6
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori 1. Komposit
a. Pengertian Komposit
Komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Kata komposit (composite) berasal dari kata “to compose” yang berarti menyusun atau menggabung.
Menurut Yanu (2011) bahwa “Karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka bahan komposit dapat didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran/ kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material yang pada dasarya tidak dapat dipisahkan”.
Komposit merupakan penggabungan material berbeda yang mempunyai tujuan untuk menemukan material baru yang mempunyai sifat antara (intermediate) material penyusunnya yang tidak akan diperoleh jika material penyusunnya berdiri sendiri. Sifat yang dihasilkan dari penggabungan material diharapkan bisa saling memperbaiki kelemahan dan kekurangan material penyusunnya.
Menurut Yanu Rianto (2011), “Sifat-sifat yang dapat diperbaiki: kekuatan, kekakuan, ketahanan bending, berat jenis, pengaruh terhadap temperatur, isolasi termal, dan isolasi akustik”.
Penggabungan dua material atau lebih tersebut ada dua macam yaitu: 1) Penggabungan Makro
Ciri-ciri penggabungan makro antara lain dapat dibedakan secara langsung dengan cara melihat, penggabungannya lebih secara fisis dan mekanis, penggabungannya dapat dipisahkan secara fisis ataupun secara
mekanis.
2) Penggabungan Mikro
Ciri-ciri penggabungan mikro yaitu tidak dapat dibedakan dengan cara melihat secara langsung, penggabungannya lebih secara kimiawi, penggabungannya tidak dapat dipisahkan secara fisis dan mekanis, tetapi dapat dilakukan dengan cara kimiawi.
Material komposit merupakan material yang terbentuk dari kombinasi antara dua atau lebih material pembentuknya melalui pencampuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing- masing material pembentuknya berbeda. Material komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari pada logam, memiliki kekuatan bisa diatur yang tinggi (tailorability), memiliki kekuatan lelah (fatigue) yang baik, memiliki kekuatan jenis (strength/ weight) dan kekakuan jenis (modulus
Young/ density) yang lebih tinggi daripada logam, tahan korosi, memiliki
sifat isolator panas dan suara, serta dapat dijadikan sebagai penghambat listrik yang baik, dan dapat juga digunakan untuk menambal kerusakan akibat pembebanan dan korosi (Sirait, 2010).
Dari beberapa pengertian komposit di atas dapat disimpulkan komposit adalah penggabungan fisis secara makroskopis antara dua material atau lebih yang memiliki sifat yang berbeda serta menghasilkan material baru yang memiliki sifat yang lebih baik, serta dapat dipecah lagi menjadi komponen komponen penyusunnya secara fisis atau mekanis. Sifat-sifat yang dapat diperbaiki dalam penggabungan komposit adalah : kekuatan, kekakuan, ketahanan bending, berat jenis, pengaruh terhadap temperatur, isolasi termal, dan isolasi akustik.
Adanya dua penyusun komposit atau lebih menimbulkan beberapa daerah dan istilah penyebutannya; matrik (penyusun dengan fraksi volume terbesar), penguat (penahan beban utama), interphase (pelekat antar dua penyusun), interface (permukaan phase yang berbatasan
dengan phase lain).
Ada tiga faktor yang menentukan sifat-sifat dari material komposit, yaitu:
1) Material pembentuk
Sifat-sifat intrinsik material pembentuk memegang peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya.
2) Susunan struktural komponen.
Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap-tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan. 3) Interaksi antar komponen.
Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen-komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda (Sirait, 2010).
Secara umum material komposit tersusun dari dua komponen utama yaitu matrik (bahan pengikat) dan filler (bahan pengisi). Filler adalah bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit, biasanya berupa serat atau serbuk. Gibson (1994) mengatakan bahwa matrik dalam struktur komposit bisa berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matrik secara umum berfungsi untuk mengikat serat menjadi satu struktur komposit.
Secara struktur mikro material komposit tidak merubah material pembentuknya (dalam orde kristalin) tetapi secara keseluruhan material komposit berbeda dengan material pembentuknya karena terjadi ikatan antar permukaan antara matriks dan filler. Syarat terbentuknya komposit adalah adanya ikatan permukaan antara matriks dan filler. Ikatan antar permukaan ini terjadi karena adanya gaya adhesi dan kohesi.
Dalam material komposit gaya adhesi-kohesi terjadi melalui 3 cara utama:
1) Interlocking antar permukaan, yaitu ikatan yang terjadi karena kekasaran bentuk permukaan partikel.
2) Gaya elektrostatis, yaitu ikatan yang terjadi karena adanya gaya tarik- menarik antara atom yang bermuatan (ion).
3) Gaya vanderwalls, yaitu ikatan yang terjadi karena adanya pengutupan antar partikel.
Kualitas ikatan antara matriks dan filler dipengaruhi oleh beberapa variabel antara lain:
1) Ukuran partikel
2) Rapat jenis bahan yang digunakan 3) Fraksi volume material
4) Komposisi material 5) Bentuk partikel
6) Kecepatan dan waktu pencampuran 7) Penekanan (kompaksi)
8) Pemanasan (sintering) b. Serat
Serat berperan sebagai filler yaitu penyangga kekuatan dari struktur komposit. Beban yang awalnya diterima oleh matrik kemudian diteruskan ke serat oleh karena itu serat harus mempunyai kekuatan tarik dan elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik. Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat alam dan serat sintetis.
Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuh- tumbuhan dan binatang. Serat ini telah banyak digunakan oleh manusia diantaranya adalah kapas, wol, sutera, pelepah pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan kenaf atau goni. Keunggulan serat alam sebagai filler komposit
dibandingkan dengan serat sintetis sudah dapat diterima dan mendapat perhatian khusus dari para ahli material di dunia. Keunggulan tersebut antara lain densitas rendah, harga lebih murah, ramah lingkungan, dan tidak beracun. Serat alam memiliki kelemahan yaitu ukuran serat yang tidak seragam dan kekuatan serat sangat dipengaruhi oleh usia.
Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. Serat sintetis mempunyai beberapa kelebihan yaitu sifat dan ukurannya yang relatif seragam, kekuatan serat dapat diupayakan sama sepanjang serat. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, kevlar, nylon, dan lain-lain (Yanu Rianto, 2011).
c. Matriks
Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi yaitu sebagai: 1) Mentransfer tegangan ke serat
2) Membentuk ikatan koheren permukaan matrik/ serat 3) Melindungi serat
4) Memisahkan serat 5) Melepas ikatan
6) Tetap stabil setelah proses manufaktur.
Pada komposit serat (Fibrous Composites) matriks yang digunakan adalah resin (plastik yang berfasa cair). Matriks harus memiliki perpanjangan saat patah yang lebih besar dibanding perpanjangan saat patah serat serta serat harus mampu berdeformasi sehingga beban dapat diteruskan antar serat.
