## PENGARUH KOMPOSISI SERAT SABUT KELAPA TERHADAP KOEFISIEN GESEK DAN TEMPERATUR GESEK PADA BAHAN  KOPLING CLUTCH KENDARAAN DARI KOMPOSIT SERAT SABUT KELAPA SERBUK TEMBAGA FIBERGLASS DENGAN MATRIK PHENOL
Pramuko Ilmu Purboputro Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Email: pramukoip@ymail.com

## Bambang Waluyo Febriantoko
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Email: bambangwf@gmail.com

## ABSTRAK
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  pengaruh  komposisi  bahan  dengan menggunakan  fraksi  berat  serat  kelapa,  serbuk  tembaga, fiberglass dengan  resin  phenolic  terhadap keausan dan kekerasan specimen kampas kopling dan membandingkannya dengan kampas kopling yang sudah  ada  di  pasaran Special  Genuine  Part (SGP  ).  Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah serat  kelapa,  serbuk  tembaga, fiberglass ,  dan  resin  phenolic.  Pembuatan  dilakukan  dengan    proses kompaksi, dengan gaya sebesar 2 ton dan ditahan selama 60 menit. Setelah mencapai holding time yang diinginkan, dies (cetakan) dimasukkan kedalam oven dan dilakukan proses sintering dengan suhu 80 0 C selama 40  menit dan specimen dikeluarkan dari cetakan. Setelah didapat tiga specimen kampas kopling variasi  serart  kelapa,  serbuk  tembaga,  dan  fiberglass  lalu  dilakukan  proses  pengujian  kekerasan  Brinell dengan  standar  ASTM  F  1957-99  dan  pengujian  keausan  dengan  standar  ASTM  D  3702-94  kemudian dilakukan  foto  makro  untuk  melihat  kepadatan  dan  sifat  masing-masing  bahan  penyusun  specimen kampas  kopling.    Hasil  pengujian  ini  menunjukkan  bahwa  komposisi  bahan  dengan  fraksi  berat  serat kelapa sebesar 40 %, serbuk tembaga sebesar 20 %, fiberglass 20 % dan resin phenolic 20% didapat harga kekerasan  4,098  kg/mm 2 ,  harga  keausan  uji  kering  sebesar  0,14  mm/jm  dan  harga  keausan  uji  basah pengaruh  oli  sebesar  0,19  mm/jm.  Sehingga  mendekati  harga  kampas  kopling  SGP  dengan  harga kekerasan  3,974  kg/mm 2 ,  harga  keausan  uji  kering  sebesar  0,15  mm/jm  dan  harga  keausan  uji  basah pengaruh oli sebesar 0,20 mm/jm.
Kata kunci : kampas kopling, serat kelapa, serbuk tembaga, fiberglass , resin phenol, kekerasan, keausan.

## ABSTRACT
The  aim  of  this  research  is  to  study  coconut  fiber  composite  with  copper  powder,  fiberglass  and phenolic  resin  as  matrice,  due  to  wear  and  its  hardness.  The  composite  will  be  used  for  clutch,  then compare  with  existing  product  material.  This  clutch    material  consist  of  coconut  fiber  composite  with copper powder, fiberglass and phenolic resin as matrice. Clutch material pressed in a dies with 2 tonage, with 60 minutes pressing time and  80 0 C sintering temperature  with  40 minute holding time.The result were composite with composition coconut fiber 40 % weight, copper powder 20 %, fiberglass 20 % and phenolic  resin 20% its  hardness is 4,098 kg/mm 2 , dry wearness is  0,14 mm/hr and wet oil wearness is 0,19  mm/hr.  The  result  is  near  with  existing  cluthc  that  hardness  is  3,974  kg/mm 2 ,  dry  wearness    0,15 mm/hr and wet condition wearness is 0,20 mm/hr.
Keyword : clutch material, coconut fiber, phenolic resin, hardness, wearness.

