TUGAS PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES MODIFIKASI BAHAN PLUNYER/PISTON PADA HIDRAULIK REM KENDARAAN
Disusun oleh : ARIF GATOT SUMARSONO
I1410007
COIRUL ANWAR
I1410010
CORNELIUS HERRY RADITYO
I1410011 I1410011
DANNY HARNANTO
I1410012
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012
A. PENDAHULUAN
Rem pada kendaraan bermotor merupakan salah satu sistem yang vital terkait dengan keselamatan pengemudi, penumpang, dan orang lain di luar kendaraan.
Rem dirancang untuk mengurangi kecepatan (memperlambat)
dan menghentikan kendaraan atau untuk memungkinkan parkir pada tempat yang menurun. Peralatan ini sangat penting pada kendaraan dan berfungsi sebagai alat keselamatan dan menjamin untuk pengendaraan yang aman. Rem hidraulik mempunyai prinsip kerja yang dapat memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain dengan menggunakan fluida yang tidak dapat di kompresi atau incompressible fluid.
Gangguan pada sistem rem hidraulik biasanya diawali dengan tandatanda atau gejala-gejala sebagai berikut : 1. Berkurangnya miyak rem pada tangki yang tidak wajar (cepat berkurang / habis) . 2. Pengereman tidak dapat dilakukan dengan spontan (cepat). 3. Pengereman mengalami gangguan, seperti arah perlambatan kendaraan antara kanan dan kiri tidak sama. Gejala awal dapat dideteksi dari berkurangnya minyak rem pada tangki.kalau sudah akut dapat dilihat langsung sevara fisual pada ban dan velg, biasanya pagi hari ada minyak rem yang membasahinya. Jika dibiarkan, maka dalam waktu yang tidak terduga akan berakhir dengan kegagalan pengereman. Meskipun telah diganti dengan komponen yang baru, hal ini
akan kembali lagi terjadi. Memang datangnya tidak sekaligus dalam waktu bersamaan pada keempat roda, tapi keadaan ini bisa saja mengganggu dan merusak komponen yang lain.
B. TINJAUAN PUSTAKA
Perubahan temperatur yang ekstrem (panas/dingin) akibat kondisi kerja, suatu ketika memungkinkan terjadinya penguapan dan pengembunan yang berlebihan. Dengan persentase tertentu, jumlah uap air yang masuk masih dapat dieliminasi oleh volume minyak rem disepanjang pipa aliran. Jika keadaan tersebut terjadi secara terus menerus maka dapat menimbulkan korosi pada silinder dan plunyer. Korosi akan terus berlanjut seiring dengan fungsi waktu, sehingga dapat mengganggu gerakan plunyer di dalam silinder blok rem. Akhirnya akan merusak karet penyekat minyak rem (seal) sehingga terjadilah kebocoran. Sistem gerakan mekanik pada bagian ini telah korosi yang berlebihan, maka kerja pengereman menjadi semakin buruk dan akhirnya rusak tidak berfungsi. Hal ini biasa terjadi pada kontruksi silinder dan plunyer yang terbuat dari bahan besi tuang.
C. PEMBAHASAN
Pemilihan bahan pada plunyer ini bertujuan untuk mengatasi masalah korosi pada sistem pengereman hidraulik, maka bahannya harus diganti dengan bahan yang kurang korosif. Dengan demikian akan memperlambat laju korosi yang dapat saling mengikat. Berikut ini gambar plunyer yang akan dilakukan pemilihan bahan.
Dalam memilih material logam untuk pembuatan plunyer/piston hidraulik rem kendaraan sifat-sifat material yang harus diperhatikan antara lain : 1. Tahan korosi Sifat ini penting karena pada kondisi kerja plunyer/piston yang akan mengalami temperatur ekstrim yang mengakibatkan terjadinya penguapan dan pengembunan. 2. Mudah dibentuk 3. Kekuatan luluh Apabila material yang digunakan mempunyai kekuatan luluh tinggi, maka ketika mendapatkan beban komponen tidak mudah mengalami perubahan bentuk. 4. Kekerasan Karena kondisi kerja plunyer/piston yang mengalami gesekan, maka jika material mempunyai kekerasan yang tinggi komponen tersebut tidak mudah mengalami keausan. 5. Kekuatan tarik Apabila material yang digunakan mempunyai kekuatan tarik tinggi, maka ketika mendapatkan beban komponen tidak mudah mengalami kegagalan (patah). 6. Ketahanan lelah Kondisi
kerja
plunyer/piston
yang
sering
mengalami
mengharuskan material mempunyai ketahanan lelah yang tinggi. 7. Murah Berhubungan dengan biaya produksi.
