karakteristik komposit partikel arang kayu ulin … · komposit dengan fraksi volume penguat 40%...

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 :


NIM : 135214086

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017


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:


NIM : 135214086

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017


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.


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.


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.


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


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


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


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


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


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


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


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 4.11 Nilai Rata-rata Tenaga Patah dan Nilai Rata-rata Keuletan

Matrik dan Komposit Partikel Arang Kayu Ulin.................. 55


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


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


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 :


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?


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.


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.


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,


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 :


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


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.


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


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.


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


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


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.


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


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


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


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


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


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)


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


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):


http://www.stopcobrake.com/en/file/en.pdf/SAEJ661

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


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.


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


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


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.


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.


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


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.


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


33


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


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


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.


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


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


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:


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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.


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


48

4.5 Tabel Lebar Keausan Benda Uji Komposit


Presentase

Penguat

(%)

Strip

Atas

Strip

Tengah

Strip

bawah Rata-Rata

20 16 21 25 20.7

20 17 20 18 18.3


Pressentase

Penguat

(%)

Strip

atas

Strip

Tengah

Strip

Bawah Rata-Rata

30 16 25 19 20.0

30 17 23 21 20.3


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.


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


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%


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


Harga keuletan (Joule/mm²) 0,003872

3

Sudut α (°) 146°

Sudut β (°) 139°

Harga G R 5,2556

Tenaga patah (mm²) 0,3906



Harga keuletan rata-rata 0,003870


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




2

Sudut α (°) 146°

Sudut β (°) 140°

Harga G R 5,2556




3

Sudut α (°) 146°

Sudut β (°) 141°

Harga G R 5,2556




Harga keuletan rata-rata (Joule/mm²) 0,003394


53



1

Sudut α (°) 146°

Sudut β (°) 142°

Harga G R 5,2556




2

Sudut α (°) 146°

Sudut β (°) 142,5°

Harga G R 5,2556




3

Sudut α (°) 146°

Sudut β (°) 141,5°

Harga G R 5,2556




Harga keuletan rata-rata (Joule/mm²) 0,002840


54



1

Sudut α (°) 146°

Sudut β (°) 140,5°

Harga G R 5,2556




2

Sudut α (°) 146°

Sudut β (°) 140,8°

Harga G R 5,2556




3

Sudut α (°) 146°

Sudut β (°) 142°

Harga G R 5,2556




Harga keuletan rata-rata 0,003324


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


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


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%.


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).


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.


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.


LAMPIRAN


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


62


𝜇𝑠=

𝑚𝑏𝑚𝑎

𝜇𝑠=

520(1000+10,39)

𝜇𝑠=

520(1010,39)

𝜇𝑠=0,51


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


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


3

8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜

𝑊𝑠 =3 × 1,01753

8 × 10,85 × 2,12 × 666000

𝑊𝑠 = 2,57 × 10−8𝑚𝑚2/𝑘𝑔


64

Kampas Rem

𝑏𝑜 3 = 28,8 × 0,0526

𝑏𝑜 3 = 1,5175


3

8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜

𝑊𝑠 =3 × 1,51753

8 × 10,85 × 2,12 × 666000

𝑊𝑠 = 8,55 × 10−8𝑚𝑚2/𝑘𝑔


𝑏𝑜 3 = 19,5 × 0,0526

𝑏𝑜 3 = 1,0263


3

8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜

𝑊𝑠 =3 × 1,02633

8 × 10,85 × 2,12 × 666000

𝑊𝑠 = 2,64 × 10−8𝑚𝑚2/𝑘𝑔


𝑏𝑜 3 = 20,2 × 0,0526

𝑏𝑜 3 = 1,0614


3

8. 𝑟. 𝑃𝑜 . 𝑙𝑜

𝑊𝑠 =3 × 1,06143

8 × 10,85 × 2,12 × 666000

𝑊𝑠 = 2,92 × 10−8𝑚𝑚2/𝑘𝑔


65


𝑏𝑜 3 = 23,5 × 0,0526

𝑏𝑜 3 = 1,236


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


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


67

Contoh Perhitungan Komposit Fraksi Volume 20%

𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐺. 𝑅 = 5,2556

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 = (7,9 × 9,7) = 76,63


= 5, 2556 × (cos 142° − cos 146°)

= 0,2156


=0,2156

76,63

= 0,00281 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚2


𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐺. 𝑅 = 5,2556

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 = (8 × 9,7) = 75,2


= 5, 2556 × (cos 142° − cos 146°)

= 0,2156


=0,2156

75,2

= 0,00286 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚2


𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐺. 𝑅 = 5,2556

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 = (8 × 10) = 83,2


= 5, 2556 × (cos 141° − cos 146°)

= 0,2727


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


karakteristik komposit partikel arang kayu ulin … · komposit dengan fraksi volume penguat 40%...

Documents