Berdasarkan karakteristik thermalnya, resin dapat digolongkan menjadi dua yaitu termoplastik dan termoset. Termoplastik adalah resin yang mencair dan mengalir kembali bila dipanaskan, contohnya nylon, polythylene,
polysulfone, dan polycarbonate. Termoset bersifat sebaliknya bahkan bila
epoxy, polyester, phenolic.
d. Komposit Serat (Fiber Composite)
Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat gelas, serat karbon, serat aramid dan sebagainya. Dalam pembuatan komposit, serat dapat diatur memanjang (unidirectional composites) atau dapat dipotong kemudian disusun secara acak (random fibers) serta juga dapat dianyam (cross-ply
laminate). Komposit serat sering digunakan dalam industri otomotif dan
pesawat terbang.
a. unidirectional fiber composite b. random fiber composite Gambar 2.1. Komposit Serat
(Sumber: Dian Prasetyo, 2012:8)
Bila peningkatan kekuatan menjadi tujuan utama, komponen penguat harus mempunyai rasio aspek yang besar, yaitu rasio panjang terhadap diameter harus tinggi, agar beban ditransfer melewati titik dimana mungkin terjadi perpatahan (Dian, 2012).
Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu:
1) Komposit serat pendek (short fiber composite)
Berdasarkan arah orientasi material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi lagi menjadi dua bagian yaitu serat acak
(inplane random orientasi) dan serat satu arah. Tipe serat acak sering
manufaktumya yang lebih murah. Kekurangan jenis serat acak adalah sifat mekanik yang masih dibawah dari penguatan dengan serat lurus pada jenis serat yang sama.
2) Komposit serat panjang (longfiber composite)
Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih mudah diorientasikan, jika dibandingkan dengan serat pendek. Walaupun demikian serat pendek memiliki rancangan lebih banyak. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan dari suatu titik pemakaiannya. Pada prakteknya, hal ini tidak mungkin karena variabel pembuatan komposit serat panjang tidak mungkin memperoleh kekuatan tarik melampaui panjangnya.
Fungsi penggunaan serat sebagai penguat secara umum adalah sebagai bahan yang dimaksudkan untuk memperkuat komposit, disamping itu penggunaan serat juga mengurangi pemakaian resin. Juga untuk menentukan karakteristik bahan komposit, seperti: kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik sendiri mempunyai fungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi.
Oleh karena itu untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia. Akan diperoleh suatu komposit yang lebih kuat, kokoh dan tangguh jika dibandingkan produk bahan komposit yang tidak menggunakan serat penguat.
e. Komposit Matriks Polimer (Polymer Matrix Composites - PMC)
Komposit jenis ini terdiri dari polimer sebagai matriks baik itu
thermoplastic maupun jenis thermosetting. Thermoplastic adalah plastik yang
dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas.
didinginkan. Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu, serta melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat kembali (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Thermoplastic yang lazim dipergunakan sebagai matriks misalnya polyolefin (polyethylene, polypropylene), vinylic (polyvynilchloride, polystyrene, polytetraflourethylene), nylon, polyacetal, polycarbonate, dan polyfenylene.
Thermosets tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversible).
Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan thermosets melainkan akan membentuk arang dan terurai, karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel. Seperti jenis-jenis melamin. Thermosets yang banyak digunakan saat ini adalah epoxy dan polyester tak jenuh. Resin
polyester tak jenuh adalah matriks thermosetting yang paling banyak dipakai
untuk pembuatan komposit. Resin jenis ini digunakan pada proses pembuatan dengan metode hand lay-up. (Gibson, 1994).
2. Rem
a. Pengertian Rem
Rem adalah suatu alat untuk memperlambat atau menghentikan kendaraan. Tujuan utama dipasang rem pada kendaraan untuk melakukan kontrol terhadap kecepatan kendaraan untuk menghindari kecelakaan dan merupakan alat pengaman yang berguna untuk menghentikan kendaraan secara berkala (Wahyu Utomo, 2013). Oleh karena itu baik tidaknya kemampuan rem secara langsung menjadi persoalan yang sangat penting bagi pengemudi di waktu mengendarai kendaraan. Jadi fungsi rem harus dapat mengatasi kecepatan kendaraan yang meningkat. Syarat rem yang baik adalah :
1) Dapat bekerja dengan baik dan cepat
3) Mempunyai daya tahan yang cukup tinggi 4) Mudah disetel dan diperbaiki
Rem bekerja dengan berdasar gaya gesek antara disc atau drum dengan kampas rem. Gaya gesek merupakan akumulasi interaksi mikro antar kedua permukaan yang saling bersentuhan.
b. Jenis-jenis Rem
Menurut Wahyu Utomo (2013) jenis rem yang biasa digunakan dalam kendaraan yaitu:
1) Menurut penggeraknya:
a) Rem hidrolik, yaitu rem yang bekerja karena adanya fluida yang bergerak menurut hukum pascal.
b) Rem mekanik, yaitu gerakan pengereman disalurkan ke roda melalui komponen-komponen mekanis.
2) Menurut konstruksinya:
a) Rem tromol, yaitu tenaga pegereman disalurkan ke tromol (tromol sebagai alat pengereman).
b) Rem piringan (cakram), yaitu tenaga pengereman yang dihasilkan disalurkan ke cakram piringan (piringan sebagai alat pengereman). 3) Menurut media pengereman:
a) Rem dengan media pengereman roda. b) Rem dengan media pengereman gas buang. 4) Menurut cara pelayanannya
a) Rem tangan, digunakan untuk menahan kendaraan pada saat sedang parker.
b) Rem kaki, pengoperasiannya dengan pedal kaki yang merupakan rem utama, digunakan untuk mengurangi kecepatan maupun menghentikan kecepatan.
3. Rem Cakram
a. Pengertian Rem Cakram
Rem cakram merupakan suatu perangkat pengereman yang terdiri dari cakram yang dibuat dari logam, cakram ini akan dijepit oleh kampas rem
(brake pad) yang didorong oleh sebuah torak yang ada dalam silinder roda.
Proses penjepitan cakram ini diperlukan tenaga yang cukup kuat, tenaga ini dihasilkan dari sistem hidrolik. Sistem hidrolik ini terdiri dari master silinder, silinder roda, reservoir dan komponen penunjang lainnya. Daya pengereman dihasilkan oleh adanya gesekan antara kampas rem dan cakram (Wahyu Utomo, 2013).
