## Pengujian Eksperimental Panas Yang Timbul Akibat Gesekan Pada Kampas Rem Cakram Komposit Berbahan Serat Rami Dan Serbuk Arang Tempurung Kelapa Dengan Perekat Resin Epoksi
Kusmardin 1) , Lukas Kano Mangalla 2) , Samhuddin 3)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unuversitas Halu Oleo
2,3 Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Unuversitas Halu Oleo Jl. H.E.A Mokodompit Kampus Baru Tridharma Anduonohu, Kendari
Email Penulis: Kusmardinmj@gmail.com Article Info Abstrak Available online December 20, 2019 Tujuan penelitian ini adalah mengetahui panas yang timbul dan laju abrasi akibat gesekan  pada  kampas  rem  cakram  komposit  berbahan  serat  rami,  tempurung kelapa  dengan  perekat  resin  epoksi.  Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  termometer  digital,  abrasi, stopwatch ,  termometer,  timbangan  digital sedangkan bahan yang digunakan adalah serat rami, arang tempurung kelapa, dan resin epoksi. Perbandingan campuran serat rami, serbuk tempurung kelapa, dan resin  epoksi  yaitu  untuk  kampas  1  (30:30:40  %),  kampas  2  (20:40:40  %),  dan (40:20:40 %). Nilai laju abrasi terendah pada sampel ke 3 dengan komposisi (serat Rami  40 %,  serbuk  arang  tempurung  kelapa  20  %,  dan  resin  epoksi  40  %)  yaitu 0,00071 gr/s, nilai konduktivitas termal bahan turun pada nilai kandungan 30 % Rami, dan meningkat pada kandungan 40 % Rami.
Kata kunci: Kampas rem, laju abrasi, konduktivitas termal, rami dan epoksi

## Abstract
The purpose of this study was to determine the heat that builds up and the rate of abrasion due to friction on the brake discs made of fiber composite jute, coconut shell  with  an  epoxy  resin  adhesive.  The  tools  used  in  this  study  is  a  digital thermometer,  abrasion,  stopwatch,  thermometer,  digital  scales  while  the materials  used  are  ramie  fibers,  coconut  shell  charcoal,  and  epoxy  resin. Comparison  of  a  mixture  of  ramie  fiber,  coconut  shell  powder,  and  epoxy  resin namely for canvas 1 (30:30:40 %), canvas 2 (20:40:40 %), and (40:20:40 %). The lowest abrasion rate value in the 3rd sample with composition (40 % ramie fiber, coconut shell charcoal powder 20 %, and 40 % epoxy resin) is 0,00071 gr/ s, the thermal  conductivity  value  of  the  material  drops  at  30  %  ramie  content,  and increases in the 40 % content of ramie.
Keywords: brake lining, abrasion rate, thermal conductivity, ramie and epoxy

## 1. Pendahuluan
Kampas  rem  merupakan  salah  satu komponen sepeda motor yang berfungsi untuk memperlambat atau menghentikan laju sepeda motor  secara  nyaman  [1].  Faktor  penyebab terjadinya  kecelakaan  lalu  lintas  diakibatkan sistem  rem  yang  tidak  berfungsi  sebagaimana mestinya [2]. Untuk mendapatkan pengereman
yang  maksimal  maka  dibutuhkan  kampas  rem dengan kemampuan pengereman yang baik [3].
Rem  merupakan  komponen  yang  sangat vital  untuk  keselamatan  pengendara  terutama pada  komponen  kampas  rem.  Kampas  rem adalah  suatu  komponen  yang  sangat  penting pada sepeda motor karena berfungsi memperlambat  dan  menghentikan  putaran poros,  mengendalikan  poros  dan  untuk keselamatan  pengendara  sendiri.  Kampas  rem

## ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
merupakan salah satu komponen yang terdapat dalam  setiap  kendaraan  yang  berfungsi memperlambat dan menghentikan laju kendaraan khususnya kendaraan darat terutama saat melaju dengan kecepatan tinggi. Secara  konvensional  kampas  rem  terbuat  dari bahan  asbestos  dan  unsur  -  unsur  tambahan lainnya  seperti  SiC,  Mn  atau  Co.  Akan  tetapi bahan  asbestos  memiliki  kekurangan  yaitu mudah mengalami aus yang diakibatkan karena adanya gaya gesekan yang menghasilkan panas pada  saat  proses  pengereman  sehingga menyebabkan  bahan  kampas  rem  tersebut meleleh  dan  mengalami  perubahan  bentuk (susut/aus)  dikarenakan  titik  leleh  bahan kampas rem cakram tersebut yaitu 250 o C. Pembuatan komposit berbahan serat alam dan  penguat  serbuk  telah  dilakukan  oleh beberapa  peneliti.  Bahan  penelitian  yang digunakan  adalah  serat  kulit  buah  pinang  dan penguat  serbuk  alumina  (Al 2 O 3 )  dengan pengikat  resin  poliester.  Dari  penelitian didapatkan  kekerasan  Vickers  23,26  kg/mm 2 dan keausan 2.506E-06 gr/mm 2 .detik [4].
Serat  Rami  berpotensi  untuk  digunakan sebagai penguat pada komposit dengan matriks resin  karena  45%  kandungan  serat  rami  dapat meningkatkan  kekuatan  tarik  suatu  komposit dengan  matriks  resin  poliester  hingga  33,8  % [5].  Kekuatan  tarik  pada  bahan  gesek merupakan salah satu parameter penting dalam aplikasi  kampas  rem.  Selain  serat,  bahan kampas  rem  juga  mengandung  bahan  pengisi untuk  meningkatkan  kekerasannya.  Kekerasan yang  tinggi  menyebabkan  laju  keausan  bahan kampas  rem  menjadi  lambat/rendah.  Bahan pengisi  biokomposit  yang  digunakan  adalah tempurung kelapa karena memiliki lapisan yang keras yang terdiri-dari lignin, selulosa, metoksil dan berbagai mineral. Kandungan bahan-bahan tersebut  beragam  sesuai  dengan  jenis kelapanya. Struktur yang keras disebabkan oleh silikat  (SiO 2 )  yang  cukup  tinggi  kadarnya  pada tempurung.  Ada  dua  jenis  silika,  yaitu  silika koloidal dan karbotermal. Silika kuarsa memiliki kekerasan  Vickers  12  GPa  dan  modulus  Young 94  GPa  [6].  Selain  kuat  dan  keras  sifat  yang dibutuhkan  pada  kampas  rem  adalah  harus ringan  untuk  mengurangi  beban  pada  saat pengereman. Material kampas rem pada suatu kenderaan  automotif  dari  bahan  non  asbestos
dengan memanfaatkan serat rami dan partikel tempurung kelapa menjadi permasalahan yang diteliti, sehingga penelitian ini diharapkan dapat membuat  kampas  rem  dari  bahan  serat  rami, partikel pengisi tempurung kelapa dan perekat polimer jenis resin polyester dengan parameter komposisi  campuran  untuk  mendapatkan  laju keausan dan massa jenis yang rendah.

## 2. Metode Penelitian
Metode  penelitianyang  digunakan  adalah kualitatif ekperimental dengan desain pre-test, post-test,  group  design,  design  ini  bertujuan agar  mengetahui  sebelum diberikan  perlakuan dan sesudan diberikan perlakuan.

## 2.1. Persmaan Yang Digunakan
a. Rumus  menghitung  laju  perpindahan panas yang mengalir secara konduksi, [7].
q k = −k. A ∂T ∂x (1)
Keterangan: q k = laju perpindahan panas konduksi (J/s) K  = konduktivitas termal bahan (J/s.m.k)
A  = luas penampang tegak lurus terhadap arah aliran panas (m 2 ). ∂T ∂x = gradien suhu (perubahan temperatur terhadap arah x (K/m).
b. Rumus menghitung massa jenis bahan [8].
ρ = m v (2)
Keterangan:
 = masa jenis (kg/m 3 ) atau (g/cm 3 ) m  = massa (kg atau gram) v  = volume (m 3 atau cm 3 ) c. Rumus menghitung laju abrasi kampas [9].
ṁ = m 0−m 10 T (3)
Keterangan : ṁ = laju aliran masa (J/s) m 0 = masa awal (g) m 10 = masa akhir (g)
T = waktu (s)
d. Rumus menghitung laju fluks perpindahan panas [10].
q ′′ = K .  ∆T x (4)
Keterangan :
Pengujian Eksperimental Panas Yang Timbul Akibat Gesekan Pada Kampas Rem Cakram Komposit Berbahan Serat Rami Dan Serbuk Arang Tempurung Kelapa Dengan Perekat Resin Epoxy
q ′′ = laju perpindahan panas (J/s) K  = konduktifitas termal bahan (J/s.m.K) ∆ T = Perbedaan temperatur  K)
x  = tingi sampel (m)

