KAMPAS REM SEPEDA MOTOR HONDA

2.2.1  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).

Gambar 2.1 Kampas rem tromol ( Jama, 2008)

2.2.1.1 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).

Tabel 2.1 Sifat material untuk kampas rem

Sumber : (Zainuri, 2010).

2.2.2    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  (http://id.wikipedia.org/wiki/Rem).

2.2.3   Karakteristik Pengereman

2.2.3.1   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 bahan inorganic 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

2.2.3.2  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   

Sumber : (www.stopcobrake.com/en/file/en.pdf/SAEJ661)

2.2.4  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 sistem hydraulic, 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).

Gambar 2.3 Rem tromol (Zainuri, 2010)

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 :

F_g = F............................................................................................................ (2-1)

Untuk benda tepat akan bergerak ( gaya gesek mencapai maksimum )

F_s = μ_s . N...................................................................................................... (2-2)

Untuk benda bergerak menggunakan rumus :

F_k = μ_k . N...................................................................................................... (2-3)

Besarnya torsi yang diserap oleh rem adalah

T = F_out . r

Dengan : F_g = Gaya Pegas ( N )

F_s = Gaya Gesek Statis (N)

F_k = Gaya Gesek Kinetik (N)

k = Konstanta Pegas ( N/mm)

N = Gaya Normal = F_out  ( N )

μ_s = Koefisien Gesek Statis

μ_k = Koefisien Gesek Kinetik

r = jarak ( mm )

T = Torsi ( Nmm)

2.2.5   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).

Gambar 2.4  Hubungan antara koefisien gesek dengan temperature saat pengereman (Lubi, 2001).

Gambar 2.5 Hubungan antara laju keausan dengan temperatur (Lubi, 2001).

2.2.5.1  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 drum karena 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).

2.2.5.2  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).

Korosi dan Penghambatnya

Oleh : Dafit Feriyanto, Process & Corrosion Engineer

Korosi adalah fenomena alam (Sunatullah) yang akan terus terjadi selama alam semesta ini ada dan selama logam berinteraksi (berhubungan) dengan lingkungannya, seperti hal-nya manusia yang mengalami tahapan dari muda menjadi tua (karena juga berinteraksi dengan lingkungannya), kemudian tiada. Semuanya itu tidak bisa kita tolak, namun sebagai makhluk yang berpikir, kita diwajibkan untuk mensiasatinya. Seperti upaya manusia agar tetap awet muda dan selalu sehat dengan mengkonsumsi makanan bergizi, vitamin, suplement, anti oksidan, ataupun memakai komestik pengencang dan pemutih kulit, dsb.; demikian pula logam, untuk menghambat laju kerusakan perlu memakai inhibitor (penghambat) korosi.

Korosi adalah kerusakan logam akibat berinteraksi dengan lingkungannya. Proses korosi logam dalam larutan akuatik (mengandung air) merupakan reaksi elektrokimia yang meliputi proses perpindahan massa dan perpindahan muatan. Bila suatu logam dicelupkan dalam larutan elektrolit, terjadi dua lokasi yang disebut anoda dan katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi dan pada katoda terjadi reaksi reduksi.

Inhibitor adalah zat yang bila ditambahkan ke dalam suatu lingkungan dalam jumlah kecil, secara sinambung atau berkala, dapat menurunkan laju korosi logam. Pemakaian Inhibitor Korosi adalah salah satu upaya untuk mencegah korosi.

Ada berbagai jenis Inhibitor yang dikenal, dan diklasifikasikan berdasarkan bahan dasarnya, reaksi yang dihambat, serta mekanisme inhibisinya.

q       Menurut Bahan Dasarnya :

§         Inhibitor Organik : Menghambat korosi dengan cara teradsorpsi kimiawi pada permukaan logam, melalui ikatan logam-heteroatom. Inhibitor ini terbuat dari bahan organik. Contohnya adalah : gugus amine, tio, fosfo, dan eter. Gugus amine biasa dipakai di sistem boiler.

§         Inhibitor Inorganik

Inhibitor yang terbuat dari bahan anorganik.

q       Menurut Reaksi yang dihambat :

§         Inhibitor katodik :

Yang dihambat adalah reaksi reduksi. Molekul organik netral teradsorpsi di permukaan logam, sehingga mengurangi akses ion hidrogen menuju permukaan elektroda. Dengan berkurangnya akses ion hidrogen yang menuju permukaan elektroda, maka hydrogen overvoltage akan meningkat, sehingga menghambat reaksi evolusi hidrogen yang berakibat  menurunkan laju korosi.

Inhibitor katodik dibedakan menjadi :

·        Inhibitor racun : Contohnya : As₂O₃, Sb₂O₃.

-         menghambat penggabungan atom-atom H_ad menjadi molekul gas H₂ di permukaan logam

-         dapat mengakibatkan perapuhan hidrogen pada baja kekuatan tinggi.

-         Bersifat racun bagi lingkungan.

·        Inhibitor presipitasi katodik :

-         mengendapkan CaCO₃, MgCO₃, CaSO₄, MgSO₄ dari dalam air. Contoh  : ZnSO₄ + dispersan.

