6
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan IX - 2018 (155-160) ISSN 2338 414X *Korespondensi: Tel./Fax.: +62 81353651467 E-mail: [email protected] Teknik Mesin Universitas Udayana 2018 Disain dan Perancangan Material Komposit Hibrida untuk Kampas Rem Kendaraan Bermotor I.D.G Ary Subagia1*, NPG Suardana1, Steven FS1 1) Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Bukit Jimbaran, Badung (80361) Bali-Indonesia Abstrak Peper ini menerangkan material komposit hibrida untuk kampas rem kendaraan bermotor. Komposit hibrida di rancang menggunakan bahan alami berupa serat serabut kelapa, alumina dan phenolic resin sebagai pengikat. Tujuan penelitian adalah mendisain bahan kampas rem berbasis komposit hibrida. Disain dari komposit hibrida menggunakan rasio fraksi berat yaitu 60wt% penguat dan 40wt% matrik. Kemudian penguat menggunakan ratio 40wt% seraat serabut kelapa dan 20wt% alumina. Panjang serat serabut kelapa berukuran 5mm. Pembuatan benda uji menggunakan metode hot press pada P = 3000N dan temperatur sintering bervariasi yaitu t = 100oC, 150oC dan 200oC, serta holding time selama 30 menit. Kekerasan dan ketahanan aus diuji menggunakan Vickers Hardness Number (HVN) test dan Pin-on-Disk untuk masing-masing benda uji. Sedangkan, mikrostruktur benda uji dianalisa pada scanning electron microscope. Hasil pengujian menunjukkan keausan kampas rem komposit hibrida memiliki nilai keausan yang lebih rendah dari pada kampas rem kontrol untuk semua variasi yaitu pada temperatur sinter 100 o C sebesar 53.7%, untuk temperature sinter 150 o C sebesar 69.5%, dan pada temperature sinter 200 o C sebesar 64.6%. Sedangkan, kekerasan komposit hibrida untuk masing- masing variasi temperatur sinter berturut turut adalah HVN:163, HVN:294, dan HVN:194 terhadap kontrol yaitu HVN:199. Selanjutnya, koeffisien gesek dari masing masing variasi adalah 0.189, 0.171, 0.165 dan 0.222. Kesimpulan menyatakan bahwa desain komposit hibrida pada temperatur sintering 150 o C merupakan desain yang paling optimal digunakan sebagai bahan alternatif kampas rem kendaraan bermotor. Kata kunci: Komposit hibrida, Kampas Rem, Sintering, Kekerasan, Laju Keausan Abstract This paper explains the desain of brake lining of the vehicle based on the hybrid composites. Hybrid composite designed using natural materials such as coconut fibers, alumina and phenolic resin as a matrix. The research purpose is designing brake shoes that based hybrid composites. Hybrid composite was designed according to the weight fraction ratios of 60wt% reinforcement and 40wt% matrix. In case, the reinforcement ratios were 40wt% coconut fibers and 20wt% alumina. The specimen was fabricated using hot-press method on 3000 N pressure on variation sintering temperatures of 100 o C, 150 o C and 200 o C, as well as the holding time in 30 min. The hardness and wear resistant were established for each specimen using the Vickers Hardness Number and Pin-on-Disk. Whilst, the micro-structures are analyzed by Scanning Electron Microscope (SEM). The result show that wear rate of hybrid composite for each sintering temperatures are 53.7%, 69.5%, and 64.6%, respectively. While, the hardness for each sintering temperatures are HVN:163, HVN:294, dan HVN:194, respectively. Additionally, the friction coefficient for each variation are 0.189, 0.171, 0.165, and 0.222. Conclusion, explain that hybrid composite design on 150 o C sintering temperatures become a most optimal design used as brake pads material alternatif of the automobile. Keywords: Hybrid composit, brakes shoes, Sintering, Hardness, Wear rate 1. Pendahuluan Kampas rem merupakan komponen keamanan aktif yang penting pada setiap kendaraan bermotor [8]. Komponen tersebut adalah berfungsi untuk mengendalikan dan menghentikan laju kendaraan baik secara simultan maupun mendadak. Kampas rem merupakan bahan komposit yang dibuat dari campuran bahan penguat dan pengikat yang mampu menerima panas gesekan saat operasi berlangsung. Adapun bahan penguat kampas rem adalah asbes dan bahan logam, sedangkan bahan pengikat dipergunakan polimer yaitu phenolic resin. Asbes adalah bahan alami yang dihasilkan dari proses transformasi batu karang (peridotite). Sifat sifat khusus dari asbes diamati dari sifat mikroskopi adalah berbentuk gelombang halus dengan permukaan kasar. Sifat fisik asbes memiliki titik leleh sekitar 1180~1500 o C sehingga sangat baik digunakan sebagai bahan isolasi panas. Secara kimia asbes adalah terbentuk dari unsur kimia antara lain SiO 2 , MgO, Al 2 O 3 , CaO, Na 2 O O 2 Fe, dan H 2 O. Dengan demikian asbes ditetapkan sebagai bahan yang stabil terhadap panas yang stabil dan rendah dalam penyerapan air. Sehingga bahan asbes dipilih sebagai bahan penguat utama dari kampas rem [4]. Akan tetapi, asbes berbahaya bagi kesehatan dan bersifat karsinogenik [5]. Penyakit yang ditimbulkan oleh debu yang dihasilkan oleh bahan asbes seperti penyakit Asbestosis, Mesothelioma, hingga Kanker. Oleh karenanya, negara negara seperti The European Union Australia, Brazil, Kanada dan negara lainnya telah melarang penggunaan bahan asbes [16, 17]. Adanya seruan pemerintah, dimana kendaraan harus menggnakan kampas rem non-asbes, sejak dua dekade terakhir telah diupayakan pemakaian bahan

