TUGAS PAPER PENGANTAR MATERIAL TEKNIK 2012

Penggunaan Keramik Fiber Sebagai Bahan Dasar Thermoshield atau Peredam Panas pada Kap Mesin Mobil

Dosen :

Prof. Dr. Ir. Johny Wahyuadi M. Soedarsono DEA

Disusun oleh:

Tiin Zhakiah

(1206217345)

DEPARTEMEN TEKNIK METALURGI DAN MATERIALFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIADEPOK

2012

Kata Pengantar

Segala puji dan syukur saya panjatkan kepada kehadirat Allah Subhanahu Wata’ala, Tuhan Semesta Alam, yang telah mencurahkan rahmat dan nikmat-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan paper dengan judul Penggunaan Keramik Fiber Sebagai Bahan Dasar Thermoshield atau Peredam Panas pada Kap Mesin Mobil ini tepat waktu. Sholawat serta salam selalu tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW yang telah membawa cahaya kebenaran kepada kita umatnya.

Dalam pembuatan paper ini, saya mendapatkan banyak dukungan dan bantuan dari banyak pihak. Ucapan terima kasih saya tujukan kepada pihak – pihak yang telah membantu saya, diantaranya :

1. Orang tua saya, ayah dan mama saya yang tidak hentinya memberikan pemaklumannya atas semua kegiatan saya yang sangat menyita waktu, serta adik saya yang senantiasa menemani saya dalam proses pengerjaan paper ini.

2. Prof. Dr. Ir. Johny Wahyuadi M. Soedarsono DEA, selaku dosen pengajar yang memicu saya untuk belajar banyak dengan membuat tugas paper ini.

3. Teman – teman saya yang telah memberikan semangat yang tida hentinya selama proses pembuatan paper ini.

Akhirnya saya hanya bisa berharap agar Paper saya dapat bermanfaat dan memberikan sumbangan bagi perkembangan ilmu pengetahuan dalam dunia pendidikan.

Depok, 13 Desember 2012

Penulis

DAFTAR ISI

Kata Pengantar............................................................................................................................iDaftar Isi....................................................................................................................................iiDaftar Tabel..............................................................................................................................iiiDaftar Gambar..........................................................................................................................ivAbstrak.......................................................................................................................................v

BAB I PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang...............................................................................................................11.2. Rumusan Masalah..........................................................................................................11.3. Tujuan dan Manfaat Penulisan.......................................................................................1

BAB II GAGASAN2.1. Thermoshield Berbahan Dasar Keramik Fiber...............................................................32.2. Fabrikasi Keramik Fiber.................................................................................................42.3. Proses Daur Ulang Thermoshield Berbahan Dasar Keramik Fiber...............................6

BAB III PENUTUP3.1. Kesimpulan.....................................................................................................................73.2. Saran...............................................................................................................................7

DAFTAR PUSTAKA................................................................................................................8

DAFTAR TABEL

BAB II Tabel 2.1.............................................................................................................3Tabel 2.2.............................................................................................................5Tabel 2.3.............................................................................................................5Tabel 2.4.............................................................................................................6Tabel 2.5.............................................................................................................6

DAFTAR GAMBAR

BAB II Gambar 2.1.........................................................................................................3Gambar 2.2.........................................................................................................4Gambar 2.3.........................................................................................................5

Penggunaan Keramik Fiber Sebagai Bahan Dasar Thermoshield atau Peredam Panas pada Kap Mesin Mobil

Tiin Zhakiah1)

1) Jurusan Teknik Metalurgi dan Material, Universitas Indonesia

Abstrak:

Thermoshield atau peredam panas pada kap mesin mobil adalah hal yang seharusnya ada dalam setiap mobil. Selain untuk meredam panas, alat ini juga bisa meredam suara dan tentunya melindungi cat pada bagian dalam kap mesin mobil. Bahan dasar yang digunkan untuk thermoshield biasanya adalah lapisan aluminium dan busa. Namun, untuk meningkatkan mutu dan mengantisipasi kenaikan temperatur mesin mobil, maka penggunaan keramik fiber sebagai pengganti bahan dasar terdahulu bisa ditinjau lebih lanjut. Sifat keramik fiber yang sangat tahan terhadap panas merupakan sebuah nilai tambah untuk menjadikannya sebagai bahan dasar thermoshield masa kini.

