Pembuatan Kampas Rem dari Serbuk
Kayu dan Analisis Tentang Kampas Rem
Prosedur-prosedur pelaksanaan pembuatan kampas rem sepeda motor
dengan penguat serabut kelapa dan serbuk kayu adalah sebagai berikut :
Persiapan alat dan bahan. Bahan meliputi bahan baku produk (serbuk
kayu/tepung kayu, serbuk serbut kelapa, resin 208b, katalis, vaselin, lem besi,
rem sepeda motor bekas yang sisa kampasnya telah dibersihkan) dan bahan cetakan
(plat baja, timbangan badan, ulir baja, mur dan baut) serta katoda las.
Peralatan meliputi alat mekanik (gergaji besi, palu, gerinda, mesin drill,
dll), perangkat las busur listrik.
Pembuatan cetakan. Cetakan terdiri dari alat penekan dan cetakan
produk. Alat penekan didesain dengan bentuk seperti alat penekan tambal ban
yang bocor. Hanya saja, untuk ujung penekan dari alat penekan ini (mata
penekan), digunakan rem sepeda motor bekas yang tidak berkampas. Cetakan produk
dibuat dari plat besi agar cukup kuat menerima pembebanan dari alat penekan.
Dalam desain cetakan produk kampas rem, plat besi dibentuk mengikuti bentuk
lengkungan kampas rem. Sehingga nantinya pas dengan ujung penekannya yaitu rem
sepeda motor bekas yang tidak berkampas. Prinsip kerjanya adalah bahan yang
akan dicetak diberi tekanan yang besarnya tertentu dengan tujuan memperoleh
persebaran partikel penguat dalam matriks yang lebih uniform sehingga didapatkan
padatan kampas rem yang baik. Selain itu untuk menjaga agar kualitas bahan dari
produk yang satu dengan yang lain sama maka penekanan harus sama besar.
Pencampuran bahan. Serbuk kayu dan serbuk serabut kelapa dihaluskan
(diselep) dan disaring dengan saringan 50 mesh kemudian keduanya dicampur
dengan perbandingan 40 : 60. (Serbuk kayu = 40 dan serbuk serabut kelapa = 60).
Resin 208b (tak jenuh) dituangkan ke dalam gelas ukur dan dituang ke campuran
serbuk kayu dan serabut kelapa dan diaduk hingga persebaran partikel merata.
Fraksi volume campuran serbuk kayu dan serbuk serabut kelapa dalam resin adalah
40% atau dengan perbandingan 40 : 60. ( campuran serbuk kayu dan serabut kelapa
= 40, resin = 60). Kemudian dituangkan katalis secukupnya, diaduk hinggá
katalis menyebar merata, dan diaduk terus samapai dituang ke cetakan.
Pencetakan. Proses hasil dari pencampuran kemudian dituang secara
merata ke dalam cetakan produk yang sebelumnya, permukaan bagian dalamnya telah
diolesi vaseline secukupnya, kemudian sesegera mungkin diberi penekanan dengan
alat penekan. Setelah itu bahan didiamkan selama beberapa waktu dengan maksud
memberikan waktu bagi katalis untuk bereaksi dengan bahan. Lama waktu yang
dibutuhkan tergantung dari banyaknya katalis yang ditambahkan pada bahan.
Semakin banyak katalis dalam bahan semakin cepat reaksi terjadi sehingga
semakin cepat bahan memadat.
Pengeluaran produk dari cetakan.
Kampas rem kemudian dilem dengan menggunakan lem besi dan
dilekatkan dengan rem yang tidak berkampas yang telah dipersiapkan sebelumnya.
Setelah dilekatkan, kampas rem dirapikan ketebalannya hingga
sekiranya muat dengan ruang rem pada sepeda motor. Dalam proses ini dapat
digunakan gerinda.
CV Fadilah menyediakan produk tepung kayu atau serbuk kayu dengan
berbagai mesh mulai mesh 60 hingga 100 untuk kebutuhan usaha produksi anda.
