Penelitian Awal Penggunaan Fluida Magnetik untuk Pengereman Non Blocking(Suyatman)

PENELITIAN AWAL PENGGUNAAN FLUIDA MAGNETIKUNTUK PENGEREMAN NON BLOCKING

SuyatmanJurusan TEKNIK FISIKA- ITB, J1.Ganesha No 10, Bandung 40132

e-mail: yatman@tf.itb.ac.id

ABSTRAK

PENELITIAN AWALPENGGUNAANFLUIDAMAGNETIKUNTUKPENGEREMAN NONBWCKlNG. Penelitiantelah dilakukan untuk mengamati perubahan keadaan fluida magnetik. Dengan menerapkan medan magnet sebesar I T padacampuran minyak pelumas berviskositas 7,22 poise daDbutiran ferromagnetik, maka telah tampak pemadatan sementara daricampuranini. Inforrnasiini telah digunakansebagaidasar untukmembuatmodelpengeremannon blocking.Denganmenggunakanmotor sebesar 2 hingga 12W sebagai somber gerak, maka didapatkan waktu pengereman terbaik adalah 0,86 detik. Hasil yangtelah diperoleh dari penelitian ini merupakan langkah awal untuk pendalaman lebih lanjut serta pemanfaatan fluida magnetik

ABSTRACT

PRELIMINARY STUDY OF MAGNETIC FLUID APPLICATION FOR NON BLOCKING BRAKE. We developeda set of experimentation to observe the changement ofthe states in magnetic fluid. Using engine oil with 7.22 poise ofviscositymixed with a ferromagnetic particle, the transforrnation from fluid to solid has been observed. We set-up therefore a model of non-blocking brake. This mainly consist of a rotation movable blade powered by 2 to 12 watt electric motor. We observed a shortestbrake time was 0.86 second. This preliminary success was undoubtedly need a more study to explain the scientific aspects aswell as to exploite the application potentials ofthe magnetic fluid.

Kata kuncl : Fluida magnetik, Ferromagnetik, Pengereman non blocking, Medan magnet.

PENDAHULUAN

Partikelferromagnetikakanterarahkanolehmedanmengikuti garis gaya magnet yang ditimbulkan olehmedan magnet. Gaya pengarah ini ditentukan olehbesamya kuat medan, gaya remanen bahan clanjarakpartikel tersebut ke kutub yang bersangkutan [I].

Jika partikel ini berjumlah ban yak, makapengarahan dengan medan yang memadai akanmenghasilkan susunan partikel yang teratur. Apabilamedan yang dikenakantelah mengakibatkanpenjenuhanmagnetisasi,maka tiap partikelberfungsisebagaimagnetkecil, sehingga diantara mereka timbul gaya ikat yangdihasilkan oleh pasangan kutub magnet yang berdekatan[2]. Untuk partikel yang bersifat magnet sementara,interaksi ini terns bertahan selamamedan pemagnetisasimasih bekerja clanakan kembali ke posisi acak setelahmedan tersebut ditiadakan13].Jika partikelyang bersifatmagnet sementara ini dimasukkan kedalam snafu fiuidayang cukup viskous, maka saat dikenakan medankepadanya akan menghasilkan snafu perubahanviskositas campuran, yang pada medan magnet yangcukup tinggi, dihasilkan suatu kondisi padat sementara.Fenomena demikian berpotensi digunakan bagipembuatan model pengereman non blocking.

Klingenberg memulai penelitian mengenai haldemikian,dengan menggunakanminyak jagung, butiranbesi clan magnet permanen, clan digunakan untukmenghentikan putaran sudu [4]. Karena yang digunakanmagnet permanen, maka sulit untuk menentukan fiukminimum yang dibutuhkan untuk menghasilkanfenomena solidifIkasisementara ini.

Selainitu agardapat dihasilkanproses solidifIkasiyang berjalansecaraperlahan,maka diperlukanfiukyangberasal dari elektromagnet. Oari sisi aplikasi penentuanini penting karena menyangkut effisiensi penggunaanenergi yang dibutuhkan untuk menghasilkan efekpengereman.

Percobaan yang kami lakukan adalah kelanjutandari apa yang dirintis oleh Klingenberg, dengan fokusutama mencarikondisioptimum agar dihasilkan effisensipaling baik pada proses pengereman.

