Materi 5 Pelumas [PDF]

Citation preview

PELUMAS MESIN (ENGINE OIL) Fungsi Oli engine melaksanakan beberapa fungsi dasar untuk memberikan pelumasan yang memadai. Oli engine bekerja untuk menjaga agar engine tetap bersih dan bebas dari karat dan korosi. Oli engine berfungsi sebagai coolant dan sealant; dan memberikan bantalan lapisan oli yang menjaga kontak yang minimum antara logam dengan logam, sehingga mengurangi friksi dan aus. Tetapi ini hanyalah fungsi dasar oli. Suatu aplikasi tertentu dan kondisi khusus menuntut penggunaan oli yang memiliki berbagai fungsi tambahan. Fungsi-fungsi tambahan ini membuat pemilihan oli yang sesuai menjadi langkah yang vital. Pemilihan minyak pelumas yang sesuai harus didasarkan atas persyaratan kinerja engine, sebagaimana yang ditetapkan oleh perusahaan pembuat, dan penggunaan dan kualitas bahan bakar yang tersedia. Diesel engine, misalnya, biasanya beroperasi pada kecepatan lebih rendah tetapi pada temperatur yang lebih tinggi dari engine bensin, sehingga membuat kondisinya sangat mendukung terjadinya oksidasi oli, pembentukan endapan dan korosi logam-logam bearing. Dalam kondisi ini, oli diharapkan berfungsi dalam kapasitas lebih. Di sinilah bahan aditif diminati. Karakteristik kinerja akhir oli tergantung dari oli dasar dan bahan aditif yang digunakan. Jumlah dan jenis bahan aditif yang digunakan berbeda-beda, tergantung dari sifat oli dasar dan lingkungan dimana oli tersebut berfungsi. Base Stock Oli pelumas dimulai dengan oli dasar atau base stock. Base stock adalah mineral (minyak bumi) atau sumber sintetis, walaupun vegetable stock dapat digunakan untuk aplikasi khusus. Base stock memberikan persyaratan pelumasan dasar engine. Namun demikian, kecuali bila dibantu dengan bahan aditif, oli dasar akan mengalami degradasi dan rusak dengan sangat cepat dalam beberapa kondisi operasi tertentu. Tergantung dari jenis base stock, minyak bumi, sintetis atau lainnya, berbagai bahan kimia aditif digunakan. Oli Mineral. Mineral stock dikilang dari petroleum (minyak bumi). Sumber minyak mentah dan proses pengilangan akan menentukan karakteristik base stock. Minyak mentah yang digunakan untuk pelumas diesel engine terutama terbuat dari parafin, napthene, dan senyawa aromatik. Minyak mentah dengan kandungan parafin yang lebih tinggi adalah yang paling sering digunakan di dalam oli engine campuran. Proses pengilangan dimulai dari distilasi vakum. Distilasi vakum memisahkan oli menjadi produk-produk dengan kisaran titik didih dan viskositas yang sama. Setelah distilasi vakum, oli harus dimurnikan untuk menghilangkan atau mengubah senyawa-senyawa yang tidak diinginkan. Pemurnian oli dasar biasanya dilakukan dengan ekstraksi pelarut dan hydrofinishing atau dengan hydrocracking dan hydrofinishing. Kedua proses ini digunakan untuk membatasi atau menghilangkan lilin sulfur dan aromatik. Variasi dalam proses pengilangan ini menghasilkan oli dasar dengan berbagai karakteristik. Mineral base stock adalah yang paling umum untuk formulasi oli diesel engine karena mineral base stock menunjukkan karakteristik yang terbukti dan siap tersedia dengan harga yang layak. Oli sintetis. Oli dasar sintetis dibentuk dengan proses yang mereaksikan secara kimiawi mineral-mineral dengan komposisi kimia tertentu untuk menghasilkan suatu senyawa dengan sifat yang direncanakan dan diprediksi. Oli dasar (base stock) ini memiliki indeks viskositas



