III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan dilaboratorium Material Teknik Mesin Universitas

Lampung dan laboratorium uji material kampus baru Universitas Indonesia

Depok.

B. Alat dan Bahan yang digunakan

1. Alat yang digunakan untuk penelitian yaitu sebagai berikut :

a. Cetakan

berbentuk seperti balok untuk mencetak bahan dengan ukuran dimensi

yang sudah ditentukaan.

Gambar 18. Cetakan

Pembuka

spesimen

Bagian

bawah

Bagian

tengah

Bagian

atas

38

b. Thermo controler

Thermo controler dan heater ini digunakan untuk mengatur suhu

temperatur pada cetakan spesimen. Thermo controller dan heater ini

dapat memanaskan elemen pemanas hingga temperatur 600o

C.

Gambar 19. Thermo controler dan heater

c. Furnace

Digunakan untuk proses curing (perlakuan panas komposit) dimana

material komposit dipanaskan dengan temperatur dan waktu tertentu.

Gambar 20. Furnace

Thermo

controler heater

39

d. Mixer

Mixer digunakan sebagai pencampuran bahan-bahan seperti phenolik,

fly ash, serbuk besi, dan bahan lainya, untuk mendapatkan komposisi

yang seragam.

Gambar 21. mixer

e. Dongkrak hidrolik

Untuk mempresskan komposit didalam cetakan agar spesimen menjadi

padat.

Gambar 22. Dongkrak hidrolik

40

f. Timbangan digital

Sebagai alat untuk menimbang berat fly ash, NBR(Nitrile butadine

rubber), phenolic, carbon black, serbuk besi, dan grafit, sebelum

melakukan pencampuran/mixing pada pembuatan komposit.

Gambar 23. Timbangan digital

g. Mesin uji ketahanan aus (Ogoshi high speed universal wear testing

machine)

Fungsi ogoshi high speed universal wear testing machine type OAT-U

adalah untuk menentukan laju keausan suatu material dimana benda uji

memperoleh beban gesek dari disk yang berputar (revolving disc).

Pembebanan. ini akan menghasilkan kontak yang pada akhirnya akan

mengambil sebagian material pada benda uji. Besarnya jejak

permukaan dari material yang tergesek itulah yang dijadikan dasar

penentuan tingkat keausan pada material.

41

`

Gambar 24. Ogoshi high speed universal wear testing machine type

OAT-U

2. Bahan yang digunakan untuk penelitian sebagai berikut :

a. Phenolik resin

Sebagai matrik pada komposit, bahan ini berupa serbuk berwarna hitam

yang memiliki ketahanan panas yang baik. Phenolik digunakan sebagai

bahan utama untuk membuat spesimen. Resin ini mampu tahan pada

temperatur tinggi (thermoset), sampai 2000C.

Gambar 25. Phenolic resin

42

b. Fly ash (abu terbang batu bara)

Sebagai penguat pada bahan komposit dan juga sebagai bahan utama

yang digunakan untuk membuat spesimen

.

Gambar 26. Fly ash

c. Grafit

Grafit termasuk bahan friction modifier tingkat gesekan grafit

dipengaruhi oleh kelembaban dan strukturnya. Penambahan grafit dapat

meningkatkan ketahanan aus serta dapat mempengaruhi koefisien

gesek.

Gambar 27. Grafit

43

d. NBR (Nitril Butadiene Rubber)

NBR digunakan untuk mengurangi kekerasan. NBR dipilih menjadi

bahan penyusun komposit, karna NBR memiliki ketahanan thermal

yang baik dibandingkan jenis karet lainnya.

Gambar 28. NBR (Nitril Butadiene Rubber)

e. Barium sulfat (BaSo4)

Barium sulfat (BaSo4) dapat meningkatkan kerapatan massa dan dapat

meningkatkan ketahanan pada temperatur tinggi serta dapat mengurangi

tingkat keausan. Di indonesia, barium sulfat dalam bentuk serbuk

berwarna putih.

