ANALISIS PERFORMA KAMPAS REM NON ASBES VARIASI SERAT BAMBU …eprints.ums.ac.id/71697/13/Halaman...
Transcript of ANALISIS PERFORMA KAMPAS REM NON ASBES VARIASI SERAT BAMBU …eprints.ums.ac.id/71697/13/Halaman...
TUGAS AKHIR
ANALISIS PERFORMA KAMPAS REM NON ASBES VARIASI
SERAT BAMBU 2 gram, 3 gram, 4 gram DENGAN MATRIK
PHENOLIC RESIN
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata
Satu pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
DIMAS BUDI SETIYAWAN
D200140123
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2019
vi
MOTTO
“Sesungguhnya sesudah kesulitan akan ada kemudahan, maka bila
engkau telah selesai dari satu pekerjaan, kerjakan pula pekerjaan
berikutnya dan hanya kepada Tuhan-mu”.
(Q.S Al-Insyirah)
“Bersungguh-sungguh dalam menjalani ketaatan pada Allah”
(Q.S Al-Ankabut)
vii
PERSEMBAHAN
Sebagai ungkapan rasa syukur dan terimakasih, dengan kerendahan
hati skripsi ini penulis persembahkan kepada:
1. Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT. Atas karunia serta
kemudahan yang Engkau berikan kepada hamba akhirnya skripsi yang
sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat dan salam selalu
tercurahkan kepada junjungan Rasullah Muhammad SAW.
2. Hormat dan rasa terimakasih yang tiada terhingga kupersembahkan
karya kecil ini kepada Ibu dan Ayah. Semoga ini menjadi langkah awal
untuk membuat Ibu dan Ayah bahagia karna kusadar, selama ini belum
bisa berbuat lebih. Untuk Ibu dan Ayah yang selalu membuatku
termotivasi dan selalu menyirami kasih dan sayang, selalu
mendoakanku, selalu menasehatiku menjadi lebih baik, terimakasih
Kasih Ibu, terima kasih Ayah.
viii
ANALISIS PERFORMA KAMPAS REM NON ASBES VARIASI SERAT
BAMBU 2 gram, 3 gram, 4 gram DENGAN MATRIK PHENOLIC RESIN
ABSTRAK
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana pengaruh variasi serat bambu dengan matrik phenolic resin terhadap tingkat kekerasan, keausan, dan koefisien gesek sebagai bahan alternative kampas rem non asbestos, untuk mengetahui hasil kekerasan kampas rem yang dihasilkan dalam skala shore D, juga nilai keausan dan nilai koefisien gesek.
Penelitian ini menggunakan bahan serat bambu, serbuk alumunium, blackcarbon, kalsium karbonate, barium sulfat, phenolic resin. Pengujian gesek dilakukan pada saat kondisi kering, air, dan oli sedangkan uji kekerasan menggunakan standart ASTM D2240.
Hasil yang didapatkan dari uji kekerasan menunjukkan bahwa penambahan serat bambu dapat meningkatkan nilai kekerasan dikarenakan serat bambu mempunyai sifat keras dan ulet, hal ini ditunjukkan pada hasil variasi 4 gram yaitu 90,33 skala shore D. Hasil nilai keausan terbaik pada semua kondisi yaitu variasi 4 gram sebesar 318,27 mm3/jam, 286,44 mm3/jam, dan 218.24 mm3/jam serat bambu. Hasil terbaik dari Pengujian gesek pada semua kondisi yaitu variasi 2 gram serat bambu sebesar 0.70 µ, 0,69 µ, dan 0,63 µ. jadi dapat disimpulkan bahwa penambahan serat bambu yang tepat dapat meningkatkan nilai koefisien gesek pada kondisi tertentu.
Kata Kunci : Kampas Rem, Serat Bambu, Kekerasan, Keausan, Koefisien Gesek.
ix
ANALISIS PERFORMA KAMPAS REM NON ASBES VARIASI SERAT
BAMBU 2 gram, 3 gram, 4 gram DENGAN MATRIK PHENOLIC RESIN
ABSTRACT
This test aims to find out how the effect of variations in bamboo fiber with phenolic resin matrix on the level of hardness, wear, and coefficient of friction as non asbestos brake lining alternative, to determine the results of brake pad hardness produced in shore D scale, also wear value and coefficient value swipe. This research uses bamboo fiber, aluminum powder, blackcarbon, calcium carbonate, barium sulfate, phenolic resin. Friction testing is carried out during dry, water and oil conditions while the hardness test uses the ASTM D2240 standard. The results obtained from the hardness test indicate that the addition of bamboo fiber can increase the value of hardness because bamboo fibers have hard and ductile properties, this is shown in the results of 4 gram variation that is 90.33 scale shore D. The best wear value results in all conditions namely variation 4 grams of 318.27 mm3 / hour, 286.44 mm3 / hour, and 218.24 mm3 / hour of bamboo fiber. The best results of friction testing on all conditions, namely 2 grams of bamboo fiber variation of 0.70 µ, 0.69 µ, and 0.63 µ. So it can be concluded that the right addition of bamboo fiber can increase the friction coefficient value under certain conditions. Keywords: Brake Pads, Bamboo Fiber, Hardness, Wear, Swipe Coefficient.