Disain dan Perancangan Material Komposit Hibrida untuk ... · Vickers Hardness Number and Pin-on-Disk. Whilst, the micro-structures are analyzed by Scanning Electron Microscope Whilst,

Embed Size (px)

Citation preview

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan IX - 2018 (155-160)

ISSN 2338 – 414X

*Korespondensi: Tel./Fax.: +62 81353651467 E-mail: [email protected]

Teknik Mesin Universitas Udayana 2018

Disain dan Perancangan Material Komposit Hibrida untuk Kampas Rem Kendaraan Bermotor

I.D.G Ary Subagia1*, NPG Suardana1, Steven FS1 1)

Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Bukit Jimbaran, Badung (80361) Bali-Indonesia

Abstrak

Peper ini menerangkan material komposit hibrida untuk kampas rem kendaraan bermotor. Komposit hibrida di rancang menggunakan bahan alami berupa serat serabut kelapa, alumina dan phenolic resin sebagai pengikat. Tujuan penelitian adalah mendisain bahan kampas rem berbasis komposit hibrida. Disain dari komposit hibrida menggunakan rasio fraksi berat yaitu 60wt% penguat dan 40wt% matrik. Kemudian penguat menggunakan ratio 40wt% seraat serabut kelapa dan 20wt% alumina. Panjang serat serabut kelapa berukuran 5mm. Pembuatan benda uji menggunakan metode hot press pada P = 3000N dan temperatur sintering bervariasi yaitu t = 100oC, 150oC dan 200oC, serta holding time selama 30 menit. Kekerasan dan ketahanan aus diuji menggunakan Vickers Hardness Number (HVN) test dan Pin-on-Disk untuk masing-masing benda uji. Sedangkan, mikrostruktur benda uji dianalisa pada scanning electron microscope. Hasil pengujian menunjukkan keausan kampas rem komposit hibrida memiliki nilai keausan yang lebih rendah dari pada kampas rem kontrol untuk semua variasi yaitu pada temperatur sinter 100

oC sebesar 53.7%, untuk temperature sinter 150

oC

sebesar 69.5%, dan pada temperature sinter 200oC sebesar 64.6%. Sedangkan, kekerasan komposit hibrida untuk masing-

masing variasi temperatur sinter berturut turut adalah HVN:163, HVN:294, dan HVN:194 terhadap kontrol yaitu HVN:199. Selanjutnya, koeffisien gesek dari masing – masing variasi adalah 0.189, 0.171, 0.165 dan 0.222. Kesimpulan menyatakan bahwa desain komposit hibrida pada temperatur sintering 150

oC merupakan desain yang paling optimal digunakan sebagai

bahan alternatif kampas rem kendaraan bermotor. Kata kunci: Komposit hibrida, Kampas Rem, Sintering, Kekerasan, Laju Keausan