Gambar 29. BaSo4(Barium Sulfat)

44

f. Serbuk besi

Serbuk besi yang berwarna hitam dengan massa jenis besi besar

sehingga dengan kadar yang sama dengan komponen penyusun lainnya,

volume besi ini relatif lebih kecil. Serbuk ini ditambahkan sebagai

material gesek agar dapat memperbaiki karakteristik thermal komposit.

Serbuk besi memiliki konduktivitas thermal dan difusivitas thermal

yang baik.

Gambar 30. Serbuk besi

C. Prosedur Penelitian

Prosedur pada pengambilan data dalam penelitian ini menjadi beberapa

tahapan yaitu sebagai berikut :

1. Study literature

Pada proses penelitian yang dilakukan yaitu dengan pengumpulan data

awal. Pada study awal dilakukan langkah-langkah seperti survey lapangan

yaang berhubungan dengan penelitian yang dilakukan serta mengambil

data-data penelitian yang sudah ada sebagai pembanding terhadap hasil

pengujian yang akan dianalisa.

45

2. Melakukan persiapan pemilihan serbuk

Serbuk yang digunakan pada penelitian ini memiliki bermacam-macam.

Langkah-langkah dalam persiapan serbuk ini sebagai berikut :

a. Pemilihan serbuk yang digunakan.

b. Serbuk yang digunakan menurut kebutuhan yang diinginkan.

c. Campurkan serbuk menggunakan mixer agar setiap campuran serbuk

merata.

d. Setelah merata serbuk siap dimasukkan kedalam cetakan.

3. Proses pencampuran komposit

Pada proses pembuatan komposit memiliki langkah-langkah yang

dilakukan sebagai berikut :

a. Persiapan serbuk-serbuk yang sudah dicampurkan (mixing) kemudian

dilakukan proses pembuatan sesuai bentuk pada cetakan.

1. Persiapan matriks

Pencampuran untuk pembuatan spesimen uji keausan, matriks yang

digunakan adalah resin phenolic. Resin ini memiliki warna hitam

pekat dan berbentuk serbuk. Resin ini digunakan karna memiliki

ketahanan temperatur tinggi. Komposisi matriks yang digunakan

sebanyak 60%.

2. Persiapan bahan penguat (Reinforcement)

Bahan penguat yang digunakan adalah fly ash batu bara PLTU

Tarahan. Fly ash mengandung bahan seperti: silikat (SiO2),

alumina(Al2O3), dan besi oksida(Fe2O3), sisanya adalah karbon,

46

kalsium, magnesium, dan belerang. Fly ash ini memiliki bentuk

serbuk berwarna abu-abu. Komposisi fly ash yang digunakan yaitu

sebanyak 5%, 10%, dan 15%.

3. Persiapan bahan pengisi (Filler)

Bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit ini

adalah serbuk besi (Fe), dan barium sulfat (BaSO4). Serbuk besi

(Fe) digunakan untuk menaikkan konduktifitas thermal, dan akan

meningkatkan koefisien gesek. Barium sulfat (BaSo4) memiliki

fungsi memperbaiki ketahanan matriks pnenolic terhadap

temperatur tinggi. Komposisi serbuk besi (Fe) yang digunakan

yaitu sebanyak 5%, dan barium sulfat (BaSO4) sebanyak 10%.

4. Persiapan bahan pengikat (Binder)

Bahan pengikat yang digunakan adalah NBR (Nitrile Butadiene

Rubber). NBR digunakan untuk meningkatkan fleksibilitas

komposit dan memiliki ketahanan thermal yang baik

dibandingkan dengan jenis karet yang lain. Komposisi NBR yang

digunakan sebanyak 15%, 10%, 5%.

5. Persiapan bahan Friction modifier

Friction modifier berfungsi untuk memodifikasi atau mengatur

koefisien gesek. Bahan yang digunakan sebagai Friction modifier

adalah grafit. Grafit dapat meningkatkan ketahanan aus serta

mempengaruhi koefisien gesek. Komposisi grafit yang digunakan

sebanyak 5%.

