ABSTRAK
Kopling clutch merupakan komponen sepeda motor yang berfungsi untuk menghubung lepaskan dari gerak engine/mesin motor bakar sampai daya yang diteruskan pada roda kendaraan , atau dengan kata lain sebagai penghubung daya.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah serat dari sabut kelapa, fiber glass, serbuk logam tembaga,dengan pengikat matriks resin phenolic (polymer phenol) .
Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian sifat mekanis bahan dan karakterisasi bahan pada kondisi da pada pembasahan oli. Dari hasil pengujian kemudian dibandingkan dengan karakteristik bahan kopling clutch yang ada di pasaran, dan apabila memenuhi persyaratan, maka akan dibuat bahan kopling clutch tersebut dibuat sebagai produk kopling clutch dalam bentuk sesungguhnya.
Output dari penelitian ini pada tahun pertama adalah artikel ilmiah dan publikasi ilmiah pada seminar nasional (RAPI). Pada tahun kedua output yang diharapkan selain atikel ilmiah, publikasi ilmiah dan produk prototype kopling clutch yang bisa didesiminasikan pada industri kecil pembuat kopling clutch.
Kata kunci : Komposit bahan kopling clutch, Serat sabut kelapa, Fiber Glass, Serbuk tembaga ,
Karakterisasai , Keausan, Kekerasan, Koefisien Gesek
LAPORAN PENELITIAN DESENTRALISASI TAHUN 2014
PROGRAM PENELITIAN HIBAH BERSAING
( tahun pertama )
TEMA: Bahan Teknik Transportasi
PENINGKATAN KAPASITAS TORSI PADA KOPLING PLAT GESEK
KENDARAAN DARI BAHAN KOMPOSIT SERAT SABUT KELAPA
DIBIAYAI OLEH DP2M DIKTI SESUAI DENGAN SURAT PERJANJIAN
PELAKSANAAN PENELITIAN DESENTRALISASI TAHUN 2014 PROGRAM PENELITIAN HIBAH BERSAING TAHUN PERTAMA
Nomor: 194.32/A.3-III/LPPM/V/2014 tertanggal 17 Mei 2014
PENINGKATAN KAPASITAS TORSI PADA KOPLING PLAT
GESEK KENDARAAN DARI BAHAN KOMPOSIT SERAT
SABUT KELAPA
Pramuko Ilmu Purboputro1 ,Bambang Waluyo Febiantoko 2
1 2
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. YaniTromol Pos I Pabelan, Kartosuro
email : pramukoip@ymail.com
ABSTRAKSI
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh komposisi bahan dengan menggunakan fraksi berat serat kelapa, serbuk tembaga, fiberglass dengan resin phenolic terhadap keausan dan kekerasan specimen kampas kopling dan membandingkannya dengan kampas kopling yang sudah ada di pasaran Special Genuine Part (SGP ).
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah serat kelapa, serbuk tembaga, fiberglass, dan resin phenolic. Pembuatan dilakukan dengan proses kompaksi, dengan gaya sebesar 4 ton dan ditahan selama 60 menit. Setelah mencapai holding time yang diinginkan, dies (cetakan) dimasukkan kedalam oven dan dilakukan proses sintering dengan suhu 800 C selama 40 menit dan specimen dikeluarkan dari cetakan. Setelah didapat tiga specimen kampas kopling variasiserat kelapa, serbuk tembaga, dan fiberglass lalu dilakukan proses pengujian kekerasan Brinell dengan standar ASTM F 1957-99 dan pengujian keausan dengan standar ASTM D 3702-94 kemudian dilakukan foto makro untuk melihat kepadatan dan sifat masing-masing bahan penyusun specimen kampas kopling.
Hasil pengujian ini menunjukkan bahwa komposisi bahan dengan fraksi berat serat kelapa sebesar 40 %, serbuk tembaga sebesar 20 %, fiberglass 20 % dan resin phenolic 20% didapat harga kekerasan 4,098 kg/mm2, harga keausan uji kering sebesar 0,14 mm/jm dan harga keausan uji basah pengaruh oli sebesar 0,19 mm/jm. Sehingga mendekati harga kampas kopling SGP dengan harga kekerasan 3,974 kg/mm2, harga keausan uji kering sebesar 0,15 mm/jm dan harga keausan uji basah pengaruh oli sebesar 0,20 mm/jm.
