Keausan Vs Komposis
TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Aplikasi KMP (Komposit Matriks Polimer) 1 Rem
Rem adalah sebuah peralatan dengan memakai tahanan gesek buatan yang diterapkan pada sebuah mesin berputar agar gerakan mesin berhenti. Rem menyerap energi kinetik dari bagian yang bergerak. Energi yang diserap oleh rem berubah dalam bentuk panas. Panas ini akan menghilang dalam lingkungan udara supaya pemanasan yang hebat dari rem tidak terjadi. Desain atau kapasitas dari sebuah rem tergantung pada faktor-faktor berikut ini :
1. Tekanan antara permukaan rem.
2. Koefisien gesek antara permukaan rem. 3. Kecepatan keliling dari teromol rem. 4. Luas proyeksi permukaan gesek.
5. Kemampuan rem untuk menghilangkan panas terhadap energi yang diserap. Perbedaan fungsi utama antara sebuah clutch (kopling tak tetap) dan sebuah rem adalah bahwa clutch digunakan untuk mengatur/menjaga penggerak dan yang digerakan secara bersama-sama, sedangkan rem digunakan untuk menghentikan sebuah gerakan atau mengatur putaran. Material yang digunakan untuk lapisan rem harus mempunyai cirri-ciri sebagai berikut :
b. Mempunyai laju keausan yang rendah. c. Mempunyai tahanan panas yang tinggi.
d. Mempunyai kapasitas disipasi panas yang tinggi. e. Mempunyai koefisien ekspansi termal yang rendah. f. Mempunyai kekuatan mekanik yang mencukupi.
g. Tidak dipengaruhi oleh moisture (embun) dan oil (minyak).
Pada setiap kendaraan bermotor kemampuan system pengereman menjadi sesuatu yang sangat penting karena dapat mempengaruhi keselamatan kendaraan tersebut. Semakin tinggi kemampuan kendaraan tersebut untuk melaju maka diperlukan sistem pengereman yang lebih handal dan optimal untuk menghentikan atau memperlambat laju kendaraan tersebut. Untuk mencapainya, diperlukan perbaikan – perbaikan dalam system pengereman. Sistem rem yang baik adalah sistem rem yang apabila dilakukan pengereman baik dalam kondisi apapun pengemudi tetap dapat mengendalikan arah dari laju pengereman (Hamdi, 2013). 2.4.2 Rem Cakram (Disc Brake)
Rem cakram terdiri dari piringan yang dibuat dari metal, piringan metal ini akan dijepit oleh kanvas rem (brake pad) yang didorong oleh sebuah torak yang ada didalam silinder roda. Untuk menjepit piringan ini diperlukan tenaga yang cukup kuat. untuk memenuhi kebutuhan tenaga ini, pada rem cakram dilengkapi dengan sistem hidrolik, agar dapat menghasilkan tenaga yang cukup kuat. Sistem hidroulik terdiri dari master silinder, silinder roda, reservoir untuk tempat oli rem dan komponen penunjang lainnya.
Secara singkat sistem kerja rem ini adalah sebagai berikut. Ketika handle rem ditarik, bubungan yang terdapat pada handle rem depan akan menekan torak yang terdapat di dalam master silinder. Torak ini akan mendorong oli rem kearah saluran oli, yang selanjutnya masuk kedalam ruangan pada silinder roda. Pada bagian torak sebelah luar dipasang kanvas yang disebut brake pad, brake pad ini akan menjepit piringan metal sengan memanfaatkan gaya/ tekanan torak kearah luar yang diakibatkan oleh tekanan oli rem tadi (Mustofa, 2010).
Jadi keunggulan sistem hidrolik adalah dengan hanya membuang sedikit tenaga untuk menekan torak yang ada didalam master silinder, akan didapat
tekanan yang cukup besar pada bagian silinder roda. Ketika proses pengereman roda telah selesai, berarti torak pada master silinder akan mundur kembali dengan bantuan pegas yang terdapat didalam master silinder, akibatnya ruangan didalam master silinder akan melebar dan oli yang tadi ditekan pada silinder roda akan mengalir kembali kedalam master silinder. Untuk menyeimbangi pembebanan pada rem cakram, blok rem diletakkan di antara kedua sisi cakram dan untuk mendinginkan cakram yang panas akibat gesekan saat pengereman, dibuat lubang-lubang kecil pada cakram dimana udara sebagai pendingin dapat mengalir melalui lubang tersebut (Maleque, 2012). 2.4.2.1Kanvas Rem Cakram
Kanvas rem merupakan komponen penting pada kendaraan bermotor. Untuk memenuhi syarat dan menjaga keselamatan dalam mengemudikan kendaraan dan kompetisi di pasaran, bahan friksi membutuhkan performa friksi yang baik dan biaya rendah. Akan tetapi, biasanya bahan mentah dengan performa friksi yang baik mempunyai harga yang relatif tinggi. Untuk menghasilkan “brake lining”
yang baru dengan nilai yang cukup pada koefisien gesek (μ) dan kecepatan wear yang rendah, faktor biaya kedua bahan mentah dan proses pembuatannya harus betul-betul dipertimbangkan. agar didapatkan suatu bahan dengan koefisien gesek tinggi dan juga wear yang rendah.
