BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Rem Sepeda Motor
Rem merupakan salah satu bagian dari kendaraan yang mempunyai peran
yang sangat penting untuk kenyamanan dan keselamatan pengendara sepeda motor. Rem terbagi menjadi dua jenis yaitu:
1. Rem Cakram 2. Rem Tromol Rem berfungsi mengurangi kecepatan atau menghentikan kendaraan
melalui gesekan antara sepatu rem dengan tromol dengan mekanisme tertentu.. Tugas Akhir ini akan membahas tentang rem tromol yang akan dibuat sehingga dapat memberikan informasi tentang bagian–bagian rem tromol pada sepeda motor tiger. Shoe
Return Spring Brake Lining
Gambar 2.1 Brake shoe
Pada umumnya rem tromol memiliki 3 bagian utama yaitu: 1. Shoe Return Spring Shoe Return Spring adalah bagian dari brake shoe yang berbentuk pegas dan berfungsi sebagai pembalik brake shoe saat pengereman
II-1
II-2
2. Brake lining
Brake lining adalah bagian dari brake shoe yang berbahan dasar dari
composite, merupakan bagian yang habis setelah dipakai
3. Shoe Shoe merupakan bagian utama yang terbuat dari aluminium yang dibentuk melalui proses pengecoran
2.2
Pengecoran Logam Proses Pengecoran (casting) adalah salah satu teknik pembuatan produk
dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan ke dalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat. Pengecoran juga dapat diartikan sebagai suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan untuk menghasilkan bagian-bagian dengan bentuk yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Pengecoran ditujukan untuk produksi cepat dan dalam jumlah relatif banyak, sehingga biaya produksi relatif kecil. Selain itu, dihasilkan barang dengan bentuk dan ukuran yang relatif sama dibandingkan dengan menggunakan metode lain dan permukaan produknya pun relatif bagus. Yang paling bermanfaat dari pengecoran adalah kekuatan fatigue dari barang yang dihasilkan relatif kuat. Pengecoran juga dapat menghasilkan barang dengan lekukan-lekukan rumit tanpa proses yang memakan waktu. Proses ini dapat digunakan untuk bahan seperti seng, alumunium, magnesium, tembaga, dan timah. [2] Proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional
casting (tradisional)
dan non-traditional (non-tradisional). Teknik
tradisional terdiri atas: 1.
Sand-Mold Casting Sand Casting, yaitu jenis pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir.
Jenis pengecoran ini paling banyak dipakai karena ongkos produksinya murah dan dapat membuat benda coran yang berkapasitas berton–ton.
II-3
Gambar 2.2 Sand mold casting
2. Dry-Sand Casting Proses ini sama dengan proses sand mold casting tetapi cetakan dibuat dari pasir
yang
kasar
dengan
menggunakan
material
untuk
pengikat.
T e m p a t cetakan terbuat dari bahan logam. Cetakan pasir kering tidak menyusut sewaktu terkena panas dan bebas dari gelembung udara.
Gambar 2.3 Dry-Sand Casting
3. Shell-Mold Casting Shell-mold casting adalah suatu proses di mana logam dicairkan lalu dituangkan ke dalam suatu heat-cured dimana kulit atau shell dibuat dar i pasir,tanah, kerikil dan tambahannya dan dipakai sampai pembekuan logam terjadi.
II-4
Gambar 2.4 Shell-Mold Casting
4. Cement-Mold Casting Proses pengecoran ini menggunkan bahan semen sebagai bahan cetakan
Gambar 2.5 Cement-Mold Casting
5. Vacuum-Mold Casting Vacuum casting adalah pengecoran logam dengan ukuran yang kecil dan detail yang bagus. Vacuum casting juga merupakan pengecoran untuk material plastik. Material yang telah dicairkan akan dimasukan ke dalam pola dengan tekanan atmosfer vacuum membuang udara yang terjebak untuk melancarkan aliran material cair. Vacum casting dikembangkan untuk pengecoran logam, yang mana vacuum digunakan dengan berbagai macam kombinasi gas dengan tekanan untuk menaikan kualitas pengecoran dan menurunkan porositas logam
II-5
Gambar 2.6 Vacuum-Mold Casting
Sedangkan teknik non-traditional terbagi atas : 1.
