KARAKTERISTIK KEKERASAN DAN KEAUSAN KANVAS REM CAK- RAM BAHAN KOMPOSIT DENGAN FILLER PALM SLAG
Muftil Badri 1)* , Jon Prisno 2) , Frandi Barasa 2)
1 Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Riau
2 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Riau Kampus Bina Widya Km. 12,5 Simpang Baru Pekanbaru 28293
* corresponding author : muftilbadri@yahoo.com

## Abstrak
Penggunaan palm slag sebagai filler komposit  kanvas rem non-asbestos telah diteliti dan berpotensi  untuk dijadikan sebagai  pengganti  bahan  asbestos  untuk  kanvas  rem  sepeda  motor.  Pada  penelitian  ini  telah  dilakukan  pengkajian karakteristik kekerasan  dan  keausan  kanvas  rem  bahan  komposit  dengan filler  palm  slag.  Tekanan  kompaksi  dan temperatur sintering optimum yang menghasilkan kekerasan kanvas rem bahan komposit filler palm slag tertinggi dan laju  keausan  terkecil  ialah  tekanan  kompaksi  380  Bar  dan  temperatur  sintering  150 0 C.  Tekanan  kompaksi  dan temperatur sintering mempengaruhi sifat kekerasan dan keausan kanvas rem filler palm slag. Berdasarkan waktu dan jarak  pengeraman,  sifat  keausan  kanvas  rem filler  palm  slag secara  efektif  dapat  ditingkatkan  pada  kondisi  kering. Kekuatan dan lubrikasi kanvas rem filler palm slag pada kondisi basah diperbaiki melalui kajian terhadap graphit dan sebuk baja.
Kata Kunci : palm slag, keausan, tekanan kompaksi, temperatur sintering.

## 1. Pendahuluan
Komposit  telah  banyak  diaplikasikan  untuk berbagai produk seperti pelapis komponen elektronika, bahan bangunan, komponen kendaraan, dan  peralatan-peralatan  olahraga (Gay  dkk,  2002). Aplikasi  lain  dari  komposit  adalah  kanvas  rem. Secara  umum  kanvas  rem  terdiri  atas  bahan pengikat  (matriks),  bahan  pengisi  (filler),  bahan penguat (reinforce), pelumas (lubricant), dan bahan abrasive (Ruzaidi  dkk,  2011).  Bahan  pengisi  yang umum  digunakan  di  antaranya  MgO,  asbestos,  dan juga  CaCO 3 (Pratama,  2011).  Dalam  penelitian ini, bahan  pengisi  yang  telah  digunakan  adalah  limbah sawit (palm slag).
Tandan  kosong  dan  cangkang  sawit  sebagai  bahan bakar  boiler  pada  PKS  menghasilkan  abu pembakaran  yang  disebut palm  slag.  Palm  slag selama  ini  hanya  dipakai  sebagai  pupuk  pada perkebunan  sawit.  Namun  pada  tahun  2011 palm slag telah diteliti dan berpeluang sebagai filler pada material  komposit kanvas rem (Ruzaidi dkk, 2011).
Penyelidikan  kekuatan  tekan  dan  laju  keausan untuk  kanvas  rem  bahan palm  slag akibat pengaruh  tekanan  kompaksi  dan  temperatur sintering juga telah dikembangkan (Prisno, 2014). Dalam  penelitian  ini  telah  dilakukan  pengkajian sifat  kekerasan  dan  keausan  kanvas  rem  sepeda motor  bahan  komposit filler  palm  slag terhadap kanvas  rem  komersial  pada  kondisi  basah  dan kering.

## 2. Bahan dan Metode
Komposisi bahan yang digunakan ialah palm slag 40%, phenolic  resin  20  %,  serbuk  baja  20  %, grafit  10  %,  alumina  10  %.  Metode  kompaksi yang  digunakan  ialah single  action.  Metode mixing yang  digunakan  ialah  metode blade  mixer dengan waktu mixing selama 15 menit.