Kata kunci : kampas kopling, serbuk tembaga, serbuk tembaga, fiberglass,resin phenol, kekerasan,
Pramuko Ilmu Purboputro1 ,Bambang Waluyo Febriantoko. 2
1 2
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. YaniTromol Pos I Pabelan, Kartosuro
email : pramukoip@ymail.com
ABSTRACS
The aim of this study is to know the influences of weight fraction of the coconat fiber in phenolic matrice due to wearing and hardness of the clutch material compare with genuine parts that found in the usually part.
The material that used in this studi is : copper powder, fiber glass, coconat fiber with phenol resin as matrice. The process consist with :compaction process at 4 ton compaction, holding time 60 minutes, and sintering on 800 C for 40 minutes in the electrical oven.
The specimen tested with Brinell hardness and wearing test with ASTM D 3702-94 and then the macrostructure photograph taken for knowing the composition on the clutch materials.
The result are : the weight fraction of 40 % copper powder, 20 % coconat fiber, 20 % fiber glas with 20% phenolic resin is the maksimum hardness 4,098 kg/mm2,maximum dry wearing test is 0,14 mm/hour and maximum oil wearing test is 0,19 mm/hour. That nearly daily use clutch in the market the hardness is 3,974 kg/mm2, dry wearing test is 0,15 mm/hour and oiled wearing test is 0,20 mm/hour.
PENINGKATAN KAPASITAS TORSI PADA KOPLING PLAT
GESEK KENDARAAN DARI BAHAN KOMPOSIT SERAT
SABUT KELAPA
BAB I
I.1 Latar Belakang
Serat sabut kelapa alam adalah salah satu serat alam yang mudah diperoleh dan
merupakan sumber alam yang dapat diperbaharui . Keberadaan serat dari sabut kelapa
juga melimpah. Penggunaan serat tersebut belum optimal penggunaannya, terutama
pada penggunaan komponen untuk kampas kolpling gesek. Serat sabut kelapa dapat
dimanfaatkan sebagai komponen komposit kampas kopling/clutch, karena sifat modulus
elastisitas yang rendah (kenyal), namun mempunyai harga koefisien gesek yang tinggi.
Resin phenolic merupakan salah satu resin yang sering dipakai sebagai bahan
pengikat atau matriks komposit, karena sifat kerekatannya serta tahan panas yang cukup
tinggi sampai 300oC. Resin polyester ini juga mempunyai kemampuan berikatan dengan
serat alam tanpa menimbulkan reaksi dan gas. Resin ini mudah diperoleh dan digunakan
masyarakat umum maupun industri skala kecil maupun besar.
Logam tembaga bersifat keras dan mempunyai konduktivitas panas yang baik,
sehingga akan mudah untuk mengevakuasi panas dari hasil gesekan pada saat kopling
bersegesekan . Tembaga juga mempunyai sifat melepas panas, sehingga sangat tepat
untuk mengevakuasi panas dari permukaan gesek kopling menjadi cepat dingin
kembali.
Dari pertimbangan-pertimbangan di atas peneliti mencoba untuk memanfaatkan
nya sebagai bahan pembuatan kampas kopling clutch kendaraan. Dalam penelitian ini
pengujian yang dilakukan adalah kekerasan (Brinell), foto makro, dan karakterisasai
gesekan dengan dynamometer test, dengan perbandingan variasi komposisi yang sudah
tinggi dan tahan lama. Pengamatan struktur makro berguna untuk proses umpan balik
pembuatan kampas kopling selanjutnya. Dari pemeriksaan kampas kopling akan bisa
diketahui gambaran banyaknya porositas dan kondisi perekatan/ikatan pada permukaan
antara resin pengikatnya dengan butir-butir tembaga dan serat-serat yang diikatnya.