Kata kunci: thermoshield, keramik fiber, fibrexcel, fibremax

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Berbicara tentang keramik, hal pertma yang terbersit di pikiran kita pasti adalah benda pajang atau bahan baku peralatan rumah tangga. Namun dewasa ini, penggunaan keramik sudah meluas hingga sampai ke bidang teknologi, salah satunya ke dalam bidang otomotif. Kemajuan teknologi membuat keramik menjadi salah satu bahan baku alternatif yang lazim dipakai pada bidang otomotif. Sifat- sifat keramik yang lebih unggul dari logam seperti; tahan terhadap korosi, kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi, daya tahan yang lebih baik di dalam kondisi suhu tinggi serta koefisien muai yang lebih panjang membuatnya menjadi salah satu alternatif baru. Sifat-sifat ini bersama dengan kerapatan yang rendah dan titik leleh yang tingi, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik. Namun diantara keunggulan keramik diantara logam ataupun material lainnya, masih terdapat kekurangan yaitu sifat fisiknya yang mudah rapuh tiba-tiba bila sedikit terdeformasi plastis. Namun dengan kemajuan teknologi, keterbatasan pada keramik bisa diminimalisir sehingga bisa diaplikasikan secara lebih maksimal.

Kebutuhan akan alat transportasi pasti akan selalu meningkat seiring dengan meningkatnya populasi manusia. Sehingga perlu diciptakannya inovasi, baik yang bertujuan untuk menekan harga produksi atau untuk meningkatkan kualitas produksi, tidak hanya pada part engine kendaraan namun juga pada additional parts kendaraan itu sendiri. Pada pembahasan kali ini, saya akan membahas tentang penggunaan keramik fiber sebagai bahan baku pembuatan thermoshield atau peredam panas pada kap mobil yang seharusnya menjadi bagian standar pada kendaraan.

2. Rumusan Masalah

Apakah keramik fiber bisa dijadikan sebagai pengganti bahan dasar untuk aplikasi thermoshield atau peredam panas pada kap mesin mobil?

3. Tujuan dan Manfaat Penulisan

i) Tujuan PenulisanAdapun tujuan dari penulisan paper ini adalah:

1. Menganalisa kekurangan dan kelebihan keramik fiber dalam penggunaannya untuk thermoshield2. Mengeksplorasi relevansi dari sifat-sifat kompositik material dengan aplikasinya untuk autoparts3. Mempelajari lebih dalam tentang perkembangan aplikasi keramik sebagai bahan masa depan

ii) Manfaat Penulisan

Ditinjau dari manfat penulisan ini secara teoritis, maka hasil penulisan ini diharapkan dapat digunakan bagi pengembangan ilmu metalurgi dan material serta ilmu terapan dalam bidang otomotif yang lebih baik. Sedangkan secara praktis, hasil penulisan ini dapat digunakan sebagai sumbangan pemikiran bagi dunia otomotif.

Tabel 2.1. Sumber: http://digilib.petra.ac.id/viewer.php?

BAB II

GAGASAN

3.1. Thermoshield Berbahan Dasar Keramik Fiber

Panas mesin mobil yang sangat tinggi tentunya sangat berpotensi untuk merusak cat pada kap mesin mobil. Apalagi jika frekuensi pemakaian kendaraan yang tinggi, maka panas mesin mobil akan semakin tinggi dan hawa panas tersebut terperangkap di bawah kap mesin dalam jangka waktu yang lama karena kurangnya sirkulasi udara. Oleh karena itu, digunakanlah thermoshield yang berfungsi sebagai pelindung cat mobil pada bagian atas kap mobil yang biasanya terlihat kusam karena sering terpapar panas dari mesin.