Prinsip kerja rem cakram secara umum sama dengan rem tromol yaitu menggunakan bahan friksi pada sepatu rem untuk mengurangi atau menghentikan laju kendaraan. Rem ini bekerja dengan menjepit cakram yang biasanya dihubungkan dengan roda kendaraan, serta untuk menjepit cakram digunakan bahan friksi atau kampas rem dalam bentuk sepatu rem dengan mekanismenya diatur oleh kaliper rem. Serta untuk menggerakkan atau mengatur mekanisme kaliper rem menggunakan gaya mekanik, hidrolik, pneumatik atau elektronik yang melawan gaya dari kedua sisi cakram. Bahan friksi menyebabkan piringan cakram dan roda yang dihubungkan melambat atau berhenti. Rem mengubah energi kinetik menjadi energi panas, serta membuat bahan friksi menjadi panas pula, hal tersebut membuat rem menjadi tidak efektif atau tidak pakem, oleh karena itu perlu adanaya pengembangan tentang kampas rem atau bahan friksi.
b. Komponen Rem Cakram
Berikut ini adalah bagian utama dari rem cakram :
Gambar 2.2. Rem Cakram
(Sumber: Andun, Adhari, Agus, 2005:16)
Kelebihan dari sistem rem ini adalah cakram yang merupakan pengganti tromol rem secara langsung berhubungan dengan udara luar, sehingga pendingin jauh lebih sempurna dan lebih efektif. Cakram yang tipis sangat mudah dan cepat meneruskan penyebaran panas yang timbul. Perawatan dan perbaikan sangat mudah. Keburukan jenis rem ini adalah cakram dalam keadaan terbuka dan berhubungan langsung dengan udara luar menyebabkan mudah sekali kena kotoran, debu dan Lumpur.
Adapun komponen-komponen utama rem cakram adalah sebagai berikut:
1) Cakram
Pada rem cakram komponen cakram atau piringan merupakan bagian yang secara langsung menghasilkan pegereman dengan adanya gesekan dengan pad. Cakram atau piringan terbesar dari besi tuang yang mampu menahan panas akibat gesekan dan tahan korosi.
Gambar 2.3. Cakram
(Sumber: Andun, Adhari, Agus, 2005:17) 2) Kaliper
Bagian yang tidak bergerak dari rem pad cakram adalah kaliper, dimana terdapat silinder–silinder rem berikut sepatu rem dan pirodnya. Apabila pedal rem diinjak maka silinder–silinder rem akan bekerja secara hidrolik sehingga sepatu–sepatu rem atau pad akan menjepit, manahan dan menghentikan cakram rem yang sedang berputar. Kaliper terbagi dalam dua
type fixed (tipe tetap) dan type floating caliper (tipe meluncur).
a) Type Fixed caliper (tipe tetap)
Tipe caliper ini konstruksinya terpasang dua silinder yang bekerja secara hidroponik menekan pad dari dua arah. Prinsip Kerjanya yaitu pada saat terjadi tekanan akibat hidropolik oil pres-sure maka piston akan mendorong kedua pad dan pegas karet hingga pad menekan cakram. Pada saat tekanan hilang maka pegas karet akan mengembang (reaksi) dan kedudukan pad rem kembali pada keadaan semula.
Gambar 2.4. Kaliper Tipe Tetap (Sumber: Andun, Adhari, Agus, 2005:17) b) Type floating caliper (tipe meluncur)
Pada tipe ini hanya dilengkapi satu silinder yang terpasang pada
slide pins yang bekerja secara hidrolik. Piston akan bergerak menekan dari
sisi dalam, sedangkan caliper terpasang tetap pada knakel kemudi. Akibat tekanan ini maka pad akan terdorong dengan pegas karet. Ketika tekanan hilang maka pad akan kembali ke posisi semula.
Gambar 2.5. Kaliper Tipe Meluncur (Sumber: Andun, Adhari, Agus, 2005:18)
3) Master cylinder
Master cylinder berfungsi mengubah gerak pedal/ tuas rem ke dalam
tekanan hidrolis. Master cylinder terdiri atas reservoir tank yang berisi minyak rem, piston dan silinder yang membangkitkan tekanan hidrolis.
4) Brake pad / kampas rem
Brake pad adalah komponen dari sistem pengereman yang sangat
penting kedudukannya. Pada brake pad melekat kampas rem atau bahan friksi yang bersinggungan langsung dengan disc serta menerima gaya tekan dari caliper rem.
5) Pipa/Selang Rem
Pipa/selang rem, merupakan saluran yang berfungsi menyalurkan tekanan hydraulic fluida dari master cylinder ke kaliper.
6) Minyak Rem
Minyak rem, merupakan fluida yang berfungsi sebagai media penerus gaya pengereman dalam bentuk tekanan hidrolis (hydraulic pressure) ke
brake piston pada kaliper.
4. Kampas Rem
a. Pengertian Kampas Rem
Gambar 2.6. Kampas rem
Kampas rem merupakan media yang berfungsi untuk memperlambat maupun menghentikan laju kendaraaan. Terutama pada saat kendaraan berkecepatan tinggi fungsi kampas rem memiliki beban mencapai 90% dari komponen lainnya. Kampas rem memiliki peranan yang sangat penting, bahkan keselamatan jiwa manusia tergantung pada kualitas dari komponen tersebut. Dibutuhkan kampas rem dengan kemampuan yang baik dan efisien
agar didapatkan daya pengereman yang optimal. b. Karakteristik Bahan Kampas Rem
1) Material Kampas Rem
Bahan baku yang digunakan pada kampas rem standar umumnya terdiri dari serbuk aluminum, grafit, barium, alumina, asbestos, cashew
dust, NBR powder, dan lainnya sebagai bahan penguat atau serat
sedangkan bahan untuk matriknya atau pengikat adalah resin phenolic. Serat dalam komposit berperan sebagai bagian utama yang menahan beban serta memberikan sifat kekakuan, kekuatan, stabilitas panas dalam komposit.
Matrik dalam komposit berperan sebagai pengikat serat dan mendistribusikan tegangan pada saat pembebanan. Bahan matriks yang sering digunakan dalam pembuatan komposit adalah matriks polimer, adapun jenisnya antara lain thermoset dan thermoplastic. Yang termasuk
thermoset antara lain epoxy, polyester, dan phenolic. Yang termasuk thermoplastic antara lain polyetylene, dan polypropylene.
2) Proses Produksi Kampas Rem
Berdasarkan proses pembuatannya, kampas rem (brakeshoes) sepeda motor bahan penguatnya (reinforced) terdiri atas partikel yang tersebar merata dalam matriks yang berfungsi sebagai pengikat, sehingga menghasilkan bentuk solid yang baik. Melalui proses penekanan sekaligus pemanasan pada saat pencetakan (sintering) akan dihasilkan kekuatan, kekerasan serta gaya gesek yang semakin meningkat. Pemanasan dilakukan pada temperatur berkisar antara 120 s/d 180°C, yang menyebabkan bahan tersebut akan mengalami perubahan struktur dimana antara partikel satu dengan yang lain saling melekat serta akan diperoleh bentuk solid yang baik dan matriks pengikat yang kuat.
3) Sifat Mekanik Kampas Rem
bahan kampas rem khusus. Secara umum bagian-bagian kampas rem terdiri dari daging kampas (bahan friksi), dudukan kampas (body brake shoe) dan dua buah spiral. Pada aplikasi sistem pengereman otomotif yang aman dan efektif, bahan friksi harus memenuhi persyaratan minimum mengenai unjuk kerja, noise dan daya tahan.
