BAHAN PELUMAS
MAKALAH Untuk memenuhi tugas matakuliah Bahan Teknik yang dibina oleh Ibu Sukarnati
Oleh: AHMAD ZAKKY HUSADA
110513428040 1105134 28040
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Oktober 2012
1. Pendahuluan
1. Latar belakang Dewasa ini, pelumas merupakan bagian yang tak terpisahkan dari mesin. Pelumas dibutuhkan mesin untuk melindungi komponen-komponen mesin dari keausan. Prinsip dasar dari pelumasan itu sendiri adalah mencegah terjadinya solid friction atau gesekan antara dua permukaan logam yang bergerak, sehingga gerakan dari masing-masing logam dapat lancar tanpa banyak enrgi yang terbuang. Selain dari sifat utama pelumas sebagai pelindung mesin dari keausan, pelumas juga dituntut untuk memiliki berbagai sifat lainnya, seperti viskositas yang sesuai, pour point yang rendah, volatilitas rendah, stabil terhadap panas dan oksidasi, serta indeks viskositas yang tinggi. Dalam makalah ini akan dijelaskan bagaimana bahan pelumas itu sehingga diharapkan seluruh pembaca dapat mrngerti tentang bahan pelumas secara menyeluruh, dan dapat berguna pada kegiatan sehari hari. 2. Tujuan 1. Mengetahui pengertian bahan pelumas 2. Mengetahui fungsi pelumas 3. Mengetahui sifat pelumas 4. Mengetahui hubungan gesekan dengan pelumasan 5. Mengetahui macam pelumas 6. Mengetahui bahan aditif 7. Mengetahui jenis pelumas menurut kegunaan 8. Mengetahui pengertian gemuk (pelumas padat) 9. Mengetahui fungsi gemuk 10. Mengetahui jenis gemuk 11. Mengetahui bahan lumas pendingin
2. Pembahasan
1. Bahan pelumas Pelumas adalah zat kimia, yang umumnya cairan, yang diberikan di antara dua benda bergerak untuk mengurangi gaya gesek. Zat ini merupakan fraksi hasil destilasi minyak bumi yang memiliki suhu 105-135 derajat celcius. Pelumas berfungsi sebagai lapisan pelindung yang memisahkan dua permukaan yang berhubungan. Umumnya pelumas terdiri dari 90% minyak dasar dan 10% zat tambahan. Salah satu penggunaan pelumas paling utama adalah oli mesin yang dipakai pada mesin pembakaran dalam. 2. Fungsi pelumas 1. Mengurangi gesekan Mengurangi gasekan ini dapat di jelaskan : jika kita akan menggerakkan benda di permukaan yang kasar maka perlu tenaga besar untuk menggerakkannya, berbeda jika benda tsb diletakkan di atas cairan pelumas maka hanya dengan tenaga kecil saja sudah dapat menggerakkan benda tersebut. 2. Mengurangi keausan Keausan yang terjadi pada sistem pelumasan disebabkan oleh 3 (tiga) hal, yaitu abrasi, korosi, dan kontak antara logam dengan logam. Keausan abrasi biasanya disebabkan oleh partikel padat yang masuk ke lokasi pelumas itu berada. Bentuk keauasan abrasi adalah torehan (scoring) dan garukan (starching). Keausan yang diakibatkan karena korosi umumnya disebabkan oleh produk oksidasi pelumas. Pemrosesan yang lebih sempurna dengan menambahkan aditif penghindar oksidasi dapat mengurangi terjadinya kerusakan pelumas. Keausan juga disebabkan oleh terjadinya kontak antara logam dan logam yang merupakan hasil rusaknya selaput pelumas. Singkatnya, sesuatu yang menyebabkan permukaan logam yang dilumasi saling mendekat sehingga terjadi kontak antara satu permukaan dengan permukaan lainnya menyebabkan timbulnya keausan. 3. Menurunkan suhu Dalam mengendalikan suhu, sistem temperatur pelumas secara langsung menyesuaikan dan bereaksi pada suhu komponen yang memanas akibat bekerja satu sama lain. Ketika terjadi hubungan antara logam dengan logam, banyak panas yang diserap, sehingga pelumas berperan sangat penting membantu proses penyerapan panas dengan cara mentransfer permukaan yang mempunyai suhu tinggi dan memindahkannya ke media lain yang suhunya lebih rendah. Tugas ini memerlukan sirkulasi pelumas dalam jumlah banyak dan konstan. 