Variabel yang divariasikan ialah tekanan kompaksi awal, yaitu 190 Bar dan 380 Bar. Proses kompaksi  akhir  dilakukan  dengan  penekanan  450 Bar serta temperatur pemanasan yaitu 150 0 C.
Temperatur sintering divariasikan  yaitu  150 0 C  dan 170 0 C.  Pengujian  sifat  mekanik  dibatasi  pada pengujian  uji  kekerasan  dan  uji  laju  keausan. Pengujian  keausan  pada  sepeda  motor  diasumsikan dengan  gaya  pengereman  konstan.  Perancangan cetakan  hanya  meliputi  gambar  dan  dimensi cetakan.  Pengujian  keausan  kanvas  rem  dilakukan langsung pada sepeda motor.
Cetakan  kanvas  rem  digunakan  untuk  mencetak kanvas  rem  sesuai  bentuk  kanvas  rem  komersial. Cetakan  kanvas  rem  dibuat  berdasarkan  profil  dan dimensi  dari  kanvas  rem  komersial.  Pembuatan cetakan  kanvas  rem  meliputi  perancangan  bentuk cetakan  dan  dimensi  cetakan.  Tahap  perancangan diawali  dengan  mengukur  dimensi  kanvas  rem komersial. Cetakan kanvas rem dirancang berdasarkan  modifikasi  Mesin bending plat  di Laboratorium  Produksi  Universitas  Riau.  Pada mesin bending plat modifikasi  meliputi  pergantian punch dan  dudukan  tanpa  mengubah  fungsi  yang sebenarnya.  Sebelum  proses  modifikasi  terlebih dahulu dilakukan pengukuran menggunakan jangka sorong  pada  kedudukan  dan  alur punch maupun  V block mesin bending  plat.  Cetakan  kanvas  rem berada  dalam  keadaan sejajar  atau satu titik  sumbu (center).  Selanjutnya  dilakukan  pengukuran  pada tinggi punch maupun  V block pada  mesin.  Bentuk kedudukan dan alur punch maupun V block.
Material  yang  digunakan  untuk  pembuatan  cetakan kanvas rem ini ialah Baja ASTM A 36. Pembuatan cetakan kanvas rem menggunakan proses pemesinan,  yaitu  Mesin  bubut,  Mesin  freis  dan Mesin skrap.
Penelitian  ini  menggunakan furnace  untuk  proses sintering sesuai  variasi  temperatur  yang  telah ditentukan.  Saat  proses sintering temperatur  dapat diatur  pada  sistem  kontrol  sehingga  temperatur konstan  saat holding temperatur.  Proses sintering pada  pembuatan  kanvas  rem  dilakukan  pada temperatur  150 0 C  dan  170 0 C.  Proses  pemanasan menggunakan tempering  furnace yang  dilengkapi dengan  sistem  kontrol  temperatur.  Dalam  proses sintering  dilakukan holding  time selama  4  jam. Kanvas  rem  selanjutnya  melalui  proses finishing, permukaan  kanvas  rem  diratakan  menggunakan gerinda  tangan.  Hal  ini  bertujuan  mendapatkan permukaan  yang  rata  serta  ketebalan  kanvas  rem sesuai  dengan  kanvas  rem  komersial.  Kanvas  rem yang  telah  rata  dibentuk  alur  yang  berfungsi sebagai  jalan  keluarnya  abu  kanvas  rem  saat pengereman dan membantu kanvas rem
melepaskan panas saat pengereman. Hasil finishing kanvas rem dapat dilihat pada gambar 1.