Bahan rem harus memenuhi persyaratan keamanan, ketahanan dan dapat mengerem dengan halus. Selain itu juga harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi, keausan kecil, kuat, tidak melukai permukaan roda dan dapat menyerap getaran. Sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/ komponen tersebut. Untuk mendapatkan standar acuan tentang spesifikasi teknik kampas rem, maka nilai kekerasan, keausan, bending dan sifat mekanik lainnya harus mendekati nilai standar keamanannya.
c. Kampas Rem Asbestos
Kampas rem dari bahan asbestos hanya memiliki satu jenis fiber yaitu asbes yang merupakan komponen yang menimbulkan karsinogenik. Hal ini bertujuan agar membuat kampas menjadi awet, tetapi ada kerugian yang ditimbulkan antara lain kelemahan dalam kondisi basah. Karena asbestos hanya terdiri dari satu 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 habis, rem kurang pakem, asbestos hanya bisa bertahan sampai dengan suhu 200 °C hal ini berarti bahwa rem asbestos akan blong (fading) pada temperatur 250 °C dan harganya juga lebih murah. Kampas rem asbestos juga tidak ramah lingkungan dan dapat menyebabkan penyakit kanker.
Banyak negara-negara maju telah menghentikan produksi bahan gesek asbes, karena bahan asbes dapat menyebabkan penyakit kanker (Kiswiranti, 2009).
d. Kampas Rem Non Asbestos
Kampas 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 360 °C sehingga cenderung stabil (tidak blong). Kampas 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 dasamya
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.
5. Bahan dan Proses Pembuatan Kampas Rem Serat Ijuk a. Serat Ijuk (Arenga Pinnata Merr)
Serat ijuk dengan nama latin Arenga Pinnata Merr. Serat ijuk berasal dari tanaman aren yang banyak terdapat mulai dari pantai timur India sampai ke kawasan Asia Tenggara. Tanaman ini banyak terdapat hampir di seluruh wilayah Indonesia. Serat ijuk berwarna hitam, berdiameter kurang dari 0.5 mm, bersifat kaku dan ulet (tidak mudah putus). Ijuk memiliki sifat lentur yang tinggi, tidak mudah rapuh dan tahan terhadap lingkungan yang bersifat asam maupun genangan air laut yang mengandung garam tinggi. Serat ijuk mempunyai karakteristik seperti massa jenis serat ijuk 1,136 gram/cm3, kandungan kimia berupa kadar air 8,90%; selulosa 51,54%; hemiselulosa 15,88%; lignin 43,09%; dan abu 2,54%.
Serat ijuk dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan rumah tangga maupun kebutuhan industri. Serat ijuk untuk kebutuhan rumah tangga antara lain sapu lantai, sebagai atap rumah yang artistik juga sebagai bahan tali temali. Serat ijuk untuk kebutuhan industri misalkan sebagai tali jangkar kapal-kapal besar dan lain sebagainya.
b. Magnesium Oksida (MgO)
Gambar 2.8. Magnesium Oksida (MgO)
Magnesium oksida (MgO), atau magnesia, ialah suatu mineral padat higroskopis berwarna putih yang terjadi secara alami sebagai periklas dan merupakan sumber magnesium. Magnesium oksida (MgO) adalah material berstruktur logam yang sangat ringan dengan berat jenis (1,74 gr/cm3), titik lebur (650°C ), titik didih (1097°C), modulus elastis (110 MPa), kekuatan luluh (255 MPa), kekerasan (12 VHN). Larut dalam asam amonia, namun
tidak larut dalam alkohol, tidak berbau, Serbuk MgO merupakan jenis zat tambahan yang dicampurkan pada pembuatan CMCs, selain itu juga magnesium oksida sebagai wetting agent yang membuat ikatan antar kuningan lebih kuat, tidak mudah terkikis permukaannya.
Magnesium oksida terdiri dari satu kisi ion Mg2+ dan ion O2- yang berpegangan melalui ikatan ionik. Magnesium hidroksida terbentuk dengan adanya air, tetapi sebaliknya dengan pemanasan akan melepaskan air kembali, dengan rumus persamaan kimia.
(MgO + H2O → Mg(OH)2)
Sementara yang sebenarnya “magnesium oksida” berarti senyawa Magnesium Oksida (MgO), maknesium peroksida MgO2 juga dikenal sebagai senyawa metastabil. Menurut prediksi struktur kristal evolusi, MgO2 stabil secara termodinamika pada tekanan di atas 116 GPa, dan secara total semikonduktor baru suboksida MgO2 secara termodinamika stabil di atas 500 GPa.
MgO dipilih sebagai bahan pengisi yang juga berfungsi sebagai bahan abrasif dan penguat karena karakteristik yang baik. Magnesium oksida (MgO) adalah logam yang agak kuat, dengan warna putih keperakan beratnya ringan (satu perenam lebih ringan dari kuningan) dan akan menjadi kusam bila diungkapkan pada udara.
Komposit dengan serbuk Magnesium oksida (MgO), walaupun persentasenya kecil memegang peranan penting dalam meningkatkan kemampuan pembasahan (wettability) dengan mengkodisikan permukaan padat juga mempunyai kemampuan untuk mengisi setiap perbedaan ketinggian dari permukaan yang kasar dan menurunkan tegangan interfacial. Ketahanan aus dapat ditingkatkan melalui penambahan unsur magnesium oksida. Selain Magnesium oksida (MgO) ada beberapa pilihan bahan yang dapat dijadikan alternatif sebagai zat pengisi seperti AI2O3, Si02, Fe304, Cr203, SiC, ZrSi04 dan kianit/AI2SiO5 namun harganya relatif lebih mahal
dibandingkan dengan Magnesium oksida (MgO). c. Serbuk Kuningan (Cu-Zn)
Gambar 2.9. serbuk kuningan (Cu-Zn)
Kuningan adalah logam yang merupakan campuran dari tembaga (Cu) dan seng (Zn). Tembaga merupakan komponen utama dari kuningan, dan kuningan biasanya diklasifikasikan sebagai paduan tembaga. Warna kuningan bervariasi dari coklat kemerahan gelap hingga ke cahaya kuning keperakan tergantung pada jumlah kadar seng. Seng lebih banyak mempengaruhi warna kuningan tersebut. Kuningan lebih kuat dan lebih keras daripada tembaga, tetapi tidak sekuat atau sekeras seperti baja. Kuningan sangat mudah untuk dibentuk ke dalam berbagai bentuk, sebuah konduktor panas yang baik, dan umumnya tahan terhadap korosi dari air garam. Karena sifat-sifat tersebut, kuningan kebanyakan digunakan untuk membuat pipa, tabung, sekrup, radiator, alat musik, aplikasi kapal laut, dan casing cartridge untuk senjata api.