Abstract

This paper explains the desain of brake lining of the vehicle based on the hybrid composites. Hybrid composite designed using natural materials such as coconut fibers, alumina and phenolic resin as a matrix. The research purpose is designing brake shoes that based hybrid composites. Hybrid composite was designed according to the weight fraction ratios of 60wt% reinforcement and 40wt% matrix. In case, the reinforcement ratios were 40wt% coconut fibers and 20wt% alumina. The specimen was fabricated using hot-press method on 3000 N pressure on variation sintering temperatures of 100

oC, 150

oC and

200oC, as well as the holding time in 30 min. The hardness and wear resistant were established for each specimen using the

Vickers Hardness Number and Pin-on-Disk. Whilst, the micro-structures are analyzed by Scanning Electron Microscope (SEM). The result show that wear rate of hybrid composite for each sintering temperatures are 53.7%, 69.5%, and 64.6%, respectively. While, the hardness for each sintering temperatures are HVN:163, HVN:294, dan HVN:194, respectively. Additionally, the friction coefficient for each variation are 0.189, 0.171, 0.165, and 0.222. Conclusion, explain that hybrid composite design on 150

oC sintering temperatures become a most optimal design used as brake pads material alternatif of the

automobile.

Keywords: Hybrid composit, brakes shoes, Sintering, Hardness, Wear rate

1. Pendahuluan

Kampas rem merupakan komponen keamanan aktif yang penting pada setiap kendaraan bermotor [8]. Komponen tersebut adalah berfungsi untuk mengendalikan dan menghentikan laju kendaraan baik secara simultan maupun mendadak. Kampas rem merupakan bahan komposit yang dibuat dari campuran bahan penguat dan pengikat yang mampu menerima panas gesekan saat operasi berlangsung. Adapun bahan penguat kampas rem adalah asbes dan bahan logam, sedangkan bahan pengikat dipergunakan polimer yaitu phenolic resin.

Asbes adalah bahan alami yang dihasilkan dari proses transformasi batu karang (peridotite). Sifat – sifat khusus dari asbes diamati dari sifat mikroskopi adalah berbentuk gelombang halus dengan permukaan kasar. Sifat fisik asbes memiliki titik leleh

sekitar 1180~1500oC sehingga sangat baik digunakan

sebagai bahan isolasi panas. Secara kimia asbes adalah terbentuk dari unsur kimia antara lain SiO2, MgO, Al2O3, CaO, Na2O O2Fe, dan H2O. Dengan demikian asbes ditetapkan sebagai bahan yang stabil terhadap panas yang stabil dan rendah dalam penyerapan air. Sehingga bahan asbes dipilih sebagai bahan penguat utama dari kampas rem [4]. Akan tetapi, asbes berbahaya bagi kesehatan dan bersifat karsinogenik [5]. Penyakit yang ditimbulkan oleh debu yang dihasilkan oleh bahan asbes seperti penyakit Asbestosis, Mesothelioma, hingga Kanker. Oleh karenanya, negara – negara seperti The European Union Australia, Brazil, Kanada dan negara lainnya telah melarang penggunaan bahan asbes [16, 17].

Adanya seruan pemerintah, dimana kendaraan harus menggnakan kampas rem non-asbes, sejak dua dekade terakhir telah diupayakan pemakaian bahan

IDG Ary Subagia, et al. Prosiding KNEP IX – 2018 ISSN 2338 – 414X

156

seperti jute, rami, hemp, sisal, sawit, sabut kelapa, kenaf, dan bubur kayu sebagai bahan alternatif pengganti asbes untuk kampas rem. Beberapa kajian dan analisa terhadap kualitas dan kuantitas kampas rem dengan bahan alam telah dilakukan. Purboputro [15] mengkaji kampas rem meenggunakan komposit serat bambu, yang dicampurkan dengan serat gelas dan serbuk alumunium sebagai penguat dan resin polyester sebagai pengikat. Pada kesempatan ini diuji ketahanan aus dan karkateristik pengereman yang dibandingkan dengan kampas rem pasaran. Dengan bahan kulit pisang dilakukan oleh [5]. Kampas rem dengan bahan sekam padi dan tempurung kelapa dipelajari oleh [19]. Kemudian evaluasi terhadap penggunaan bahan serat inti kelapa sawit untuk menjadikan kampas rem yang bebas asbes dilakukan oleh [6]. Kampas rem dengan bahan hibrida lapinus dan aramid dilakukan oleh [18]