## Gambar 1. Foto hasil finishing kanvas rem bahan komposit filler palm slag
Pengujian  kekerasan  kavas  rem  menggunakan metode  Brinell.  Standar  acuan  pengujian  ialah ASTM  F  1957-99.  Pengujian  dilakukan  sebanyak 10  titik  pada  setiap  sampelnya  untuk  mendapatkan angka  kekerasan  pada  permukaan  kanvas  rem tersebut.  Sampel  kanvas  rem  yang  telah  dicetak selanjutnya  diuji  keausannya.  Pengujian  langsung dilakukan  pada  sepeda  motor  dengan  melihat seberapa  besar  keausan  yang  terjadi.  Sepeda  motor yang  digunakan  merupakan  sepeda  motor  standar tanpa modifikasi. Pengujian dilakukan pada kondisi basah dan kering. Standar pengujian mengacu pada standar SNI 4404: 2008.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Kanvas  rem  bahan  komposit filler  palm  slag telah diuji  kekerasan  dan  laju  keausannya.  Metode  uji kekerasan  yang  digunakan  ialah  Metode  Brinell, dengan  besar  gaya  penekanan  15,625  kgf  dan diameter  indentor  2,5  mm.  Uji  keausan  dilakukan secara  langsung  pada  sepeda  motor.  Kondisi pengujian keausan ialah kering dan basah.
Pengujian  Kekerasan  kanvas  rem  bahan komposit filler palm slag dilakukan pada permukaan  kanvas  rem.  Pengujian  dilakukan  pada 10  titik  pengujian.  Pengujian  kekerasan  dan keausan  dilakukan  pada  4  sampel  kanvas  rem, yaitu: kanvas rem A (p = 190 Bar, T sinter = 150 0 C); kanvas rem B (p = 380 Bar, T sinter = 150 0 C); kanvas rem  C  (p  =  380  Bar,  T sinter =  170 0 C);  kanvas  rem komersial.  Hasil  pengujian  kekerasan  kanvas  rem pada tabel 1.
Gambar  2  menunjukkan  histogram  hubungan kekerasan  terhadap  masing-masing  produk  kanvas rem.  Kanvas  rem  A,  B  dan  C  merupakan  kanvas rem bahan komposit filler palm slag. Secara umum pada  histogram  dapat  dilihat  bahwa  kekerasan kanvas  rem  bahan  komposit filler  palm  slag meningkat  seiring  meningkatnya  kompaksi  yang diberikan  namun  kekerasan  kanvas  rem  menurun saat  temperatur sintering dinaikkan.  Berdasarkan histogram  angka  kekerasan  tertinggi  ditunjukkan
pada  kanvas  rem  B  15,35  kgf/mm 2 dan  kekerasan terendah pada kanvas rem C 14,02 kgf/mm 2 .
Kanvas  rem  gesek  dipengaruhi  angka  kekerasan suatu  bahan  terpengaruh  oleh  besar  waktu penekanan  kompaksi  dan  besar  kompaksi  yang diberikan  dalam  proses  pembuatan  bahan  kanvas rem (Pramono,  2013).  Semakin  besar  kompaksi yang  diberikan  maka  semakin  keras  pula  komposit tersebut.  Peningkatan  temperatur sintering juga berpengaruh  pada  kekerasan  kanvas  rem.  Semakin tinggi temperatur sintering maka angka kekerasannya semakin menurun.
Temperatur sintering yang  tepat  dalam  pembuatan kanvas  rem  berkisar  130 0 C  s/d  150 0 C (Kartiwa, 2009). Pemanasan yang terlalu tinggi pada saat sin- tering dapat  mengakibatkan  pertumbuhan  butir yang kasar pada    matriks atau pengikat kanvas rem sehingga  dapat        menurunkan  kekerasan  suatu bahan.
Hal  inilah  yang  menyebabkan  kanvas  rem  B memiliki angka kekerasan tertinggi diantara kanvas rem  lainnya.  Kanvas  rem  B  dibuat  dengan  tekanan kompaksi  380  Bar  dan temperatur sintering 150 0 C. Tekanan  kompaksi  380  Bar  merupakan  tekanan kompaksi  terbesar,  dimana  besar  kompaksi  yang diberikan berbanding lurus dengan angka kekerasan suatu  bahan.  Semakin  besar  tekan  kompaksi  yang diterima  bahan  saat  dicetak,  maka  semakin  tinggi kepadatan  bahan  serta  porositas  yang  terjadi semakin kecil. Sedangkan pada kanvas rem C angka kekerasan  rendah  disebabkan  temperatur sintering yang  cukup  tinggi  yaitu  170 0 C,  dimana  temperatur sintering berbanding  terbalik  dengan  angka kekerasan.
