SKRIPSI...manufacturing using a hot press with temperatures of 160ºC. Composite brake shoes tested...

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

PENGARUH PENGGUNAAN FILLER 𝐂𝐚𝐂𝐎𝟑 DAN 𝐁𝐚𝐒𝐎𝟒

TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT TRIBOLOGI

KOMPOSIT KAMPAS REM BERPENGUAT SERAT

CANTULA.

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

DIDIK BASUKI

NIM. I14142011

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2017


iii

PENGARUH PENGGUNAAN FILLER 𝐂𝐚𝐂𝐎𝟑 DAN 𝐁𝐚𝐒𝐎𝟒 TERHADAP

SIFAT MEKANIK DAN SIFAT TRIBOLOGI KOMPOSIT KAMPAS REM

BERPENGUAT SERAT CANTULA

Didik Basuki

Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta Indonesia

Email : [email protected]

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan filler CaCO3 dan

filler BaSO4 terhadap sifat mekanik dan sifat tribologi. Pembuatan komposit

dilakukan dengan menggunakan alat hot press dengan temperatur 160ºC.

Komposit kampas rem diuji dengan pengujian bending dan pengujian keausan

sesuai dengan ASTM D790 dan G99. Hasil pengujian menunjukkan bahwa

penggunaan filler CaCO3 menghasilkan kekuatan lentur dan nilai koefisien gesek

yang lebih tinggi, sedangkan penggunaan filler BaSO4 meningkatkan ketahanan

aus pada komposit kampas rem dengan laju keausan yang lebih rendah. Kekuatan

lentur dan nilai koefisien gesek tertinggi dihasilkan oleh spesimen menggunakan

filler CaCO3 sebesar 46,029 MPa dan 0,36. Laju keausan terendah dihasilkan oleh

spesimen menggunakan filler BaSO4 sebesar 0,7 x10ˉ⁸ mm²/N.

Kata kunci : CaCO3, BaSO4, Filler, Komposit, Kampas rem.

mailto:[email protected]


iv

The influence of use 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 and 𝑩𝒂𝑺𝑶𝟒 filler against the mechanical

properties and the tribological properties of the composite brake shoes reinforce

cantula fiber

Didik Basuki

Study Program Of Mechanical Engineering Faculty Of Engineering Of

sebelas maret University Surakarta Indonesia

Email : [email protected]

Abstract

This research aims to investigate the influence of use 𝐶𝑎𝐶𝑂3 filler and 𝐵𝑎𝑆𝑂4

filler against mechanical properties and tribological properties. Composite is

manufacturing using a hot press with temperatures of 160ºC. Composite brake

shoes tested of the bending test and wear test in accordance with ASTM D790 and

G99. The test results show that the use of the filler 𝐶𝑎𝐶𝑂3 yield strength and

frictional coefficient values is higher, while use of filler 𝐵𝑎𝑆𝑂4 increases wear

durability of composite brake shoes with a lower of wear rate. Strength of

frictional coefficient and elastic highest produced by used 𝐶𝑎𝐶𝑂3 filler specimens

of 46.029 MPa and 0.36. The lowest of wear rate produced by used 𝐵𝑎𝑆𝑂4 filler

specimens of 0.7 x10ˉ⁸ mm²/N.

Key words: 𝐶𝑎𝐶𝑂3, 𝐵𝑎𝑆𝑂4, Filler, Composite, Brake shoes.

mailto:[email protected]


v

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SAW, atas

rahmat, barokah, dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

penyusunan laporan tugas akhir “PENGARUH PENGGUNAAN FILLER

𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 DAN 𝐁𝐚𝐒𝐎𝟒 TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT

TRIBOLOGI KOMPOSIT KAMPAS REM BERPENGUAT SERAT

CANTULA” ini dengan baik. Penyusunan tugas akhir ini selain merupakan salah

satu persyaratan yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan pendidikan tingkat

Sarjana pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Universitas Sebelas

Maret juga dimaksudkan untuk menambah wawasan di bidang ilmu bahan

khususnya pada bahan kampas rem kendaran bermotor.