Setelah diketahui harga variasi komposisi yang optimal dalam hal ikatan
permukaan, dan kekerasannya maka selanjutnya pada tahun kedua dilakukan percobaan
pada dinamometer test untuk mengetahui : harga koefisien gesek, kemampuan torsi
pentransmisiannya, dan suhu maksimal saat bergesekan.
Sebagai awalan untuk mendapatkan optimasi campuran komposisi bahan
kampas kopling , maka dilakukan variasi pencampuran seperti pada tabel 1 berikut.
Tabel 1, Komposisi bahan spesimen ujimkampas kopling 1, 2 dan 3.
No. Serat Kelapa Fiber glass Serbuk Tembaga (Cu) Polimer Phenolic
1. 40% 20% 20% 20%
2. 30% 30% 20% 20%
3. 20% 40% 20% 20%
I.2 Tujuan Khusus
Dalam penelitian ini bertujuan untuk: membuat kopling plat gesek / clutch
1. Mengetahui tingkat keausan dengan menggunakan variasi komposisi dari serat
Sabut kelapa , fiber glass, serbuk logam tembaga , pengikat phenolic,
dibandingkan
dengan kopling clutch yang ada di pasaran.
2. Mengetahui nilai kekerasan dengan menggunakan variasi komposisi dari serat
sabut kelapa, fiber glass, dan serbuk tembaga, matriks polimer jenis phenolic,
3. Mengetahui foto makro kampas dari uji keausan (Ogoshi) dan uji kekerasan
(Brinell), serta karakterisasi performa dalam keadaan kering dan pembasahan oli.
I.3 Keutamaan Penelitian
Melakukan penelitian terapan yang hasilnya diharapkan secara jangka
panjang negara Indonesia tidak ketergantungan lagi dengan komponen mesin
dari luar terutama kopling clutch kendaraan, dan sekaligus memanfaatkan
potensi alam yang ada di lingkungan sekitar kita.
1.4 Perumusan Masalah Penelitian
Dari uraian diatas, maka pada rencana penelitian ini dilakukan pentahapan
sebagai berikut. Pada tahun pertama, dilakukan optimasi pencarian sifat fisis berupa
pemeriksaan struktur mikro, dan optimasi pemeriksaan sifat mekanisnya berupa
kekerasannya untuk berbagai kondisi penekanan spesimen dari tekanan 1000 kg, 1500
kg dan 2000 kg , sesuai dengan kelaaziman penekanan pada pembuatan kampas
kopling.
Tahun kedua adalah memeriksa karakteristik performasi kopling gesek, berupa
kemampuan untuk mentransfer torsi, daya dan koefisien geseknya. Parameter yang
dicari adalah koefisien geseknya, dengan waktu pengkoplingan yang singakat ( waktu
gesek pendek ) kenaikan suhu kopling yang minimal. Dengan demikian diperoleh sifat
kopling gesek yang mampu meneruskan torsi dan daya, reaktip cepat kerjanya, dan
kenaikan suhu yang rendah, dan awet.
1.5 Pembatasan Masalah.
Pembatasan masalah adalah bahan komponen kampas koling terdiri dari : serat
sabut kelapa, serat kaca ( fiber glass), serbuk tembaga, dengan pengikat resin/polimer
dasar phenolic. Pemilihan komposisi seperti komposisi pada tabel 1. Pengujian yang
dilakukan adalah struktur mikro dan kekerasannya, kemudian setelah dilakukan
optimasi hasilnya , dilakukan karakterisasi dinamis pada kopling plat gesek, pada alat
Dari hasil penelitian spesimen kampas kopling yang telah dilakukan, dapat ditarik
kesimpulan, yaitu :
1. Dari data hasil pengujian keausan, pada variasi kampas 1, 2 dan 3 yang terdiri dari
bahan fiberglass, serbuk alumunium dan serbuk tembaga didapat harga keausan uji
kering kampas 1 sebesar 0,14 mm/jm, kampas 2 sebesar 0,10 mm/jm, kampas 3
sebesar 0,12 mm/jm dan kampas SGP sebasar 0,15 mm/jm. Uji keausan dengan oli
didapat harga keausan kampas 1 sebesar 0,19 mm/jm, kampas 2 sebesar 0,16
mm/jm, kampas 3 sebesar 0,18 mm/jm dan kampas SGP sebesar 0,20 mm/jm. Jadi
dari spesimem kampas 1, 2 dan 3 yang paling baik diaplikasikan pada sepeda motor
yaitu spesimen kampas 2 karena harga keausannya paling kecil, atau dengan kata
lain umurnya paling panjang . Karakteristik yang hampir sama dengan kampas SGP
adalah komposisi nomor 1, namun umur terlama atau harga keausan terendah adalah
pada komposisi nomor 2.
