pengaruh variasi campuran minyak jarak pagar...

PENGARUH VARIASI CAMPURAN MINYAK JARAK PAGAR TERHADAP NILAI

WEAR RATE PERMUKAAN BAJA ST41

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin

Disusun Oleh :

YEYEN IKA WIDYAWATI

201310120311180

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

2017

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................................... i

POSTER............................................................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................................. iii

LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING I ...................................................................... iv

LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING II ..................................................................... v

LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT .............................................. vi

ABSTRAKSI INDONESIA .............................................................................................. vii

ABSTRAKSI BAHASA INGGRIS ................................................................................. viii

KATA PENGANTAR ....................................................................................................... ix

DAFTAR ISI...................................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xiv

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang..................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................. 2

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................................... 2

1.5 Batasan Masalah ................................................................................................. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Jarak ..................................................................................................... 4

2.1.1 Minyak Jarak Sebagai Minyak Pelumas Dasar ......................................... 6

2.2 Pelumas................................................................................................................ 7

2.2.1 Fungsi Pelumas.......................................................................................... 7

ix

2.2.2 Pelumas Dasar ........................................................................................... 8

2.2.2.1 Minyak Mineral ............................................................................ 8

2.2.2.2 Minyak Nabati .............................................................................. 9

2.2.2.3 Minyak Sintetis ............................................................................. 11

2.3 Teori Keausan ...................................................................................................... 11

2.3.1 Jenis-Jenis Keausan dan Penyebabnya ...................................................... 12

2.3.1.1 Keausan Yang Disebabkan Perlaku Mekanis (Mechanical) ......... 12

2.3.1.2 Keausan Yang Disebabkan Perilaku Kimia .................................. 16

2.3.1.3 Keausan Yang Disebabkan Perilaku Panas (Thermal Wear) ........ 16

2.3.2 Rumus Yang Berkaitan Dengan Pengujian Keausan ................................ 17

2.4 Tribometer ........................................................................................................... 18

2.4.1 Jenis-Jenis Tribometer ............................................................................... 18

2.4.1.1 Tribometer Pin-on-Disc ................................................................ 19

2.4.1.2 Tribometer Pin-on-Ring ................................................................ 19

2.4.1.3 Tribometer Block-on-Ring ............................................................ 20

2.5 Scanning Electron Microscopy (SEM) ................................................................ 20

2.5.1 Prinsip Kerja SEM..................................................................................... 21

2.5.2 Kelebihan dan Kekurangan SEM .............................................................. 22

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ....................................................................................... 24

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................. 26

3.3 Alat dan Bahan .................................................................................................... 27

3.3.1 Alat ............................................................................................................ 27

3.3.2 Bahan ......................................................................................................... 28

x

3.4 Pengujian Bahan Uji ............................................................................................ 29

3.4.1 Pengujian Tribologi ................................................................................... 29

3.4.2 Pengujian SEM (Scanning Electron Microscopy)..................................... 30

3.4.2.1 Prosedur Pengujian ....................................................................... 31

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian .................................................................................................... 34

4.2 Pembahasan ......................................................................................................... 34

4.2.1 Lebar dan Kedalaman Keausan ................................................................. 34

4.2.2 Laju Keausan ............................................................................................. 43

4.2.2.1 Perhitungan Laju Keausan ............................................................ 44

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .......................................................................................................... 48

5.2 Saran .................................................................................................................... 48

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 49

LAMPIRAN....................................................................................................................... 51

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Kandungan bahan dalam biji jarak ................................................................ 5

Tabel 2.2 : Tingkat biodegradasi dari beberapa minyak pelumas dasar .......................... 9

Tabel 3.1 : Karakteristik fisika minyak jarak pagar ......................................................... 27

Tabel 3.2 : Spesifikasi pelumas SAE 15W-40 ................................................................. 27

Tabel 3.3 : Spesifikasi mesin SEM Hitachi Tabletop Microscopy TM3000 .................. 30

Tabel 4.1 : Data hasil pengukuran lebar goresan (bekas gesekan pin) ............................ 38

Tabel 4.2 : Data hasil pengukuran kedalaman goresan (bekas gesekan pin) ................... 42

Tabel 4.3 : Hasil pengukuran keausan spesimen baja ST41 ............................................ 43

Tabel 4.4 : Hubungan laju keausan terhadap perbandingan campuran pelumas ............. 46

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 : Tanaman karak (Rinicus communis L.) ................................................ 4

Gambar 2.2 : Biji tanaman jarak................................................................................. 5

Gambar 2.3 : Bagian-bagian tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) ................... 6

Gambar 2.4 : Abrasive wear oleh micro-cutting ........................................................ 12