Dalam penyelesaian skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa

bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oleh

karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih

yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam

menyelesaikan skripsi ini, terutama kepada :

1. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dalam

pelaksanaan dan penyusunan laporan skripsi yang telah membimbing dan

memberikan motivasi selama menyelesaikan laporan skripsi ini.

2. Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, M.T. selaku dosen pembimbing II dalam

penyusunan laporan skripsi yang telah membimbing dan memberikan

masukan sehingga penulis dapat menyempurnakan laporan skripsi.

3. Seluruh Dosen, Staf dan Karyawan program studi teknik mesin fakultas

teknik Universitas Sebelas Maret atas jasa–jasanya selama penulis

menuntut ilmu.

4. Bapak Parmanto Sastro Suwito dan Ibu Karni yang telah memberi

motivasi untuk segera menyelesaikan skripsi ini.

5. Siti Sumarsih, Siswanto, Triyanto, Sugeng Riyanto dan Heri Supriyatno

yang selalu memberi masukan dalam penulisan skripsi ini.


vi

6. Team Tribology kampas rem Aditya Utama, Anggit Widodo dan Rovilla

Kennedy yang banyak membantu dalam penyelesaian skripsi ini..

7. Team Riset Molina (Mas Heri Waloyo, Erzin Setyo Cahyono dan Amin

Bawono) dan Team Riset PUPT (Mas Basir, Mas Indra Kurniawan,

Andika Rahmanto, Khoirul Bachtiar, Ade Samsoni, Ahmad Fatoni dan

Bima Wahyu) Universitas Sebelas Maret Surakarta yang tak henti-

hentinya memberi masukan.

8. Teman-teman S1 Teknik Mesin Non Reg 2014 yang ke-2 Universitas

Sebelas Maret Surakarta yang tak henti-hentinya memberi dukungan.

9. Seluruh Laboran program studi teknik mesin fakultas teknik Universitas

Sebelas Maret atas jasa–jasanya selama pengerjaan skripsi ini.

10. Semua pihak yang telah banyak memberikan bantuan yang tidak dapat

penulis sebutkan satu persatu yang telah mengantarkan penulis untuk

menyelesaikan skripsi ini.

Dalam penyusunan laporan ini tentunya masih banyak terdapat

kekurangan, kesalahan dan kekhilafan karena keterbatasan kemampuan penulis,

untuk itu sebelumnya penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya. Penulis juga

mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak demi perbaikan yang bersifat

membangun atas laporan ini.

Akhirnya dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima

kasih dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun kita bersama.

Surakarta, Januari 2017

Penulis


vii

DAFTAR ISI

Abstrak ................................................................................................................... iii

Abstract ................................................................................................................. iv

KATA PENGANTAR ............................................................................................ v

DAFTAR ISI ........................................................................................................ vii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xii

DAFTAR PERSAMAAN ................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

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

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

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

1.4. Tujuan dan Manfaat .................................................................................. 3

1.5. Sistematika Penulisan ............................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI

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

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

2.2.1. Kampas Rem ........................................................................................ 5

2.2.2. Komposit ............................................................................................... 7

2.2.3. Keausan ................................................................................................. 10

2.3 Pengujian Spesimen .................................................................................. 13

2.3.1. Pengujian Bending ............................................................................... 14

2.3.2. Pengujian Keausan ............................................................................... 15

2.3.3. Pengujian SEM (Scanning electron eicroscope) ................................. 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat Penelitian ..................................................................................... 18

3.2 Bahan Penelitian ........................................................................................ 18

3.2.1. Serat Cantula ....................................................................................... 18

3.2.2. NaOH ................................................................................................... 18

3.2.3. Fly Ash ................................................................................................. 19


viii

3.2.4. Phenolic Resin ..................................................................................... 19

3.2.5. ................................................................................................... 20

3.2.6. ................................................................................................... 20