High-Pressure Die casting
Die Casting, Yaitu jenis pengecoran yang cetakannya terbuat dari logam.Sehingga cetakannya dapat dipakai berulang-ulang. Biasanya logam yang dicor ialah logam non ferrous.
Gambar 2.7 High-Pressure Die casting
2.
Permanent-Mold Casting
Jenis pengecoran ini, cetakannnya dapat dipakai berulang kali (terbuat dari logam dan grafit). Pengecoran ini dikhususkan untuk pengecoran logam non ferrous dan paduan. Kualitas pengecoran ini tergantung dari kualitas mold, umumnya dikerjakan dengan machining untuk mendapatkan kualitas yang bagus maka dikerjakan dengan proses machining yang memiliki keakuratan yang tinggi.
II-6
Gambar 2.8 Permanent-Mold Casting
3. Centrifugal Casting Menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar dan akibat gaya
centrifugal logam cair akan termampatkan sehingga diperoleh benda kerja tanpa cacat. Pengecoran ini digunakan secara intensif untuk pengecoran plastik, keramik, beton dansemua logam.
Gambar 2.9 Centrifugal Casting
4. Plaster-Mold Casting Plaster-mold casting adalah suatu proses pengecoran logam non ferrous dimana logam cair dituangkan ke dalam suatu non-reusable, memplester cetakan sampai pembekuan terjadi.
lalu
II-7
Gambar 2.10 Plaster-Mold Casting
5. Investment Casting Proses
pengecoran
kemudian pola
dengan
dihilangkan
pola
tertanam
dengan
cara
dalam
rangka
pemanasan
cetak,
sehingga
diperoleh rongga cetak. Pola biasanya terbuat dari lilin (wax), plastik atau material yang mudah meleleh.
Gambar 2.11 Investment Casting
Ada 4 faktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses pengecoran, yaitu: 1. Adanya aliran logam cair ke dalam rongga cetak 2. Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam cetakan 3. Pengaruh material cetakan 4. Pembekuan logam dari kondisi cair
II-8
Klasifikasi pengecoran berdasarkan umur dari cetakan adalah pengecoran dengan sekali pakai (expendable mold) dan pengecoran dengan cetakan permanent
(permanent mold). Cetakan pasir termasuk dalam expendable mold. Karena hanya bisa digunakan satu kali pengecoran saja, dimana setelah proses pengecoran
cetakan tersebut dirusak pada saat pengambilan benda coran. Dalam pembuatan cetakan, jenis-jenis pasir yang digunakan adalah pasir silika, pasir zircon atau pasir hijau. Sedangkan perekat antar butir-butir pasir dapat digunakan adalah
bentonit, resin, furan atau air gelas. Secara umum cetakan harus memiliki bagian utama sebagai berikut : bagian
1. Cavity (rongga cetakan). 2. Core (inti). 3. Sprue (Saluran turun). 4. Pouring basin. 5. Raiser (penambah). 2.2.1 Pengecoran Gravitasi Pengecoran gravitasi adalah proses penuangan logam cair ke dalam cetakan di mana tidak mempergunakan tekanan kecuali tekanan yang berasal dari ketinggian pada saat logam cair itu dituangkan ke dalam cetakan. Bahan cetakan yang dipakai yaitu baja khusus atau besi cor paduan, dan bahan coran umumnya menggunakan jenis paduan yang mempunyai titik cair rendah seperti paduan aluminium, magnesium atau tembaga.[1],[2] Keuntungan dari pengecoran gravitasi : 1. Ketelitian ukuran sangat baik dan permukaan coran yang halus. 2. Mekanisme prosesnya mudah dan produktivitasnya tinggi. 3. Luas lantai (tempat) untuk pengecoran sedikit dan sarana kerja baik Kekurangan dari pengecoran gravitasi : 1. Cacat porosity selalu ada dibandingkan dengan centrifugal casting. 2. Bahaya pada saat penuangan alumunium cair.