x
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji syukur Alhamdulillah atas kehadiran Allah SWT, atas segala
limpahan rahmat dan hidayah-Nya, semoga kita senantiasa dalam
lindungan-Nya. Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada
Rasulullah Muhammad SAW, yang kita jadikan suri tauladan dalam
kehidupan ini. Syukur Alhamdulillah penyusunan skripsi ini dapat
terselesaikan dengan baik.
Skripsi berjudul “Analisis Performa Kampas Rem Non Asbes
Variasi Serat Bambu 2 gram, 3 gram, 4 gram Dengan Matrik Phenolic
Resin.”, dapat terealisasikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu
pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati
ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan yang sebesar-
besarnya kepada:
1. Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph. D.,IPM. sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Terima kasih kepada kedua orang tua atas doa dan selalu memotivasi
sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
3. Ir. Subroto, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
4. Bambang Waluyo Febriantoko, ST, MT selaku Pembimbing akademik
sekaligus Pembimbing tugas akhir yang telah memberikan
pengarahan, bimbingan, dan saran hingga skripsi ini dapat
terselesaikan.
5. Bapak/Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu
yang bermanfaat, sehingga penulis dapat mencapai gelar sarjana S-1.
Semoga amal baik semua pihak yang membantu dalam
penyusunan skripsi ini mendapatkan imbalan dari Allah SWT. Penulis
xi
menyadari dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan,
meskipun telah berusaha untuk mendapatkan hasil yang terbaik. Segala
kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga
skripsi ini bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada
umumnya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Penulis,
Dimas Budi Setiyawan
D200140123
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................. i
HALAMAN PERNYATAAN .................................................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN................................................................. iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .......................................................... v
MOTTO ................................................................................................ vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................. vii
ABSTRAK ......................................................................................... viii
ABSTRAC ........................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ............................................................................ x
DAFTAR ISI ........................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................ xv
DAFTAR TABEL .............................................................................. xvii
DAFTAR SIMBOL ........................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah .......................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................. 3
1.5 Batasan Masalah ............................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kajian Pustaka ................................................................... 5
2.2 Landasan Teori .................................................................. 6
2.2.1 Komposit ................................................................... 6
2.2.2 Kampas Rem .......................................................... 11
2.2.3 Rem ........................................................................ 12
xiii
2.2.4 Matrik ...................................................................... 14
2.2.5 Resin Serbuk jenis phenol Resin ............................ 14
2.2.6 Serat ........................................................................ 15
2.2.7 Bambu ..................................................................... 18
2.2.8 Keausan ................................................................... 21
2.2.9 Kekerasan ................................................................ 25
2.2.10 Gesekan ................................................................ 27
2.2.11 Sintering ................................................................. 33
2.2.12 Alumunium..............................................................34
2.2.13 Karbon (Graphite)...................................................34
2.2.14 Barium Sulfat (BaSo4).............................................35
2.2.15 Calcium carbonate (CaCo3)....................................36
2.2.16 Ukuran Mesh …………………………………………38
2.2.17 Proses kompaksi …………………………………….39
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 41
3.2 Penguraian Diagram Alir Penelitian ................................. 43
3.3 Bahan dan Alat ................................................................ 44
3.3.1 Bahan ...................................................................... 44
3.3.2 Alat .......................................................................... 48
3.4 Instalasi Pengujian ........................................................... 55
3.4.1 Alat Uji Gesek ......................................................... 55
3.4.2 Alat Uji Kekerasan ................................................... 57
3.5 Spesimen Uji .................................................................... 58
3.6 Lokasi Penelitian .............................................................. 59
3.7 Prosedur Penelitian .......................................................... 60
3.8 Pengambilan Data ........................................................... 62
3.9 Kesulitan .......................................................................... 62
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian kekerasan Durometer Shore D............... 64
xiv
4.2 Hasil Pengujian Gesek .....................................................65
5.2.1 Perhitungan Keausan Rata-Rata ..........................65
5.2.2 Perhitungan Daya Rata-Rata ................................68
5.2.3 Perhitungan Kecepatan Sudut Rata-Rata .............71
5.2.4 Perhitungan Torsi Rata-Rata .................................73
5.2.5 Perhitungan Koefisien Gesek ................................76