Analisis Kampas Rem
Penyebab paling umum dari keluhan dan kinerja yang buruk adalah
suara dan getaran atau jadder. Formula friction materrial untuk kampas rem
memiliki dampak yang besar pada mencegah masalah ini. Dengan memvariasikan
bahan tertentu, engineer dapat memodifikasi formula untuk aplikasi kampas rem
yang lebih sesuai untuk berbagai kendaraan. Kunci untuk memahami jenis formula
untuk membuat yang terbaik untuk aplikasi tertentu disederhanakan dengan
melihat rekomendasi original equipment (OE) . Saat ini, ada tiga yang diterima
secara universal "feel" dari formulasi friction material untuk kampas
rem ; semi-metalik , non-asbes organik (NAO) dan keramik.
Friction material kampas rem Semi-metalik.
Kampas rem semi-metalik terbuat dari steel fiber sebagai penguat
serat. Kebanyakan friction material semi-metalik mengandung setidaknya 60%
berat ,steel fiber. Steel fiber bertindak sebagai frame work untuk mengikat
friction material secara bersamaan. Kampas rem Semi metalik memberikan
performance dan karakteristik keausan yang lebih baik dari pada kampas rem non
asbestos konvensional. Kampas rem semi metalik popular pada awal 1980-an
bersamaan dengan diperkenalkannya mobil penumpang for-wheel drive.Sebagaimana
kita ketahui karakteristik pengerama FWD( penggerak roda depan), kurang lebih
80% dari braking force terjadi di depan, berarti sangat penting untuk memasang
sepasang kampas rem yang stabil pada suhu operasi dan tekanan yang lebih
tinggi. Kampas rem Non-asbes organik dan keramik tidak dirancang untuk aplikasi
kendaraan pada suhu operasi pengereman yang tinggi dan tidak boleh menggantikan
kendaraan yang awalnya dilengkapi dengan kampas rem semi metalik.
Friction Material kampas rem Non Asbestos Organik.
Kampas rem Non-asbes organik (NAO) terdiri dari serat organik yang
digunakan untuk memperkuat friction material dan memberikan kekuatan pada
kampas rem. Friction material NAO m,engandung steel fiber kurang dari 20%
berat, Kampa rem NAO dirancang untuk menggantikan kampas rem asbes yang
berbahaya dan populer di kendaraan pra-FWD . Biasanya, ini digunakan untuk
kendaraan yang lebih besar, yang digunakan untuk kampas rem depan dan belakang,
biasanya digunakan untuk bus dan truck.
Friction material kampas rem keramik.
Kampas rem keramik mulai popular selama beberapa tahun terakhir,
tetapi tidak kita sadarii bahwa keramik telah digunakan sejak pertengahan
1980-an. Kampas rem keramik tidak mengandung steel fiber. Sebaliknya, formulasi
ini menggunakan serat keramik dan tembaga untuk mengelola disipasi panas.
Ketika diinstal pada kendaran yang awalnya dilengkapi dengan kamps rem keramik,
Kampas rem keramik memiliki tiga keuntungan utama. Pertama, serat keramik yang
stabil di bawah berbagai temperatur, memberikan kinerja yang lebih konsisten.
Kedua, serat keramik meminimalkan getaran harmonik pad, penyebab utama
lengkingan, untuk mengurangi kebisingan rem. Terakhir, formulasi keramik
dikatakan kurang abrasif, yang meminimalkan keausan rem rotor, penyebab utama
dari debu roda. Cara terbaik untuk memastikan manfaat menggunakan pad keramik
adalah mengikuti original equipment (OE) rekomendasi.
Apa yang terjadi jika salah memasang kampas rem yang cocok ? Kampas
rem yang lebih agresif dari bahan O.E ( original part) .dapat menyebabkan rem
untuk merasa terlalu sensitif atau Sebuah ketidak cocokan dalam Friction
material juga bisa mengubah keseimbangan rem depan-ke-belakang , meningkatkan
risiko rem mengunci pada permukaan licin "grabby.", terutama jika
kampas rem lebih agresif pada rem belakang. Jika lapisan pengganti kurang agresif
daripada kampas rem original, kendaraan mungkin memerlukan Usaha yang keras
dalam penginjakan pedal dan memakan waktu lebih lama untuk berhenti, mengurangi
kepercayaan pengemudi dalam menangani kendaraan.