47

Dibawah ini merupakan tabel data bahan penyusun komposit dan variasi

komposisi yaitu:

Tabel 3. Komposisi bahan penyusun komposit

Bahan penyusun komposit

Variasi komposisi komposit (%)

A B C

Phenolic resin

60%

60%

60%

Fly ash

5%

10%

15%

NBR (Nitrile Butadiene Rubber)

15%

10%

5%

BaSO4 (Barium sulfat)

10%

10%

10%

Grafit

5%

5%

5%

Serbuk besi (Fe)

5%

5%

5%

48

4. Pembuatan spesimen uji

Setelah menyiapkan bahan penyusun komposit yang berupa phenolic resin,

fly ash, NBR, BaSO4 (Barium sulfat), grafit, serbuk besi (Fe) dengan

komposisi yang sudah sesuai, selanjutnya mencampur komposisi (mixing)

dengan lama waktu pencampuran 20 menit. Sehingga mendapatkan

campuran yang homogen. Selanjutnya adalah memasukkan bahan bahan

yang telah tercampur kedalam cetakan yang telah diberi oli untuk

mempermudah mengeluarkan komposit dari cetakan. Kemudian

memanaskan komposit dengan temperatur 250o C dan ditekan dengan

tekanan 5 ton selama 30 menit. Setelah proses penekanan selesai

selanjutnya adalah proses curing pada proses ini spesimen komposit

dipanaskan dengan menggunakan Furnace selama 4 jam dengan

temperatur 150o C. Selanjutnya mengamplas spesimen agar permukaan

yang akan diuji kekerasan memiliki permukaan yang rata dan halus,

selanjutnya memberi label (Kode spesimen).

Tabel 4. Jumlah spesimen pengujian ketahanan aus sebagai berikut :

Pengujian Jumlah spesimen komposit

Ketahanan aus

Variasi A Variasi B Variasi C

6 6 6

49

Tabel 5. data hasil pengujian yang diinginkan :

Kode

Sampel

lebar

(b)

[mm]

Tebal

cincin

(B)

[mm]

(d)

[mm]

Beba

n

(P)

[Kg]

Jrk

lcr

(x)

[m]

Kecepatan

[m/s]

Spesifik

abrasi

[mm³/mm]

Na151

Nb152

Na153

Nb154

Na155

Nb156

Na101

Nb102

Na103

Nb104

Na105

Nb106

Na51

Nb52

Na53

Nb54

Na55

Nb56

a. Pengujian cetakan ketahanan aus sesuai dengan standar ASTM G 99 -

95 yaitu sebagai berikut :

Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode

dan teknik, yang semuanya bertujuan untuk mensimulasikan kondisi

keausan aktual. Salah satunya adalah dengan metode Ogoshi dimana

50

benda uji memperoleh beban gesek dari disk yang berputar (revolving

disc). Pembebanan gesek ini akan menghasilkan kontak antar

permukaan yang berulang-ulang yang pada akhirnya akan mengambil

sebagian material pada permukaan benda uji. Besarnya jejak

permukaan dari material tergesek itulah yang dijadikan dasar

penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam

jejak keausan maka semakin tinggi volume material yang terlepas dari

benda uji. Ilustrasi skematis dari kontak permukaan antara revolving

disc dan benda uji. (Novianto, 2013)

Gambar 31. Ilustrasi pengujian keausan(Callister, 2007)

Keterangan :

P : Beban h : Kedalaman bekas injakan

r : jari- jari revolving disk b : Lebar bekas injakan

B : Tebal revolving disk ω : Kecepatan putar

51

Rumus uji keausan yaitu sebagai berikut :

………………………………...…………………..…(1)

Dimana:

B = lebar piringan pengaus (mm)

b = lebar keausan pada benda uji (mm)

r = jari-jari piringan pengaus (mm)

W = harga keausan spesifik (mm3/mm)

x = jarak luncur (m)

52

D. Alur proses Penelitian

Dibawah ini menunjukkan gambar diagram alur penelitian yang akan

dilakukan yaitu sebagai berikut :

Gambar 32. Diagram alir penelitian

Pengumpulan data

Selesai

Pengolahan data

Pengujian keausan dan pengujian makro

Pencampuran bahan pembuatan spesimen seperti :

phenolic, fly ash, NBR, carbon black, grafit,

serbuk besi, BaSo4

MULAI

Study literatur

Alat ukur, bahan, dan alat uji

Pembuatan komposit