Komponen pertama dari kuningan adalah tembaga (Cu). Jumlah kandungan tembaga bervariasi antara 55% sampai dengan 95% menurut beratnya tergantung pada jenis kuningan dan tujuan penggunaan kuningan. Kuningan yang mengandung persentase tinggi tembaga yang dimumikan dengan cara elektrik. Cara tersebut menghasilkan kuningan mumi 99,3% agar jumlah bahan lainnya bisa di minimalkan.
Kuningan yang mengandung persentase rendah tembaga juga dapat dibuat dari tembaga yang dimumikan dengan elektrik, namun lebih sering
dibuat dari scrap tembaga. Ketika proses daur ulang terjadi, persentase tembaga dan bahan lainnya harus diketahui sehingga produsen dapat menyesuaikan jumlah bahan yang akan ditambahkan untuk mencapai komposisi kuningan yang diinginkan.
Komponen kedua dari kuningan adalah seng (Zn). Jumlah seng bervariasi antara 5% sampai dengan 40% menurut beratnya tergantung pada jenis kuningan. Kuningan dengan persentase seng yang lebih tinggi memiliki sifat lebih kuat dan lebih keras, tetapi juga lebih sulit untuk dibentuk, dan memiliki ketahanan yang kurang terhadap korosi. Seng yang digunakan untuk membuat kuningan benilai komersial dikenal sebagai spelter.
d. Resin Polyester BQTN 157 (Unsaturated Polyester)
Gambar 2.10. Resin Polyester BQTN 157 (Unsaturated Polyester) Resin Polyester tak jenuh (Unsaturated Polyester) merupakan jenis resin thermoset yang biasa disebut dengan polyester saja. Polyester berupa resin cair dengan viskositas yang relatif rendah dan mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin lainnya.
Mengenai sifat termalnya karena banyak mengandung monomer
stiren, maka suhu deformasi thermal lebih rendah daripada resin thermoset
lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira 110-1400°C. Ketahanan dingin adalah baik secara relatif. Sifat listriknya lebih baik diantara
resin thermoset. Mengenai ketahanan kimianya, pada umumnya kuat terhadap asam kecuali asam pengoksid, tetapi lemah terhadap alkali. Bila dimasukkan dalam air mendidih untuk waktu yang lama (300 jam), bahan akan pecah dan retak-retak. Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut, yang melarutkan
polimer stiren.
Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembaban dan sinar ultra violet bila dibiarkan di luar, tetapi sifat tembus cahaya permukaan rusak dalam beberapa tahun. Secara luas digunakan untuk konstruksi sebagai bahan komposit.
Penggunaan resin jenis ini dapat dilakukan dari proses hand lay-up sampai dengan proses yang kompleks yaitu dengan proses mekanik. Resin ini banyak digunakan dalam aplikasi komposit pada dunia industri dengan pertimbangan harga relatif murah, curing yang cepat, warna jernih, kestabilan dimensional dan mudah penanganannya (Yanu Riato, 2011).
Tabel 2.1. Spesifikasi resin Unsaturated Polyester Yukalac BQTN 157
Item Satuan Nilai Tipikal Catatan
Berat jenis Gr/cm3 1.215
Kekerasan 40 Barcol GYZJ
934-1
Suhu distorsi panas oC 70
Penyerapan air
(Suhu ruangan) % 0.188 1 hari
Kekuatan Fleksural Kg/mm2 9.4 Modulus Fleksural Kg/mm2 300
Daya rentang Kg/mm2 5.5
Modulus rentang Kg/mm2 300
Elongasi % 1.6
e. Katalis
Gambar 2.11. Katalis
Cairan ini biasanya berwarna bening dan berbau. Cairan ini berfungsi untuk mempercepat proses pengerasan adonan, semakin banyak katalis maka akan semakin cepat adonan mengeras tetapi hasilnya kurang bagus. Cairan ini jika mengenai kulit akan terasa panas, seperti cairan air zuur.
f. Pencampuran (mixing)
Dalam proses metalurgi serbuk ada dua macam pencampuran, yaitu pencampuran basah (wet mixing) dan Pencampuran kering (dry mixing). Pencampuran basah (wet mixing) yaitu proses pencampuaran dimana serbuk matrik dan filler dicampur terlebih dahulu dengan pelarut polar. Metode ini dipakai apabila material (matrik dan filler) yang digunakan mudah mengalami oksidasi. Tujuan pemberian pelarut polar adalah untuk mempermudah proses pencampuaran material yang digunakan dan untuk melapisi permukaan material supaya tidak berhubungan dengan udara luar sehingga mencegah terjadinya oksidasi pada material yang digunakan.
Pencampuran kering (dry mixing) yaitu proses pencampuran yang dilakukan tanpa menggunakan pelarut untuk membantu melarutkan dan dilakukan di udara luar. Metode ini dipakai apabila material yang digunakan tidak mudah mengalami oksidasi.
Faktor penentu kehomogenan distribusi partikel, antara lain: (1) Kecepatan pencampuran
(2) Lamanya waktu pencampuran (3) Ukuran partikel
(4) Jenis material (5) Temperatur
(6) Media pencampuran
Semakin besar kecepatan pencampuran, semakin lama waktu pencampuran, dan semakin kecil ukuran partikel yang dicampur, maka distribusi partikel semakin homogen. Kehomogenan campuran sangat berpengaruh pada proses penekanan (kompaksi), karena gaya tekan yang diberikan pada saat kompaksi akan terdistribusi secara merata sehingga kualitas ikatan antar partikel semakin baik.
g. Proses Kompaksi
Proses kompaksi adalah proses pemampatan serbuk, sehingga serbuk akan saling melekat dan rongga udara antar partikel akan terdorong keluar. Semakin besar tekanan kompaksi jumlah udara (porositas) diantara partikel akan semakin sedikit, namun porositas tidak mungkin mencapai nilai nol. Hasil kompaksi biasa disebut Green Body. Proses pemampatan adalah suatu proses mesin kompaksi yang memberikan gaya penekanan uniaksial. Pemberian tekanan yang sangat besar terhadap material serbuk yang bertujuan untuk mendapatkan spesimen benda uji yang diinginkan, proses kompaksi dapat dilihat pada gambar 2.2 di bawah ini.
Gambar 2.12. Proses Kompaksi (Sumber : Dian Prasetyo, 2012:13)
Kompaksi dapat dilakukan dengan satu arah sumbu, dua arah sumbu atau dari segala arah. Kompaksi dua arah ini bisa jadi dengan arah berlawanan. Kebanyakan proses kompaksi menggunakan penekanan (punch) atas dan bawah. Penekanan bawah sekaligus berfungsi sebagai injektor untuk mengeluarkan benda yang telah dicetak. Permukaan dalam cetakan (dies) harus halus untuk mengurangi gesekan.
Berdasarkan cara kompaksi dapat dibagi dengan dua cara yaitu : 1) Hot compaction (kompaksi dengan temperatur)
Proses kompaksi pada dies dimana terdapat dua punch yaitu upper
punch dan lower punc yang berfungsi menekan campuran homogen serbuk
didalam dies dan diberikan temperatur tertentu saat proses kompaksi berlangsung.