Proses manufaktur dari kampas rem telah dipelajari oleh Amelia [2]. Aminur [1] melaksanakan eksperimen biokomposit polimer serat untuk aplikasi kampas rem. Selanjutnya, pengaruh suhu dalam proses pembuatan kampas rem diteliti oleh [21]. Selanjutnya unjuk kerja gesekan dan sifat keausan kampas rem dipelajari diantaranya oleh [7, 9, 10, 12-14, 20, 22].

Pentingnya permasalahan suhu sintering terhadap ketahanan aus dan kekerasan kampas rem komposit menjadi hal yang penting untuk diteliti. Bertitik tolak dari permasalhan tersebut, pada kesempatan ini, didasarkan pada kekurangan dari hasil-hasil kajian sebelumnya dilakukan eksperimen kampas rem berbasis komposit hibrida. Tujuan penelitian memperoleh disain kampas rem non-asbes yang memiliki sifat unggul pada ketahanan aus dan kekerasan. Metode pin-on-disk, Vickers dan scanning electron microscope (SEM) dilakukan untuk mengetahui sifat mekanis dan kegagalan bahan uji, masisng-masing.

2. Metode Penelitian 2.1. Bahan

Penelitian ini mengembangkan kampas rem dengan komposit hibrida yang menggunakan bahan penguat serabut kelapa dan logam (alumunium). Sedangkan sebagai matrik digunakan phenolic resin seperti ditnjukkan pada Gambar 1a, b dan c.

Gambar 1 a. Serbuk logam (alumunium), b. Serabut kelapa, c. Phenolic resin

Serbuk logam (Alumunium) dengan rumus kimia Al₂O₃ ditunjukkan oleh Gambar 1a memiliki massa molar: 101,96 g/mol, Titik lebur:2.072°C, kepadatan: 3,95 g/cm³, dan Titik didih:2.977°C. Serbuk Alumunium merupakan hasil pemotongan gergaji yang dihaluskan hingga mencapai ukuran butir 200 mesh. Sedangkan

Gambar 1b adalah serabut kelapa merupakan serat yang dibentuk dari bagian kedua kulit kelapa yang telah diolahan oleh PT Tropica Nucifera Industry Bantul Yogyakarta. Pada penelitian ini sabut kelapa di potong dengan ukuran ≤ 5 mm, dan matrik adalah Phenolic resin yang ditunjukkan oleh Gambar 1c merupakan produksi PT. Indopherin Jaya.

2.2. Prosedur dan desain Pembuatan komposit hibrida untuk kampas rem

dilakukan dengan proses penekanan panas (sintering) yaitu proses pemadatan sekumpulan serbuk pada suhu di bawah titik leburnya sehingga terjadi pengurangan pori, penyusutan, dan perubahan ukuran butir yangmana disebabkan karena adanya difusi volume dan difusi batas butir. Proses pembuatan benda uji dilakukan sesuai urutan kerja dan menggunakan peralatan seperti ditunjukkan pada Gambar 2a dan b. Pada penelitian ini, pelaksanaan sintering dikerjakan pada tiga variasi temperatur yaitu 100

oC, 150

oC dan 200

oC. Sedangkan beban

penekanan dikerjakan pada beban konstan sebesar P = 3000 N selama 60 menit, dan holding time selama 30 menit. Secara skematik untuk tahapan desain ditunjukkan seperti Gambar 2.

Gambar 2. a. proses pembuatan benda kerja, b mesin cetak dan geometri benda kerja

Desain komposit hibrida dirancang dengan

komposisi fraksi berat yaitu 60wt% penguat dan 40wt% matrik dengan komposisi ditunjukkan seperti Tabel 1.