Dalam paper ini saya membahas tentang penggunaan keramik fiber sebagai pengganti bahan dasar thermoshiled yang biasanya menggunakan lapisan aluminium dan busa. Keramik fiber adalah salah satu dari jenis keramik tahan panas selain insulating firebricks dan monolithics. Keramik fiber merupakan peredam panas super tinggi yang terbuat dari alumina, silika, dan oksida logam lainnya, atau yang jarang digunakan seperti silikon karbida. Sebagian besar keramik fiber terbuat dari alumina dan silika dengan perbandingan 50:50. Secara teoritis, monoksida keramik, seperti alumina dan zirkona, terdiri dari setidaknya 80% dari satu oksida, umumnya mengandung 90% bahkan lebih oksida basa. Non-oksida keramik, seperti silikon karbida, silikon nitrida, dan nitrida boron juga telah diproduksi. Kebanyakan keramik fiber berwarna putih krem dan cenderung polycrystallines. Jenis keramik fiber ini berbentuk seperti kapas yang menyebabkan volume penyusutan akan semakin kecil dan lebih tahan terhadap perubahan panas. Keramik fiber juga biasa digunakan sebagai bahan isolasi, karena kemampuannya untuk tahan terhadap suhu yang tinggi lebih baik daripada insulating firebricks.

Keramik fiber merupakan serat ringan yang tahan api yang memiliki karakter bobot, ketahanan suhu, stabilitas termal yang baik, konduktivitas termal rendah, panas spesifik kecil dan ketahanan terhadap getaran mekanis, dll. Dengan kelebihan ini, menurut saya keramik fiber cocok digunakan untuk peredam panas pada kap mesin mobil yang lebih baik daripada

Spesifikasi Material

Temperatur kerja: diatas 1500oC

Konduktivitas material pada 24oC: 0,043 W/m2C

Tersedia dalam bentuk: bulkwool, blanket, rope, paper

Kerapatan: 32-128 kg/m3

Gambar 2.1. Sumber: http://www.northrefractories.com/wp-content/uploads/2012/06/ceramic-fiber-bluk-fiber-chopped-300x266.jpg

hanya menggunakan thermoshield biasa yang berbahan dasar lapisan alumunium dan busa. Berat jenisnya yang ringan juga dibutuhkan sehingga tidak memberatkan kap mesin mobil. Selain itu thermoshield ini juga tahan asam karena terbuat dari oksida logam sehingga tidak mudah rusak pada bagian yang dipasang di dekat aki.

2.2 Fabrikasi Keramik Fiber

Gambar 2.2. Sumber: http://www.itm-cf.com/en/fibrexcel/manufactur/index.html

Pada fibrexcel (amorphous fiber) keramik fiber diperoleh dengan melelehkan dan mengubah bahan berpasir silika-alumina. Sebuah sistem keramik fiber lengkap terdiri dalam perakitan mesin, yang melakukan proses transformasi. Tahap pertama dari proses terdiri dalam penyimpanan dan mencairnya bahan berpasir. Setelah itu masuk ke dalam proses fiberazisasi. Proses ini mengubah bahan cair menjadi fiber (serat) dengan cara sentrifugasi.

Pada fibermax (polycrystalline fiber) prosesnya lasung pada pengaturan konsentrasi sebelum masuk ke fiberization process. Yang berbeda adalah adanya proses sintering. Sintering adalah suatu proses pembakaran dan pemadatan sesuatu yang dibentuk dari partikel serbuk, dimaksudkan untuk meningkatkan energi aktivasi dan energi transportasi antar atom. Parameter yang digunakan ntuk mengendalikan proses sintering ini adalah densitas, laju pemanasan, suhu dan waktu sintering.

Hasil dari produksi keramik fiber itu sendiri terdiri dari berbagai macam bentuk; blanket, board, paper, mix, dan shapes. Berikut adalah perbedaan antara fibrexcel board dan fibremax board.

Konduktivitas Termal

Fibrexcel Fibermax

Gambar 2.3. Sumber: (a) http://www.itm-cf.com/en/fibrexcel/products/other/board.html (b) http://www.itm-cf.com/en/fibrexcel/products/board/index.html

Spesifikasi ProdukFibrexcel Board

Product BOARD 250 BOARD 600 BOARD HDColor White White WhiteMaximum Use Temperature (ºC) 1200 1200 1200Bulk Density (kg/m3) 250 400-500 400Loss on Ignition (%) 5 0 5Linear Shrinkage 24hr (%) 800ºC 0.2 0.2 -