II-9
2.3
Cetakan Pengecoran Cetakan untuk pengecoran umumnya dibuat menjadi dua bagian. Satu
bagian adalah tetap (bagian depan) dan yang lain berfungsi untuk mengeluarkan
logam. Masing-masing dilengkapi dengan dua pin (penyemat) atau alat lain untuk
meluruskan kedua bagian, kebanyakan seperti pola yang terpisah. Kedua bagian
cetakan bertemu pada garis pemisah, dan bergabung dengan sistem penguncian ketika dalam posisi tertutup. Dalam proses pengerasan, cor-coran menciut ke inti
Pin, dan akan ditahan oleh bagian pendorong dari cetakan. Saat logam cair sudah
mendingin, plat pendorong yang terdapat pada bagian yang bebas dimajukan
secukupnya, tujuannya untuk mendorong cor-coran dari rongga. Proses produksi pun dapat dilakukan kembali. 2.3.1 Macam-macam cetakan Cetakan dapat dikelompokan menjadi berikut : 1. Cetakan satu rongga
Gambar 2. 12 Cetakan satu rongga
II-10
2. Cetakan multi rongga
Gambar 2. 13 Cetakan multi rongga
3. Cetakan kombinasi
Gambar 2. 14 Cetakan kombinasi
Cetakan rongga tunggal hanya memproduksi satu coran pada tiap operasinya. Dalam produksi dengan jumlah yang banyak, digunakan cetakan multi rongga, tujuannya untuk menghasilkan beberapa coran dalan waktu yang sama. Cetakan kombinasi mempunyai dua atau lebih bentuk yang berbeda, yang mana dituang dalam waktu yang sama, pada saat itu pula sebuah penyangga cetakan menyangga atau memegang di beberapa cetakan pada waktu yang sama.
II-11
2.3.2 Material Cetakan
Beberapa material baja yang sering digunakan untuk membuat cetakan
atau mold adalah: [8]
2. Medium carbon steel
3. High carbon steel
1. Low carbon steel
4. Alloy Steels Karakteristik yang diperlukan untuk cetakan yaitu: 1.
Tahan aus
2.
Tahan impak
3.
Kuat terhadap tekanan
4.
Tahan korosi
5.
Mampu pemesinan
6.
Kestabilan ukuran
2.3.3 Sistem Saluran Sistem saluran sangatlah penting didalam pengerjaan pengecoran karena sistem saluran berfungsi sebagai jalur masuknya cairan logam kedalam cetakan sehingga cavity dapat terisi penuh dengan sempurna. Adapun macam-macam saluran tersebut sebagai berikut : [2]
Gambar 2.15 Macam-macam saluran
II-12
1. Runner Runner adalah saluran yang menghubungkan saluran sprue menuju gate.
Fungsinya adalah untuk mengalirkan cairan aluminium dari sprue ke gate. Hal yang harus diperhatikan dalam merancang runner adalah sebagai berikut:
a. Panjang runner sependek mungkin dan percabangan sesedikit mungkin agar
cairan aluminium dapat mengalir cepat ke dalam cavity.
b. Cairan aluminium harus masuk ke cavity secara merata dengan temperatur
dan tekanan yang sama.
c. Penampang runner sebesar mungkin untuk mendapatkan aliran laminar. 2. Sprue (saluran turun) Sprue merupakan saluran masuk dari luar dengan posisi vertikal. Saluran ini juga dapat lebih dari satu, tergantung kecepatan penuangan yang diinginkan. 3. Pouring basin / choke area Pouring basin, merupakan lekukan pada cetakan yang fungsi utamanya adalah untuk mengurangi kecepatan logam cair masuk langsung dari ladle ke sprue. Kecepatan aliran logam yang tinggi dapat terjadi erosi pada sprue dan terbawanya kotoran-kotoran logam cair yang berasal dari tungku kerongga cetakan. 4. Gate Gate adalah lorong atau saluran kecil yang menghubungkan saluran runner ke cavity yang berfungsi sebagai pintu masuknya cairan plastik ke cavity. 5. Riser Riser (penambah), merupakan cadangan logam cair yang berguna dalam mengisi kembali rongga cetakan bila terjadi penyusutan akibat solidifikasi. 2.3.4 Sistem bukaan (ejector sistem) Cara yang digunakan untuk mengeluarakan produk dari cetakan sangat beragam, tergantung dari jenis produk dan tuntutan kualitas yang diinginkan. Adapun teknik yang bisa digunakan untuk mengeluarkan produk dari cetakan
II-13
adalah ejector pin sistem cara mengeluarkan produk dengan sistem ini paling banyak dipakai pada semua bentuk produk bagian dalam karena pembuatannya
cukup sederhana. Beberapa hal penting yang harus diperhatikan dalam perancangan ejektor, yaitu: [8]
1. Cairan aluminium tidak menempel pada ejektor
2. Penempatan posisi ejektor pada produk (cavity)
Gambar 2.16 Ejector sistem
2.4
Aluminium Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan
unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. (kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi) dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton per tahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif.