Gambar 2.13. Metode Kompaksi dengan Temperatur (Sumber: Fuad Dwi Fitrianto, 2012: 26)
2) Cold compaction (kompaksi tanpa temperatur)
Proses pada kompaksi metode cold compaction adalah sama halnya dengan hot compaction pada punch serta dies yang digunakan, akan tetapi tidak diberikan temperatur pada saat proses kompaksi berlangsung.
Gambar 2.14. Metode Kompaksi tanpa Temperatur (Sumber: Fuad Dwi Fitrianto, 2012: 26) h. Proses Sintering
Istilah sintering berasal dari bahasa jerman, “sinter ” dalam bahasa inggris dengan kata “cinder” yang berarti bara. Sintering merupakan metode pembuatan material dari serbuk dengan pemanasan sehingga terbentuk ikatan partikel. Proses sintering merupakan merupakan metode pembuatan material dari serbuk yang dilakukan setelah proses pemadatan (kompaksi) yaitu pemanasan dengan melibatkan transfer atomic pada kondisi padat. Sehingga terbentuk ikatan partikel yang kuat.
Selama sintering terdapat dua fenomena utama yaitu pertama adalah penyusutan (shrinkage) yaitu proses eliminasi porositas dan yang kedua adalah pertumbuhan butiran. Pemilihan temperatur sinter agar terjadinya ikatan antar partikel sangat tergantung pada jenis material yang digunakan, pemilihan temperatur sinter berkisar antara 1/
2 dan 3/4 titik leleh (melting
point).
Gambar 2.15. Mekanisme Pemadatan Serbuk dengan Proses Sintering (Sumber: Yudi Agus Sarwanto, 2010)
Keterangan :
(a) Ikatan partikel akibat proses kompaksi ikatan partikel masih rapuh, ikatan mudah terlepas.
(b) Ikatan partikel setelah disintering, ikatan antara partikel satu dengan yang lain menjadi satu, ikatan tidak mudah terlepas.
Peralatan yang paling penting dalam proses sintering adalah dapur
sinter. Dapur ini harus dapat mengatur temperatur, waktu pemanasan,
kecepatan pemanasan dan lingkungan dalam dapur itu sendiri. Pemilihan dapur sinter bergantung pada penggunaannya. Secara umum pemeliharaannya tergantung pada daerah kerja, ukuran green body, atmosfer atau lingkungan yang diinginkan dan biaya produksinya.
Ada dua tipe dapur sinter, yaitu dapur satuan (batch furnace) dan dapur kontinyu (continuous furnace). Batch furnace diisi material yang akan
disinter lalu temperatur diatur sesuai dengan kebutuhan. Dapur kontinyu
dilengkapi dengan sabuk yang terdiri dari jalinan kawat dimana diletakkan
green body. Sabuk ini bergerak menuju daerah pemanasan, kemudian ke
daerah pendingin. Proses sinter dengan dapur kontinyu biasanya digunakan untuk memproduksi komponen dalam jumlah banyak. Batch furnace digunakan pada siklus sintering khusus dengan produksi terbatas.
Pemilihan temperatur sinter untuk terjadinya ikatan antar partikel akan sangat tergantung dari jenis material itu sendiri. Tidak ada kondisi temperatur yang tepat untuk proses sinter pada suatu bahan tertentu, akan tetapi ada ketentuan umum mengenai sinter padat yang dilakukan dibawah temperatur lebur dari bahan tersebut.
6. Pengujian Spesimen a. Pengertian Prony Brake
Prony Brake merupakan suatu alat uji torsi dan daya. dimana prinsip
kerjanya adalah dengan melawan torsi yang dihasilkan dengan suatu gaya pengereman. Besarya gaya pengereman diukur dengan menambahkan suatu lengan ayun, kemudian gaya pada ujung lengan ayun diukur dengan timbangan. Besarnya torsi didapat dari mengalikan gaya pengereman dengan panjang lengan ayun.
Besamya torsi motor sama dengan besamya gaya pengereman dikalikan dengan panjang lengan ayun. Kampas rem berfungsi sebagai bahan friksi yang menyerap energi kinetik dan energi potensial dari bagian yang bergerak (motor).
b. Rumus Prony Brake
Torsi atau usaha adalah hasil kali antara gaya berat yang dihasilkan pada timbangan dikalikan dengan jarak antara titik tekan timbangan dengan poros benda yang bergerak (panjang lengan). Dengan catatan bahwa lengan ayun tidak ikut berputar. Dari pemyataan berikut maka didapat rumus:
T = w × L Gaya berat yang terukur ditimbangan (w) Dimana
w = m x g
Untuk menghitung gaya efektif pengereman menggunakan persamaan dibawah ini :
T = Fµ x R Dimana
Fµ = T /R
Untuk menghitung gaya yang menekan kampas rem menggunakan persamaan, yaitu :
Fp = Pe × 0,785 (D²) Serta koefisien gesek didapat dari :
Fµ = µ x Fp Dimana µ = Fµ /Fp Keterangan: T = Torsi (Nm) w = Gaya berat (N) m = Massa (Kg) L = Panjang lengan (m)
R = Jari-jari efektif pengereman (m) Fµ = gaya pengereman (N)
Fρ = Gaya yang menekan brake pad (kgf) µ = Koefisien gesek
Pe = Tekanan minyak rem (Pa) g = Percepatan grafitasi bumi (m/s2) D = Diameter piston (mm)
(Sumber: Yanuar, Dita Satyadarma, 2011)
Gambar 2.17. Skema Rumus Penghitungan Koefisien Gesek Prony Brake
1) Gaya berat (w) = m x g
2) Torsi (T) = w x L
3) Gaya efektif pengereman (Fµ) = T : R
4) Gaya penekanan kampas (Fp) = Pe x 0,785 (D2) 5) Koefisien gesek kampas (µ) = Fµ : Fp
B. Penelitian Yang Relevan
Suatu penelitian tidak selalu beranjak dari nol secara murni, akan tetapi pada umumnya telah ada acuan yang mendasari atau penelitian yang sejenis. Oleh karena itu, dirasa perlu mengenai penelitian yang terdahulu sebagai bahan relevansinya. Dalam hal ini penelitian yang relevan antara lain dari:
a. Ratni Kartini, H.Darmasetiawan, A.Karo Karo, dan Sudirman (2002) Jurusan Fisika FMIPA Institut Pertanian Bogor mengenai “PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT POLIMER BERPENGUAT SERAT ALAM”. Telah dilakukan pembuatan komposit dengan matriks polimer yaitu epoksi dan polyester dengan bahan penguat (filler) serat alam, yaitu serat pisang dan serat ijuk yang dikombinasikan satu sama lain menjadi empat macam komposit yaitu komposit epoksi-pisang, epoksi-ijuk, polyester-pisang, dan polyester-ijuk. Untuk keempat macam komposit tersebut, pengaruh penambahan lapisan serat pada matriks polimer terhadap sifat mekanik dan mikrostruktur bahan komposit dipelajari. Hasil penelitian menunjukkan, secara umum penambahan lapisan serat menurukan nilai kekuatan tarik komposit, kecuali untuk komposit bermatriks epoksi dengan penguat serat ijuk. Nilai kekuatan tarik tertinggi diperoleh komposit epoksi-serat ijuk 3 lapis yaitu 45,44 MPa, sedangkan komposit epoksi-serat pisang 3 lapis memiliki nilai kekuatan tarik sebesar 30,47MPa. Nilai kekuatan tarik terendah diperoleh komposit polyester-serat pisang 3 lapis yaitu 15,62 MPa, sedangkan jika ditambahkan serat ijuk 3 lapis kekuatan tariknya menjadi 22,18 MPa. Selain itu, penambahan serat pada matriks polimer secara umum menurunkan nilai kekerasan komposit. Dari pengamatan struktur mikro temyata kurangnya ikatan antara serat dengan matriks polimer dan distribusi serat pada matriks polimer mempengaruhi nilai kekuatan tarik dan nilai kekerasan bahan komposit.