5.2.6 Perhitungan Suhu Akhir .........................................78
BAB V KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan ...................................................................... 80
5.2 Saran ............................................................................... 81
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Fibrous Composites ....................................................... 9
Gambar 2.2 Particulate Composite ................................................. 10
Gambar 2.3 Laminate Composite .................................................... 10
Gambar 2.4 Rem Cakram ............................................................... 13
Gambar 2.5 Jenis-jenis Komposit Serat .......................................... 16
Gambar 2.6 Keausan Abrasive ....................................................... 22
Gambar 2.7 Keausan Adhesive ........................................................ 23
Gambar 2.8 Keausan Lelah ..............................................................24
Gambar 2.9 Keausan Korosif ............................................................25
Gambar 2.10 Pengujian Kekerasan Durometer ................................27
Gambar 2.11 Uji Gesekan Kampas Rem ..........................................31
Gambar 2.12 Proses kompaksi ………………………………………...40
Gambar 3.1 Skema Diagram Alir Penelitian ..................................... 42
Gambar 3.2 Phenolic Resin ............................................................. 44
Gambar 3.3 Serbuk Alumunium ....................................................... 45
Gambar 3.4 Blackcarbon .................................................................. 45
Gambar 3.5 Kalsium Karbonat (CaCo3) ........................................... 46
Gambar 3.6 Barium Sulfat (BaSo4) .................................................. 46
Gambar 3.7 Serat Bambu ................................................................. 47
Gambar 3.8 Plat Besi ....................................................................... 48
Gambar 3.9 Mesin Press .................................................................. 49
Gambar 3.10 Cetakan ...................................................................... 49
Gambar 3.11 Oven ........................................................................... 50
Gambar 3.12 Clamp Meter ............................................................... 51
Gambar 3.13 Digital Tachometer ..................................................... 52
Gambar 3.14 Infrared Thermometer ................................................. 52
xvi
Gambar 3.15 Jangka Sorong ........................................................... 53
Gambar 3.16 Timbangan Digital ....................................................... 54
Gambar 3.17 Mixer ........................................................................... 54
Gambar 3.18 Gunting ....................................................................... 55
Gambar 3.19 Alat Pengujian Gesek ................................................. 56
Gambar 3.20 Instalasi Pengujian Gesek .......................................... 56
Gambar 3.21 Alat Pengujian Kekerasan Durometer ........................ 57
Gambar 3.22 Spesimen Kampas Rem Variasi Serat Bambu 2 gram, 3
gram, dan 4 gram .............................................................................. 59
Gambar 4.1 Grafik Perbedaan Nilai Kekerasan Kampas Rem setelah di
Oven ................................................................................................. 64
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Jenis Kampas Rem dengan
Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Keausan Rata-rata ............... 68
Gambar 4.3 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan
Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Daya Rata-rata .................... 70
Gambar 4.4 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan
Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Kecepatan Sudut Rata-rata . 73
Gambar 4.5 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan
Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Torsi (Nm) Rata-rata ............ 75
Gambar 4.6 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan
Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap Koefisien Gesek Rata-rata ... 77
Gambar 4.7 Grafik Hubungan antara Jenis Kampas Rem dengan
Pengaruh Kondisi Pengujian terhadap suhu Rata-rata ..................... 79
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat Fisis Dan Mekanis Bambu Hitam Dan Bambu Apus . 19
Tabel 2.2 Sifat Mekanis Berbagai Serat Alami ................................. 21
Tabel 2.3 Ukuran Mesh ………………………………………....………39
Tabel 3.1 Komposisi Kampas Rem .................................................. 58
Tabel 4.1 Pengujian Kekerasan setelah di Oven .............................. 64
Tabel 4.2 Keausan kondisi kering ..................................................... 66
Tabel 4.3 Keausan kondisi Air .......................................................... 66
Tabel 4.4 Keausan kondisi oli ........................................................... 67
Tabel 4.5 Perhitungan Keausan pada semua kondisi ...................... 67
Tabel 4.6 Perhitungan Daya ............................................................ 69
Tabel 4.7 Perhitungan Daya Rata-Rata ............................................ 70
Tabel 4.8 Perhitungan Kecepatan Sudut ...........................................72
Tabel 4.9 Perhitungan Kecepatan Sudut Rata-Rata ..........................72
Tabel 4.10 Perhitungan Torsi .............................................................74
Tabel 4.11 Perhitungan Torsi Rata-Rata ...........................................75
Tabel 4.12 Perhitungan Koefisien Gesek ..........................................76
Tabel 4.13 Perhitungan Koefisien Gesek Rata-Rata .........................77
Tabel 4.14 Pengamatan Suhu Akhir Kampas Rem ...........................78
xviii
DAFTAR SIMBOL
F = Gaya gesek (Newton)
A = Luasan Kampas (mm2)
I = Kuat Arus (Ampere)
N = Gaya Normal (Newton)
N = Putaran (rpm)
P = Daya (Watt)
p = Beban (Kg)
T = Torsi (N.m)
V = Tegangan (Volt)
ω = Kecepatan Sudut (rad/s)
μ = Koefisien Gesek