## 1. PENDAHULUAN
Serat sabut kelapa  dapat dimanfaatkan sebagai komponen komposit kampas kopling/ clutch , karena sifat  modulus  elastisitas  yang    rendah  (kenyal),  namun  mempunyai  harga  koefisien  gesek  yang  tinggi. Resin  phenolic  merupakan  salah  satu  resin  yang  sering  dipakai  sebagai  bahan  pengikat  atau  matriks
komposit,  karena  sifat  kerekatannya  serta  tahan  panas  yang  cukup  tinggi  sampai  300 o C,  mempunyai kemampuan berikatan dengan serat alam tanpa menimbulkan reaksi dan gas.
Logam tembaga bersifat keras dan mempunyai konduktivitas panas yang baik, sehingga akan mudah untuk mengevakuasi panas dari hasil gesekan pada saat kopling bersegesekan. Tembaga juga mempunyai sifat  melepas  panas,  sehingga  sangat  tepat  untuk  mengevakuasi  panas  dari  permukaan  gesek  kopling menjadi  cepat  dingin  kembali.  Dari  pertimbangan-pertimbangan  di  atas  peneliti  mencoba  untuk memanfaatkan  nya  sebagai  bahan  pembuatan  kampas  kopling clutch kendaraan.  Dalam  penelitian  ini pengujian yang dilakukan adalah kekerasan (Brinell), foto makro, dan karakterisasai gesekan dengan test dinamometer, dengan perbandingan variasi komposisi yang sudah ditentukan.
Setelah  diketahui  harga  variasi  komposisi  yang  optimal  dalam  hal  ikatan  permukaan,  dan kekerasannya  maka  selanjutnya  pada  tahun  kedua  dilakukan  percobaan  pada  dinamometer  test  untuk mengetahui  :  harga  koefisien  gesek,  kemampuan  torsi  pentransmisiannya,  dan  suhu  maksimal  saat bergesekan.
Keausan  suatu  bahan  komposit  semakin  besar  atau  semakin  mudah  aus  dapat  dipengaruhi  oleh besarnya waktu yang diberikan pada proses kompaksi [1]. Bila waktu penekanannya semakin besar maka tingkat  keausan  pun  juga  semakin  besar.  Nilai  kekerasan  suatu  bahan  terpengaruh  oleh  besar  waktu penekanan  kompaksi  yang  diberikan  dalam  proses  pembuatan  bahan  kampas  rem.  Dalam  pembuatan kampas,  nilai  kekerasan  kampas  juga  berpengaruh.  Dengan  semakin  besar  kompaksi  yang  dibebankan maka semakin keras pula komposit tersebut, karena komposit tersebut sendiri dipengaruhi oleh beberapa faktor  dalam  proses  pembuatan  dari  bahan  menjadi  komposit  dan  beberapa  penyebabnya  yaitu:  variasi bahan, beban kompaksi yang diberikan serta lamanya beban kompaksi, dan pemanasan ( sinter ). Semakin  tinggi  suhu  sintering  berpengaruh  pada  tingkat  keausan  [2].  Jika  semakin  tinggi  suhu sinteringnya  maka  menyebabkan  nilai  keausan  meningkat.  Maka  keausan  semakin  tinggi.  Peningkatan suhu  sintering  juga  berpengaruh  pada  kekerasan  kampas.  Semakin  tinggi  suhu  sinteringnya  maka  nilai kekerasannya akan semakin menurun. Bahan komposit  banyak  terdapat di alam, karena bahan komposit bisa terdiri dari organik dan anorganik seperti bambu, kayu, daun, dan sebagainya, yang bisa digunakan sebagai kampas rem atau kampas kopling gesek.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dua tahap.  Tahap  pertama,  dilakukan  optimasi  pencarian  sifat  fisis  berupa pemeriksaan  struktur  mikro,  dan  optimasi  pemeriksaan  sifat  mekanisnya  berupa  kekerasannya  untuk berbagai  kondisi  penekanan  spesimen  dari  tekanan  1000  kg,  1500  kg  dan  2000  kg  ,  sesuai  dengan kelaziman penekanan pada pembuatan kampas kopling.
Tahap  kedua  memeriksa  karakteristik  performasi  kopling  gesek,  berupa  kemampuan  untuk mentransfer torsi, daya dan koefisien geseknya. Parameter yang dicari adalah koefisien geseknya, dengan waktu pengkoplingan yang singkat (waktu gesek pendek)  kenaikan suhu kopling yang minimal. Dengan demikian diperoleh sifat kopling gesek yang mampu meneruskan torsi dan daya, reaktip cepat kerjanya, dan kenaikan suhu yang rendah, dan awet.

## 2.1 Bahan-bahan Pembentukan Komposit
Serat  alam  yang  dipakai  untuk  kampas  rem  kandungan  airnya  5%  saja.Berat  Jenis  antara  600-900 kg/m 3 .  Dengan  kekuatan  antara  8,6  -200  MN/m 2 .  Fiber glass dalam  bahan  komposit  berperan  sebagai bagian  utama  yang  menahan  beban.  Serbuk  Logam S ebagai  tambahan  terhadap  kekutan mekaniknya.Logam  yang  dipakai    tembaga  yang    memberikan  sifat-sifat  baik  lainnya  seperti  ketahanan korosi,  ketahanan  aus  dan  koefisien  pemuaian  rendah.  Matriks  Phenolic  sebagai  pengikat  serat. Komposisi bahan dilakukan seperti pada komposisi tabel 1.
Tabel 1. Komposisi bahan komposit bahan spesimen 1, 2, 3  kampas kopling
No.Spesimen Serat Kelapa Fiber glass Serbuk Tembaga (Cu) Polimer Phenolic 1                         40%                      20%                           20%                             20% 2                         30%                     30%                            20%                             20% 3                         20%                     40%                            20%                             20%