Kanvas rem memiliki fungsi untuk memperlambat dan menghentikan putaran poros, mengendalikan poros dan untuk keselamatan pengendara sendiri. Kanvas rem yang terlalu keras menyebabkan umur drum atau cakram menjadi pendek, sedangkan jika terlalu lunak maka umur kanvas rem akan pendek. Temperatur kanvas rem akan naik akibat gesekan yang terjadi selama pengereman. Waktu pengereman menentukan temperatur yang timbul pada kanvas rem. Kanvas rem terbagi atas 2 berdasarkan komposisi struktur bahan kanvas rem: (Wardana, 2012) a. Kanvas Rem Asbestos
Kanvas rem dari bahan asbestos hanya memiliki 1 jenis fiber yaitu asbes yang merupakan komponen yang menimbulkan karsinogenik. Hal ini bertujuan agar membuat kanvas menjadi awet, tetapi ada kerugian yang ditimbulkan antara lain kelemahan dalam kondisi basah. Karena asbestos hanya terdiri dari 1 jenis fiber,
ketika kondisi basah bahan tersebut akan mengalami efek licin seperti menggesekkan jari di atas kaca basah (licin/ tidak pakem), juga dapat membuat piringan menjadi cepat abis, rem kurang pakem, asbestos hanya bisa bertahan sampai dengan suhu 200oC hal ini berarti bahwa rem asbestos akan blong (fading) pada temperatur 250oC dan harganya juga lebih murah. Kanvas rem asbestos juga tidak ramah lingkungan dan dapat menyebatkan penyakit kanker.
b. Kanvas Rem Non Asbestos
Kanvas rem yang terbuat dari bahan non asbestos biasanya terdiri dari 4 s/d 5 macam fiber di antaranya kevlar, steel fiber, rock wool, cellulose dan carbon fiber yang memiliki serat panjang. Hal ini bertujuan agar efek licin tersebut dapat teratasi. Rem non asbestos mempunyai keuntungan bertahan sampai suhu 360oC sehingga cenderung stabil (tidak blong). Kanvas rem non-asbestos yang terbuat dari material berkualitas seperti Kevlar/aramyd. Kevlar ini bahan yang digunakan untuk baju anti peluru di mana Kevlar mampu menghambat laju putaran peluru sampai berhenti, jadi pada dasarnya Kevlar itu menghentikan putaran peluru bukan memantulkan peluru seperti baja. Inilah yang kadang kadang orang berpendapat non-asbestos keras padahal tidak, terbukti putaran peluru bisa dihentikan apalagi putaran rotor atau drum kendaraan bermotor, dapat dibayangkan kalau baju peluru terbuat dari asbestos. Karena sifat tersebut maka
non-asbestos lebih mahal dan ramah lingkungan.
Kanvas rem akan semakin keras seiring waktu akibat adanya gesekan dan penekanan. Hal ini disebabkan karena benda uji mengalami perubahan temperatur akibat dari gesekan disertai penekanan antara kanvas rem dengan tromol yang menimbulkan panas diikuti pendinginan oleh udara. Akibat dari itu panas tersebut yang akan merubah susunan partikel menjadi lebih padat.
Sifat-sifat material gesek blok rem komposit, baik sifat mekanik dan fisik material akan mempengaruhi kemampuan kanvas rem menerima beban ketika pengereman terjadi. Kondisi operasi pengereman akan mempengaruhi pembebanan mekanik pada kanvas rem. Rancangan dari backing plate kanvas rem komposit juga akan mempengaruhi kemampuan kanvas rem komposit menerima beban (Sunardi, 2015).
Kanvas rem yang mengalami kenaikan temperatur akibat gesekan yang terjadi dengan disk atau drum selama pengereman. Panas harus dibuang agar temperatur tidak naik sampai melebihi batas karena akan menyebabkan rem tidak bekerja karena permukaan kanvas menjadi licin atau yang disebut fading. Panas tersebut bisa mengalir atau bepindah apabila ada perbedaan suhu antara kedua permukaan benda atau suatu benda terdapat yang gradien suhu maka akan terjadi perpindahan energi dari bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu rendah. Proses perpindaha panas pada kanvas rem yaitu :
a. Konduksi adalah proses dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu medium (padat, cair, gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung. Jika molekul bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah maka molekul mengangkut energi kinetik dan menyerahkan energinya pada waktu bertumbukan dengan molekul yang energinya lebih rendah. Angka konduktivitas termal menunjukkan seberapa cepat kalor mengalir dalam bahan. Konduktivitas termal gas tergantung suhu. b. Konveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari konduksi
panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat, cair, dan gas. Perpindahan kalor tanpa ada sumber gerakan fluida disebut konveksi alamiah (bebas), jika fluida digerakkan disebut konveksi paksa.
c. Radiasi adalah proses dengan mana panas mengalir dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah bila benda-benda itu terpisah di dalam ruang, bahkan bila terdapat ruang hampa diantara benda-benda tersebut. Istilah radiasi biasa dipakai dalam gelombang elektromagnetik (Masrat, 2015).