Rem
Rem adalah sebuah peralatan dengan
memakai tahanan gesek buatan yang diterapkan pada sebuah mesin berputar agar
gerakan mesin berhenti. Rem menyerap energi kinetik dari bagian yang bergerak.
Energi yang diserap oleh rem berubah dalam bentuk panas. Panas ini akan
menghilang dalam lingkungan udara supaya pemanasan yang hebat dari rem tidak
terjadi. Desain atau kapasitas dari sebuah rem tergantung pada faktor-faktor
berikut ini (Zainuri, 2010) :
1. Tekanan antara
permukaan rem.
2. Koefisien gesek
antara permukaan rem.
3. Kecepatan keliling
dari teromol rem.
4. Luas proyeksi
permukaan gesek.
5. Kemampuan rem untuk
menghilangkan panas terhadap energi yang diserap.
Perbedaan
fungsi utama antara sebuah clutch (kopling tak tetap) dan
sebuah rem adalah bahwa clutch digunakan untuk mengatur/menjaga
penggerak dan yang digerakan secara bersama-sama, sedangkan rem digunakan untuk
menghentikan sebuah gerakan atau mengatur putaran (Zainuri, 2010).
Material Untuk Lapisan Rem
Material yang digunakan untuk
lapisan rem harus mempunyai cirri-ciri sebagai berikut(Zainuri, 2010) :
1. Mempunyai koefisien gesek yang
tinggi.
2. Mempunyai laju keausan yang
rendah.
3. Mempunyai tahanan panas yang
tinggi.
4. Mempunyai kapasitas disipasi
panas yang tinggi.
5. Mempunyai koefisien ekspansi
termal yang rendah.
6. Mempunyai kekuatan mekanik yang
mencukupi.
7. Tidak dipengaruhi oleh moisture
(embun) dan oil (minyak).
Prinsip Dasar Pengereman
Sistem rem dalam teknik otomotif adalah
suatu sistem yang berfungsi untuk :
1. Mengurangi kecepatan kendaraan.
2. Menghentikan kendaraan yang
sedang berjalan.
3. Menjaga agar kendaraan tetap
berhenti.
Pada setiap kendaraan bermotor
kemampuan system pengereman menjadi sesuatu yang sangat penting karena dapat
mempengaruhi keselamatan kendaraan tersebut. Semakin tinggi kemampuan kendaraan
tersebut untuk melaju maka diperlukan sistem pengereman yang lebih handal dan
optimal untuk menghentikan atau memperlambat laju kendaraan tersebut. Untuk
mencapainya, diperlukan perbaikan – perbaikan dalam system pengereman. Sistem
rem yang baik adalah sistem rem yang apabila dilakukan pengereman baik dalam
kondisi apapun pengemudi tetap dapat mengendalikan arah dari laju pengereman.
Karakteristik Pengereman
Material Kampas
Persyaratan bahan untuk kampas
rem, baik untuk drum ataupun disk sangatlah
sulit. Di samping agar dapat memberikan koefisien gesek yang tinggi, juga
diharapkan tidak terpengaruh oleh temperatur, tekanan, kecepatan gesek, air,
oli dan secara mekanis harus mampu di keling atau di lem pada sepatunya, tidak
menimbulkan suara (noise)akibat pengereman, berharga murah dan mempunyai
umur pakai yang lama (Lubi, 2001).
