MEKANISME REM Pertemuan Ke-3 - Pemeliharaan Sasis Sepeda motor Kelas XII SMK

 

>>>Pertemuan ketiga

4. Bahan Kampas Rem

a. Serat Bambu

Bambu adalah tanaman yang termasuk ke dalam Bamboidae, salah satu anggota sub-famili rumput. Pada masa pertumbuhan, bambu tertentu dapat tumbuh vertikal 5 cm per jam atau 120 cm per hari. Tanaman bambu mempunyai ketahanan yang luar biasa. Rumput bambu yang telah dibakar masih dapat tumbuh lagi dan dapat tumbuh di rumput kering.

Bambu yang digunakan untuk bahan bangunan terdiri dari berbagai macam jenis, misalnya bambu petung atau betung. Ukuran diameter bambu tersebut sekitar 14 - 20 cm jika sudah dewasa, sedangkan tingginya dapat mencapai 25 m. Kelebihan dari bambu ini ialah daging atau dindingnya punya ukuran yang paling tebal dibandingkan jenis bambu yang lain. Jenis bambu lainnya ialah bambu gombong atau andong. Bambu ini dapat tumbuh dengan ketinggian mencapai 20 meter dan diameternya sekitar 10 - 12 cm. Kelebihan bambu ini adalah mampu menahan beban berat walaupun ukurannya kecil. Selain itu kedua bambu tersebut, masih ada jenis bambu lain, yaitu bambu tali atau apus. Tingginya adalah 20 m dan diameter sekitar 6 cm. Jadi, ukurannya memang agak kecil dibandingkan jenis bambu yang lain. Namun, ukuran antar ruasnya termasuk yang paling panjang karena dapat mencapai 45 hingga 65 sentimeter. Ketebalan dagingnya adalah enam hingga 13 mm.

Bambu yang akan dibahas dalam modul ini adalah bambu ori atau bambu duri dengan nama Latin Bambusa arundinacea.

Bambu ori memiliki serabut yang lebih tinggi dan memiliki pola serabut yang relatif rata dibandingkan jenis bambu lainnya. Selain itu, bambu ori juga memiliki kerapatan yang tinggi dan tahan terhadap serapan air. Sifat bambu ori kuat, keras, dan berdiameter besar, dengan jarak ruas yang pendek. Untuk sifat mekanik, bambu ori mempunyai kuat tarik yang tertinggi dibandingkan jenis bambu lainnya. Sifat fisik bambu meliputi:

 

1).   Kandungan Air

Kandungan air merupakan sifat fisik bambu yang penting karena memengaruhi sifat mekanik dari bambu. Kandungan air pada batang bambu setelah dipotong antara 50%-99%.

2).   Berat Jenis

Bambu memiliki berat jenis antara 600 - 900 kg/m³.

 

b.    Aluminium

Aluminium merupakan logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi serta menjadi unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium yang terdapat di kerak bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton per tahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain).

Aluminium murni sulit ditemukan di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif. Aluminium murni adalah logam yang lunak, tahan lama, ringan, dan dapat ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu-abu, tergantung tingkat kekasaran permukaannya. Aluminium murni 100% tidak memiliki kandungan unsur apapun selain aluminium itu sendiri. Aluminium murni yang dijual di pasaran tidak pernah mengandung 100% aluminium, tetapi selalu ada pengotor yang terkandung di dalamnya. Pengotor yang berada di dalam aluminium murni biasanya berupa gelembung gas di dalam yang masuk akibat proses peleburan dan pendinginan/pengecoran yang tidak sempurna, material cetakan akibat kualitas cetakan yang tidak baik, atau pengotor lainnya akibat kualitas bahan baku yang tidak baik (misalnya pada proses daur ulang aluminium).

 

Sifat Aluminium

Sifat-sifat penting yang dimiliki aluminium sehingga banyak digunakan sebagai material teknik dijabarkan sebagai berikut.

1.)   Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 gr/cm³, sedangkan besi + 8,1 gr/cm³).

2.)   Tahan korosi

3.)   Penghantar listrik dan panas yang baik.

4.)   Mudah ditempa

5.)   Kekuatannya rendah, tetapi pemaduan (alloying) kekuatannya dapat ditingkatkan. Kekuatan mekanik meningkatdengan penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, dan Ni.