Langkah awal yang dilakukan menemukanparameter yang berperan pada proses perubahanviskositas fiuida magnetik hingga ke tahapan terjadinyasolidifikasi sesaat. Selanjutnya solidifikasi inidimanfaatkan untuk meneliti model pengereman nonblocking.

267

Pros/ding Pertemuan limiah limu Pengetahuan daft Teknolog/ Bahan'99Serpong, 19-200ktober 1999 ISSN 1411-2213

METODAPERCOBAAN

Komponen bahan yang utama adalah cairan yangmemiliki viskositas agak tinggi daD butiran bahanferromagnetik. Untuk cairan,digunakanminyakpelumasdengan viskositas sebesar 7,22 poisse sedangkan bahanferromagnetikberupabekasgergajianlogamyangberasaldati bengkellogam Jurusan Teknik Fisika ITB dengankandungan utama (sekitar 90 %) berupa besi lunak yangberukuran rata-rata I rom, sedangkan sisanya adalahaluminiumkerns(dural).

Dengan berbagai perbandingan berat, keduabahan ini dieampur didalam suatu bejana transparan.

Medan magnet yang digunakan berasal daTipembangkit medan raneangan Laboratorium BahanJurusan TF-ITB, yang mampu mensuplai kuat medankontinu .

Setelah diperoleh kondisi optimum untuk prosessolidiftkasi fluida magnetik, maka kondisi ini digunakanpada penelitian model pengereman non blocking. Mediayang akan direm berupa susunan sudu yang diputar olehmotorberkekuatan 12watt.

Sudu tersebut terbuat daTibahan non magnetik,sehingga perubahan keeepatan putarnya bukandisebabkan oleh medan magnet yang dikenakankepadanya.

Saat dilakukan pereobaan sudu dimasukkankedalam fluidamagnetik daDdiputaroleh motor. Setelahputaran stabil, arus pada pembangkit medan dihidupkandaDdivariasi besarnya sehingga didapatkan nilai yangmampu menyebabkan sudu terhenti. Pereobaan inidiulang kembali untuk motor yang memiliki daya lebihbesar. Skema lengkap pereobaan yang dilakukandinyatakanoleh Gambar I berikut:

Motor

EJ

aID]1---,.......m <

""""";;:'::.

Pembangkitmedan magnet

Fluida magnetik

Gambar /. Skemamodel pengeremannon blocking

Banyaknya minyak yang digunakan untuk setiappereobaan adalah sekitar 200 ee.

HASIL PERCOBAAN

Sebagaimana telah dijelaskan dibagianpendahuluan, solidifikasi fluida magnet ditentukan olehjenis fluida, kuat medan yang dikenakan daD bahanferromagnetik yang dieampurkan. Karena fluida yangdigun 1kan hanya satu jenis, yakni yang memilikiviskositas 7,22 poisse, maka parameter yang ditelitiadalah Massa bahan ferromagnetik serta besarnya kuatmedan yang dikenakan

Dari eksperimen, dengan medan magnet terkecil,telah terjadi solidifikasi. Dengan demikian yang akanditampilkan sebagai data adalah basil eksperimen daTipenggunaan fluidamagnet pada model pengereman nonblocking.

rabel/. Waktu pengereman yang diperlukan.

Analisis

Gerakan yang dihasilkan oleh motor berdaya 2watt, berhasil direm oleh semua komposisi bahanferromagnetik yang dimasukkan kedalam fluida untukberbagai medan yang dikenakan. Tampak daTigambarbahwa semakin banyak bahan ferromagnetik yangdimasukkankedatamfluida,waktuyangdibutuhkanuntukpengeremanMakinkecil.Oemikianjuga,jika medanyangdigunakan diperbesar, maka waktu yang diperlukanuntuk menghentikan gerakan berkurang. Pada motorpenggerak berkekuatan 6 watt daD 12watt, maka untukMassa bahan ferromagnetik 15 daD 20 gram, makapenggunaan medan magnet sebesar 243 daD365 gauss,tidak menghasilkan efek pengereman yang sempuma.Pada kedua medan ini sudu tetap bergerak dengankeeepatan yang lebih keeil. Bfek pengereman yangsempurna terjadi pada penggunaan medan 486 daD547gauss.

