TUGAS PEMILIHAN BAHAN DAN PROSESMODIFIKASI BAHAN PLUNYER/PISTONPADA HIDRAULIK REM KENDARAAN

Disusun oleh :ARIF GATOT SUMARSONO I1410007COIRUL ANWAR I1410010CORNELIUS HERRY RADITYO I1410011DANNY HARNANTO I1410012

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SEBELAS MARETSURAKARTA2012

A. PENDAHULUANRem pada kendaraan bermotor merupakan salah satu sistem yang vital terkait dengan keselamatan pengemudi, penumpang, dan orang lain di luar kendaraan. Rem dirancang untuk mengurangi kecepatan (memperlambat) dan menghentikan kendaraan atau untuk memungkinkan parkir pada tempat yang menurun. Peralatan ini sangat penting pada kendaraan dan berfungsi sebagai alat keselamatan dan menjamin untuk pengendaraan yang aman.Rem hidraulik mempunyai prinsip kerja yang dapat memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain dengan menggunakan fluida yang tidak dapat di kompresi atau incompressible fluid.

Gangguan pada sistem rem hidraulik biasanya diawali dengan tanda-tanda atau gejala-gejala sebagai berikut :1. Berkurangnya miyak rem pada tangki yang tidak wajar (cepat berkurang / habis) .2. Pengereman tidak dapat dilakukan dengan spontan (cepat).3. Pengereman mengalami gangguan, seperti arah perlambatan kendaraan antara kanan dan kiri tidak sama.Gejala awal dapat dideteksi dari berkurangnya minyak rem pada tangki.kalau sudah akut dapat dilihat langsung sevara fisual pada ban dan velg, biasanya pagi hari ada minyak rem yang membasahinya. Jika dibiarkan, maka dalam waktu yang tidak terduga akan berakhir dengan kegagalan pengereman. Meskipun telah diganti dengan komponen yang baru, hal ini akan kembali lagi terjadi. Memang datangnya tidak sekaligus dalam waktu bersamaan pada keempat roda, tapi keadaan ini bisa saja mengganggu dan merusak komponen yang lain.

B. TINJAUAN PUSTAKAPerubahan temperatur yang ekstrem (panas/dingin) akibat kondisi kerja, suatu ketika memungkinkan terjadinya penguapan dan pengembunan yang berlebihan. Dengan persentase tertentu, jumlah uap air yang masuk masih dapat dieliminasi oleh volume minyak rem disepanjang pipa aliran. Jika keadaan tersebut terjadi secara terus menerus maka dapat menimbulkan korosi pada silinder dan plunyer. Korosi akan terus berlanjut seiring dengan fungsi waktu, sehingga dapat mengganggu gerakan plunyer di dalam silinder blok rem. Akhirnya akan merusak karet penyekat minyak rem (seal) sehingga terjadilah kebocoran.Sistem gerakan mekanik pada bagian ini telah korosi yang berlebihan, maka kerja pengereman menjadi semakin buruk dan akhirnya rusak tidak berfungsi. Hal ini biasa terjadi pada kontruksi silinder dan plunyer yang terbuat dari bahan besi tuang.

C. PEMBAHASANPemilihan bahan pada plunyer ini bertujuan untuk mengatasi masalah korosi pada sistem pengereman hidraulik, maka bahannya harus diganti dengan bahan yang kurang korosif. Dengan demikian akan memperlambat laju korosi yang dapat saling mengikat.Berikut ini gambar plunyer yang akan dilakukan pemilihan bahan.