Tabel 1 Desain komposit hibrida Item/ Code

Temperature sintering

oC

Filler Polymer

Serabut Kelapa

wt%

SerbukAlumina wt%

A 100 40 20 40 B 150 40 20 40

No. Kegiatan

1. Persiapan bahan (Filler dan Polymer), Serbuk serabut Kelapa,

serbuk aluminium dan lakukan pengukuran geometri bahan

2. Penetuan desain dan perhitungan ratio penguat dan matrik

3. Pencampuran sesuai ratio yang ditentukan, dilakukan dengan mixer

4. Bahan kampas rem sesuai desain komposisi yang direncanakan

5. Persiapan dan penentuan temperature sintering t = 100oC, 150oC

dan 200oC

6. Kalibrasi alat sintering;

7. Proses pencetakan pada P = 3 ton selama 30 menit

8. Proses pendinginan pada suhu ruang

9. Pembuatan benda uji sesuai geometri uji, pengkode-an

10. Proses pengujian keausan dan kekerasan

11. Analisa data

(a)

IDG Ary Subagia, et al. Prosiding KNEP IX – 2018 ISSN 2338 – 414X

157

C 200 40 20 40

X = material kontrol

Tabel 2 Standar Pengujian Pengujian Standar Keterangan

Vickers ASTM E-29. Kekerasan

Pin-On-Disk ASTMG 99– 95a Keausan

Composite Ratio

ASTM D 3878 Komposit

2.3. Pengujian benda kerja Pada penelitian ini, Pin-on-Disk dan Vickers telah

dipergunakan untuk menguji keausan dan kekerasan dari masing – masing benda uji menurut standar ditunjukkan pada Tabel 2.

Gambar 3. mesin Pin-On-Disk

Gambar 3 menunjukkan alat uji pin-on-disk. Dimana pengujian dilakukan dalam kondisi kering (tanpa pelumasan) pada temperatur ruang. Pengujian dilakukan pada pembebanan 10N pada putaran 120 rpm dengan jarak tempuh dari 100 m hingga 825 m. Dalam proses pengujian, pertama benda uji dibersihkan dari pollutan dan kemudian di timbang dengan ketelitian 0.00001sebagai data berat awal (Wo). Selanjutnya benda kerja di uji pada alat pin-on-disk yang sebelumnya telah diperhitungkan pembebanan yang diberikan. Terakhir, setelah pengujian terpenuhi dilakukan penimbangan kembali sebagai berat akhir (W1). Pada proses ini diasumsikan tidak terjadi keausan pada pin. Kemudian laju keausan dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:

s

WW

s

wk 10'

(1)

Dimana: k’ laju keausan benda kerja (gr/m), Wo berat benda uji awal (grm), W1 berat benda uji akhir (gr/m), S jarak tempuh (m).

Koeffisien gesek diperhitungkan dari analisa lengan penekan dan besarnya beban yang diberikan. Secara skematik analisa koeffisien gesek diperhitungkan sebagai berikut;

F

Fs

Fa

bF

FF

bFaF

s

sa

ss

as

(2)

Dimana; Fs gaya gesek (N), Fa gaya terbaca pada force gauge (N), F beban (N) µs koeffisien gesek.

Kekerasan komposit hibrida untuk masing-masing temperatur sintering uji Vickers telah dilakukan. Uji kekerasan vickers menggunakan indentor piramida intan, besar sudut antar permukaan piramida intan yang saling berhadapan adalah 136 derajat. Skematik vickers test ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4 Skematik pengujian Vickers

Morphologi benda uji setelah pengujian dianalisa dengan menggunakan scanning electron microscope (SEM) JEOL tipe JED – 2300.

Tabel 3 Hasil Pengujian Kode Temperatur

sintering (oC)

Keausan (gr/m

3)

Koeffisien gesekan

Kekerasan (HVN)

A 100 0.00004 0.19 163 B 150 0.00003 0.17 204 C 200 0.00003 0.16 194 X - 0.00008 0.22 199

3. Hasil dan Pembahasan

3.1. Kakerasan Komposit Hibrida

Gambar 5 menunjukkan hasil pengujian untuk kekerasan dari komposit hibrida. Dengan menggunakan indentor 136

o pijakan dilakukan

sebanyak 5 kali untuk masing-masing variasi benda uji termasuk benda uji kontrol.