Bahan dasar kampas secara umum
adalah asbestos dilengkapi dengan bahaninorganic seperti: logam
oksida, sulphat, Mn atau Co dan silikat. Semuanya
dilekatkan bersama dengan berbagai resin organik, karet dan lain-lain. kampas rem dari bahan asbestos
hanya memiliki I jenis fiber yaitu asbes yang merupakan komponen yang
menimbulkan karsinogenik, sehingga kampas rem ini memiliki kelemahan pada saat
kondisi basah yang mengakibatkan efek licin waktu pengereman. Kampas rem yang
terbuat dari asbestos hanya bisa bertahan sampai dengan suhu 2000C
rem asbestos akan blong (fading) pada temperature 2000C
(Waskito, 2008). Namun saat ini banyak digunakan material sintetis dimana semua
bahan dicampur jadi satu termasuk asbestos fibres, kawat seng
dan kuningan dengan menambahkan resin bahan pengikat. Sehingga dengan demikian
lebih mudah untuk ditambahkan bahan lain guna meningkatkan kemampuan dari
kampas rem, yang kemudian dikenal dengan tipe cetak (moulded type)(Lubi,
2001).
Bahan kampas rem asli
adalah kampas rem yang terbuat dari bahan non asbestos biasanya terdiri
dari 4 s/d 5 macam fiber diantaranya Kevlar, steel fiber, rock wool,
cellulose dan carbon fiber yang memiliki serat
panjang. Bilamana bahan menggunakan kampas rem non asbestos yang memiliki
beberapa jenis fiber maka efek licin tersebut dapat teratasi. Kampas
rem non asbestos bertahan sampai 3600C sehingga cenderung stabil
(tidak blong). Bahan kampas rem non asbestos yang terbuat dari material
berkualitas seperti Kevlar/aramid. Kevlar ini bahan yang digunakan untuk baju
anti peluru di mana Kevlar mampu menghambat laju putaran peluru sampai
berhenti, jadi pada dasarnya Kevlar itu menghentikan putaran peluru bukan
memantulkan peluru seperti baja. Inilah yang kadang kadang orang berpendapat
non asbestos keras padahal tidak, terbukti putaran peluru bisa dihentikan
apalagi putaran rotor atau drum kendaraan bermotor (Waskito, 2008).
Berdasarkan proses pembuatannya,
kampas rem tromol (brake shoes) sepeda motor bahan penguatnya (reinforced)
terdiri atas partikel yang tersebar merata dalam matriks yang berfungsi sebagai
pengikat, sehingga menghasilkan bentuk padatan yang baik. Melalui proses
penekanan sekaligus pemanasan pada saat pencetakan (sintering) akan
dihasilkan kekuatan, kekerasan serta gaya gesek yang semakin meningkat.
Pemanasan dilakukan pada temperatur berkisar antara 1300C-1500C,
yang menyebabkan bahan tersebut akan mengalami perubahan struktur dimana antara
partikel satu dengan yang lain saling melekat serta akan diperoleh bentuk solid
yang baik dan matriks pengikat yang kuat (Setiyanto, 2009).
Kemampuan bahan material kampas
rem setiap kendaraan memiliki titik kritis masing-masing. Titik kritis bahan
material kampas rem, ditunjukan dengan mengerasnya permukaan kampas rem dan
menjadi licin. Keadaan seperti itu yang mengakibatkan kendaraan mengalami
pengereman kurang maksimal
Sifat Mekanik Kampas Rem
Masing-masing tipe sepeda motor
memiliki bentuk serta kualitas bahan kampas rem khusus. Secara umum bagian-bagian
kampas rem terdiri dari daging kampas (bahan friksi), dudukan kampas (body
brake shoe) dan 2 buah spiral. Pada aplikasi sistem pengereman otomotif
yang aman dan efektif, bahan friksi harus memenuhi persyaratan minimum mengenai
unjuk kerja, noise dan daya tahan. Bahan rem harus memenuhi
persyaratan keamanan, ketahanan dan dapat mengerem dengan halus. Selain itu
juga harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi, keausan kecil, kuat, tidak
melukai permukaan roda dan dapat menyerap getaran.
Sifat mekanik menyatakan kemampuan
suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima
beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut.