3.2.7. Karet NBR ........................................................................................... 21

3.2.8. Grafit .................................................................................................... 21

3.2.9. Cashew Dust ......................................................................................... 22

3.3 Alat Penelitian .......................................................................................... 22

3.3.1. Tribometer Tipe Pin On Disc ............................................................... 22

3.3.2. UTM (universal testing machine) ......................................................... 23

3.3.3. Alat Uji SEM-EDS ............................................................................... 24

3.3.4. Timbangan Digital ................................................................................ 25

3.3.5. Blender .................................................................................................. 25

3.3.6. Oven ..................................................................................................... 26

3.3.7. Mesin Press ........................................................................................... 26

3.3.8. Stereo Microscope ................................................................................ 27

3.4 Prosedur Penelitian ................................................................................... 27

3.4.1. Tahap Persiapan ................................................................................... 27

3.4.2. Tahap Pembuatan Spesimen ................................................................ 29

3.4.3. Tahap Pengujian .................................................................................. 31

3.4.4. Tahap Pengambilan Data Hasil Percobaan .......................................... 34

3.5 Metode Analisa Data ................................................................................ 34

3.6 Bentuk dan Ukuran Spesimen Uji ............................................................ 35

3.6.1. Uji Bending .......................................................................................... 35

3.6.2. Uji Keausan .......................................................................................... 35

3.7 Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Kekuatan Lentur ............................................................. 37

4.2. Hasil Pengujian Gesek .............................................................................. 41

4.2.1. Pengaruh Tekanan Kontak Terhadap Koefisien Gesek ....................... 41

4.2.2. Pengaruh Kecepatan Sliding Terhadap Koefisien Gesek .................... 46

4.3. Hasil Pengujian Laju Keausan .................................................................. 52


ix

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 54

5.2. Saran ......................................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ xv

LAMPIRAN ....................................................................................................... xiv


x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pembagian Komposit ............................................................................ 7

Gambar 2.2 Abrasive wear ........................................................................................ 10

Gambar 2.3 Proses perpindahan logam karena adhesive wear .................................. 11

Gambar 2.4 Flow wear plastis ................................................................................... 11

Gambar 2.5 Fatigue wear .......................................................................................... 12

Gambar 2.6 Oxidative wear ....................................................................................... 12

Gambar 2.7 Corrosive wear karena patah geser pada lapisan lentur ......................... 13

Gambar 2.8 Bending Tiga Titik ................................................................................ 14

Gambar 2.9 Tribometer Tipe Pin-On-Disc .............................................................. 16

Gambar 3.1 Serat Cantula ........................................................................................ 18

Gambar 3.2 NaOH ................................................................................................... 19

Gambar 3.3 Fly Ash ................................................................................................... 19

Gambar 3.4 Phenolic Resin ........................................................................................ 20

Gambar 3.5 .................................................................................................... 20

Gambar 3.6 ..................................................................................................... 21

Gambar 3.7 NBR ....................................................................................................... 21

Gambar 3.8 Grafit ...................................................................................................... 22

Gambar 3.9 Cashew Dust ........................................................................................... 22

Gambar 3.10 Seperangkat Alat Pengujian Keausan Tipe Pin On Disc ..................... 23

Gambar 3.11 Skema Rangkaian Elektrik Alat Uji Keausan. ..................................... 23

Gambar 3.12 Universal Testing Machine .................................................................. 24

Gambar 3.13 Mesin SEM-EDS .................................................................................. 24

Gambar 3.14 Timbangan Digital ............................................................................... 25

Gambar 3.15 Blender ................................................................................................. 25

Gambar 3.16 Oven ..................................................................................................... 26

Gambar 3.17 Mesin Press .......................................................................................... 26

Gambar 3.18 Stereo Microscope ................................................................................ 27

Gambar 3.19 Proses Perendaman Serat Cantula........................................................ 28

Gambar 3.20 (A) Bahan Sebelum diblender, (B) Bahan Setelah diblender............... 29


xi

Gambar 3.21 (A) Press Dingin Spesimen Uji Bending, (B) Press Dingin

Spesimen Uji Aus ....................................................................................................... 30

Gambar 3.22 (A) Press Panas Spesimen Uji Bending, (B) Press Panas

Spesimen Uji Aus ....................................................................................................... 30