6.) Elastisitasnya sangat rendah dan hampir tidak dapat diperbaiki, baik dengan pemaduan maupun dengan heat treatment.

 

c.    Magnesium Oksida (MgO)

Magnesium Oksida (MgO) adalah material berstruktur logam yang sangat ringan dengan berat jenis (1,74 gr/cm³), titik lebur (650^oC), titik didih (1097^oC), modulus elastis (110 MPa), kekuatan lulub (255 MPa), dan tingkat kekerasan (12 VHN). Magnesium Oksida (MgO) baik digunakan sebagai bahan abrasif dan penguat karena karakteristiknya cocok digunakan untuk bahan komposit.

Serat MgO merupakan jenis zat tambahan yang dicampurkan pada pembuatan CMCs. Selain itu, magnesium oksida berfungsi sebagai wetting agent yang membuat ikatan antara alumina dan aluminium menjadi lebih kuat dan tidak mudah terkikis permukaannya. Walaupun persentasenya kecil, serat MgO memegang peranan penting dalam meningkatkan kemampuan pembasahan (wettability) dengan mengondisikan permukaan padat. Serat MgO juga mempunyai kemampuan untuk mengisi setiap perbedaan ketinggian dari permukaan yang kasar dan menurunkan tegangan interfacial. Ketahanan aus dapat ditingkatkan melalui penambahan unsur magnesium oksida.

MgO dipilih sebagai bahan pengisi yang juga berfungsi sebagai bahan abrasif dan penguat karena karakteristik yang baik. Magnesium oksida adalah logam yang agak kuat, dengan warna putih keperakan, bobotnya ringan (satu pertiga lebih ringan dari alumunium) dan akan menjadi kusam jika terkena pada udara.

 

d.    Resin Polyester

Polyester paling banyak digunakan untuk aplikasi konstruksi ringan dan harganya murah. Resin ini mempunyai karakteristik yang khas, yaitu dapat diwarnai, transparan, dapat dibuat kaku, fleksibel, tahan air, tahan cuaca, dan tahan bahan kimia. Keuntungan lain matriks polyester adalah mudah dikombinasikan dengan resin lain dan dapat digunakan untuk semua bentuk penguatan plastik. Salah satunya, polyester tersebut dipergunakan sebagai bahan pembuatan kampas rem, aksesori visor, dan lain-lain.

Penggunaan resin jenis ini dapat dilakukan dari proses hand lay-up sampai dengan proses yang kompleks, yaitu dengan proses mekanik. Resin ini banyak digunakan dalam aplikasi komposit pada dunia industri dengan pertimbangan harga relatif murah, curing yang cepat, warna jernih, kestabilan dimensional dan mudah penanganannya.

 

e.    Katalis

Katalis merupakan suatu cairan yang biasanya berwarna bening dan berbau. Katalis berfungsi untuk mempercepat proses pengerasan adonan. Semakin banyak katalis, akan semakin cepat adonan mengeras. Namun, hasilnya menjadi kurang bagus. Penambahan katalis yang baik ialah sejumlah 1% dari jumlah total resin yang dipakai. Kulit yang terkena cairan ini akan terasa panas, seperti ketika terkena cairan air zuur.

 

5.    Proses Pembuatan Kampas Rem

a.    Proses Kompaksi

Proses kompaksi adalah proses memampatkan serat sehingga serat akan saling melekat dan rongga udara antar-partikel akan terdorong keluar. Semakin besar tekanan kompaksi, jumlah udara di antara partikel akan semakin sedikit. Namun, kompaksi jumlah udara (porositas) tidak mungkin 0 (nol). Hasil dari proses kompaksi disebut green body.

Proses pemampatan adalah suatu proses dari mesin kompaksi yang memberikan gaya penekanan unaksial. Pemberian tekanan yang sangat besar terhadap material serat bertujuan untuk mendapatkan spesimen benda uji yang diinginkan.

