SKRIPSI · Skripsi ini disusun untuk melengkapi salah satu mata kuliah dan sebagai syarat untuk...

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

SKRIPSI

“PENGARUH PENGGUNAAN FILLER VERMICULITE

DAN CaCO3 TERHADAP KARAKTERISTIK GESEK

BAHAN REM KOMPOSIT”

Dosen Pembimbing I: Dr. Eko Surojo, S. T., M. T.

Dosen Pembimbing II: Ir. Wijang Wisnu Raharjo, M. T.

Disusun Oleh :

DIMAS ANUGRAH KRISTANTO

NIM: I0413018

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018


iv

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya dalam skripsi ini tidak

terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu

perguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jika terdapat hal-hal yang

tidak sesuai dengan ini, maka saya bersedia dikenai sanksi dengan peraturan yang

berlaku.

Surakarta, Januari 2018

Dimas Anugrah Kristanto

1mm


v

MOTTO

Success is not a coincidence, but is an option.

Dream it .

Wish it.

Do it.


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan piji syukur kehadirat Tuhan Yang

Maha Esa, penulis mempersembahkan tulisan ini kepada:

1. Tuhan Yang Maha Kasih yang telah memberikan anugrah dan kekuatan-Nya

sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

2. Kedua orang tua, kakak, dan seluruh keluarga besar yang telah mendampingi

serta selalu memberi dukungan dalam perjalanan menempuh skripsi.

3. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., M.T. dan Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo M. T.

yang selalu membimbing dan memberi masukan dalam proses pembuatan

skripsi.

4. Tim penelitian mengenai bahan rem komposit (Alfian Insani Fadil, Mas Ilham,

Mas Heru, Mas Andi, Mas Hamar, Mas Robby) yang selalu memberi masukan.

5. Teman-teman mahasiswa dan mahasiswi Teknik Mesin 2013.

6. Teman-teman Kos Wisma Wiwik Sukarno.

7. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS.

8. Semua pembaca skripsi ini.


vii

INFLUENCE OF VERMICULITE AND CaCO3 AS FILLER ON

FRICTION CHARACTERISTICS OF COMPOSITE BRAKE MATERIAL


Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret

University, Surakarta 57126, Indonesia

E-mail: [email protected]

Abstract

The research on the effect of vermiculite and CaCO3 as fillers on coefficient of friction

and specific wear rate in composite brake material was performed. Composite brake

material with vermiculite content 0% CaCO3 34%, vermiculite 5% CaCO3 29%,

vermiculite 10% CaCO3 24%, vermiculite 15% CaCO3 19% were tested with various

contact pressure and sliding speed using pin-on-disc tribometer apparatus. The

variations of contact pressure on tested specimens are 0.25 MPa, 0.5 MPa, 0.75 MPa,

and 1 MPa with 12 m/s constant sliding speed. Variations of sliding speed are 3 m/s,

6 m/s, 9 m/s, 12 m/s with 1 MPa constant contact pressure. The results shows that the

coefficient of friction and specific wear rate increase with the increasing of vermiculite

content. However, the coefficient of friction and specific wear rate decrease with the

increasing of CaCO3 content. The coefficient of friction increases as the contact

pressure received by the brake composite extended, while the coefficient of friction

decreases as the slidding speed received by the composite brake material extended.

The result of SEM test shows that there are differences between the debris of wear test

result and the powder sample from the composite brake material which has been

pounded.

Keywords: Composite brake material, filler, vermiculite, CaCO3, coefficient of

friction, specific wear rate


viii

PENGARUH PENGGUNAAN FILLER VERMICULITE DAN CaCO3

TERHADAP KARAKTERISTIK GESEK BAHAN REM KOMPOSIT


Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,

Indonesia

E-mail: [email protected]

Abstrak

Pengaruh bahan vermiculite dan CaCO3 sebagai filler terhadap nilai koefisien gesek dan

keausan spesifik pada bahan rem komposit telah dilakukan. Bahan rem komposit dengan

kandungan vermiculite 0% CaCO3 34%, vermiculite 5% CaCO3 29%, vermiculite 10%

CaCO3 24%, vermiculite 15% CaCO3 19% diuji dengan variasi tekanan kontak dan

kecepatan gesek dengan menggunakan alat tribometer tipe pin-on-disc. Variasi tekanan

kontak yang diberikan pada spesimen uji sebesar 0.25 MPa, 0.5 MPa, 0.75 MPa, dan 1