Gambar 2.17 Aluminium
[9]
II-14
Tabel 2.1 Sifat fisik aluminium
Nama, Simbol, dan Nomor
Sifat Fisik
Aluminium, Al, 13
Wujud
Padat
Massa jenis
2,70 gram/cm3
Massa jenis pada wujud cair
2,375 gram/cm3
Titik lebur
933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF
Titik didih
2792 K, 2519 oC, 4566 oF
Kalor jenis (25 oC)
24,2 J/mol K
Resistansi listrik (20 oC)
28.2 nΩ m
Konduktivitas termal (300 K) 237 W/m K Pemuaian termal (25 oC)
23.1 µm/m K
Modulus Young
70 Gpa
Modulus geser
26 Gpa
Poisson ratio
0,35
Kekerasan skala Mohs
2,75
Kekerasan skala Vickers
167 VHN
Kekerasan skala Brinnel
245 HBN
Dan dalam Tugas Akhir ini aluminium yang digunakan adalah aluminium bekas yang sama jenisnya untuk pembuatan brake shoe, karena fungsi dari brake shoe sendiri habis pakai lalu dibuang, sehingga bisa membuat aluminium bekas menjadi baru kembali dengan cara dilebur kembali aluminium tersebut dalam tungku peleburan.
II-15
2.5
Perhitungan Sistem Saluran Pengecoran Untuk dapat menghasilkan produk pengecoran yang baik, perencanaan dan
pengunaan sistem saluran yang tepat adalah sangat penting untuk diperhatikan[6].
Secara umum kombinasi antara komponen sistem saluran yang digunakan, metode
pengecoran serta jenis cetakan yang digunakan akan sangat berpengaruh terhadap
kualitas produk yang akan dibuat, dalam arti kombinasi yang tepat dapat meminimalisir cacat-cacat pengecoran yang mungkin terjadi.
Pada bagian di bawah ini akan dijelaskan mengenai persamaan-persamaan
empiris yang umum digunakan dalam perhitungan sistem saluran pengecoran logam, seperti: saluran turun (sprue), choke area, penambah (riser), pengalir (runner), dan saluran masuk (in gate). 2.5.1 Saluran Turun Saluran turun umumnya dibuat dalam bentuk penampang lingkaran ataupun persegi empat dengan luas penampang atas lebih besar dibanding luas penampang bagian bawah. Luas pemanpang bagian atas dan bawah dapat dihitung dengan persamaan berikut. [7]
=
dengan :
………………………………………………………..….……..(1)
A1 = Luas penampang bagian atas (m2) A2 = Luas penampang bagian bawah (m2) h1 = Ketinggian logam cair dari bagian atas (m) h2 = ketinggian logam cair dari bagian bawah (m)
2.5.2 Choke area design Dalam perhitungan choke area design didapat dari: [7]
II-16
Cd =
…………………………………………….………..…...(2)
Q =bx
Keterangan : Cd = Choke area
Q = Rate of flow (lb/s) ρ
= Density of liquid metal (Kg/m3)
h
= Efective liquid metal head (m)
b
= Constanta, depends on wall thickness.
W = weight of casting (Kg) Typical values of b :[7] Tabel 2.2 Konstanta “b”
Wall thickness, mm Below 6 mm 6 – 12 mm Above 12 mm Constanta, b
0.99
0.87
0.47
2.5.3 Penambah Untuk perhitungan penambah, dinyatakan sebagai berikut: [7]
(
)riser
=
(
)casting……………………….…….………...(3) 2.5.4 Berat Tuang W=Vx
ρ……………………………………………………………….(4)
Keterangan : W = Weight of casting (Kg)
II-17
V = Volume casting (m3) ρ = Density liquid of metal (Kg/m3)