Besarnya energi yang diubah menjadi panas karena berhubungan dengan bahan gesek yang dipakai. Pemanasan yang berlebihan bukan hanya akan merusak bahan lapisan rem, akan tetapi juga akan menurunkan daya gesek kanvas rem itu sendiri. Panas tergantung pada sejumlah faktor lainnya, misalnya bahan kanvas rem, tekanan, kecepatan, dan suhu sekitar. Gabungan banyak faktor tersebut menyebabkan metode perhitungan panas kanvas rem tidak menyeluruh, akan tetapi dipakai sebagai perkiraan terhadap laju perambatan panas untuk perbandingan penyerapan panas suatu produk kanvas rem satu dengan yang lainnya, sehingga dapat mengetahui kanvas rem dengan kualitas penyerapan panas yang baik.
Kendaraan terdiri dari ribuan komponen, disamping itu kendaraan menggunakan banyak sekali bahan-bahan baik metal maupun nonmetal. Sangatlah tepat jika kendaraan dikatakan merupakan produk yang padat teknologi, padat komponen, padat bahan, dan juga penuh resiko yaitu kecelakaan. Jenis kanvas rem menurut klasifikasi International : (Purboputro, 2012)
a. OEM (Original Equipment Manufactured) OEM adalah jenis kanvas rem yang sudah terpasang pada saat membeli motor baru, dimana untuk produsen Honda, Suzuki, dan Kawasaki dikeluarkan oleh pabrikan rem Nissin, sedangkan untuk Yamaha dikeluarkan oleh Akebono.
b. OES (Original Equipment Sparepart) OES adalah jenis kanvas rem yang digunakan sebagai pengganti kanvas rem OEM dimana kanvas rem ini dibuat oleh pabrikan OEM sehingga mempunyai kode formula yang sama, proses yang sama, kualitas yang sama dan bahan yang sama dengan kanvas rem OEM.
c. AM (After Market)
Jenis ini adalah kanvas rem yang beredar di pasaran, dengan kualitas yang beragam. Ada yang mempunyai kualitas lebih rendah dari OEM, dan ada yang lebih tinggi kualitasnya dari OEM.
d. Genuine
Genuine hanya untuk membedakan antara asli dan palsu tidaknya produk
Bahan friksi tersusun atas tiga komponen yaitu sebagai bahan penguat, bahan pengikat serta bahan pengisi. Serat rami dapat dijadikan sebagai alternatif, sebagai serat penguat bahan friksi non asbes pada pembuatan kanvas rem sepeda motor karena memiliki sifat kekerasan yang bagus serta memilik sifat nilai kalor bakar yang tinggi dan mudah didapatkan (Simon, 2013).
Sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti bahan baku yang terbuat dari serat rami dengan pengikat resin epoksi) untuk menerima beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut. Untuk mendapatkan standar acuan tentang spesifikasi teknik kanvas rem maka nilai kekerasan, keausan, dan panas (termal) dan sifat mekanik lainnya harus mendekati nilai standar keamanannya.
Adapun persyaratan teknik dari kanvas rem komposit sesuai dengan SAE (Society of Automotive Engineers) J661, ditunjukkan pada Tabel 2.6 (Morshed, 2004)
Tabel 2.6 SAE (Society of Automotive Engineers) J661
Jenis Uji Satuan Nilai
Kekerasan HRB (N/mm) 68- 105
Keausan mm2/kg 5 x 10-4– 5 x 10-3
Kekuatan perpatahan N/cm2 480 – 1500
Ketahanan panas ℃ 250 – 360
Massa jenis gr/cm3 1,5 – 2,4
Tekanan Spesifiknya Joule/g . oC 0,17 - 0,98
Untuk mengetahui keunggulan kanvas rem yang terbuat dari serat rami dengan pengikat resin epoksi sebagai bahan kanvas rem komposit perlu dilakukan beberapa pengujian. Pengujian ini kelak akan mengetahui kelebihan ataupun kekurangan dari kanvas rem yang terbuat dari serat rami dengan perekat resin epoksi.
2.5Karakterisasi Komposit Matriks Polimer