Sering kali bila suatu bahan mempunyai sifat mekanik yang baik tetapi kurang
baik pada sifat yang lain, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan
tersebut dengan berbagai cara yang diperlukan. Untuk mendapatkan standar acuan
tentang spesifikasi teknik kampas rem, maka nilai kekerasan, keausan, bending
dan sifat mekanik lainnya harus mendekati nilai standar keamanannya. Adapun
persyaratan teknik dari kampas rem komposit yakni :
a. Untuk nilai kekerasan sesuai
standar keamanan 68 – 105 (Rockwell R).
b. Ketahanan panas 360 0C,
untuk pemakaian terus menerus sampai dengan 250 0C.
c. Nilai keausan kampas rem adalah
(5 x 10-4 - 5 x 10-3 mm2/kg)
d. Koefisien gesek 0,14 – 0,27
e. Massa jenis kampas rem adalah
1,5 – 2,4 gr/cm3
f. Konduktivitas thermal
0,12 – 0,8 W.m.°K
g. Tekanan Spesifiknya adalah 0,17
– 0,98 joule/g.°C
h. Kekuatan geser 1300 – 3500 N/cm2
i. Kekuatan perpatahan 480 – 1500
N/cm2
Cara Kerja Rem
Menghentikan laju suatu
kendaraan dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain dengan menggunakan
alat pengereman seperti rem cakram maupun rem tromol, tetapi ada cara lain yang
dapat digunakan untuk menghentikan laju kendaraan yaitu dengan menggunakan
bantuan engine brake. Prinsipnya dengan menurunkan gigi
persneling pada gigi yang lebih rendah akan memberikan efek pengereman,
meskipun tidak sekuat jika dilakukan dengan rem. Biasanya engine
brake digunakan untuk membantu meringankan kerja dari rem. Alat
pengereman dari suatu kendaraan dibedakan menjadi dua jenis yaitu tipe drum dan
tipe piringan/cakram (Sen, 2008).
1.
Rem Cakram
Rem cakram terdiri dari piringan
yang dibuat dari logam, piringan logam ini akan dijepit oleh kanvas rem cakram
(brake pad) yang didorong oleh sebuah torak yang ada dalam silinder
roda. Untuk menjepit piringan ini diperlukan tenaga yang cukup kuat. Guna untuk
memenuhi kebutuhan tenaga ini, pada rem cakram dilengkapi dengan sistemhydraulic,
agar dapat menghasilkan tenaga yang cukup kuat. Sistem hydraulic terdiri
dari master silinder, silinder roda, reservoir untuk tempat oli rem dan
komponen penunjang lainnya. Pada kendaraan roda dua, ketika handel rem ditarik,
bubungan yang terdapat pada handel rem akan menekan torak yang terdapat dalam
master silinder. Torak ini kan mendorong oli rem ke arah saluran oli, yang
selanjutnya masuk ke dalam ruangan silinder roda. Pada bagian torak sebelah
luar dipasang kanvas atau brake pad, brake pad ini akan
menjepit piringan metal dengan memanfaatkan gaya/tekanan torak ke arah luar
yang diakibatkan oleh tekanan oli rem tadi (Sen, 2008).
Gambar 2.2 Rem cakram (Sen,
2008).
2.
Rem Tromol
Tipe drum, rem ini terdiri dari
sepasang kampas rem yang terletak pada piringan yang tetap (tidak ikut berputar
bersama roda), dan drum yang berputar bersama roda. Dalam operasinya setiap
kampas rem akan bergerak radial menekan drum sehingga terjadi
gesekan antara drum dan kampas rem (Sen, 2008).
Pada rem tromol, penghentian atau
pengurangan putaran roda dilakukan dengan adanya gesekan antara kampas rem
dengan tromolnya. Pada saat tuas rem tidak ditekan kampas rem dengan tromol
tidak saling kontak. Tromol rem berputar bebas mengikuti putaran roda, tetapi
pada saat tuas rem ditekan lengan rem memutar cam pada sepatu
rem sehingga kampas rem menjadi mengembang dan bergesekan dengan tromolnya.