D. PEMILIHAN MATERIAL
Metode yang digunakan Weight Property Index Nominasi material 1. Paduan Aluminium – Tembaga 2014 2. Paduan Aluminium – Magnesium 5086 3. Paduan Aluminium – Magnesium – Silicon 6063
beban,
1. Menentukan bobot setiap sifat No
Sifat Bahan
1-2
1-3
1-4
1-5
1
Kekuatan luluh
0
0
0
0
2
Kekerasan
1
3
Kekuatan tarik
4
Ketahanan lelah
5
Murah
1
No
Sifat Bahan
Positif Desicion
Weighting Factor
1
Kekuatan luluh
0
0
2
Kekerasan
4
0,40
3
Kekuatan tarik
3
0,30
4
Ketahanan lelah
2
0,20
5
Murah
1
0,10
10
1
1
2-3
2-4
2-5
1
1
1
0 1
0
3-4
3-5
1
1
0 0
4-5
1 0
2. Sifat mekanik nominasi material
No
Sifat
Paduan
Paduan
Paduan
Aluminium –
Aluminium
Tembaga
Magnesim
Magnesium –
2014
5086
Silicon 6063
– Aluminium –
1
Kekuatan luluh (MPa)
97
117
48
2
Kekerasan (HB)
45
70
25
3
Kekuatan tarik (Mpa)
186
262
90
4
Ketahanan lelah (MPa)
90
145
55
5
Harga ($/kg)
2,8
3,8
3,2
3. Material Performance Index Kekuatan Tahan No
Mampu
Material
Kekerasan Luluh
Korosi Bentuk
(0,33) (0,13)
1
Aluminium – Tembaga 2014
Ya
Ya
82,9
64,28
2
Aluminium – Magnesim 5086
Ya
Ya
100
100
3
Aluminium – Magnesium – Silicon 6063
Ya
Ya
41,02
35,71
No
Material
Kekuatan
Ketahanan
Tarik
Lelah
(0,27)
(0,13)
Murah Material Performance (0,13) Index
1
Aluminium – Tembaga 2014
70,99
62,06
100
72,22
2
Aluminium – Magnesim 5086
100
100
73,68
95,57
3
Aluminium – Magnesium – Silicon 34,35 6063
37,93
87,5
42,69
Berdasarkan uraian perhitungan di atas, maka bahan yang dipilih dalam pembuatan plunyer/piston
hidraulik
rem kendaraan
adalah
paduan
Aluminium – Magnesim 5086.
Alasan perbandingan pembobotan 1. Kekuatan luluh-kekerasan (0-1) : lebih diprioritaskan material mempunyai kekerasan yang baik, dikarenakan kondisi kerja yang mengalami gesekan. Minimal kekerasan menyamai kekerasan silindernya. 2. Kekuatan luluh-kekuatan tarik (0-1) : lebih diprioritaskan material mempunyai kekuatan tarik yang baik dibanding kekuatan luluh, karena kondisi kerja yang mengalami pembebanan tarik dan tekan.
3. Kekuatan luluh-ketahanan lelah (0-1) : lebih diutamakan material mempunyai ketahanan lelah yang baik, karena material yang mengalami pembebanan yang memungkinkan terjadinya kegagalan lelah. 4. Kekerasan-kekuatan tarik (1-0) : lebih diutamakan kekerasan material karena faktot gesekan lebih dominan jika dibanding dengan tegangan tarik akibat beban. 5. Kekerasan-ketahanan lelah (1-0) : lebih diutamakan kekerasan material karena tidak ada momen yang bekerja pada komponen yang menyebabkan kegagalan lelah. 6. Kekerasan-harga (1-0) : lebih diutamakan kekerasan material karena perbedaan harga tidak terlalu jauh. 7. Kekuatan tarik-ketahanan lelah (1-0) : diutamakan kekuatan tarik karena kondisi kerja tidak mengalami beban akibat momen yang bisa mengakibatka kegagalan lelah. 8. Kekuatan tarik-harga (1-0) : diutamakan kekuatan tarik karena perbadaaen harga tidak terlalu jauh. 9. Ketahanan lelah-harga (1-0) : diutamakan ketahanan lelahnya kerna perbedaan harga tidak terlalu jauh.