 

Gambar 1.22 Proses Kompaksi

 

Kompaksi dapat dilakukan dengan satu arah sumbu, dua arah sumbu, atau dari segala arah. Kompaksi dua arah dapat terjadi dengan arah berlawanan. Kebanyakan proseskompaksi menggunakan penekan (punch) atas dan bawah. Penekanan bawah sekaligus berfungsi sebagai injektor untuk mengeluarkan benda yang telah dicetak. Permukaan dalam cetakan (die) harus halus untuk mengurangi gesekan. Pada gambar di bawah terlihat berbagai jenis kompaksi, yaitu single punches, double punches, dan multiple punches.

 

 

Gambar 1.23 Jenis-Jenis Kompaksi

 

Proses kompaksi terdiri dari dua jenis metode, yaitu hot compaction dan cold compaction. Kedua metode tersebut memiliki fungsi dan prinsip kerja yang hampi sama. Hal yang paling membedakan adalah pada jenis hot compaction, terjadi perlakuan panas ketika proses penekanan (punch) berlangsung.

 

b.    Proses Sintering

Istilah sintering berasal dari bahasa Jerman, "sinter", dalam bahasa Inggris berasal dari kata "cinder" yang berarti bara. Sintering merupakan metode pembuatan material dari serat dengan pemanasan sehingga terbentuk suatu ikatan partikel. Sintering dapat terjadi di bawah suhu leleh (melting point) dengan melibatkan transfer atomic pada kondisi padat. Selama proses sintering akan terjadi penggabungan antar-partikel schingga partikel saling mengikat. Dalam proses sinter akan terjadi proses pergerakan partikel antar-serat pada bagian permukaan serat. Proses sintering merupakan tahap lanjutan setelah pembuatan green body dari proses kompaksi.

Peralatan yang paling pentingdalamprosessintering adalah dapur sinter. Dapur ini harusdapatmengatu suhu, waktu pemanasan,kecepatan pemanasan,dan lingkungan dalam dapur itu sendiri. Ada dua tipe dapur sinter, yaitu dapur satuan (batchfurnace)dandapur kontinu (continuous furnace). Batch furnace diisi oleh material yang akan disinter lalu temperatur diatur sesuaj dengan kebutuhan. Dapur kontinu dilengkapi dengan sabuk yang terdiri dari jalinan kawat, tempat green body diletakkan.

Pada proses sintering, terjadi proses pembentukan fase baru melalui proses pemanasan, yakni pada saat terjadi reaksi, komponen pembentuk masih dalam bentuk padat dari campuran serat. Hal ini bertujuan agar butiranbutiran (grain) dalam partikel-partikel yang berdekatan dapat bereaksi dan berikatan.

Berdasarkan pola ikatan yang terjadi pada proses kompaksi, ada dua fenomena yang mungkin terjadi pada saat sintering, yaitu:

 

1)    Penyusutan (Shrinkage)

Apabila pada saat kompaksi terbentuk pola ikatan bola-bidang, pada proses sintering akan terbentuk shrinkage yang terjadi karena gas (lubricant) yang berada pada porositas mengalami degassing (peristiwa keluarnya gas pada saat sintering) saat proses sintering berlangsung. Jika temperatur sinter terus dinaikkan, akan terjadi difusi permukaan antar-partikel matriks dan filler sehingga akan terbentuk liquid bridge/necking (mempunyai fase campuran antara matriks dan filler). Liquid bridge ini akan menutupi porositas sehingga terjadi eliminasi porositas, yakni berkurangnya jumlah dan ukuran porositas. Penyusutan akan dominan jika pemadatan belum mencapai kejenuhan.

 

2)    Retak (Cracking)

Apabila pada kompaksi terbentuk pola ikatan antar-partikel berupa bidang-bidang sehingga menyebabkan adanya trapping gas (gas/lubricant terjebak di dalam material) maka pada saat sintering, gas yang terjebak belum sempat keluar, tetapi liquid bridge telah terjadi sehingga jalur porositasnya telah tertutup rapat. Gas yang terjebak ini akan mendesak ke segala arah sehingga terjadi bloating (mengembang) sehingga tekanan di porositas lebih tinggi dibanding tekanan di luar. Jika kualitas ikatan permukaan partikel pada bahan komposit tersebut rendah, material tidak akan mampu menahan tekanan yang lebih besar sehingga menyebabkan retakan (cracking). Keretakan juga dapat diakibatkan dari proses pemadatan yang kurang sempurna dan adanya shock termal pada saat pemanasan karena pemuaian dari matriks dan filler yang berbeda.