4. Sebagai isolasi Pada beberapa penggunaan khusus, pelumas dituntut untuk bersifat sebagai isolator listrik. Untuk tetap mendapatkan nilai isolasi maksimal, pelumas harus dijaga tetap bersih dan bebas air. Pelumas harus tidak mengandung aditif yang menimbulkan proses elektrolisis jika terkena sejumlah air. 5. Memindahkan tenaga Salah satu peningkatan fungsi pelumas modern adalah media hidrolik. Peralatan otomatis pada kendaraan merupakan salah satu contoh meningkatnya kompleksitas persyaratan pelayanan pelumas. Pelumas ini menunjukan penggunaan terbesar fluida
pemindah tenaga (power-transmission fluids), menjadi suatu kebutuhan yang utama untuk menggunakan pelumas yang baik, dan sifat-sifat hidrolik merupakan hal yang juga harus dipertimbangkan. 6. membentuk sekat Minyak Pelumas sendiri bersifat sebagai sekat, yaitu pelumas yang tinggi viskositasnya akan berfungsi sebagai sekat dari celah yang lebih lebar. Oleh karena itu, dianjurkan untuk mesin yang sudah tua menggunakan pelumas mesin yang memiliki viskositas lebih tinggi dari normalnya. Hal ini disebabkan jarak bebas atau clearance mesin tua lebih lebar dari mesin yang baru. 7. Membersihkan kotoran Pelumas disebut sebagai pembersih atau pembilas kotoran yang masuk di dalam sistem karena adanya partikel padat yang terperangkap diantara permukaan logam yang dilumasi. Hal ini benar-benar terjadi pada jenis mesin internal-combution, dimana aditif detergen-dispersan digunakan untuk melumatkan lumpur dan membawanya dari karter ke saringan yang dirancang untuk menepis partikel padat yang dapat menimbulkan keausan. 3. Sifat sifat pelumas 1. Titik beku keadaan dimana pada temperatur tertentu maka lilin yang larut di dalam minyak pelumas akan mulai membeku. 2. Titik nyala api dan titik bakar titik nyala suatu pelumas adalah menunjukkan temperatur kerja suatu pelumas dimana pada kondisi temperatur tsb akan dikeluarkan uap air yang cukup untuk membentuk campuran yang mudah terbakar dengan udara. 3. Fire point menunjukkan pada titik temperatur dimana pelumas akan dan terus menyala sekurang-kurangnya selama 5 detik. 4. Viskositas kekentalan suatu minyak pelumas yang merupakan ukuran kecepatan bergerak atau daya tolak suatu pelumas untuk mengalir. Pada temperatur normal, pelumas dengan viscosity rendah akan cepat mengalir dibandingkan pelumas dengan viscosity tinggi. Biasanya untuk kondisi operasi yang ringan, pelumas dengan viscosity rendah yang diajurkan untuk digunakan, sedangkan pada kondisi operasi tinggi dianjurkan menggunakan pelumas dengan viscosity tinggi 5. Titik tetes Menunnjukkan suhu dimana gemuk telah menjadi encer, sehingga gemuk mulai menetes dari sebuah pipa. 6.
Pour point
merupakan titik tempratur dimana suatu pelumas akan berhenti engalir dengan leluasa.
7. Aniline point merupakan pentunjuk bahwa minyak pelumas tertentu sesuai sifat-sifatnya dengan sifat-sifat karet yang digunakan sebagai seal dan slang. Hal ini ditetapkan sebagai temperatur dimana volume yang sama atau seimbang dari minyak pelumas adan aniline dapat dicampur
8. Neutralisation Number or Acidity merupakan ukuran dari alkali yang diperlukan untuk menetralisir suatu minyak Makin tinggi angka netralissasi maka akan semakin banyak asam yang ada. Minyak yang masih baru tidak mengandung asam bebas dan acidity numbernya dapat kurang atau sama dengan 0,1. Sedangkan pelumas bekas, akan mengandung acidity number yang lebih tinggi.