Jika  dilihat  secara  keseluruhan  dari  histogram, kanvas  rem  komersial  memiliki  angka  kekerasan tertinggi,  yaitu  16,23  kgf/mm 2 .  Sedangkan  kanvas rem  bahan  komposit filler  palm  slag yang mendekati  angka  kekerasan  kanvas  rem  komersial adalah  kanvas  rem  B.  Perbedaan  kekerasan  ini disebabkan  komposisi  bahan  pembentuk  kanvas rem komersial yang terdiri atas serat penguat seperti serat  baja,  serat  karbon,  kevlar  dan  wool (Kartiwa, 2009).  Serat  penguat  tersebut  menjadikan      ikatan kuat  antar  bahan  penyusun  dan  meningkatkan kepadatan  (densitas)  pada  kanvas  rem  yang meningkatkan kekerasan kanvas rem.
Tabel 1. Angka kekerasan Brinell kanvas rem bahan komposit filler palm slag dan kanvas rem komersial
Angka kekerasan Brinell (kgf/mm 2 ) Kanvas rem A Kanvas rem B Kanvas rem C Kanvas rem komersial 15,76 16,39 17,22 16,23 18,11 14,21 12,41 17,39 16,39 12,97 12,63 14,89 13,21 15,61 13,45 16,23 13,45 17,39 13,95 15,92 15,32 16,88 14,47 15,76 15,32 15,76 16,39 17,05 14,34 14,89 10,48 17,75 14,75 16,39 15,61 15,76 14,89 12,97 13,57 15,32
Gambar 2. Kekerasan kanvas rem bahan komposit filler palm slag dan kanvas rem komersial
Gambar 3. Keausan kanvas rem bahan komposit filler palm slag
No Produk Kondisi Pengujian W 0 (g) W 1 (g) W (g/mm 2 .s) 1 Kanvas rem A Kanvas rem B Kanvas rem C Kanvas rem komersial Kering 83,691 71,981 65,295 100,734 83,494 71,862 65,129 100,699 7,717 x10 -6 4,777 x10 -6
6,638 x10 -6 1,310 x10 -6 2 Kanvas rem A Kanvas rem B Kanvas rem C Kanvas rem komersial Basah 86,157 60,064 64,662 100,497 86,055 60,027 64,612 100,461 2,510 x10 -6 8,132 x10 -7 1,041 x10 -6
1,061 x10 -6
Tabel 2. Kausan kanvas rem bahan komposit filler palm slag
Pada  Gambar  3  ditunjukkan  laju  keausan  pada kanvas  rem filler  palm  slag masih  jauh  lebih  besar daripada  keausan  kanvas  rem  komersial.  Sampel kanvas rem A, B dan C memperlihatkan perbedaan nilai keausan yang cukup signifikan pada pengujian keausan  kering.  Dari  ketiga  sampel  kanvas  rem maka  didapatkan  keausan  kanvas  rem  B  yang merupakan  keausan  terkecil  sekaligus  menjadi keausan  yang  paling  mendekati  kanvas  rem komersial.  Hal  ini  disebabkan  kanvas  rem  B memiliki kekerasan tertinggi dari antara kanvas rem palm  slag lainnya  dan  pada  dasarnya  kekerasan berbanding terbalik dengan keausan.
Kanvas rem komersial memiliki nilai keausan 1,310 x  10 -6 g/mm 2 .detik.  Sedangkan  kanvas  rem  B dengan nilai keausan 4,777 x 10 -6 g/mm 2 .detik.