b. Dita Satyadarma, Yanuar, dan Burhan Noerdin (2011) Jurusan Teknik Mesin Universitas Gunadarma. Beijudul “ANALISIS GAYA PADA REM CAKRAM (DISK BRAKE) UNTUK KENDARAAN RODA EMPAT”.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui besaran gaya yang terjadi pada rem cakram untuk kendaraan roda empat dengan analisis perhitungan dari komponen rem dengan pembebanan pedal 5kgf, l0kgf, 15kgf, 20kgf, 25kgf. Besar diameter master silinder 1,58 cm, Yang berfungsi untuk mengubah gerak pedal rem kedalam tekanan hidrolik. Diameter silinder cakram 2,20 cm dan perbandingan tuas pedal menunjukan semakin besar pembebanan pedal rem maka gaya yang menekan master rem (Fk), gaya tekanan minyak rem (Pe), gaya yang menekan pad rem (Fp), dan gaya gesek pengereman (Fp.) akan semakin besar, sedangkan semakin besar gaya yang menekan pedal rem maka jarak waktu pengereman akan semakin kecil. Dari alat uji yang kami buat untuk penelitian ini dapat disimpulkan : (1) Semakin besar gaya pijak pedal menghasilkan pengereman yang singkat. (2) Semakin tinggi kecepatan roda semakin membutuhkan waktu untuk pengereman bila besar gaya pijak pedal konstan. (3) Koefisien gesek antara piringan dengan sepatu rem dimungkinkan tidak konstan karena waktu yang didapat tidak proposional kenaikanya.
c. Dian Prasetyo (2012) di Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas maret Surakarta mengenai “PEMANFAATAN SERAT IJUK SEBAGAI BAHAN GESEK ALTERNATIF KAMPAS REM SEPEDA MOTOR”. Dari hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa (1) Nilai kekerasan pada spesimen 1 sebesar 19,5 HB, spesimen 2 sebesar 20,6 HB, spesimen 3 sebesar 22,6 HB, spesimen 4 sebesar 24,5 HB dan spesimen 5 sebesar 25,6 HB. (2) Nilai keausan pada spesimen 1 sebesar 1,13 x 10'7 mm2/kg, spesimen sebesar 1,03 x 10-7 mm2/kg, spesimen 3 sebesar 0,96 x 10-7 mm2/kg, spesimen 4 sebesar 0,87 x 10-7 mm2/kg dan spesimen 5 sebesar 0,85 x 10-7 mm2/kg. (3) Nilai kekerasan kampas rem serat ijuk yang mendekati nilai standar kampas rem merk Indoparts adalah pada kampas rem spesimen 1 dengan komposisi 55% serat ijuk, 15% serbuk kuningan, 20% MgO dan 10% resin yaitu sebesar 19,5 HB. (4) Nilai keausan kampas rem serat ijuk yang mendekati dengan nilai standar kampas rem merk
Indoparts adalah kampas rem spesimen 4 dengan komposisi 25% serat ijuk, 45% serbuk kuningan, 20% MgO dan 10% resin yaitu sebesar 0,87 x 10-7 mm2/kg. 5) Dari hasil pengujian diatas dapat disimpulkan bahwa dengan semakin banyaknya komposisi serat ijuk maka semakin rendah nilai kekerasan spesimen kampas rem dan semakin tinggi nilai keausan spesimen kampas rem. Jadi variasi komposisi serat ijuk sangat berpengaruh terhadap nilai keausan spesimen kampas rem dan nilai kekerasan spesimen kampas rem.
d. Shirley Savetlana, Hamdan, and M.A. Maleque (2013) Department of
Mechanical and Manufacturing Engineering, University Putra Malaysia.
Berjudul “PENGARUH PANJANG SERAT TERHADAP KEKUATAN TARIK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT IJUK DENGAN MATRIK EPOXY”. Pada penelitian ini, pengekstrakan serat ijuk menggunakan sisir kawat yang berfungsi memisahkan serat ijuk dari pelepahnya lalu dilakukan pemilihan serat berdiameter 3 mm menggunakan micrometer sekrup. Kemudian serat ijuk direndam dalam larutan NaOH 5% selama 2 jam dan dikeringkan selama 15 menit. Serat selanjutnya dipotong dengan panjang 30 mm, 60 mm, dan 90 mm.Lebih lanjut, pembuatan komposit menggunakan metode hand lay up dengan pencampuran resin epoxy dan hardener dengan perbandingan campuran 1:1 mengacu pada ASTM D638. Selanjutnya dilakukan pencampuran matrik dan serat dengan fraksi massa 80%:20% menggunakan variasi panjang serat. Selanjutnya spesimen uji dipanaskan dalam oven dengan suhu70°C selama 10 menit. Kemudian dilakukan pengujian tarik untuk resin epoxy mumi dan untuk komposit dengan variasi panjang serat 30 mm, 60 mm, dan 90 mm. Foto daerah patahan dengan Scanning Electron
Microscope (SEM) digunakan untuk melihat mekanisme perpatahan komposit.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekuatan tarik dan regangan tertinggi dicapai pada komposit dengan panjang serat 90 mm. Kekuatan tarik yang didapat sebesar 36,37 MPa dan regangan sebesar 9,34%. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan komposit ialah daya ikat serat dengan matrik,
pendistribusian serat yang merata, dan panjang kritis serat. Hasil foto SEM pada patahan komposit serat ijuk menunjukkan terjadinya fiber breaking. Hal ini menunjukan bahwa daya ikat antara matrik dan serat yang cukup baik, tetapi sebaran serat pada matrik tidak merata yang mengakibatkan kekuatan tarik komposit yang optimal tidak bisa dicapai.