MPa dengan kecepatan konstan sebesar 12 m/s. Variasi kecepatan gesek yang diberikan

pada spesimen uji sebesar 3 m/s, 6 m/s, 9 m/s, 12 m/s dengan tekanan kontak konstan

sebesar 1 MPa. Dari hasil penelitian tersebut diperoleh bahwa nilai koefisien gesek dan

keausan spesifik semakin meningkat seiring dengan bertambahnya kandungan

vermiculite pada bahan rem komposit. Namun, nilai koefisien gesek dan keausan spesifik

semakin menurun seiring dengan bertambahnya kandungan CaCO3 pada bahan rem

komposit. Nilai koefisien gesek semakin meningkat seiring dengan bertambahnya

tekanan kontak, sedangkan nilai koefisien gesek menunjukan penurunan seiring dengan

bertambahnya kecepatan gesek yang diterima oleh spesimen uji bahan rem komposit.

Hasil pengujian SEM terlihat perbedaan morfologi antara debris hasil uji gesek dengan

sampel bubuk dari spesimen uji bahan rem komposit.

Kata kunci: Bahan rem komposit, filler, vermiculite, CaCO3, koefisien gesek,

keausan spesifik


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat karunianya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul

PENGARUH PENGGUNAAN FILLER VERMICULITE DAN CaCO3

TERHADAP KARAKTERISTIK GESEK BAHAN REM KOMPOSIT. Skripsi

ini disusun untuk melengkapi salah satu mata kuliah dan sebagai syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam menyusun skripsi ini penulis banyak memperoleh bantuan dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan

ucapan terima kasih kepada:

1. Tuhan Yang Maha Kasih, karena dengan anugrah serta penyertaan-Nya

saya dapat melaksanakan skripsi dengan baik dan lancar.

2. Bapak, mama, dan kakak yang telah memberikan doa dan dorongan serta

motivasi baik moral maupun material sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T. selaku kepala program studi

Teknik Mesin.

4. Bapak Sukmaji Indro Cahyono S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing

akademik.

5. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I yang

senantiasa memberikan nasehat, arahan, dan bimbingan dalam


6. Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo M. T. selaku dosen pembimbing II yang

turut serta memberikan arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan

skripsi ini.

7. Bapak Dr. Joko Triyono S.T., M.T. selaku kepala laboratorium material

Jurusan Teknik Mesin UNS yang telah membantu kelancaran dalam



x

8. Bapak Dr. Nurul Muhayat S.T., M.T. selaku koordinator TA yang telah

membantu kelancaran dalam menyelesaikan skripsi ini.

9. Alfian, Mas Ilham, Mas Andi, Mas Heru, Mas Robby, Mas Hamar

selaku rekan tugas akhir yang selalu memberi masukan.

10. Teman-teman mahasiswa Teknik Mesin 2013 yang telah banyak

membantu dan memberi dorongan moril serta motifasi sehingga

terselesainya penulisan skripsi ini.

11. Teman-teman Kos Wisma Wiwik Sukarno yang selalu memberi hiburan.

12. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu selama penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi masih terdapat

kekurangan. Kritik dan saran dari berbagai pihak akademis maupun umum selalu

penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini.

Akhir kata, penulis berharap semoga skipsi ini dapat berguna dan bermanfaat

bagi kita semua dan bagi penulis pada khusunya.