9. Ash Apabila pelumas habis terbakar maka akan terbentuk abu (ash) atau abu sulfat. Hal ini berhubungan dengan dengan pengukuran kemurnian suatu pelumas. pelumas. 4. Gesekan dan pelumasan Gesekan akan terjadi bila dua permukaan bahan yang bersinggungan digerakkan terhadap satu sama lain, gesekan itu menyebabkan keausan, dengan melumas berarti memasukkan bahan pelumas antara dua bagian yang bergerak dengan tujuan untuk mengurangi gesekan dan keausan. 1. Gesekan kering Gesekan kering terjadi bila tidak terdapat bahan pelumas. Jadi antara bagian-bagian yang bergerak terjadi kontak langsung. Perlawanan gesekan adalah akibat dari kaitan berturut-turut dari puncak bagianbagian yang tidak rata. Besarnya koefisien gesek ditentukan oleh jenis permukaan yang saling bergeser, koefisien gesek antara 0,3 sampai 0,5. Gesekan kering tidak diperbolehkan dalam peralatan teknik. 2. Gesekan zat cair Gesekan zat cair terjadi jika antara permukaan terdapat suatu lapisan bahan pelumas yang demikian tebalnya, sehingga puncak-puncak yang tidak rata itu tidak saling bersinggungan lagi. Jadi dalam hal ini tidak terdapat gesekan kering antara bagian bagian yang bergerak melainkan suatu gerakan zat cair antara lapisan-lapisan bahan pelumas. Besarnya koefisien gesek ditentukan oleh tebalnya lapisan bahan pelumas dan oleh viskositas. Koefisien itu lebih kecil dari 0,03. pelumasan yang terjadi karena gesekan zat cair dinamakan pelumasan penuh atau pelumasan hidro dinamis. Keuntungan yang terpenting dari pelumasan penuh ialah pengausan yang sangat kecil. Terjadinya pelumasan penuh tergantung dari banyak ban yak faktor , yaitu viskositas dari bahan pelumas, garis tengah poros, kecepatan putar poros, beban, suhu kerja, cara pemasukan minyak, ruang main antara poros dan bantalan, jenis dan sebagainya.
3. Gesekan setengah kering Gesekan setengah kering terjadi jika antara permukaan terdapat lapisan bahan pelumas yang demikian tebalnya, sehingga puncak-puncak yang tidak rata masih dapat bersinggungan. Jadi dalam hal ini terjadi gesekan kering sebagian dan gesekan zat cair sebagian. Besarnya koefisien gesek ditentukan oleh jenis bidang yang bergeser terhadap satu sama lain, tebalnya lapisan bahan pelumas dan viskositas serta daya lumas dari bahan pelumas. Koefisien daya lumas kira-kira 0,1. pelumasan yang terjadi pada gesekan setengah kering dinamakan pelumasan terbatas.
5. Macam minyak pelumas Minyak pelumas yang digunakan dapat dibedakan menjadi beberapa macam, yaitu sebagai berikut. 1. Minyak tumbuh-tumbuhan Minyak tumbuh-tumbuhan diperoleh dengan cara memeras biji atau buah. Pada minyak tumbuh-tumbuhan yang terpenting dalam teknik ialah minyak lobak ( rape oil ), ), minyak biji katun dan biji risinus. 2. Minyak hewan Minyak hewan diperoleh dengan cara merebus atau memeras tulang belulang atau lemak babi. Minyak hewan yang terpenting untuk keperluan teknik ialah minyak tulang dan minyak ikan. Minyak tersebut masing-masing diperoleh dari kaki hewan dan ikan. Minyak tumbuh-tumbuhan dan minyak hewan keduanya mempunyai daya lumas yang baik, oleh sebab itu minyak tersebut dinamakan minyak berlemak. Keburukan dari minyak itu ialah cepat menjadi tengit yang berarti bahwa minyak menjadi cepat rusak. Minyak tumbuh-tumbuhan dan minyak hewan hampir tidak digunakan secara tersendiri sebagai minyak pelumas. Akan tetapi karena daya lumasnya baik sekali maka ditambahkan pada minyak mineral. 3. Minyak mineral Minyak mineral diperoleh dengan cara distilasi (penyulingan) minyak bumi secara bertahap. Minyak mineral lebih murah dari pada minyak tumbuh-tumbuhan atau minyak hewan, akan tetapi lebih tahan lama dari kedua macam minyak tersebut. Hanya saja daya lumas dari minyak mineral tidak sebaik minyak tumbuh-tumbuhan dan minyak hewan. 