Gambar 5 Pijakan Indentor pada Bend uji

Hasil pengujian sebagai rata-rata dari 5 penekanan indentor adalah ditunjukkan pada Tabel 3. Dari hasil tersebut ditunjukkan bahwa semakin tinggi temperatur sintering sangat besar pengaruhnya

b a Fs

Fa

IDG Ary Subagia, et al. Prosiding KNEP IX – 2018 ISSN 2338 – 414X

158

terhadap kekerasan. Suhu sintering memberikan pengaruh yang besar terhadap perubahan sifat fisik maupun sifat mekanis [21]. Suhu sintering semakin tinggi maka kerapatan atau kepadatannya akan semakin meningkat akibat adanya proses difusi selama proses sintering sehingga densitasnya cenderung meningkat dengan naiknya suhu sintering [22]. Tetapi pada penelitian ini untuk temperatur sintering 200

oC terjadi penurunan kekerasan. Terdapat

beberapa faktor yang menyababkan penurunan kekerasan yaitu salah satunya adalah penguat serat kelapa terbakar, sehingga benda uji hanya tersisa penguat logam dan matrik. Disamping itu banyaknya porositas yang muncul diakibatkan karena hilangnya serat penguat serbuk kelapa [3].

Dibandingkan dengan material kontrol (X) kekerasan dari komposit hibrida dengan 40wt% serat serabut kelapa dan 20% serbuk alumunium dan 40wt% phenolic resin menunjukkan kekerasan yang lebih tinggi tidak kurang dari 5%. Kenyataan ini memberikan potensi yang positif dari komposit hibrida digunakan sebagai bahan alternatif kampas rem yang ramah lingkungan, ringan dan murah [5, 23].

3.2. Gesekan dan keausan Komposit Hibrida

Kerja utama dari kampas rem pada kendaraan bermotor adalah gesekan. Gesekan yang terjadi sangat mungkin mengakibatkan kehilangan sebagian dari bahan gesek secara progresif atau dengan kata lain terjadi keausan. Secara teoritis, menurunnya kualitas gesekan yang terjadi karena rendahnya koeffisien gesek yang ditimbulkan saat kontak antara plat gesek dan bidang gesek [11, 15]. Salah satu faktor utama adalah tingginya laju keausan yang terjadi dari bahan yang dipergunakan sebagai pembentuk plat gesek (lining pad).

Tabel 3 menunjukkan hasil pengujian laju keausan dan nilai koeffisien gesek dari plat gesek dengan menggunakan penguat serabut kelapa dan alumunium yang diikat dengan matrik phenolic resin. Terlihat dari pengamatan dan analisa persamaan laju keausan bahwa rata-rata laju keausan komposit hibrida adalah rendah untuk berbagai variasi temperatur sintering, yang dikomparasikan dengan laju keausan kampas gesek kontrol. Hasil ini menunjukkan bahwa kekerasan yang tinggi telah terbentuk pada plat gesek komposit hibrida. Selanjutnya mengamati hasil laju keausan, untuk masing-masing variasi temperatur sintering dari komposit hibrida adalah masih rendah dibandingkan dengan plat gesek kontrol. Karena kampas kontrol lebih lembut dari plat gesek komposit hibrida.

Perbedaan laju keausan plat gesek komposit hibrida terhadap plat gesek kontrol adalah masing – masing 53.6% dan 13.96%. Hasil ini menandakan bahwa sifat positif telah ditunjukkan oleh plat gesek komposit hibrida dalam perannya sebagai bahan alternatif plat gesek non-asbes.

3.3. Pengamatan SEM Komposit Hibrida

Gambar 6 menunjukan hasil pengamatan struktur komposit hibrida dengan menggunakan SEM. Pada low magnification dapat diamati untuk setiap temperatur sintering. Gambar 6a menunjukkan hasil

pengamatan SEM pada low magnifikasi dari permukaan komposit hibrida tipe B untuk temperatur sintering 150

oC. Terlihat pada gambar terdapat banyak

daerah poros yang disebabkan karena terlepasnya serabut kelapa akibat terbakar. Kemudian setelah dilakukan gesekan seperti ditunjukkan pada Gambar 6b, dapat diamati terdapat fiber pullout dan retakan tejadi pada matrik pengikat.