  1000ºC 2.0 2.0 1.4  1200ºC 2.7 4.0 2.8

 Tabel 2.2. Sumber: http://www.itm-cf.com/en/fibrexcel/products/other/board.html

Fibermax Board

Product 14R 16S 16R 17R 18RColor White White White White WhiteMaximum Use Temperature (ºC) 1400 1600 1600 1700 1800Bulk Density (kg/m3) 220 230 260 400 500Loss on Ignition (%) 6.5 5.0 5.5 4.0 4.0Linear Shrinkage 24hr (%) 1300(ºC) 1.4 - - - -  1400(ºC) 1.4 0.7 0.6 - -  1500(ºC) - 0.4 0.3 - -  1600(ºC) - 0.4 0.7 -0.5 0.1  1700(ºC) - - - -0.1 -0.2

1800(ºC) - - - - 0.4

Modulus of Rupture (Mpa) at Room Temp. 0.59 0.47 0.55 1.27 1.76After Heating at Max. Use Temp. 0.20 0.22 0.32 0.69 1.37Tabel 2.3. Sumber: http://www.itm-cf.com/en/fibrexcel/products/board/index.html

Ukuran Standar

Fibrexcel Board

  BOARD 250 BOARD 600 BOARD HDThickness(mm) 6 12.5 25 50 100 6 10 12.5 25 25 50Dimension(mm) 600 x 900

Packing(sheet) 20 10 6 3 1 10 6 5 3 4 2Tabel 2.4. Sumber: http://www.itm-cf.com/en/fibrexcel/products/other/board.html

Fibremax Board

Product

Tabel 2.5. Sumber: http://www.itm-cf.com/en/fibrexcel/products/board/index.html

14R 16S 16R 17R 18R

Thickness (mm) 20 25 50 20 25 40 50 20 25 40 50Dimension (mm) 600 x 900Packing (sheets) 5 4 2 3 2 1 1 2 2 1 1

2.3. Proses Daur Ulang Thermosield Berbahan Dasar Keramik Fiber

Saat ini, keramik fiber amorf yang biodegradable sudah muncul di pasaran. Keramik fiber ini tentunya adalah bahan non-polusi dan ramah lingkungan sehingga jika thermoshield ini rusak atau ingin diganti dengan yang baru, keberadaan barang tidak dipakai ini tidak akan mengganggu lingkungan. Di masa depan, tren produksi keramik akan terus bergerak dalam arah pembangunan non-polusi, perbaikan dan multi-fungsional, khususnya, penggunaan teknologi modern, bahan-bahan baru, dan persiapan nilai tambah tinggi, teknologi tinggi berbasis keramik fiber.

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulani. Penggunaan keramik fiber sebagai bahan dasar thermoshield dapat meningkatkan

ketahan kap terhadap panas yang dihasilkan mesin mobil.ii. Konduktivitas panas pada fibermax board lebih besar daripada fibrexcel board.

3.2. Sarani. Dibutuhkan penelitian lebih lanjut mengenai uji kelayakan dari proses penggantian

thermoshield berbahan lapisan alumunium dengan keramik fiber agar dapat difungsikan secara maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ceramic Fibers (respirable Size). Report on Carcinogens, Twelfth Edition, 2011.

[2] Sofyan, Bondan T. Pengantar Material Teknik. Jakarta: Salemba Teknika. 2010

[3] Sugondo: Analisi Sintering. ISBN 0852-4777

[4] http://digilib.petra.ac.id/viewer.php? diakses melalui Google Chrome pada 12.20 WIB; 13-12-2012

[5] http://www.batiactu.com/edito/knauf-inaugure-un-nouveau-site-de-production-de-la-p6-27179.php diakses melalui Google Chrome at 14.30 WIB; Kamis 13-12-2012

[6] http://www.itm-cf.com/en/fibrexcel/products/board/index.html diakses melalui Google Chrome pada 13.25 WIB; Kamis 13-12-2012

[7] http://www.itm-cf.com/en/fibrexcel/products/other/board.html diakses melalui Google Chrome pada 13.35 WIB; Kamis 13-12-2012

[8] http://www.laurelrefractory.com/news/16265.html diakses melalui Google Chrome pada 15:25; Kamis 13-12-2012

[9] http://www.northrefractories.com/wp-content/uploads/2012/06/ceramic-fiber-bluk-fiber-chopped-300x266.jpg diakses melalui Google Chrome pada 09.55 WIB; Kamis 13-12-2012