e. Z. Leman, H.Y. Sastra, S.M. Sapuan, M.M. Hamdan, and M.A. Maleque (2005). Department of Mechanical and Manufacturing Engineering, University Putra Malaysia. Berjudul “PENELITIAN IMPAK PADA STRUKTUR KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT IJUK DENGAN MATRIK EPOKSI” Komposit serat alam telah berperan penting pada saat ini di beberapa komponen non-struktural dan semi-struktural di bidang teknik karena memenuhi kekuatan dan kekakuan komponen tersebut, di samping biaya yang rendah, ketersediaan yang melimpah dan dapat diperbarui. Oleh karena itu, ada beberapa alasan penting mengenai jenis studi baru ini, dari serat alami dan salah satunya adalah serat Arenga Pinnata. Studi Arenga Pinnata komposit serat termasuk baru, ada beberapa hasil penelitian yang dihasilkan dalam literatur, yaitu pada sifat tarik dan sifat lentur. Namun, sampai sekarang, masih ada penelitian yang dilakukan pada Arenga Pinnata atau serat Ijuk yang diperkuat dengan komposit epoxy untuk disajikan dalam makalah ini. Resin epoxy yang meresap pada potongan serat panjang dan cincang diletakkan secara terpisah dalam cetakan terbuka dan kemudian dikompresi untuk mendapatkan ketebalan yang diinginkan. Sampel dipotong dari laminasi komposit dan tes dampak dilakukan sesuai dengan ASTM D256-54T. Kekuatan hasil dari komposit serat diperkuat meningkat dari 28,8 J/m (tanpa isian) ke 67.26 J/m (dengan serat cincang) dan 114.27 J/m (dengan serat panjang).
f. Arif Kurniawan (2015) Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan, Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Berjudul “KAJI EKSPERIMENTAL PERFOMANSI PENGEREMAN KAMPAS REM SERAT IJUK SEBAGAI SUPLEMEN
MATERI KAJIAN MATA KULIAH KOMPOSIT DI PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN JPTK FKIP UNS”. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa: (1) Adanya pengaruh variasi komposisi kampas rem berbahan serat ijuk, kuningan (Cu-Zn), magnesium oksida (MgO) dan resin polyester terhadap nilai koefisien gesek pengereman pada mesin
prony brake. Bahwa semakin banyak jumlah komposisi serat ijuk, maka
koefisien gesek pengereman kampas rem semakin besar. Spesimen kampas rem 1 mempunyai nilai koefisien gesek tertinggi sebesar 0,548. (2) semua spesimen kampas rem serat ijuk mempunyai nilai koefisien gesek diatas kampas rem Indoparts. Nilai koefisien gesek tertinggi sebesar 0,548 terjadi pada spesimen kampas rem 1 dengan prosentase serat ijuk 55%, kuningan (Cu-Zn) 15%, magnesium oksida (MgO) 20%, dan resin polyester 10%. Kampas rem Indoparts mempunyai nilai koefisien gesek sebesar 0,378. Penelitian ini membuktikan bahwa spesimen kampas rem serat ijuk lebih baik daripada kampas rem Indoparts terhadap nilai koefisien gesek pada pengujian perfomansi pengereman.
C. Kerangka Berpikir
Salah satu unsur penyusun bahan komposit adalah serat. Serat inilah yang terutama menentukan karakteristik komposit seperti kekerasan, keausan, kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Serat berperan sebagai penyangga kekuatan dari struktur komposit, beban yang awalnya diterima oleh matrik kemudian diteruskan ke serat, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung dengan kekuatan pembentuknya. Orientasi dan kandungan serat akan menentukan kekuatan mekanis dari komposit. Perbandingan antara matrik dan serat juga merupakan faktor yang sangat menentukan dalam memberikan karakteristik mekanis produk yang dihasilkan.
Komposit dengan ukuran serat yang lebih kecil diduga mempunyai kemampuan untuk mengisi bagian-bagian kosong/rongga dalam komposit.
Berkurangnya jumlah rongga yang dihasilkan diduga akan menyebabkan kekuatan semakin meningkat, sehingga nilai kekerasan dan keausan juga akan semakin meningkat. Pencampuran komposisi serat yang tepat dalam pembuatan spesimen diduga akan menyebabkan meningkatnya nilai kekerasan dan keausan serta sifat mekanik lainnya. Campuran komposisi yang cukup diduga akan menghasilkan nilai kekerasan dan keausan yang tinggi.
Pada penelitian ini, bahan penyusun utama spesimen komposit terdiri dari resin polyester sebagai bahan pengikat, serat ijuk, kuningan (Cu-Zn) dan magnesium oksida (MgO) sebagai bahan pengisi. Serat ijuk dan serbuk kuningan yang digunakan berukuran mesh 60. Komposisi resin dibuat tetap yaitu 10% dan magnesium oksida (MgO) juga dibuat tetap yaitu 20%. Dalam penelitian ini yang menjadi variasi ialah perbandingan fraksi berat antara serat ijuk dan serbuk kuningan (Cu-Zn).
Serat ijuk dan serbuk kuningan (Cu-Zn) mempunyai kandungan dan karakteristik yang sangat berbeda, sehingga variasi komposisi di antara keduanya akan menghasilkan nilai kekerasan dan keausan yang berbeda-beda pada spesimen uji kampas rem. Pembuatan spesimen menggunakan cetakan (dies). Spesimen tersebut dilakukan pengujian daya pengeremannya. Hasil yang diperoleh dianalisis dan di bandingkan spesimen kampas rem merk Nissin serta kemudian disimpulkan. Untuk lebih jelasnya hubungan antar variabel bebas dan variabel terikat dapat dilihat pada gambar 2.17. di bawah ini:
Gambar 2.18. Kerangka Berfikir Keterangan :
X1 : Komposisi I (Serat ijuk 55%) X2 : Komposisi II (Serat ijuk 45%) X3 : Komposisi III (Serat ijuk 25%) X4 : Komposisi IV (Serat ijuk 15%)
Y : Nilai perfomansi pengereman (koefisien gesek) kampas rem
Pengujian performansi pengereman kampas rem menggunakan mesin Prony
Brake. Pengujian ini untuk mendapatkan nilai koefisien gesek kampas rem. Pada
dasarnya prinsip ini masih menggunakan mekanisme pengereman pada umumnya. Data yang didapat dari pengujian kemudian diolah dengan perumusan yang telah ditentukan. Data dari serat ijuk dibandingkan dengan data dari kampas rem merk Nissin dalam bentuk tabel.
D. Hipotesis Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah dan kerangka pemikiran di atas dapat diambil hipotesis sebagai berikut:
1. Ada pengaruh variasi komposisi bahan kampas rem serat ijuk, kuningan (Cu-Zn), magnesium oksida (MgO), dan resin polyester terhadap nilai koefisien gesek pada pengujian performansi pengereman kampas rem.
2. Campuran variasi komposisi serat ijuk yang besar diduga mempunyai nilai koefisien gesek yang tertinggi jika dibandingkan variasi komposisi lainnya dan spesimen kampas rem merk Nissin.