4. Minyak kompon Minyak kompon itu adalah campuran antara minyak mineral dengan sedikit minyak tumbuh-tumbuhan atau minyak hewan. Campuran ini mempunyai daya lumas yang lebih sempurna dari pada minyak mineral . 5. Minyak sintetis Minyak pelumas sintetis dibuat dari hidrokarbon yang telah mengalami proses khusus. Khusus yang dimaksud adalah bahwa minyak ini dibuat tidak hanya sama dengan minyak mineral akan tetapi melebihi kemampuan minyak mineral. Melalui proses kimia dihasilkan molekul baru yang memiliki stabilitas termal, oksidasi dan kinerja yang optimal. Sehingga harga minyak sintetis lebih mahal daripada minyak mineral. Pada kenyataannya minyak pelumas sintetis memang lebih unggul dalam unjuk kerja, baik respon terhadap mesinnya maupun umur pemakaiannya. Hal ini dikarenakan pembuatan minyak pelumas sintetis dirancang
sesuai dengan tujuan penggunaannya. Untuk itu pemilihan minyak pelumas yang tepat sangatlah penting. Dalam pembuatannya minyak pelumas sintetis dikontrol struktur molekulnya dengan sifat-sifat yang dapat diprediksi. 6. Bahan tambahan aditif Bahan tambahan aditif itu ialah zat kimia yang ditambahkan pada minyak dengan tujuan untuk memperbaiki sifat-sifat tertentu dari minyak yang bersangkutan. Berbagai macam bahan tambahan itu diberi nama menurut sifat yang diperbaikinya dalam minyak. Jenis bahan tambahan adalah sebagai berikut : a. bahan tambahan untuk menurunkan menurunkan titik beku. b. Bahan tambahan untuk meningkatkan indeks viskositas. c. Bahan tambahan pemurni dan penyebar. Aditif ini menjaga supaya bagian-bagian zat arang tetap tinggal melayanglayang dan mencegahnya melekat pada logam, dengan demikian pesawat yang bersangkutan tetap dalam kondisi bersih. Aditif antioksidan mengurangi ketuaan minyak, jadi minyak yang diberi aditif antioksidan tidak cepat mengoksida sehingga pengasaman dapat dicegah. Aditif antikorosi memberi lapisan pelindung pada bagian mesin dengan demikian dapat dicegah termakanya oleh asam yang terjadi dalam minyak. Aditif dapat mencegah dua bagian permukaan logam yang saling bersinggungan berpadu dan juga meningkatkan daya lumas minyak. min yak. Minyak Min yak yang diberi aditif peningkat nilai tekanan batas, tahan terhadap tekanan tinggi. 7.
Jenis minyak pelumas menurut kegunaannya 1. Minyak lumas mesin Tersedia dalam dua kualitas yaitu bermutu rendah dan tinggi. Bermutu rendah diperuntukkan untuk bagian-bagian yang dapat dilumas dari tempat minyak lumas. Kualitas yang lebih tinggi diperuntukan untuk system sirkulasi (pelumasan bantalan, roda gigi transmisi beban ringan) dimana oli harus berfungsi dalam jangka waktu yang lama, bermutu dan tahan oksidasi. Viskositas yang diberikan untuk bantalan tergantung beberapa factor yaitu; beban, suhu, kecepatan, diameter poros dan system pelumasan. 2. Minyak roda gigi Minyak lumas mineral murni tidak tahan lama untuk pelumas pada beban berat dan beban hentakan transmisi roda gigi dan minyak lumas. Untuk system roda gigi, beban ringan yang terbuka diperlukan minyak lumas yang adhesi dengan logam dan tidak terlempar dari roda gigi. Untuk roda gigi beban berat terbuka, campuran yang mengandung aspal ulet sering digunakan pada suhu su hu yang tinggi. 3. Minyak lumas motor Minyak lumas motor bensin mengandung pembersih untuk mencegah mengendapnya kotoran padat dengan menjaganya tetap dalam kondisi bersih. 4. Minyak sistem hidrolik Dengan alasan keselamatan cairan hidrolik tidak mudah menyala, dan mempunyai kekentalan yang rendah, apalagi untuk system hidrolik yang bekerja di dekat api.