## 3. Hasil Dan Pembahasan

## 3.1 Masa jenis
Tabel 1. Masa jenis bahan yang dihasilkan
Massa  jenis  bahan  didapatkan  sebagai berikut : Massa Jenis Bahan 1 (rami 20%, arang 40%, resin 40%) = 6,512.32 kg/m 3 , Massa Jenis Bahan  2  (rami  30%,arang  30%,  resin  40%)  = 6,499.72  kg/m 3 ,  Massa  Jenis  Bahan  3  (rami 40%,arang20%, resin 40%) = 6,554.16  kg/m 3

## 3.2 Laju Abrasi Kampas
Tabel 2. Hasil hitung Laju abrasi
Hasil hitung Laju abrasi didapatkan sebagai berikut:
Laju  Abrasi  Kampas  1  selama  10  Menit  = 0,00093  gr/s,  Laju  abrasi  kampas  2  selama  10
menit  =  0,00103  gr/s,  laju  abrasi  kampas  3 selama 10 menit = 0,00071 gr/s
Gambar 1. Diagram 1 nilai laju abrasi kampas
Dari  diagram  di  atas  dapat  dilihat  bahwa nilai laju abrasi terbesar terdapat pada kampas 2  (serat  rami  30  %,  serbuk  arang  tempurung kelapa 30 %, dan resin epoxy 40 %) yaitu senilai 0,00103 gr/s dan terendah terdata pada sampel 3  dengan  komposisi  (serat  rami  40  %,serbuk arang tempurung kelapa 20 %, dan resin epoksi sebesar 40 %) yaitu sebesar 0,00071 gr/s. Maka dari diagram diatas dapat diketahui bahwa pada penelitian ini kampas 3 merupakan sampel yang paling bagus untuk digunakan dikarenakan nilai laju aliran massa yang paling kecil, hal terebut terjadi  karena  semakin  kecil  nilai  laju  abrasi, semakin kecil pula jumlah massa yang terkikis, menyebabkan  kampas  semakin  awet  dalam penggunaannya.