Dalam memilih material logam untuk pembuatan plunyer/piston hidraulik rem kendaraan sifat-sifat material yang harus diperhatikan antara lain :1. Tahan korosiSifat ini penting karena pada kondisi kerja plunyer/piston yang akan mengalami temperatur ekstrim yang mengakibatkan terjadinya penguapan dan pengembunan.2. Mudah dibentuk3. Kekuatan luluhApabila material yang digunakan mempunyai kekuatan luluh tinggi, maka ketika mendapatkan beban komponen tidak mudah mengalami perubahan bentuk.4. Kekerasan Karena kondisi kerja plunyer/piston yang mengalami gesekan, maka jika material mempunyai kekerasan yang tinggi komponen tersebut tidak mudah mengalami keausan.5. Kekuatan tarikApabila material yang digunakan mempunyai kekuatan tarik tinggi, maka ketika mendapatkan beban komponen tidak mudah mengalami kegagalan (patah).6. Ketahanan lelahKondisi kerja plunyer/piston yang sering mengalami beban, mengharuskan material mempunyai ketahanan lelah yang tinggi.7. MurahBerhubungan dengan biaya produksi.

D. PEMILIHAN MATERIALMetode yang digunakan Weight Property IndexNominasi material1. Paduan Aluminium Tembaga 20142. Paduan Aluminium Magnesium 5086 3. Paduan Aluminium Magnesium Silicon 60631. Menentukan bobot setiap sifatNoSifat Bahan1-21-31-41-52-32-42-53-43-54-5

1Kekuatan luluh0000

2Kekerasan1111

3Kekuatan tarik1011

4Ketahanan lelah1001

5Murah100

NoSifat BahanPositif DesicionWeighting Factor

1Kekuatan luluh00

2Kekerasan40,40

3Kekuatan tarik30,30

4Ketahanan lelah20,20

5Murah10,10

101

2. Sifat mekanik nominasi materialNoSifatPaduan Aluminium Tembaga 2014Paduan Aluminium Magnesim 5086

Paduan Aluminium Magnesium Silicon 6063

1Kekuatan luluh (MPa)9711748

2Kekerasan (HB)457025

3Kekuatan tarik (Mpa)18626290

4Ketahanan lelah (MPa)9014555

5Harga ($/kg)2,83,83,2

3. Material Performance IndexNoMaterialTahanKorosiMampuBentukKekuatanLuluh(0,13)Kekerasan(0,33)

1Aluminium Tembaga 2014YaYa82,964,28

2Aluminium Magnesim 5086 YaYa100100

3Aluminium Magnesium Silicon 6063YaYa41,0235,71

NoMaterialKekuatanTarik(0,27)KetahananLelah(0,13)Murah(0,13)Material Performance Index

1Aluminium Tembaga 201470,9962,0610072,22

2Aluminium Magnesim 5086 10010073,6895,57

3Aluminium Magnesium Silicon 606334,3537,9387,542,69

Berdasarkan uraian perhitungan di atas, maka bahan yang dipilih dalam pembuatan plunyer/piston hidraulik rem kendaraan adalah paduan Aluminium Magnesim 5086.

Alasan perbandingan pembobotan1. Kekuatan luluh-kekerasan (0-1) : lebih diprioritaskan material mempunyai kekerasan yang baik, dikarenakan kondisi kerja yang mengalami gesekan. Minimal kekerasan menyamai kekerasan silindernya.2. Kekuatan luluh-kekuatan tarik (0-1) : lebih diprioritaskan material mempunyai kekuatan tarik yang baik dibanding kekuatan luluh, karena kondisi kerja yang mengalami pembebanan tarik dan tekan.3. Kekuatan luluh-ketahanan lelah (0-1) : lebih diutamakan material mempunyai ketahanan lelah yang baik, karena material yang mengalami pembebanan yang memungkinkan terjadinya kegagalan lelah.4. Kekerasan-kekuatan tarik (1-0) : lebih diutamakan kekerasan material karena faktot gesekan lebih dominan jika dibanding dengan tegangan tarik akibat beban. 5. Kekerasan-ketahanan lelah (1-0) : lebih diutamakan kekerasan material karena tidak ada momen yang bekerja pada komponen yang menyebabkan kegagalan lelah.6. Kekerasan-harga (1-0) : lebih diutamakan kekerasan material karena perbedaan harga tidak terlalu jauh.7. Kekuatan tarik-ketahanan lelah (1-0) : diutamakan kekuatan tarik karena kondisi kerja tidak mengalami beban akibat momen yang bisa mengakibatka kegagalan lelah.8. Kekuatan tarik-harga (1-0) : diutamakan kekuatan tarik karena perbadaaen harga tidak terlalu jauh.9. Ketahanan lelah-harga (1-0) : diutamakan ketahanan lelahnya kerna perbedaan harga tidak terlalu jauh.