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Hasil Pengujian Gesek
Pengujian  gesek  dilakukan  pada  cakram  atau  pringan  yang  dihubungkan  dengan  motor  listrik. Cakram  yang  berputar  dilapisi  dengan  plat  logam.  Plat  kopling  diletakkan  dia  atasnya  dengan  tekanan 1000  kg.  Penekanan  dilakukan  seperti  simulasi  pembebanan  pada  kopling.  Batasannya  adalah  dari tekanan  permukaan  maksimum  permukaan  gesek,  yang  diperoleh  dari  tabel  kekuatan  bahan  yang mendekati bahan yang dibuat.
Daya listrik dicatat dari tegangan dan arus yang masuk motor lisrik. Koefisien  gesek dihitung dari hasil  pengamatan  tachometer,  dan  daya  motor  yang  terhitung.  Torsi  yang  didapat  adalah  gaya  gesek dikalikan posisi jari-jari kopling. Gaya gesek sama dengan koefisien gesek dengan gaya tekan permukaan.

## 3.1.1 Hasil Pengujian Gesek Kering

## Gambar 1. Histogram hasil koefisien gesek kering
Dari  gambar  1,  histogram  hasil  pengujian  koefisien  gesek  kering,  menunjukkan  bahwa    dari pengujian koefisien gesek kering  didapat koefisien gesek spesimen 1 sebesar 0,026 ,spesimen 2 sebesar 0,026  ,spesimen  3  sebesar  0,028  dan  SGP  sebesar  0,023.  Dari  semua  pengujian  koefisien  gesek  kering yang paling rendah adalah kampas SGP.
Koefisien  gesek  tertinggi  terdapat  pada  kampas  dengan  komposisi  nomor  3,  artinya  dalam  hal gesekan,  maka  komponen  serbuk  logam  tembaga  menjadi  komponen  yang  paling  dominan  dalam  hal menentukan angka koefiien gesek. Hal ini terjadi karena logam pasangannya juga terbuat dari baja.

## 3.1.2 Hasil Pengujian Gesek Pengaruh Oli
Percobaan koefisien gesek dengan pembasahan oli dilakukan dengan cara penyemprotan dengan oli. Hal ini dilakukan sebagai simulasi pada kopling yang pemakaiannya dicelupkan dengan oli.
Gambar 2. Histogram hasil koefisien gesek oli
40%  Serat  Kelapa, 20%  Serbuk  Tembaga, 20%  Fiber  glass,  20% Phenol
30% Serat Kelapa, 30%Serbuk Tembaga, 20%  Fiber  glass,  20% Phenol 20% Serat Kelapa, 40%Serbuk Tembaga, 20%  Fiber  glass,  20% Phenol SGP 40%  Serat  Kelapa, 20% Serbuk Tembaga, 20%  Fiber  glass,  20% Phenol
30%  Serat  Kelapa, 30%Serbuk  Tembaga, 20%  Fiber  glass,  20% Phenol 20%  Serat  Kelapa, 40%Serbuk  Tembaga,
20%  Fiber  glass,  20% Phenol
SGP
Dari gambar 2 histogram  pengujian koefisien gesek oli,  didapat harga koefisien gesek spesimen 1 sebesar 0.025, spesimen 2 sebesar 0.024, spesimen 3 sebesar 0.027 dan kampas SGP sebesar 0.020. dari pengujian koefisien gesek oli yang paling rendah adalah kampas SGP.Pada pengujian dengan pembasan oli.  Koefisien gesek tertinggi terdapat pada kampas dengan komposisi nomor 3.

## Gambar 3. Besar daya untuk setiap percobaan dan berbagai media pembasahan.
Dari  gambar  3,  pada pengujian  daya  gesek    diperoleh  hasil    daya  terbesar  didapat    pada  spesimen kopling SGP, baik pada kondisi kering, pembasahan oli, maupun pembasahan air. Untuk penerusan daya spesimen yang di buat mempunya kemampuan meneruskan daya rata-rata , yaitu sekitar 700 watt. Karena daya merepresentasikan penerusan torsi dan putaran. Torsi merepresentasikan koefisien gesek, sedangkan harga  koefisien  gesek  tertinggi  adalah  pada  variasi  2,  maka  kemampuan  meneruskan  torsi  pada  variasi bahan  kopling  variasi  komposisi  2  akan  lebih  baik  digunakan  pada  kondisi  putaran  rendah.  Untuk operasional mesin pada putaran yang tinggi dipilih sebaiknya dipilih dengan menggunakan variasi 3.