## 3.3. Koefisien Konduktifitas Termal Bahan
a. Hasil  hitung  konduktifitas  termal  bahan selama 5 menit
Tabel 3. Hasil hitung konduktifitas termal bahan selama 5 menit.
Hasil  hitung  konduktifitas  termal  bahan sebagai  berikut:  Kampas  1  selama  5 menit=16,182 W/m.K, kampas 2 selama 5 menit
0 0,0005 0,001 0,0015 KAMPAS 1 KAMPAS 2 KAMPAS 3
=  15,238  W/m.K,  kampas  3  selama  5  menit  = 15,271 W/m.K.
Gambar 2. Diagram Nilai konduktifitas termal bahan.
b. Hasil  hitung  konduktifitas  termal  bahan selama 10 menit
Tabel  4.  Hasil  hitung  konduktifitas  termal bahan selama 10 menit
Hasil  hitung  konduktifitas  termal  bahan selama  10  menit  adalah  sebagai  berikut  : Kampas  1  Selama  10  Menit  =  16,347  W/m.k, Kampas  2  Selama  10  Menit  =  16,372  W/m.k, Kampas 3 Selama 10 Menit = 16,902 W/m.k.
Gambar 3. Diagram konduktifitas termal bahan selama 10 menit
c. Kampas 1 Selama 15 Menit
Tabel  5.Hasil  hitung  konduktifitas  termal bahan selama 15 menit.
Hasil  hitung  konduktifitas  termal  bahan selama  15  menit  adalah  sebagai  berikut: Kampas  1  selama  15  menit  =  16,528  W/m.K, Kampas  2  selama  15  menit  =  15,947  W/m.K, Kampas 3 selama 15 menit = 16.700 W/m.K.
Gambar 4. Diagram konduktifitas termal bahal selama 15 menit
3.3 Perpindahan Panas
a. Kampas 1 selama 5 menit
Tabel 6. Hasil hitung perpindahan panas
Hasil  hitung  perpndahan  panas selama  5  menit  adalah  sebagai  berikut bahan 1 Selama 5 menit = 208.909 W/m 2 , bahan 2 Selama 5 menit = 208.912 W/m 2 , bahan 3 Selama 5 menit = 208,907 W/m 2 .
14,5 15 15,5 16 16,5 SAMPEL1 SAMPEL 2SAMPEL 3 16 16,5 17 SAMPEL 1 SAMPEL 2 SAMPEL 3 16,4 16,5 16,6 16,7 16,8 SAMPEL 1 SAMPEL 2 SAMPEL 3
Gambar 5. Diagram hasil hitung perpindahan panas
Dari  diagram  di  atas  dapat  dilihat  bahwa nilai perpindahan panas terbesar terdata pada sampel  2  (Serat  rami  30  %,  serbuk  arang tempurung  kelapa  30%,  dan  resin  epoxi  40%) yaitu  senilai  208,912  W/m2,  dan  terendah terdata pada sampel 3 dengan komposisi (Serat rami 40%, serbuk arang tempurung kelapa 20%, dan  resin  epoxi  sebesar  40%)  yaitu  sebesar 208,907 W/m2.
b. Bahan 2 Selama 10 Menit
Tabel 7. Hasil hitung perpindahan panas
Hasi hitung perpindahan panas selama 10 menit adlah sebagai berikut:
Bahan  1  selama  10  menit  =  208,914  W/m 2 , Bahan  2  selama  10  menit  =  208,906  W/m 2 , Bahan 3 selama 10 menit = 208,908 W/m 2 .
Gambar 6. Diagaram hasil hitung perpindahan panas selama 10 menit
Dari  diagram  di  atas  dapat  dilihat  bahwa nilai perpindahan panas terbesar terdata pada sampel  1  (Serat  rami  20  %,  serbuk  arang
tempurung kelapa 40 %, dan resin epoxi 40 %) yaitu  senilai  208,914  W/m 2 ,  dan  terendah terdata pada sampel 2 dengan komposisi (Serat rami 30 %, serbuk arang tempurung kelapa 30%, dan  resin  epoksi  sebesar  40  %)  yaitu  sebesar 208,906 W/m 2 . c. Bahan 3 selama 15 menit
Tabel  8.  Hasil  hitung  perpindahan  panas bahan selama 15 menit
Hasil  hitung  bahan  selama  15  menit adalah sebagai berikut Bahan 1 selama 15 menit = 208,913 W/m 2 , bahan 2 selama 15 menit = 208,905 W/m 2 , bahan 3 selama 15 menit = 208,913 W/m 2 .
Gambar 7. Diagram hasil hitung perpindahan panas pada bahan selama 15 menit
Dari  diagram  di  atas  dapat  dilihat  bahwa nilai perpindahan panas terbesar terdata pada sampel  3  (Serat  rami  40  %,  serbuk  arang tempurung kelapa 20 %, dan resin epoksi 40 %) yaitu  senilai  208,917  W/m 2 ,  dan  terendah terdata pada sampel 2 dengan komposisi (Serat rami 30 %, serbuk arang tempurung kelapa 30%, dan  resin  epoksi  sebesar  40  %)  yaitu  sebesar 208,905 W/m 2 . Menurut Sani pada tahun 2015, adanya gaya gesekan menghasilkan panas pada saat proses pengereman sehingga menyebabkan  bahan  kampas  rem  tersebut menjadi meleleh. Dapat diketahui bahwa pada penelitian ini sampel 3 merupakan sampel yang
208,904 208,906 208,908 208,91 208,912 208,914 SAMPEL1 SAMPEL2 SAMPEL3
208,9 208,905 208,91 208,915 SAMPEL1 SAMPEL2 SAMPEL3 208,895 208,9 208,905 208,91 208,915 208,92 SAMPEL1 SAMPEL2 SAMPEL3
paling bagus untuk digunakan dikarenakan nilai perpindahan panasnya yang paling kecil.
Tabel 9. Nilai laju aliran massa, konduktifitas thermal bahan, dan massa jenis untuk setiap sampel
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:
1. Nilai  laju  abrasi  terendah  terdata  pada sampel ke 3  dengan  komposisi  (  serat  rami 40 %, serbuk arang tempurung kelapa 20 %, dan resin epoxy 40 % ) yaitu sebesar 0,00071 gr/s
2. Nilai konduktifitas termal bahan akan turun maksimal  pada  nilai  kandungan  30%  rami, dan  akan  naik  untuk  komposisi  kandungan 40 % rami.