Gambar 6c menunjukkan penampang serabut kelapa pada komposit hibrida. Ikatan antara serabut kelapa oleh matrik tidak terjadi secara utuh. Hal ini ditunjukkan dengan terjadinya delaminasi atara serat dan matrik. Perilaku ini mejadi penyebab terlepasnya serabut dari ikatan yang dapat meningkatkan laju keausan dan menurunkan nilai koefisien gesekan. Perilaku yang sama ditunjukkan oleh alumunium seperti ditunjukkan pada Gambar 6d dan e.

IDG Ary Subagia, et al. Prosiding KNEP IX – 2018 ISSN 2338 – 414X

159

Gambar 6 Pengamatan SEM a). Permukaan komposit hibrida sebelum gesekan, b) Komposit hibrida setelah gesekan, c) Penampang serabut kelapa pada komposit hibrida, d) Ikatan serbuk alumunium dan epoxy resin, e) delaminasi aluminium dan phnenolik resin.

4. Simpulan Penelitian ini telah menentukan dan membuat

desain komposit hibrida sebagai alternatif bahan plat gesek rem kendaraan bermotor. Serat serabut kelapa dan serbuki alumunium telah digunakan sebagai bahan penguat dan phenolic resin dipilih sebagai matrik. Penelitian dilakukan secara eksperimen dengan temperatur sinter sebagai variable bebas yaitu 100

oC, 150

oC dan 200

oC. Pin-on-disk dan Vickers

digunakan untuk menguji sifat mekanis komposit hibrida. Sifat fisik diuji menggunakan SEM. Masing-masing specimen diujikan sebanyak 5 kali dengan standard ASTM masing-masing.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa temperatur sinter sangat berpengaruh terhadap kualitas keausan, koeffisien gesekan dan kekerasan komposit hibrida. Kekerasan yang terlalu tinggi juga tidak berdampak positif karena akan menyebabkan terbakarnya serat sabut kelapa. Komposit Hibrida yang optimal adalah pada perlakuan temperatur sintering 150

oC.

Kesimpulan penelitian ini, material serat sabut kelapa dikombinasi dengan logam sebagai penguat adalah sangat potensial digunakan sebagai bahan alternatif plat gesek non-asbes.

Ucapan Terima Kasih Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada kementrian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi, juga kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat Universitas Udayana atas pendanaan hibah.

Daftar Pustaka

[1] Aminur M H, Yuspian Gunawan Proses pembuatan biokomposit polimer serat untuk aplikasi kampas rem Seminar Nasional Sains dan Teknologi, Jakarta, TM 0061-7, 2015

[2] Didik Wahjudi Amelia T S, Optimasi kekerasan kampas rem dengan metode desain eksprimen, Jurnal Teknik Mesin, 4, No. 1, 50 - 58, 2002.

[3] Fx. Kristianta A K I T, Imam Sholahuddin Variasi ukuran terhadap kekerasan dan laju keausan komposit epoxy alumunium-serbuk tempurung kelapa untuk kampas rem Jurnal Rekayasa Mesin, 8, No.3, 149-153 2017.

[4] Hossein Kakooei, Mahmod Sameti, and Kakooei A A, Asbestos exposure during routine brake lining manufacture, Industrial Health, 45, 787-792, 2007.

[5] Idris U D, Aigbodion V S, Abubakar I J, and Nwoye C I, Eco-friendly asbestos free brake-pad: Using banana peels, Journal of King Saud University - Engineering Sciences, 27, 185-192, 2015.

[6] Ikpambese K K, Gundu D T, and Tuleun L T, Evaluation of palm kernel fibers (pkfs) for production of asbestos-free automotive brake pads, Journal of King Saud University - Engineering Sciences, xxx, xxx-xxx, 2014.

[7] K. W. Liew and Umar Nirmal, Frictional performance evaluation of newly designed brake pad materials, Materials & Design, 48, 25-33, 2013.