E. PEMILIHAN PROSES
Proses yang dipertimbangkan dalam pembuatan plunyer/piston hidraulik rem mobil a.
Forging / penempaan
b.
Machining / pemesinan 1)
Forging / penempaan Forging/penempaan adalah pembentukan logam secara plastis dengan menggunakan gaya tekan untuk mengubah bentuk atau ukuran dari logam yang dikerjakan.
Kelebihan forging :
Bisa membuat produk dengan kontur yang sulit
Penggunaan material yang efisien jika dibanding dengan proses permesinan
Mempunyai struktur yang padat sehingga meningkatkan rasio kekuatan terhadap berat.
Kekurangan forging :
2)
Memerlukan proses finishing dengan pemesinan
Machining / pemesinan Machining/pemesinan
adalah
proses
pemotongan/pembuangan
sebagian bahan dengan maksud untuk membentuk produk yang diinginkan.
Kelebihan machining
Bisa membuat produk dengan ukuran yang akurat dibanding forging
Lebih ekonomis untuk megerjakan produk yang jumlahnya tidak terlalu banyak
Kekuranagan machining
Akan menghasilkan banyak bahan produk yang terbuang (waste)
Membutuhkan waktu yang lenih lama dibanding forging
Proses pengerjaan dapat mempengaruhi sifat mekanik dan kualitas permukaan
Alasan pemilihan proses Dengan mempertimbangkan kehematan bahan baku dan tingkat kualitas benda hasil pengerjaan (terutama sifat mekanik) maka proses yang dipilih dalam pembuatan plunyer/piston hidraulik rem kendaraan adalah proses forging.
F. JAWABAN PERTANYAAN
1. Perbedaan sifat antara aluminium saja dengan paduan aluminiummagnesium 5086 yang dipilih sebagai pengganti bahan exisiting.
2. Aplikasi plunyer untuk kendaraan jenis apa ? Plunyer ini diaplikasikan pada kendaraan pribadi maksimal bermuatan 500 kg atau sama dengan kendaraan berpenumpang 5 orang dengan asumsi massa 1 orang penumpang 80 jadi menyisakan 100 kg untuk barang. Jika diaplikasikan pada kendaraan berat dimensi harus diperbesar. Sesuai dengan teori bahwa
Artinya, jika tekanan yang dibutuhkan untuk pengereman semakin besar maka
gaya
yang
dikeluarkan
oleh
pengemudi
akan
bisa
direduksi/diminimalkan seiring dengan peningkatan luas permukaan.
3. Forging dilakukan 2 kali proses kenapa dipilih sedangkan permesinan cuma 1 kali proses? Karena dengan pertimbangan bahwa forging lebih menghemat bahan baku jika dibanding dengan permesinan, karena permesinan merupakan suatu proses pemotongan. Selain itu dengan forging sifat mekanik yang dihasilkan juga lebih bagus, karena benda akan lebih padat sehingga ikatan antarmuka molekul tinggi. Dengan massa yang sama benda hasil proses forging memiliki kekuatan yang lebih tinggi. Setelah proses forging selesai kemudian dilanjutkan dengan proses permesinan (finishing) untuk mendapatkan bentuk yang presisi.
4. Membandingkan komponen asli dengan bahan pengganti.
Dalam hal perbandingan sifat mekanik, modulus elastisitas, kekuatan tarik, kekuatan geser, paduan aluminium-magnesium 5086 masih kalah dengan besi tuang. Tetapi fokus kami adalah kemampuan material dalam menahan korosi. Sebenarnya dalam deret galvanik, logam aluminium lebih korosif jika dibandingkan dengan besi tuang. Akan tetapi korosi yang terbentuk (aluminium (aluminium).
oksida)
bersifat
protektif
terhadap
lagom
induknya