## 5. Saran
Bagi  peneliti  selanjutnya  yang  ingin menyempurnakan  penelitian  ini  agar  dalam pembuatan kampas perlu memperhatikan hal – hal sebagai berikut :
1. Kandungan  Rami  dalam  kampas  sebanding besarnya  konduktifitas  bahan  kampas, semakin  besar  Rami  maka  semakin  besar konduktifitas bahan.
2. Untuk  kandungan  Rami  40  %  (kampas  3), bahan  kampas  menjadi  keras  dan  tahan gesekan.

## Daftar Pustaka
[1] P. I. Purboputro, “Pengembangan Kampas
Rem  Sepeda  Motor  Dari  Komposit  Serat
Bambu,  Fiber  Glass,  Serbuk  Aluminium
Dengan Pengikat Resin
Polyester
Terhadap Ketahanan Aus Dan
Karakteristik  Pengeremannya,” Seminar Nasional  Aplikasi  Sains  &  Teknologi (Snast) Periode iii, pp. 367-373, 2012.
[2]   A.  A.  D.  A.  A,  Qomaruddin  and  K.  M,
“Analisa  Gesekan  Pengereman  Hidrolis
(Rem Cakram) Dan Tromol Pada Kendaraan Roda Empat Dengan Menggunakan  Metode  Elemen  Hingga,” Prosiding Snatif Ke -4, pp. 667-678, 2017.
[3]   M. A , Z. A and Sujita., “Analisa Pengaruh Variasi  Merek  Kampas  Rem  Tromol  Dan Kecepatan  Sepeda  Motor  Honda  Supra X125  Terhadap  Keausan  Kampas  Rem,”
Dinamika  Teknik  Mesin, vol.  Volume  2 No.2, pp. 100-107, 2012.
[4]   A.  Aminur,  M.  Hasbi  and  Y.  Gunawan, “ Proses  Pembuatan  Biokomposit  Polimer Serat  Untuk  Aplikasi  Kampas  Rem ,”  in
Seminar  Nasional  Sains  dan  Teknologi ,
Jakarta, 2015.
[5] H.  W.  K,  “Diversifikasi  Serat  Pulp  Untuk Produk  Inovatif,” Journal  Lignocellulose Technol, vol. 01, pp. 15-25, 2016.
[6]   Sutikno,  P.  M.  M.S  and  H.  Santiko., “Pembuatan  Bahan  Gesek  Kampas  Rem Otomotif,” 2011.
[7] A. Bejan, “Heat transfer,” New York , John Wiley & Sons, 1993.
[8] N.  B.  Prawira  and  A.  Rouf,  “Perancangan Alat  Ukur  Massa  Jenis  Zat  Cair Menggunakan  Cepat  Rambat  Gelombang
Ultrasonik,” Indonesian Journal of Electronics  and  Instrumentation  Systems
(IJEIS), Vols. Vol.8, No.2, p. 143~154, 2018.
[9]   A. Yuwono, Buku Panduan Praktikum Karakterisasi Material 1 Pengujian Merusak (Destructive Testing), Jakarta:
Departemen Metalurgi Dan Material FakultasTeknik Universitas Indonesia, 2009.
[10] Sukamto and B. A.J., “Analisa Perpindahan Panas Kampas Rem Pada
Sepeda Motor,” 2013 .