2. Harga koefisien gesek yang paling tinggi dicapai dari komposisi bahan kopling
nomor 3.( 20% serat kelapa, 40% serbuk tembaga, 20% fiber glass, 20% resin
phenol) dengan harga koefisien gesek sebesar 0,028 saat pengujian kering dan 0,027
saat pengujian dengan pembasahan oli.
3. Harga kekerasan kampas kopling non asbes berbahan fiberglass variasi serbuk
alumunium dan serbuk tembaga dari sempel 1, 2 dan 3 semua lebih tinggi
dibandingkan dengan kampas kopling SGP, yaitu dengan harga kampas 1 sebesar
4,098 kg/mm2, kampas 2 sebesar 5,360 kg/mm2, kampas 3 sebesar 4,475 kg/mm2
dan kampas SGP hanya 3,974 kg/mm2 dikarenakan bahan penyusun kampas terdiri
dari bahan yang berkarakter keras. Dan nilai harga kekerasan yang mendekati
kampas SGP yaitu spesimen kampas 1. Kekerasan tertinggi didapat dari komposisi
kampas kopling nomor 2. ( 30% serat kelapa, 30% serbuk tembaga, 20% fiber glass,
20% resin phenol)
4. Campuran yang homogen dapat menyebabkan perbedaan harga kekerasan dimana
campuran yang homogen akan terlihat lebih rapat, merata dan lebih tinggi harga
kekerasannya. Kerapatan suatu specimen dapat dilihat dari struktur foto makro yaitu
Saran
Setelah penulis melakukan penelitian ini, ada beberapa saran untuk mengembangkan
penelitian-penelitian selanjutnya, yaitu :
1. Tahapan penelitian ini tentang optimali karakteristik bahan kampas kopling,
membuka kemungkinan untuk penelitian lanjutan yaitu karakterisasi kopling gesek
pada kondisi dinamis.
2. Proses pencampuran bahan harus dilakukan dengan teliti dan dipastikan campuran
telah tercampur merata.
3. Pembuatan spesimen yang lebih banyak dengan variasi yang beragam akan lebih
memudahkan dalam pengamatan hasil pengujian kampas. Dan dapat meningkatkan
kualitas spesimen yang dibuat.
DAFTAR PUSTAKA
ASM Handbook, 1990. Friction Lubrication And Wear Technology. ASM International Volume 18, USA.
Blau J. Peter, Compositions, Functions, and Testing of Friction Brake Materials and Their Additives, U.S. DEPARTMENT OF ENERGY, August 2001.
Calister, Material Science, Mc. Graw Hill,London, 2005
F. Thumler, 1993. Powder Metalurgy. Institute Of Material, London.
Gustav Niemann, 1981, Design of Machine Elemen, Mc. Graw Hill , India
Imam Setiyanto, 2009. Pengaruh Variasi Temperatur Sintering Terhadap Ketahanan Aus Bahan Rem Gesek Sepatu. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin UMS, Agustus 2009, Surakarta.
Kalpakjian, S., Schmid, Steven R., 2003, Manufacturing Processes for Engineering Materials, Fourth Edition, Illinois Institute of Technology, Chicago.
Niemantsverdriet J. W. Chorkendorff, 2000. Concepts Of Modern Catalysis and Kinetics, Denmark and Netherlands
Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine ( Type OAT- U). Instruction Manual. Tokyo Testing Machine MFG. Co.,ltd. Japan.
Setiawan, Irfan, Pramuko. 2009, Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi Terhadap Ketahanan Kampas Rem Gesek Sepatu. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin UMS, Agustus 2009, Surakarta.
