Keausan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.4 Sifat Mekanik Material Uji

2.4.3 Keausan

……….……….… (6)

Dimana:

HK = Angka kekerasan Knoop (kgf/mm²) F = Beban (kgf)

l = Panjang dari indentor (mm)

2.4.3 Keausan

Keausan dapat didefinisikan sebagai rusaknya permukaan padatan, umumnya melibatkan kehilangan material yang progresif akibat adanya gesekan (friksi) antar permukaan padatan. Keausan bukan merupakan sifat dasar material, melainkan respon material terhadap sistem luar (kontak permukaan). Keausan merupakan hal yang biasa terjadi pada setiap material yang mengalami gesekan dengan material lain. Ditinjau secara engineering dan scientific parameter yang berpengaruh terhadap keausan tergantung pada koefisien friksi ( µ ) kanvas rem.

Gaya gesek (friksi) yang terus menerus tanpa henti dari dua bahan yang memiliki koefisien gesek dan kekerasan yang berbeda, maka bahan yang memiliki kekerasan lebih kecil dan memilki koefisien gesek kecil akan lebih cepat aus, dan sebagai akibatnya dapatkan memercikan api. Dalam hal ini, persyaratan teknis

= 14,2 l / b = 7,11 b / t = 4,00

untuk standardisasi PT KAI untuk kanvas rem komposit (Low Friction) diharuskan memiliki koefisien gesek (µ) : 0,14 s/d 0,21 dan kekerasan (Hardness) : 70 s/d 105 HRR (Rockwell R). Jarak minimal (clearance) antara kanvas rem dan roda yang diijinkan adalah 10 mm (Agung, 2009). Koefisien gesek tersebut tidak berdimensi karena besar gaya gesek dan gaya normal yang bekerja pada roda memiliki satuan dan dimensi yang sama yaitu Newton atau kg.m/detik kuadrat.

Kanvas rem yang digunakan oleh PT KAI pada saat ini menggunakan kanvas rem konvensional besi cor (Cast Iron) karena memiliki koefisien friksi yang rendah 0,10 – 0,13, sehingga umur rem sangat pendek yaitu dua minggu sudah aus dan harus diganti. Hal ini merupakan pemborosan, karena jika menggunakan rem komposit umur kanvas rem akan 3 kali dari rem cast iron.

Material jenis apapun akan mengalami keausan dengan mekanisme yang beragam, yaitu: keausan abrasi, adhesi, oksidasi, erosi dan friting. Di bawah ini diberikan penjelasan ringkas dari mekanisme-mekanisme tersebut.

2.4.3.1 Keausan Abrasif

Terjadi bila suatu partikel keras (asperity) dari material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak. Tingkat keausan pada mekanisme ini ditentukan oleh derajat kebebasan (degree of freedom) partikel keras atau asperity tersebut. Abrasif dan kontak lelah (fatigue cantact) adalah hal yang paling penting dalam perhitungan keausan pada permesinan. Bisa diperkirakan bahwa total keausan yang terjadi pada elemen-elemen mesin dapat kisarkan antara 80-90% adalah keausan abrasif dan dalam 8% adalan keausan lelah (fatigue wear). Kontribusi dari jenis keausan yang lain sangatlah kecil. Sebagian besar pengamatan keausan dilakukan secara tidak langsung. Salah satunya adalah dengan menimbang berat spesimen atau benda kerja. Ini adalah cara yang termudah untuk dapat mendeteksi keausan. Dari menimbang berat benda kerja yang akan dianalisa, kita dapat mengetahui berapa total material yang telah aus dari selisih berat awal benda kerja sebelum operasi dengan berat benda kerja

setelah operasi, tetapi distribusi kedalaman keausan yang terjadi pada permukaan kontak sulit untuk diketahui.

2.4.3.2 Keausan Adhesi

Keausan adhesive terjadi bila kontak permukaan dari dua material atau lebih mengakibatkan adanya perlekatan satu sama lain dan pada akhirnya terjadi pelepasan/pengoyakan salah satu material. Keausan adhesive biasanya terjadi pada piston yang bergesek pada dinding silinder.

2.4.3.3 Keausan Oksidasi

Keausan oksidasi seringkali disebut sebagai keausan korosif. Pada prinsipnya mekanisme ini dimulai dengan adanya perubahan kimiawi material di bagian permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak dengan lingkungan ini akan menghasilkan pembentukan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan material induk. Sebagai konsekuensinya, material pada lapisan permukaan akan mengalami keausan yang berbeda Hal ini selanjutnya mengarah kepada perpatahan interface antara lapisan permukaan dan material induk dan akhirnya seluruh lapisan permukaan itu akan tercabut.

2.4.3.4 Keausan Erosi

Keausan yang terjadi akibat gesekan logam dengan cairan yang mengalir terutama cairan yang mengandung partikel keras. Keausan ini dapat terjadi akibat partikel cair yang terdapat dalam gas yang bergerak dengan cepat. Keausan erosi biasanya terjadi pada pipa-pipa pengalir minyak dan pipa-pipa keluar dari turbin uap.

2.4.3.5 Keausan Friting

Keausan yang terjadi akibat kombinasi dari gesekan dan getaran, seperti pada poros dan bearing. Kerusakan akan dipercepat dengan adanya partikel yang lepas dari permukaan yang terperangkap diantara kedua permukaaan tersebut, sehingga keausan yang terjadi juga disebabkan oleh keausan.

Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode dan teknik, yang semuanya bertujuan untuk mensimulasikan kondisi keausan aktual. Keausan yang lebih besar terjadi pada bahan yang lebih lunak. Faktor-faktor yang mempengaruhi keausan adalah kecepatan, pembebanan, kekasaran permukaan dan kekerasan material. Semakin besar kecepatan relative benda yang bergesekan, maka tingkat keausan semakin tinggi. Demikian pula semakin besar tekanan pada permukaan kontak benda, material akan cepat aus, begitu pula sebaliknya.

Besarnya tingkat keausan suatu bahan dapat diuji dengan menggunakan alat uji keausan. Ada dua metode pengujian keausan yaitu:

1. metode ogoshi 2. metode pin on disk.

1. Metode Ogoshi

Gambar 2.18. Ilustrasi uji keausan metode ogoshi (Callister, 2001).

Rumus untuk uji keausan adalah sebagai berikut:

……….…..…….. (7) ………..……. (8)

= =

^. _. = . ³ 12 . . Ѡ h b B r P

Dimana:

Ws = Keausan spesifik (mm²/kg) B = Tebal revolving disc (mm) r = Jari-jari revolving disc (mm)

b = Lebar celah material yang terabrasi (mm) x = Jarak luncur [setting pada mesin uji (m)] l = Jarak tempuh proses pengausan (mm) P = Beban tekan saat pengausan (kg) Ѡ = Kecepatan putar(rpm)

V = Laju keausan (mm³/m)

Laju keausan dinyatakan dengan jumlah kehilangan atau pengurangan material (massa, volume atau ketebalan) tiap satuan panjang luncuran atau satuan waktu.

2. Metode Pin On Disk

Gambar 2.19. Skema uji keausan metode pin on disk (Lab.Research Center for Noise / Vibration Control and Knowladge Based in Engineering USU Medan).

Pengatur kecepatan motor Motor Ampelas disk Spesimen uji Pemberat

Rumus :

……….……….………….. (9)

Dimana:

V = Laju keausan (gr/mm².detik)

W0 = Berat awal spesimen sebelum diuji (gram) W1 = Berat setelah dilakukan pengujian (gram) A = Luas spesimen uji (mm²)

t = Waktu/lama pengausan (detik)