·        Oxygen scavenger :

-         mengikat O₂ terlarut

Contoh : N₂H₄ (Hydrazine) + O₂ ® N₂ + 2 H₂O

Hydrazine diinjeksikan di up stream Deaerator dalam sistem WHB (Waste Heat Boiler) dan WHR (Waste Heat Recovery) di unit pabrik Ammonia maupun Utilitas.

§         Inhibitor Anodik :

Adalah inhibitor yang menghambat reaksi oksidasi.

Fe + OH^- ® FeOH_ad + e^-

FeOH_ad + Fe + OH^-  Û FeOH_ad + FeOH⁺ + 2e^-

§         Molekul organik teradsorpsi di permukaan logam, sehingga  katalis FeOH_ad berkurang akibatnya laju korosi menurun. Contoh inhibitor anodik adalah molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat. Inhibitor jenis ini sering dipakai / ditambahkan pada saat chemical cleaning peralatan pabrik.

§         Inhibitor campuran : Campuran dari inhibitor katodik dan anodik.

q       Menurut Mekanisme (Cara Kerja) Inhibisi  :

§         Inhibitor Pasivator : menghambat korosi dengan cara menghambat reaksi anodik melalui pembentukan lapisan pasif, sehingga merupakan inhibitor berbahaya, bila jumlah yang ditambahkan tidak mencukupi.

Inhibitor Pasivator terdiri dari :

·        Inhibitor Pasivator Oksidator, misalnya : Cr₂O₇^2-, , CrO₄^2-, ClO₃^-, ClO₄^-.

Cr₂O₇^2- mempasivasi baja dengan peningkatan reaksi katodik dari Cr₂O₇^2- menjadi Cr₂O₃, dan menghasilkan lapisan pasif Cr₂O₃ dan FeOOH.

·        Inhibitor Pasivator non oksidator, contohnya : ion metalat (vanadat, ortovanadat, metavanadat), NO₂^-. Inhibitor vanadium dipakai di Unit CO₂ Removal Pabrik Ammonia, karena larutan Benfield yang bersifat korosif.

Molybdat (MoO₄^2-) menginhibisi dengan cara membentuk lapisan pelindung yang terdiri dari senyawa ferro-molybdat menurut reaksi berikut :

Fe + ½ O₂ + H⁺ ®Fe²⁺  + OH^-

MoO₄^2- + Fe²⁺  Û FeMoO_4¯

·        Pembentuk senyawa tak larut :

INH + H₂O Û OH^- ; M + 2 OH^- ÛMO_¯ + H₂O

Misalnya : NaOH, Na₃PO₄, Na₂HPO₄, Na₂CO₃, NaBO₃.

§    Inhibitor Presipitasi : Membentuk kompleks tak larut dengan logam atau lingkungan sehingga menutup permukaan logam dan menghambat reaksi anodik dan katodik. Contoh : Na₃PO₄, Na₂HPO₄.

·        Contoh inhibitor yang bereaksi dengan logam :

Na₃PO₄ +3H₂O® 3Na⁺+3OH^- + H₃PO₄

Fe + 2 OH^-® FeO_¯ + H₂O + 2e^-

·        Contoh inhibitor yang bereaksi dengan lingkungan :

2 Na₃PO₄ +2Ca²⁺ (dalam air) ® 2Ca₃(PO₄)_2¯  + 3Na²⁺      

§         Inhibitor Adsorpsi : Agar teradsorpsi harus ada gugus aktif (gugus heteroatom). Gugus ini akan teradsorpsi di permukaan logam. Contoh : Senyawa asetilen, senyawa sulfur, senyawa amine dan senyawa aldehid.

§         Inhibitor Aman dan Inhibitor Berbahaya :

·        Inhibitor aman (tidak berbahaya) adalah inhibitor yang bila ditambahkan dalam jumlah yang kurang (terlalu sedikit) dari konsentrasi kritisnya, tetap akan mengurangi laju korosi. Inhibitor aman ini umumnya adalah inhibitor katodik, contohnya adalah garam-garam seng dan magnesium, calcium, dan polifosfat.

·        Inhibitor berbahaya adalah inhibitor apabila ditambahkan di bawah harga kritis akan mengurangi daerah anodik, namun luas daerah katodik tidak terpengaruh. Sehingga kebutuhan arus dari anoda yang masih aktif bertambah hingga mencapai harga maksimum sedikit di bawah konsentrasi kritis. Laju korosi di anoda-anoda yang aktif itu meningkat dan memperhebat serangan korosi sumuran. Yang termasuk inhibitor berbahaya adalah inhibitor anodik, contohnya adalah molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat.

Daftar Pustaka

1.      Jones, Denny A., (1992), “Principle and Prevention of Corrosion”, Macmillan Publishing Company, New York.

2.      Rozenfeld, I.L., (1981), “Corrosion Inhibitors”, McGraw-Hill Inc., New York.

3.      Priandani, Manik, (2001), “Studi Pengaruh Inhibitor Formaldehid Terhadap Korosi Baja Karbon ASTM A 283 oleh Bakteri Pereduksi Sulfat (SRB) di dalam Air Laut”, Master Thesis,  Program Khusus Rekayasa Korosi, Program Studi Rekayasa Pertambangan, ITB.

Mataram, Dafit feriyanto, 04 September 2012