Kampas Rem Berbasis Serbuk Tempurung Kelapa

Pengaruh Pengaturan Ukuran dan Orientasi Serat terhadap Sifat Mekanik Bahan Gesek Kampas Rem Berbasis Serbuk Tempurung Kelapa

Heri Santiko, Sutikno, Putut Marwoto

Laboratorium Bahan Komposit

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Semarang, Kampus Sekaran, Gunungpati, Semarang 50229, Indonesia

Abstrak - Pembuatan sampel bahan gesek kampas rem dari serbuk tempurung kelapa dengan pengaturan orientasi dan ukuran serat telah berhasil dilakukan. Parameter proses pembuatan yang dilakukan adalah ukuran serat pada rentang     2–10 mm dan orientasi serat meliputi orientasi sejajar, silang, dan acak. Karakterisasi sampel dilakukan menggunakan SEM/EDX dan pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik, uji kekerasan, dan uji keausan. Hasil karakterisasi dan pengujian menunjukkan orientasi dan ukuran serat berpengaruh terhadap sifat- sifat mekanik yang dihasilkan. Sampel dengan variasi ukuran serat 2, 6, dan 10 mm secara berturut – turut memiliki nilai kekuatan tarik 22,5; 17,2; 10,3 kg.f/mm², nilai kekerasan 151,6; 140,0; 121,4 HRR, dan nilai keausan 2,487; 3,890; 13,894 x 10^-13m².N^-1. Semakin dinaikan ukuran serat, daya ikat matrik terhadap seratnya semakin lemah sehingga kekuatan tarik dan kekerasannya semakin rendah, sebaliknya keausannya semakin tinggi. Sementara itu, sampel dengan orientasi serat sejajar, silang, dan acak secara berturut–turut memiliki nilai kekuatan tarik 15,7; 22,9; 18,5 kg.f/mm², nilai kekerasannya 113,2; 116,4; 88,8 HRR, dan nilai keausannya 3,629; 2,520; 6,159 x 10^-13 m².N^-1. Orientasi serat mempengaruhi penyebaran kekuatan, semakin merata penyebaran kekuatannya maka sifat mekaniknya semakin mendekati standar. Sampel dengan ukuran serat 2 mm dan orientasi serat silang menunjukkan hasil yang paling optimum karena menghasilkan kekuatan tarik dan kekerasan yang tinggi dan keausan yang rendah.

I.    PENDAHULUAN

Populasi kendaraan bermotor dari tahun ke tahun terus mengalami peningkatan. Hal ini mendorong semakin  berkembangnya industri suku cadang kendaraan bermotor khususnya kampas rem [1]. Salah satu komponen kampas rem adalah bahan gesek. Bahan gesek adalah suatu bahan yang memiliki sifat dan koefisien gesek yang baik [2]. Secara umum zat penyusun bahan gesek dikelompokan menjadi tiga kelompok utama yaitu serat penguat, pengisi, dan pengikat [3].

Serat penguat adalah salah satu bahan yang penting dalam komposisi bahan gesek kampas rem. Fungsi serat dalam bahan gesek kampas rem adalah untuk menaikkan kekuatan dan ketangguhan. Serat yang digunakan dalam fabrikasi bahan gesek kampas rem terdiri dari bahan organik dan non-organik. Serat non-organik terdiri dari serat logam (tembaga, besi, dan alumnium) [4], serat mineral, serat kaca, serat aramid, dan kombinasinya [5]. Serat penguat yang biasa digunakan untuk bahan gesek kampas rem terdiri dari logam [6], keramik, kaca, karbon, serat acrylic, twaron [7] dan lainnya [8].

Sifat mekanik bahan gesek untuk kampas rem dipengaruhi oleh dimensi dan arah atau orientasi serat. Dimensi serat dalam bahan gesek kampas rem meliputi panjang dan diameter serat [9]. Orientasi serat meliputi arah dan penempatan serat. Dalam penelitian ini, studi pengaruh pengaturan ukuran dan orientasi serat terhadap sifat mekanik bahan gesek kampas rem berbasisi serbuk tempurung kelapa dilakukan. Ukuran dan orientasi serat dioptimasi untuk memperoleh sifat mekanik bahan gesek kampas rem.

Dalam penelitian ini, serat benang nilon digunakan sebagai serat penguat bahan gesek, ukurannya divariasi pada rentang 2-10 mm dan orientasinya dibuat sejajar, silang dan acak. Serat nilon dipilih karena memiliki kekuatan tarik yang tinggi. Selain itu, pemanfaatan bahan lokal dan limbah seperti serbuk tempurung kelapa, serat logam, dan serat kaca dapat menurunkan biaya produksi. Karbon serbuk tempurung kelapa dapat mensubtitusi serat asbes yang memiliki efek negatif terhadap sistem

pernafasan manusia.

II.   EKSPERIMEN

Ask me

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

 Ask me

IV. KESIMPULAN

Pengaturan ukuran dan orientasi serat berpengaruh terhadap sifat mekanik bahan gesek kampas rem yang dihasilkan. Kenaikan ukuran serat pada rentang 2-10 mm menyebabkan penurunan nilai kekuatan tarik dan kekerasan, sebaliknya nilai keausannya mengalami kenaikan. Sampel dengan orientasi silang menghasilkan sifat mekanik yang mendekati standar bahan gesek kampas rem bila dibandingkan dengan orientasi sejajar dan acak. Sifat mekanik optimum sampel bahan gesek kampas rem berbasis serbuk tempurung kelapa diperoleh pada pengaturan ukuran serat 2 mm dan orientasi serat silang.

DAFTAR PUSTAKA

[1]     A. Shojaei, M. Fahimian, and B. Derakhshandeh, “Thermally Conductive Rubber-based Composite Friction Materials for Railroad Brakes Thermal Conduction Characteristics”, Composite Sci. and Tech., 67,2665–2674, 2007.

[2]     Y. Lu, C.F. Tang, and M.A. Wright, “Optimizing Friction Formulation Technique with Emphasis on Golden Section”, International SAMPE tech. Conf., 33,1585-1596, 2000.

[3]     P.V. Gurunath, and J. Bijwe, “Friction and Wear Studies on Brake-pad Materials Based on Newly Developed Resin”, Wear, 263,1212–1219, 2007.

[4]     H. Jang, K. Ko., S.J. Kim, R.H. Basch, and J.W. Fash, “The effect of metal fibers on the friction performance of automotive brake friction materials”, Wear, 256, pp. 406-414, 2004.

[5]     X. Xin, C.G. Xu, and L.F. Qing, “Friction properties of sisal fiber reinforced resin brake composites”, Wear, 262, 736-741,2007.

[6]     J. Kukutschová, V. Rubíček, M. Mašláň, D. Jančík, V. Slovák, K. Malachová, Z. Pavlícková, and P. Filip, “Wear performance and wear debris of semimetallic automotive brake materials”, Wear, xxx, xxx-xxx, 2009.

[7]     J. Kukutschová, V. Rubíček, K. Malachová, V. Mička, D. MacCrimmon, and P. Filip, “Wear mechanism in automotive brake materials, wear debris and its potential environmental impact”, Wear, 267, 807-817, 2010.

[8]     I. Mutlu, O. Eldogan, and F. Findik, “Tribological properties of some phenolic composites suggested for automotive brakes”, Tribology Int., 39, 317-325, 2006.

[9]  I. Mutlu, C. Oner, and F. Findik, “Boric acid effect in phenolic composites on tribological properties in brake lining”, Materials and Designs, 28, 480-487, 2007.