Surakarta, Januari 2018

Penulis


xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ................................................................................................................... i

HALAMAN SURAT PENUGASAN TUGAS AKHIR ................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................................. iii

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS ....................................................................... iv

HALAMAN MOTTO ................................................................................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................................................. vi

ABSTRAK (INGGRIS) ............................................................................................................. vii

ABSTRAK (INDONESIA) ....................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ................................................................................................................ ix

DAFTAR ISI .................................................................................................................................. xi

DAFTAR TABEL ........................................................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................... xiv

DAFTAR RUMUS ....................................................................................................................... xv

DAFTAR NOTASI ...................................................................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1

1. 1 Latar Belakang ................................................................................................................. 1

1. 2 Perumusan Masalah ........................................................................................................ 2

1. 3 Batasan Masalah .............................................................................................................. 2

1. 4 Tujuan dan Manfaat ........................................................................................................ 3

1. 5 Sistematika Penelitian .................................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI ............................................................................................................ 5

2. 1 Tinjauan Pustaka .............................................................................................................. 5

2. 2 Dasar Teori......................................................................................................................... 6

2. 2. 1 Komposit ................................................................................................................. 6

2. 2. 2 Komponen Penyusun Bahan Rem Komposit ............................................... 6

2. 2. 3 Vermiculite ............................................................................................................. 9

2. 2. 4 Pengujian Keausan ............................................................................................... 9

2. 2. 5 Pengujian SEM ..................................................................................................... 11

BAB III METODELOGI PENELITIAN ........................................................................... 12

3. 1 Tempat Penelitian ........................................................................................................... 12

3. 2 Bahan ................................................................................................................................... 12

3. 2. 1 Serat Kantula ......................................................................................................... 12

3. 2. 2 Phenolic Resin ....................................................................................................... 12

3. 2. 3 CaCO3 ...................................................................................................................... 13

3. 2. 4 NBR .......................................................................................................................... 14

3. 2. 5 Grafit ........................................................................................................................ 14

3. 2. 6 Fly Ash ..................................................................................................................... 15

3. 2. 7 Cashew Dust .......................................................................................................... 15

3. 2. 8 Vermiculite ............................................................................................................. 16

3. 3 Alat Penelitian ................................................................................................................... 16

3. 3. 1 Alat Uji SEM ......................................................................................................... 16

3. 3. 2 Tribometer tipe pin-on-disc ............................................................................... 17

3. 3. 3 Timbangan digital ................................................................................................. 18


xii

3. 3. 4 Blender .................................................................................................................... 19

3. 3. 5 Rangkaian Relay Heater dan Thermocouple ................................................ 19

3. 3. 6 Oven ......................................................................................................................... 20

3. 3. 7 Mesin Pres .............................................................................................................. 20

3. 3. 8 Saringan Ukuran Mesh 100 dan 200 ............................................................... 21

3. 4 Prosedur Penelitian .......................................................................................................... 21

3. 4. 1 Tahap Persiapan Bahan ....................................................................................... 21

3. 4. 2 Tahap Pembuatan Spesimen .............................................................................. 22

3. 4. 3 Bentuk dan Ukuran Spesimen Uji ................................................................... 24

3. 4. 4 Tahap Pengujian ................................................................................................... 25

3. 5 Metode Analisis Data ...................................................................................................... 26

3. 6 Diagram Alir Penelitian .................................................................................................. 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................................. 28

4. 1 Hasil Pengujian Koefisien Gesek ................................................................................ 28

4. 1. 1 Pengaruh Tekanan Kontak Terhadap Koefisien Gesek Bahan Rem

Komposit ................................................................................................................ 28

4. 1. 2 Pengaruh Kecepatan Gesek Terhadap Koefisien Gesek Bahan Rem

Komposit ............................................................................................................... 31

4. 2 Pengujian Keausan Spesifik .......................................................................................... 33

4. 3 Perbandingan Debris Hasil Pengujian Gesek Dengan Sampel Bubuk

Bahan Rem Komposit ..................................................................................................... 35

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................ 38

5. 1 Kesimpulan ........................................................................................................................ 38

5. 2 Saran .................................................................................................................................... 38

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................ 39

LAMPIRAN .................................................................................................................................. 44


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Formula Bahan Rem Komposit .................................................................9

Tabel 3. 1 Komposisi Spesimen Bahan Rem Komposit ..................................................... 22

Tabel 4. 1 Hasil EDS Sampel Bubuk dan Debris Spesimen Uji V15C19 ..................... 36


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Tribometer Tipe Pin-on-disc .............................................................................. 10