[8] Kchaou M, Sellami A, Elleuch R, and Singh H, Friction characteristics of a brake friction material under different braking conditions, Materials & Design, 52, 533-540, 2013.

[9] Laguna-Camacho J R, Juárez-Morales G, Calderón-Ramón C, Velázquez-Martínez V, Hernández-Romero I, Méndez-Méndez J V, et al., A study of the wear mechanisms of disk and shoe brake pads, Engineering Failure Analysis, 56, 348-359, 2015.

[10] Lee W K, Shin M W, Kim S H, Jang H, and Cho M H, The influence of humidity on the sliding friction of brake friction material, Wear, 302, 1397-1403, 2013.

[11] M.A. Maleque S D a M M R, Material selection method in design of automotive brake disc, The World Congress on Engineering 2010 Vol III WCE 2010, London, U.K, Year.

[12] Nagesh S N, Siddaraju C, Prakash S V, and Ramesh M R, Characterization of brake pads by

IDG Ary Subagia, et al. Prosiding KNEP IX – 2018 ISSN 2338 – 414X

160

variation in composition of friction materials, Procedia Materials Science, 5, 295-302, 2014.

[13] Neis P D, Ferreira N F, and Da Silva F P, Comparison between methods for measuring wear in brake friction materials, Wear, 319, 191-199, 2014.

[14] Ostermeyer G-P and Graf M, Influence of wear on thermoelastic instabilities in automotive brakes, Wear, 308, 113-120, 2013.

[15] Purboputro P I, Pengembangan kampas rem sepeda motor dari komposit serat bambu, fiber glass, serbuk aluminium dengan pengikat resin polyester terhadap ketahanan aus dan karakteristik pengeremannya, Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III, Yogyakarta, 367-373, 2012.

[16] Ramazzini C, Comments on the 2014 helsinki consensus report on asbestos, Journal of Occupational Health, 58, 224-227, 2016.

[17] Ramazzini C, The global health dimensions of asbestos and asbestos-related diseases, Journal Occupational Health, 58, 220-223, 2016.

[18] Singh T and Patnaik A, Performance assessment of lapinus–aramid based brake pad hybrid phenolic composites in friction braking, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15, 151-161, 2015.

[19] Suhardiman M S, Analisa keausan kampas rem non asbes terbuat dari komposit polimer serbuk padi dan tempurung kelapa, Jurnal Inovtek Polbeng 07, No. 2, 210-214, 2017.

[20] Verma P C, Luca Menapace, Andrea Bonfanti, Rodica Ciudin, Stefano Gialanella, and Giovanni Straffelini, Braking pad-disc system: Wear mechanisms and formation of wear fragments, Wear, 322-323, 251-258, 2015.

[21] Yevtushenko A A, Kuciej M, and Och E, Temperature in thermally nonlinear pad–disk brake system, International Communications in Heat and Mass Transfer, 57, 274-281, 2014.

[22] Yevtushenko A A, Kuciej M, and Yevtushenko O, Modelling of the frictional heating in brake system with thermal resistance on a contact surface and convective cooling on a free surface of a pad, International Journal of Heat and Mass Transfer, 81, 915-923, 2015.

[23] Yun R, Filip P, and Lu Y, Performance and evaluation of eco-friendly brake friction materials, Tribology International, 43, 2010-2019, 2010.

I.D.G Ary Subagia, Sejak tahun 1994 telah aktif sebagai pengajar di P.S Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. Penulis Menyelesaikan studi megister pada tahun 2004, di Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya (ITS). Jenjang Doktor diselesaikan pada tahun 2013 dengan bidang Fraktur mekanis di Chonbuk University Korea

Selatan. Penulis banyak melakukan publikasi nasional dan internasional tentang Strength and Fracture mechanis of Composite materials. Rekayasa dan Konstruksi Kendaraan, Komposit Material. Penulis fokus pada penelitian lightweight materials for Automobile.

NPG Suardana, Salah satu Guru besar di P.S Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Udayana. Penulis menyelesaian Program Doktor di Chonbuk National University pada tahun 2011 dibidang Reability of Material. Banyak penelitian dan publikasi baik tingkat Nasional maupun Internasional

yang difokuskan pada organik Komposit material. Penulis fokus dalam penelitian bidang Recycle polymer.