5. Minyak silinder uap Minyak lumas silinder uap harus mempunyai titik nyala yang tinggi dan tidak mengandung bahan yang mudah menguap pada uap panas. Minyak mengandung gemuk tertentu diperbolehkan beremulsi dengan cairan yang bersifat pelumas yang baik, adhesi pada logam cukup baik. 8. Gemuk (pelumas padat) Gemuk merupakan “Suatu benda berbentuk mulai dari setengah cair (semifluida) sampai berbentuk padat (solid), hasil pencampuran dari cairan (oli) dengan pengental (thickener)” Fungsi gemuk pada prinsipnya sama dengan pelumas yaitu untuk mengurangi gesekan dan aus pada permukaan dua benda yang bersinggungan, hanya saja prinsip kerjanya sedikit berbeda. Keuntungan dan kerugian gemuk disbanding pelumas cair : 1. Keuntungannya Pelumasannya tahan lama. Mencegah menempelnya kotoran atau air Mempunyai daya tahan terhadap beban tinggi
2. Kerugiannya Gemuk lebih sulit dalam penanganan (penggantian dan pengisian). Mempunyai tahanan gerak besar. Kemampuan pendinginan rendah (tidak mengalir) Sulit untuk membersihkan kotoran
9. Fungsi gemuk sebagai pelumas adalah : a. Mencegah keausan (wear) b. Mengurangi panas yang timbul akibat gesekan (friksi/friction) c. Tetap di tempat d. Mencegah karat dan korosi e. Tahan terhadap oksidasi f. Mengurangi kemungkinan akan kebocoran g. Melindungi terhadap air h. Menahan beban (load) 10. Jenis gemuk 1. Gemuk sabun kalsium (gemuk kapur) Gemuk ini tahan air tetapi tidak tahan suhu tinggi, titik tetesnya terletak antara 90 – 1500 C. gemuk sabun kalsium digunakan untuk pelumasan umum terutama untuk bantalan luncur. 2. Gemuk sabun-natrium Gemuk ini tidak tahan air akan tetapi tahan suhu tinggi, titik tetesnya terletak antara 150 – 150 – 2300 2300 C. gemuk sabun natrium digunakan untuk pelumasan bantalan peluru dan bantalan golong.
3. Gemuk sabun-alumunium Gemuk ini tahan air, akan tetapi tidak tahan suhu tinggi, titik tetesnya terletak pada 900 C. Gemuk ini sesuai untuk penggunaan khusus yang memerlukan perlawanan terhadap daya lempar keluar. 4. Gemuk sabun litium Gemuk ini tahan air dan tahan suhu tinggi, titik tetesnya terletak pada 180 0 C. gemuk sabun litium digunakan sebagai gemuk serba guna yang berarti bahwa gemuk ini dapat digunakan untuk banyak macam keperluan. 5. Gemuk basa campuran Gemuk ini mengandung sabun kalsium dan sabun natrium, sifat gemuk ini tentu saja berada diantara sifat sabun kalsium dan sifat sabun natrium. Gemuk basa campuran digunakan sebagai gemuk serbaguna, akan tetapi tidak mungkin ditempat yang ada air. Suhu kerja maksimum kira-kira 400 C, lebih rendah dari pada titik tetes. 11. Bahan lumas pendingin Merupakan bahan lumas yang selain melumasi me lumasi juga membuang panas (mendinginkan). Terbagi menjadi 2 kelompok: 1. Minyak yang dapat mengemulsi (minyak bor) 2. Minyak potong 3.
Rangkuman
1. Bahan pelumas berasal dari minyak bumi yang merupakan campuran beberapa organic, terutama hidrokarbon. 2. Fungsi pelumas adalah mencegah logam bergesekan, menghindari keausan, mengurangi hilangnya tenaga, dan mengurangi timbulnya panas. 3. Viskositas adalah ukuran tahanan mengalir suatu minyak merupakan sifat yang penting dari minyak pelumas. 4. Gesekan kering terjadi bila tidak terdapat bahan pelumas pada permukaan logam atau metal. 5. Besarnya koefisien gesek ditentukan oleh tebalnya lapisan bahan pelumas dan oleh viskositas. 6. Minyak pelumas yang digunakan dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu minyak tumbuh-tumbuhan, minyak hewan, minyak mineral, dan minyak kompon. 7. Bahan tambahan aditif adalah zat kimia yang ditambahkan pada minyak pelumas dengan tujuan untuk memperbaiki sifat-sifat tertentu dari min yak yang bersangkutan. 8. Gemuk adalah produk padat agak cair, dengan kandungan minyak umumnya antara 75-95%. 9. Gemuk lebih tahan karat, tahan oksidasi, tahan udara lembab dan sebagainya.
Daftar rujukan Bangyo .S, 1999. Ilmu Logam, PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri. Surakarta. Beumer B.J.M 1994. Ilmu bahan logam jilid II, Bhratara. Jakarta. Hari Amanto dan Daryanto, 1999, Ilmu Bahan, Bumi Aksara, Jakarta. Yanmar Diesel. 1980. Buku Petunjuk Mesin Diesel Yanmar. PT. Yanmar Indonesia. Jakarta. Suyanto, 2001. Bahan Bakar dan Minyak Lumas, Sekolah Tinggi Perikanan, Jakarta. Warsowiwoho dan Gandhi Harahap, 1984. Bahan Bakar, Pelumas, Pelumasan dan Servis, Pradnya Paramita, Jakarta. Wartawan L. A, minyak pelumas, penerbit Gramedia, 1983.
