =3 × 1,02633
8 × 10,85 × 2,12 × 666000
𝑊𝑠 = 2,64 × 10−8𝑚𝑚2/𝑘𝑔
Komposit Fraksi Volume 30%
𝑏𝑜 3 = 20,2 × 0,0526
𝑏𝑜 3 = 1,0614
𝑊𝑠 =𝐵. 𝑏0
3
8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜
𝑊𝑠 =3 × 1,06143
8 × 10,85 × 2,12 × 666000
𝑊𝑠 = 2,92 × 10−8𝑚𝑚2/𝑘𝑔
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Komposit Fraksi Volume 40%
𝑏𝑜 3 = 23,5 × 0,0526
𝑏𝑜 3 = 1,236
𝑊𝑠 =𝐵. 𝑏0
3
8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜
𝑊𝑠 =3 × 1,02363
8 × 10,85 × 2,12 × 666000
𝑊𝑠 = 4,63 × 10−8𝑚𝑚2/𝑘𝑔
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
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 :
𝑇𝑒𝑛𝑎𝑔𝑎 𝑃𝑎𝑡𝑎 = 𝐺. 𝑅 (cos 𝛽 − cos 𝛼) 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ𝑎𝑛 = 𝑇𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ𝑎𝑛 × 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ𝑎𝑛 (𝑚𝑚2)
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑘𝑒𝑢𝑙𝑒𝑡𝑎𝑛 =𝑇𝑒𝑛𝑎𝑔𝑎 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ𝑎𝑛 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚2
Contoh Perhitungan Epoxy
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐺. 𝑅 = 5,2556
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 = (8,4 × 10) = 83,2
𝑇𝑒𝑛𝑎𝑔𝑎 𝑃𝑎𝑡𝑎ℎ
= 5, 2556 × (cos 141° − cos 146°)
= 0,2727
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐾𝑒𝑢𝑙𝑒𝑡𝑎𝑛
=0,2727
83,2
= 0,00327 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Contoh Perhitungan Komposit Fraksi Volume 20%
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐺. 𝑅 = 5,2556
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 = (7,9 × 9,7) = 76,63
𝑇𝑒𝑛𝑎𝑔𝑎 𝑃𝑎𝑡𝑎ℎ
= 5, 2556 × (cos 142° − cos 146°)
= 0,2156
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐾𝑒𝑢𝑙𝑒𝑡𝑎𝑛
=0,2156
76,63
= 0,00281 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚2
Contoh Perhitungan Komposit Fraksi Volume 30%
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐺. 𝑅 = 5,2556
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 = (8 × 9,7) = 75,2
𝑇𝑒𝑛𝑎𝑔𝑎 𝑃𝑎𝑡𝑎ℎ
= 5, 2556 × (cos 142° − cos 146°)
= 0,2156
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐾𝑒𝑢𝑙𝑒𝑡𝑎𝑛
=0,2156
75,2
= 0,00286 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚2
Contoh Perhitungan Komposit Fraksi Volume 40%
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐺. 𝑅 = 5,2556
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 = (8 × 10) = 83,2
𝑇𝑒𝑛𝑎𝑔𝑎 𝑃𝑎𝑡𝑎ℎ
= 5, 2556 × (cos 141° − cos 146°)
= 0,2727
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
𝑯𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑲𝒆𝒖𝒍𝒆𝒕𝒂𝒏
=0,2727
83,2
= 0,00327 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚2
Lampiran IV
Alat-Alat Yang digunakan dalam pembuatan kampas rem komposit partikel
arang kayu ulin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
top related