Keausan  kanvas  rem  bahan  komposit filler  palm slag pada pengujian kondisi basah ditunjukkan pada Gambar  4.  Pada  pengujian  keausan  kondisi  basah kanvas rem B dan C memiliki keausan yang paling kecil daripada kanvas rem lainnya. Keausan kanvas rem  B  dan  C  lebih  kecil  daripada  keausan  kanvas rem  komersial.  Jika  dilihat  dari  waktu  pengereman dan  jarak  pengereman,  kanvas  rem  B  dan  C membutuhkan  waktu  yang  cukup  lama  serta  jarak pengereman  yang  cukup  panjang  hingga  berhenti. Hal ini menunjukkan bahwa pada saat kondisi basah kanvas  rem  B  dan  C  mengalami fading. Fading yang  terjadi  menyebabkan  kanvas  rem  B  dan  C menjadi  tidak  pakem  hingga  waktu  dan  jarak pengereman  relatif  panjang. Fading pada  kanvas rem  dipengaruhi  komposisi  bahan  dan  jenis perlakuan  yang  diterima  saat  pembuatan  kanvas rem.  Kompaksi  serta  temperatur sintering yang tepat  merupakan  faktor  menentukan  hasil  kanvas rem yang dibuat.
Kanvas  rem  A  menunjukkan  keausan  yang  sangat besar  namun  memiliki  waktu  pengereman  yang mendekati  kanvas  rem  komersial.  Kanvas  rem  A memiliki  nilai  keausan  sebesar  2.510  x  10 -6 g/ mm 2 .detik

## 4. Kesimpulan
Tekanan  kompaksi  dan  temperatur sintering mempengaruhi  sifat  kekerasan  dan  keausan  kanvas rem filler  palm  slag. Berdasarkan  waktu  dan  jarak pengeraman,  sifat  keausan  kanvas  rem filler  palm slag secara  efektif  dapat  ditingkatkan  pada  kondisi kering.  Kekuatan  dan  lubrikasi  kanvas  rem filler
palm  slag pada  kondisi  basah  diperbaiki  melalui kajian terhadap graphit dan sebuk baja

## Ucapan Terima Kasih
Penghargaan  dan  terimakasih  disampaikan  kepada Lembaga  Penelitian  Universitas  Riau  yang  telah mendanai  penelitian  ini,  Surat  Keputusan  Ketua Lembaga Penelitian Universitas Riau Nomor: 511 / UN.19.2/PL/2014 .

## Daftar Acuan
Gay, Daniel., Suong V.Hoa, dan Stephen W.Tsai.2002, Composites  Materials  Design  and Applications, Washington D.C.:CRC Press.
Kartiwa,  2009,  Peningkatan  Standar  Kanvas  Rem Kendaraan  Berbahan  Baku  Asbestos  dan  Non Asbestos (Celulose)
Untuk Keamanan, PT. Industri Bagas Perkasa.
Pramono, 2013, Klasifikasi Material Komposit.
Pratama,  2011,  Analisa  Sifat  Mekanik  Komposit Bahan  Kampas  Rem  Dengan  Penguat  Fly  Ash atubara.Universitas Hasanuddin, Makassar.
Prisno,  Jon.  2014,  Penyelidikan  Kekuatan  Tekan dan Laju Keausan Komposit dengan Filler Palm Slag  sebagai  Bahan  Penyusun  Kanvas  Rem Sepeda          Motor,  Laporan  Skripsi  Jurusan Teknik Mesin Universitas Riau.
Ruzaidi,.C.M.,  H.  Kamarudin,  J.B.  Shamsul,  A.M. Mustafa  Al  Bakri,  dan  A.R.  Rafiza.2011, Comparative  Study  on  Thermal,  Compressive, and  Wear  Properties  of  Palm  Slag  Brake  Pad Composite with Other Fillers. Australian Journal of  Basic  and            Applied  Sciences  5(10):  790- 796.