Gambar 3.23 (A) Proses Post Curing Spesimen Uji Bending, (B) Proses Post

Curing Spesimen Uji Keausan ................................................................................... 31

Gambar 3.24 Pengujian Bending................................................................................ 32

Gambar 3.25 Pengujian Koefisien Gesek Dan Laju Keausan.................................... 33

Gambar 3.26 Proses Pengujian SEM-EDS ................................................................ 34

Gambar 3.27 Spesimen Uji Bending .......................................................................... 35

Gambar 3.28 Spesimen Uji Keausan ......................................................................... 35

Gambar 3.29 Diagram Alir Penelitian ....................................................................... 36

Gambar 4.1 Pengaruh Penambahan Filler Terhadap Nilai Kekuatan Lentur ............ 38

Gambar 4.2 Foto SEM Patahan Uji Bending Spesimen C36B00 .............................. 39

Gambar 4.3 Foto SEM Patahan Uji Bending Spesimen C00B36 .............................. 40

Gambar 4.4 Pengaruh Tekanan Kontak Terhadap Nilai Koefisien Gesek................. 42

Gambar 4.5 (a)Lapisan Partikel Pada Tekanan 0,5 MPa, (b) Lapisan Partikel Pada

Tekanan 0,75 MPa, (c) Lapisan Partikel Pada Tekanan 1 MPa, (d) Lapisan

Partikel Pada Tekanan 1,25 MPa ............................................................................... 43

Gambar 4.6 Foto SEM Permukaan Kontak Uji Keausan Spesimen C00B36 ............ 44

Gambar 4.7 Pengaruh Kecepatan sliding Terhadap Nilai Koefisien Gesek .............. 47

Gambar 4.8 (a) Lapisan Partikel Pada Kecepatan 3 m/s, (b) Lapisan Partikel Pada

Kecepatan 6 m/s, (c) Lapisan Partikel Pada Kecepatan 9 m/s, (d) Lapisan Partikel

Pada Kecepatan 12 m/s .............................................................................................. 48

Gambar 4.9 (a) Lapisan Partikel Pada Kecepatan 3 m/s, (b) Lapisan Partikel Pada

Kecepatan 6 m/s, (c) Lapisan Partikel Pada Kecepatan 9 m/s, (d) Lapisan Partikel

Pada Kecepatan 12 m/s .............................................................................................. 49

Gambar 4.10 Foto SEM Permukaan Kontak Uji Keausan Spesimen C00B36 .......... 51

Gambar 4.11 Pengaruh Penambahan Filler Terhadap Nilai Laju Keausan ............... 53


xii

DAFTAR TABEL

Table 2.1 Formula Bahan Kampas Rem .................................................................... 6

Tabel 3.1 Komposisi Spesimen Uji Gesek Dan Uji Bending .................................. 29

Tabel 3.2 Variasi Pengujian Spesimen Uji Gesek ................................................... 32

Tabel 4.1 Data Hasil EDS patahan uji bending spesimen C36B00 ........................... 39

Tabel 4.2 Data Hasil EDS Patahan Uji Bending Spesimen C00B36 ....................... 41

Tabel 4.3 Data Hasil EDS Permukaan Kontak Uji Keausan Spesimen C00B36 ...... 45

Tabel 4.4 Data Hasil EDS Permukaan Kontak Uji Keausan Spesimen C00B36 ...... 51


xiii

DAFTAR PERSAMAAN

Persamaan 2.1 ............................................................................................................ 14

Persamaan 2.2 ............................................................................................................ 15

Persamaan 2.3 ............................................................................................................ 16


xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil data uji bending ............................................................................ xiv

Lampiran 2. Hasil uji koefisien gesek ....................................................................... xv

Lampiran 3. Hasil uji laju keausan ............................................................................. xxv

Lampiran 4. Perhitungan komposisi bahan ................................................................ xxvi

SKRIPSI...manufacturing using a hot press with temperatures of 160ºC. Composite brake shoes tested...

Documents

Transcript of SKRIPSI...manufacturing using a hot press with temperatures of 160ºC. Composite brake shoes tested...