E. PEMILIHAN PROSESProses yang dipertimbangkan dalam pembuatan plunyer/piston hidraulik rem mobila. Forging / penempaan b. Machining / pemesinan 1) Forging / penempaanForging/penempaan adalah pembentukan logam secara plastis dengan menggunakan gaya tekan untuk mengubah bentuk atau ukuran dari logam yang dikerjakan.

Kelebihan forging : Bisa membuat produk dengan kontur yang sulit Penggunaan material yang efisien jika dibanding dengan proses permesinan Mempunyai struktur yang padat sehingga meningkatkan rasio kekuatan terhadap berat.Kekurangan forging : Memerlukan proses finishing dengan pemesinan2) Machining / pemesinanMachining/pemesinan adalah proses pemotongan/pembuangan sebagian bahan dengan maksud untuk membentuk produk yang diinginkan.

Kelebihan machining Bisa membuat produk dengan ukuran yang akurat dibanding forging Lebih ekonomis untuk megerjakan produk yang jumlahnya tidak terlalu banyakKekuranagan machining Akan menghasilkan banyak bahan produk yang terbuang (waste) Membutuhkan waktu yang lenih lama dibanding forging Proses pengerjaan dapat mempengaruhi sifat mekanik dan kualitas permukaan Alasan pemilihan prosesDengan mempertimbangkan kehematan bahan baku dan tingkat kualitas benda hasil pengerjaan (terutama sifat mekanik) maka proses yang dipilih dalam pembuatan plunyer/piston hidraulik rem kendaraan adalah proses forging.

F. JAWABAN PERTANYAAN1. Perbedaan sifat antara aluminium saja dengan paduan aluminium-magnesium 5086 yang dipilih sebagai pengganti bahan exisiting.

2. Aplikasi plunyer untuk kendaraan jenis apa ?Plunyer ini diaplikasikan pada kendaraan pribadi maksimal bermuatan 500 kg atau sama dengan kendaraan berpenumpang 5 orang dengan asumsi massa 1 orang penumpang 80 jadi menyisakan 100 kg untuk barang. Jika diaplikasikan pada kendaraan berat dimensi harus diperbesar. Sesuai dengan teori bahwa Artinya, jika tekanan yang dibutuhkan untuk pengereman semakin besar maka gaya yang dikeluarkan oleh pengemudi akan bisa direduksi/diminimalkan seiring dengan peningkatan luas permukaan.

3. Forging dilakukan 2 kali proses kenapa dipilih sedangkan permesinan cuma 1 kali proses?Karena dengan pertimbangan bahwa forging lebih menghemat bahan baku jika dibanding dengan permesinan, karena permesinan merupakan suatu proses pemotongan. Selain itu dengan forging sifat mekanik yang dihasilkan juga lebih bagus, karena benda akan lebih padat sehingga ikatan antarmuka molekul tinggi. Dengan massa yang sama benda hasil proses forging memiliki kekuatan yang lebih tinggi. Setelah proses forging selesai kemudian dilanjutkan dengan proses permesinan (finishing) untuk mendapatkan bentuk yang presisi.

4. Membandingkan komponen asli dengan bahan pengganti.

Dalam hal perbandingan sifat mekanik, modulus elastisitas, kekuatan tarik, kekuatan geser, paduan aluminium-magnesium 5086 masih kalah dengan besi tuang. Tetapi fokus kami adalah kemampuan material dalam menahan korosi.Sebenarnya dalam deret galvanik, logam aluminium lebih korosif jika dibandingkan dengan besi tuang. Akan tetapi korosi yang terbentuk (aluminium oksida) bersifat protektif terhadap lagom induknya (aluminium).