Gambar 2.4 : Tribometer pin-on-disk ......................................................................... 13

Gambar 2.5 : Contoh mekanisme pada abrasive wear ............................................... 13

Gambar 2.6 : Adhesive wear karena adhesive shear dan transfer .............................. 13

Gambar 2.7 : Proses perpindahan logam karena adhesive wear ................................ 13

Gambar 2.8 : Flow wear oleh penumpukan aliran geseran plastis ............................. 14

Gambar 2.9 : Fatigue wear karena retak dibagian dalam dan merambat ................... 14

Gambar 2.10 : Skema penggambaran proses retak dari awal retak dan merambatnya retak permukaan ................................................................................... 14

Gambar 2.11 : Contoh terbentuknya partikel keausan pada aus lelah .......................... 15

Gambar 2.12 : Corrosive wear karena patah geser pada lapisan lentur ....................... 16

Gambar 2.13 : Corrosive wear karena pengelupasan pada lapisan yang rapuh ........... 16

Gambar 2.14 : Tribometer pin-on-disc ......................................................................... 19

Gambar 2.15 : Tribometer pin-on-ring ......................................................................... 19

Gambar 2.16 : Tribometer block-on-ring ..................................................................... 20

Gambar 2.17 : Skema dasar SEM ................................................................................ 21

Gambar 3.1 : Diagram alir penelitian ......................................................................... 23

Gambar 3.2 : Sampel pelumas minyak jarak pagar .................................................... 24

Gambar 3.3 : Spesimen ST41 (piringan) .................................................................... 25

Gambar 3.4 : Pipet tetes ............................................................................................. 26

xiii

Gambar 3.5 : Gelas beker ........................................................................................... 26

Gambar 3.6 : Tribometer pin-on-disc ........................................................................ 29

Gambar 3.7 : Mesin SEM Hitachi Tabletop TM3000 ................................................ 30

Gambar 3.8 : Penempatan dan pengukuran ketinggian material uji ........................... 31

Gambar 3.9 : Hitachi TM3000 ................................................................................... 31

Gambar 4.1 : Hasil spesimen sebelum dan sesudah pengujian tribologi ................... 34

Gambar 4.2 : Lebar keausan permukaan baja ST41 tanpa pelumas dengan

perbesaran 50× ..................................................................................... 35

Gambar 4.3 : Lebar keausan permukaan baja ST41 yang menggunakan pelumas

jarak pagar 100 % dengan perbesaran 50× .......................................... 36

Gambar 4.4 : Lebar keausan permukaan baja ST41 yang menggunakan campuran

pelumas 90:10 dengan perbesaran 50× ................................................ 36





Gambar 4.7 : Lebar keausan permukaan baja ST41 yang menggunakan pelumas

mineral 100% dengan perbesaran 50× ................................................. 38

Gambar 4.8 : Kedalaman keausan permukaan baja ST41 tanpa pelumas dengan

perbesaran 150× ................................................................................... 39

Gambar 4.9 : Kedalaman keausan permukaan baja ST41 yang menggunakan

minyak jarak pagar 100% dengan perbesaran 150× ............................ 40


campuran pelumas 90:10 dengan perbesaran 150× ............................. 40




xiv



pelumas mineral 100% dengan perbesaran 150× ................................. 42

Gambar 4.14 : Grafik hubungan laju keausan (wear rate) terhadap perbandingan

campuran pelumas ................................................................................ 46

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 : Proses Pengujian Tribologi Dengan Tribometer Pin-On-Disc ...................... 52 Pemasangan Spesimen Pada Holder Dengan Memakai Karbon Tip

Pemasangan Jarak Posisi Benda Uji Pada Mesin SEM

Lampiran 2 : Pengukuran Jarak Posisi Benda Uji Pada Mesin SEM .................................. 53

Pengambilan Foto Mikro Permukaan Spesimen Serta Pengukuran Lebar dan Kedalaman Goresan

Lampiran 3 : Tabel Ringkasan Pengolah Kasus .................................................................. 54

Tabel Deskriptif (Penggambaran)

Lampiran 4 : Tabel Deskriptif (Penggambaran) (Lanjutan) ............................................... 55

Lampiran 5 : Tabel Deskriptif (Penggambaran) (Lanjutan) ............................................... 56

Tabel Normalitas

Lampiran 6 : Grafik Histogram Tanpa Pelumas ................................................................. 57

Grafik Histogram 100% Minyak Jarak Pagar

Lampiran 7 : Grafik Histogram Perbandingan Pelumas 90:10 ........................................... 58