Gambar 3. 1 Bahan Serat Cantula ............................................................................................. 12

Gambar 3. 2 Bahan Phenolic Resin .......................................................................................... 13

Gambar 3. 3 Bahan CaCO3 .......................................................................................................... 13

Gambar 3. 4 Bahan NBR ............................................................................................................. 14

Gambar 3. 5 Bahan Grafit ............................................................................................................ 14

Gambar 3. 6 Bahan Fly Ash ........................................................................................................ 15

Gambar 3. 7 Bahan Cashew Dust .............................................................................................. 15

Gambar 3. 8 Bahan Bubuk Vermiculite ................................................................................... 16

Gambar 3. 9 Mesin SEM.............................................................................................................. 17

Gambar 3. 10 Tribometer Tipe Pin-on-disc ........................................................................... 17

Gambar 3. 11 Timbangan Digital .............................................................................................. 18

Gambar 3. 12 Blender ................................................................................................................... 19

Gambar 3. 13 Rangkaian relay heater dan thermocouple .................................................. 19

Gambar 3. 14 Oven ........................................................................................................................ 20

Gambar 3. 15 Mesin Pres ............................................................................................................. 20

Gambar 3. 16 Saringan Ukuran Mesh 100 dan 200 ............................................................. 21

Gambar 3. 17 Cetakan dan Penekan Spesimen Uji Keausan. ........................................... 23

Gambar 3. 18 Pres Panas Spesimen Uji Keausan. ................................................................ 23

Gambar 3. 19 Bentuk dan dimensi spesimen uji bahan rem komposit ........................... 24

Gambar 3. 20 Pengujian koefisien gesek bahan rem komposit ........................................ 25

Gambar 3. 21 Diagram Alir Penelitian .................................................................................... 27

Gambar 4. 1 Pengaruh tekanan kontak terhadap koefisien gesek bahan rem

komposit ................................................................................................................... 28

Gambar 4. 2 Skema ilustrasi peningkatan area kontak diiringi dengan peningkatan

tekanan kontak pada permukaan bahan rem komposit (tampak

samping) ................................................................................................................... 29

Gambar 4. 3 Skema ilustrasi peningkatan area kontak diiringi dengan peningkatan

tekanan kontak pada permukaan bahan rem komposit ............................... 30

Gambar 4. 4 Pengaruh kecepatan gesek terhadap koefisien gesek bahan rem

komposit ................................................................................................................... 31

Gambar 4. 5 Skema ilustrasi peningkatan partikel debris diiringi dengan

bertambahnya kecepatan gesek pada permukaan bahan rem

komposit (tampak samping) ............................................................................... 32

Gambar 4. 6 Hasil SEM yang menunjukkan terdapatnya serat cantula pada

spesimen bahan rem komposit ...............................................................33

Gambar 4. 7 Pengaruh filler vermiculite dan CaCO3 terhadap nilai keausan

spesifik bahan rem komposit ............................................................................. 34

Gambar 4. 8 Hasil SEM debris spesimen uji V15C19 ........................................................ 35

Gambar 4. 9 Hasil SEM sampel bubuk spesimen uji V15C19 ......................................... 37


xv

DAFTAR RUMUS

Persamaan 2. 1 Rumus Keausan Spesifik .............................................................................. 10


xvi

DAFTAR NOTASI

K = Keausan spesifik (mm3/Nm)

∆� = Perubahan volume pin (mm3)

F = Beban statis (Newton)

L = Jarak gesek (m)


xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil uji koefisien gesek ...................................................................................... 44

Lampiran 2. Hasil uji keausan spesifik .................................................................................... 52

Lampiran 3. Perhitungan komposisi bahan ............................................................................ 53

Lampiran 4. Tabel densitas bahan ............................................................................................. 54

Halaman Awal.pdf (p.1-17)

SKRIPSI · Skripsi ini disusun untuk melengkapi salah satu mata kuliah dan sebagai syarat untuk...

Documents

Transcript of SKRIPSI · Skripsi ini disusun untuk melengkapi salah satu mata kuliah dan sebagai syarat untuk...