## 3.2 Hasil percobaan Temperatur  Gesek.

## Gambar 4. Hasil pengukuran temperatur gesek untuk berbagai media pembasahan
Dari gambar 4. pengukuran temperatur gesek rata-rata kopling, diperoleh hasil  bahwa dengan bahan komposisi  variasi  2  didapat  temperatur    gesek  yang    paling  rendah,  yaitu  sekitar  60 o C,  dengan temperatur gesek terendah pada pengujian di udara (kering). Hasil temperatur gesek variasi 2, pada udara terbuka  adalah  100 o C.  Sedang  pada  bahan    kampas  kopling  SGP,  temperatur    geseknya  cukup  tinggi,
SGP     spesimen1    spesimen 2      spesimen3
SGP         spesimen 1     spesimen 2    spesimen 3
yaitu  pada  kondisi  kering  mencapai  sekitar  170 o C.  Pada  semua  varian,  kondisi  kering  menghasilkan temperatur  yang  tertinggi,  dan  pada  kondisi  pembahasan  oli  dicapai  harga  temperatur  gesek  yang rendah.Temperatur terendah pada pembasahan oli terdapat pada komposisi bahan kampas kopling variasi 1.

## 3.3 Hasil Pengujian Waktu Gesek

## Gambar 5. Hasil pengukuran temperatur gesek untuk berbagai media pembasahan
Dari percobaan  waktu gesek, maka  temperatur rata-rata kopling dengan bahan komposisi variasi 2 menghasilkan  waktu  gesek  yang  terpendek,  yaitu  sekitar  0,28  detik.  Sedang  pada  kampas  SGP  waktu gesek  bervariasi  cukup  jauh  diantara  pengkondisian  di  udara,  air  dan  minyak.  Paling  kecil  waktu geseknya adalah pada kondisi kering, dengan besar 0,18 detik. Waktu gesek pada kondisi pembasahan oli pada  semua  varian  menunjukkan  angka  yang  besar.  Terutama  pada  variasi  komposisi  bahan  kampas kopling 1, dengan waktu gesek sebesar 0,49 detik.

## 4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian spesimen kampas kopling yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan:
a) Harga koefisien gesek yang paling tinggi dicapai dari komposisi bahan kopling nomor 3. (20% serat kelapa,  40%  serbuk  tembaga,  20%  fiber  glass,  20%  resin  phenol)  dengan  harga  koefisien  gesek sebesar 0,028 saat pengujian kering dan 0,027 saat pengujian dengan pembasahan oli.
b) Temperatur  gesek  untuk  kondisi  kering  terkecil  terdapat  pada  bahan  kopling  dengan  variasi komposisi  2,  yaitu  sebesar  103 o C,  sedangkan  tertinggi  pada  variasi  SGP  dengan  temperatur  170 0 . Kondisi pembasaham air terkecil pada variasi 2, sebesar 63 o C dan terbesar 173 o C pada bahan SGP. Untuk pebasahan oli , terkecil pada variasi 2, dengan harga 62 o C, dan terbesar pada komposisi SGP 74 o C.
c) Waktu gesek  untuk kondisi kering terkecil terdapat pada bahan kopling dengan variasi komposisi 2, yaitu sebesar 0,26 detik, sedangkan tertinggi pada variasi 3 sebesar 0,44 detik. Kondisi pembasaham air  terkecil  pada  variasi  3,  sebesar  0,26  detik  dan  terbesar  0,31  detik  pada  bahan  SGP.  Untuk pebasahan oli , terkecil pada variasi 2, dengan harga 0,31 detik, dan terbesar pada komposisi SGP 0,31 detik.

## 5. SARAN
Setelah  penulis  melakukan  penelitian  ini,  ada  beberapa  saran  untuk  mengembangkan  penelitian- penelitian selanjutnya, yaitu :
a) Proses  pencampuran  bahan  harus  dilakukan  dengan  teliti  dan  dipastikan  campuran  telah  tercampur merata.
b) Pembuatan spesimen yang lebih banyak dengan variasi yang beragam akan lebih memudahkan dalam pengamatan hasil pengujian kampas. Dan dapat meningkatkan kualitas spesimen yang dibuat.

## SGP         spesimen1       spesimen 2     spesimen3

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Irfan,  Pramuko.    2009.    “Pengaruh  Variasi  Tekanan  Kompaksi  Terhadap  Ketahanan  Kampas  Rem Gesek Sepatu”. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin UMS, Agustus 2009, Surakarta.
[2]  Imam Setiyanto, Pramuko. 2009. “Pengaruh Variasi Temperatur Sintering Terhadap Ketahanan Aus Bahan  Rem  Gesek  Sepatu”.  Laporan  Tugas  Akhir  Fakultas  Teknik  Mesin  UMS,  Agustus  2009, Surakarta.