Akibatnya putaran tromol dapat ditahan atau dihentikan.
Rem drum mempunyai kelemahan kalau
terendam air, tidak dapat berfungsi dengan baik
karena koefisen gesek berkurang secara nyata/banyak. Oleh karena itu mulai
ditinggalkan dalam dunia otomotif dan mengantinya dengan rem cakram (Sen, 2008)
Untuk mengetahui besarnya gaya
gesek yang ditimbulkan oleh kampas rem tromol dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut :
Untuk benda yang diam menggunakan
rumus :
Fg = F............................................................................................................ (2-1)
Untuk benda tepat akan bergerak (
gaya gesek mencapai maksimum )
Fs = μs .
N...................................................................................................... (2-2)
Untuk benda bergerak menggunakan
rumus :
Fk = μk .
N...................................................................................................... (2-3)
Besarnya torsi yang diserap oleh
rem adalah
T = Fout . r
Dengan : Fg =
Gaya Pegas ( N )
Fs = Gaya Gesek Statis (N)
Fk = Gaya Gesek Kinetik (N)
k = Konstanta Pegas ( N/mm)
N = Gaya Normal = Fout (
N )
μs = Koefisien Gesek Statis
μk = Koefisien Gesek Kinetik
r = jarak ( mm )
T = Torsi ( Nmm)
Pengaruh Temperatur dan Koefisien
Gesek Pada Kampas Rem
Perilaku kampas rem terhadap
temperature dapat menunjukkan kemampuan dari kampas rem itu sendiri dan harga
koefisien gesek (μ) yang stabil pada rentang temperatur kerjanya merupakan
suatu hal yang ideal.
Penurunan yang besar dari harga
koefisien gesek pada temperatur tinggi dapat mengakibatkan fade (pudar)
dan ini dapat menurunkan daya pengereman. Dibawah ini dapat dilihat hubungan
antara koefisien gesek dengan temperatur kampas saat pengereman yang dapat
dilihat pada gambar 2.4, sedangkan hubungan antara temperature dengan laju
keausan. Sebagaimana tampak pada gambar 2.5 (Lubi, 2001).
Kenaikan Temperatur Kampas
Pengereman merupakan salah satu
bentuk perubahan energi kinetik menjadi energi panas yang tercemin dari adanya
kenaikan temperatur, baik pada kampas maupun pada drum. Pada proses pengereman
terjadi gesekan antara kampas rem dan drumkarena kedua elemen
tersebut berada pada putaran yang berbeda, energi yang diserap dalam bentuk
panas menyebabkan adanya kenaikan temperatur baik pada kampas atau pada drum (Lubi,
2001).
Walaupun kenaikan temperature
memerlukan selang waktu tertentu, namun hal tersebut diasumsikan terjadi secara
singkat. Temperatur kemudian turun jika rem dilepas kecuali diikuti kembali
oleh pengereman yang berikutnya, sehingga pada pengereman yang kedua temperatur
kembali mengalami kenaikan dan kembali akan menurun secara eksponensial seperti
sebelumnya jika tidak dilakukan pengereman kembali (Lubi, 2001).
Efisiensi Pengereman
Untuk mengetahui karakteristik
dari kemampuan pengereman pada kendaraan, seringkali digunakan perhitungan efisiensi
pengereman. Efisiensi pengereman (breaking efficiency) adalah
didefinisikan sebagai perbandingan dari perlambatan maksimum yang dapat dicapai
dalam unit gravitasi g sebelum terjadinya lock pada ban dengan
koefisien adhesi dari jalan μ, dan dirumuskan sebagai berikut (Lubi, 2001).
.......................................................................................... (2-4)
Dengan a =
perlambatan maksimum (m/s2)
g = gravitasi ( m/s2)
μ = koefisien adhesi
Efisiensi pengereman
mengindentifikasikan tingkat sampai sejauh mana kendaraan tersebut memanfaatkan
koefisien adhesi jalan yang tersedia selama pengereman (Lubi, 2001).