Grafik Histogram Perbandingan Pelumas 80:20


Grafik Histogram 100% Pelumas Mineral


Grafik Plot Q-Q Normal Dari 100% Minyak Jarak Pagar

Lampiran 10: Grafik Plot Q-Q Normal Dari Perbandingan Pelumas 90:10 ....................... 61

Grafik Plot Q-Q Normal Dari Perbandingan Pelumas 80:20

Lampiran 11: Grafik Plot Q-Q Normal Dari Perbandingan Pelumas 70:30 ....................... 62

Grafik Plot Q-Q Normal Dari 100% Pelumas Mineral

Lampiran 12: Grafik Detrended Normal Q-Q Plot Dari Tanpa Pelumas ........................... 63

Grafik Detrended Normal Q-Q Plot Dari 100% Minyak Jarak Pagar

Lampiran 13: Grafik Detrended Normal Q-Q Plot Dari Perbandingan 90:10 ................... 64

Grafik Detrended Normal Q-Q Plot Dari Perbandingan 80:20

xvi

Lampiran 14: Grafik Detrended Normal Q-Q Plot Dari Perbandingan 70:30 ................... 65

Grafik Detrended Normal Q-Q Plot Dari 100% Pelumas Mineral

Lampiran 15: Grafik Hubungan Antara Keausan Spesimen Terhadap Perbandingan ....... 66 Campuran Pelumas

Tabel Uji Variasi Homogen

Lampiran 16: Tabel ANOVA Keausan Spesimen .............................................................. 67

Tabel Perhitungan Statistik Laju Keausan Dengan LSD (BNT)

Lampiran 17: Tabel Perhitungan Statistik Laju Keuasan Dengan LSD (BNT) (Lanjutan) 68

xvii

DAFTAR PUSTAKA

Askew, M.F. 2004. Bio-lubricant – Markets Data Sheet. IENICA – Inform Project.

Dwimahyani, I. 2005. Pemuliaan Mutasi Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). (Online), (http://www.ristek.go.id/index.php?mod=News&conf=v&id= 972), diakses 22 Maret 2017.

Hambali, E. 2006. Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodisel. Jakarta: Swadaya.

Hernawati, B.D. 2009. Pembuatan Biopelumas Melalui Reaksi Modifikasi Tiga Tahap pada Minyak Tanaman Jarak Rinicus communis L. (Castor Oil) serta Uji Kompatibilitasnya Terhadap Beberapa Base Oil (Laporan PKL). Depok: Departemen Kimia FMIPA Universitas Indonesia.

Jasin, M.D. 2003. Perkembangan Teknologi Mesin Otomotif vs Kebutuhan Teknologi Bahan Bakar. Jakarta: Lembaran Publikasi Lemigas.

Koji Kato. Modern Tribology Handbook: Ch.7 Wear Mechanisms, CRC Press LLC. 2001

La Puppung P. 1986. Minyak Jarak Memiliki Potensi Sebagai Bahan Dasar Minyak Lumas. Lembaran publikasi lemigas, 20 (4): 55-64.

Maftuchah. 2009. Keragaman Genetik Tanaman Jarak Pagar Lokal (Jatropha curcas L.) Berdasarkan Penanda Molekuler Random Amplified Polymarphic DNA. Jurnal Ilmu Eksakta, Volume 5 Nomor 1.

Material Cerdas Indonesia. 2009. Scanning Electron Microscopy. (Online), (http://materialceras.wordpress.com/teori-dasar/scanning-electron-microscopy/), diakses 15 April 2017.

Misriyanto, E. 2009. Alternatif Penggunaan Minyak Pelumas Kendaraan Tempur Dalam Rangka Menuju Kesiapan Operasi Pertahanan. Jakarta: Litbang Pertahanan Indonesia.

http://www.ristek.go.id/index.php?mod=News&conf=v&id=%20972

http://materialceras.wordpress.com/teori-dasar/scanning-electron-microscopy/

xviii

Nugroho, A. 2005. Ensiklopedia Otomotif. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

Sebastian Tim Wolda, Master student of Mechanical Engineering Department University of Twente, Netherland 2010.

Smallman, R.E. & Bishop, J.R. 2000. Metalurgi Fisik Modern dan Rekayasa Material. Jakarta: Erlangga.

Sudarmo, Heliyanto, B., Suwarso, dan Sudarmadji. 2007. Aksesi potensial jarak pagar (Jatropha curcas L.). Prosiding Lokakarya II: Status Teknologi Tanaman Jarak Pagar di Bogor, 29 November 2006. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan.

Wartawan, A.L. 1998. Pelumas Otomotif dan Industri. Jakarta: Balai Pustaka.

Widodo, W. & Sumarsih, S. 2007. Jarak Kepyar. Yogyakarta: Kanisius.

pengaruh variasi campuran minyak jarak pagar...

Documents