Data yang didapatkan juga menunjukkan baikpenambahanjumlah bahanferromagnetikkedalam fluidaataupun kenaikkan medan magnet yang dikenakankeduanya meningkatkanefek pengereman yang ditandai

"tOg

D1ya MItor M (gnun) 15 20 25 30

(\Wtt)Auk IIIIgIIet t t t t

(gaIBs) (detik) (detik) (detik) (detik)243 3,62 2,87 2,23 2,42365 1,98 1,61 1.71 1,72

2 486 1.66 1,10 1,20 1,25547 1,51 0,91 0.97 0,86

243 3,87 2,916 365 2,78 2,<T1. 1,78 1,67

486 1,59 1,38 1,33 1,38547 1,42 1,26 1,15 I,ll

243 4,40 3,96365 2,W I,W 1,88

12 486 2 1,60 1,30 1,55547 1,53 1,30 1,20 1,32

Penelitian Awal Penggunaan Fluida Magnetik untuk PellgereltUlnNoli Blocking(SuyatltUln)

4

i 3.5

~ 3-= 2.5.:: 2..~~ 1.5A-Il 1.,..;; 0.5

00

a."

30 4010 20

Beret behen ferromegnetlk (gl

- - -G>...243 gauss - - .1;:1...365 gauss

.. .6- - - 486 gauss. - -x. -. 547 gauss

Gambar 2. Waktu pengereman untuk clara motor2 watt.

oleh turunnya waktu yang dibutuhkan untuk berhenti.Untuk penambahan bahan, pengurangan yang diperolehhingga 75% sedangkanpenambahankuat medanmampumengurangi hingga 180%. Dengan demikian pengaruhpenambahan kuat medan lebih signifikan dibandingpenambahan bahan ferromagnetik. Hal ini dapatdijelaskan sebagaiberikut:

Efek pengereman yang effektif dihasilkan dari interaksimagneto mekanik antar partikel bahan ferromagnetikyang digunakan. Agar terjadi interaksimagnetomekanikini maka partikel bahan harus berfungsi sebagai magnetkecil,dimanabesamyagaya magnetomekanikditentukanfluk yang dihasilkan oleh magnet -magnet kecil ini. Darisiklushisterisisbahan ferromagnetikbesi lunakdiperolehinformasi bahwa fluk yang dihasilkan tergantung daribesamya medan pemagnetisasinya [5]. Untuk bahanyang bersifat soft magnetic, disebabkan olehsuseptibilitasnya yang sangat tinggi, maka perubahanmedan pemagnetisasi memberikan efek besar terhadapbesamya fluk yang dikeluarkan bahan tersebut. Dengandemikian untuk bahan uji yang kita gunakan, kenaikkanmedan pemagnetisasiakanmenghasilkankenaikkangayamagneto mekanik yang tinggi.

Sedangkan penambahan jumlah bahan tanpakenaikkan medan yang dikenakan, tampaknya hanyameningkatkan efek gesekan mekanik terhadap gerakansudu.Tetapi karena interaksiantarpartikelferromagnetiktidak terlalu kuat, maka efek pengurangan waktupengereman tidak sebesar jika medan magnetnya yangdinaikkan.

KESIMPULAN

1. Suatu fenomena solidifikasi partikel ferromagnetikdidalam fluida telah berhasil direalisasikan.Penggunaan fenomena solidifikasi ini pactamodelpengereman non blocking menghasilkan dampakpengereman yang efektifitasnya sangat tergantung

2.

3.pactabesamya medan yang dikenakan.Pemakaian model pengereman non blocking ini,masih memerlukan pendalaman mengenaireversibilitasproses solidifikasitersebut, efekjenuhdari penambahan bahan ferromagnetik sertapengaruh temperatur terhadap kinerja modelpengereman non blocking.

UCAP AN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada :110Hadmadwijaya (NIM : 13396028), Paula Florina(NIM: 13396057) clan Muhamad Wildany(NIM : 13396014) ketiganya mahasiswa Tabun Ke-3JurusanTeknikFisikaITB, yang telahbanyak membantudalam melaksanakan percobaan.

DAFTARACUAN

[I]. Brailsford, Physical Principl~s olMagn~tism, VanNostrand Co Ltd, London, 1966.Cullity B.D, Introduction To Magn~tic Mat~rials,Addison Wesley, Philipine, 1972.Rossignol M.F, Introduction To F~rromagnetism( In French), INPG, Grenoble, 1995.Klingenberg DJ. Making Fluid Into Solid withMagnets, Scientific American, June, 1995.Bozorth R. M., Ferromagnetism, Van Nostrand CoLtd, Toronto, 1964.

[2].

[3].

[4].

[5].

\

.........