yang jauh lebih tinggi dari HVI mineral base stock, sementara titik lumer mereka cukup rendah. Karakteristik ini membuat mereka menjadi komponen pencampur yang berharga ketika mencampur oli untuk pekerjaan ekstrim pada temperatur tinggi dan rendah. Kelemahan utama oli sintetis adalah harganya yang mahal dan suplai yang terbatas. Kelompok oli sintetis yang dikenal sebagai ester menyebabkan pembengkakan seal lebih besar daripada oli mineral. Kemungkinan penggunaan oli sintetis ester mensyaratkan bahwa rancangan komponen harus dipertimbangkan secara cermat untuk seal dan kompatibilitas oli ester. Penggunaan bahan pelumas oli dasar sintetis (synthetic base stock) di dalam engine-engine dan mesin-mesin Caterpillar dsetujui jika formulasi olinya memenuhi viskositas yang ditetapkan dan persyaratan kinerja Caterpillar untuk kompertemen dimana oli tersebut akan digunakan. Untuk kondisi sekitar yang sangat dingin, synthetic base stock perlu digunakan. Bahan aditif Bahan aditif memperkuat atau memodifikasi karakteristik tertentu oli dasar. Pada akhirnya, bahan aditif memungkinkan oli memenuhi persyaratan melebihi kemampuan oli dasar. Bahan aditif yang paling umum adalah deterjen, bahan penghambat oksidasi (oxidation inhibitor), bahan penyebar (dispersant), bahan alkalinitas, bahan anti-aus, bahan penekan titik lumer (pour-point depressant) dan viscosity index improver. Berikut ini adalah uraian singkat fungsi masing-masing bahan aditif dan bagaimana mereka berfungsi. Deterjen membantu menjaga engine tetap bersih dengan bereaksi secara kimia dengan produkproduk oksidasi untuk menghentikan pembentukan dan mengendapkan senyawa-senyawa yang tidak dapat larut. Deterjen yang digunakan dewasa ini adalah garam-garam logam yang disebut sulphonate, phenate, phosphonate atau salicylate. Bahan alkalinitas membantu menetralkan asam. Deterjen juga merupakan penetral asam kuat, dengan mengubah asam pembakaran dan oksidasi menjadi garam netral yang tidak berbahaya. Bahan penghambat oksidasi (oxidation inhibitor) membantu mencegah kenaikan viskositas, perkembangan asam organik dan pembentukan bahan yang mengandung karbon. Bahan antioksidan ini adalah bahan-bahan kimia berikut: zinc dithiophosphate, phenate sulphide, aromatic amine, sulphurised ester, dan hindered phenol. Bahan penekan (depressant) membantu mencegah pembentukan lumpur (sludge) dengan menekan kontaminan dan menjaganya agar tetap dalam bentuk suspensi. Jenis depressant yang umum meliputi polyisbutenyl succinimide dan polyisobutenyl succinic ester. Bahan anti-aus (anti-wear agent) mengurangi friksi dengan membentuk lapisan pada permukaan logam dan dengan melindungi permukaan-permukaan logam dari korosi. Jenisjenis utama bahan ini adalah detergen alkalin, zinc dithiophosphate, dan dithiocarbamate. Bahan penekan titik lumer (pour-point depressant) menjaga fluida oli pada temperatur rendah dengan mencegah pertumbuhan dan penggumpalan kristal lilin. Jenis-jenis bahan penekan titik lumer adalah polymethacrylate; styrene-based polyester, hubungan silang alkyl phenol dan alkyl napthalene.



Viscosity index improver membantu mencegah agar oli tidak menjadi terlalu encer pada temperatur tinggi. Viscosity index improver (VI improver) adalah bahan kimia yang “memperbaiki” (mengurangi) tingkat perubahan viskositas bila temperatur berubah. Bahanbahan kimia yang digunakan sebagai viscosity index improver adalah polyisobutene, polymethacrylate, styrene-based polyester, styrene-based copolymer dan ethylene propylene copolymer.



Total Base Number (TBN) Untuk memahami Total Base Number (TBN), Anda membutuhkan pengetahuan tentang kandungan sulfur bahan bakar. Sebagian besar bahan bakar solar mengandung sejumlah sulfur. Jumlahnya tergantung dari jumlah sulfur di dalam minyak bumi yang menjadi sumber bahan bakar solar tersebut dan/atau kemampuan pengilang untuk membuangnya. Salah satu fungsi oli pelumas adalah menetralisasi produk sampingan sulfur, yaitu asam yang mengandung sulfur atau asam sulfur dan dengan demikian menghambat kerusakan karena korosi pada engine. Bahan aditif (terutama deterjen) di dalam oli mengandung senyawa alkalin yang diformulasikan untuk menetralisir asam-asam ini. Ukuran alkalinitas cadangan ini di dalam suatu oli dikenal sebagai TBN-nya. Umumnya, semakin tinggi nilai TBN, semakin banyak alkalinitas cadangan atau kemampuan menetralisir asam yang terkandung di dalam oli. Abu atau Abu Sulfat Kandungan abu di dalam suatu oli adalah residu oli pelumas yang tidak dapat terbakar. Bahan aditif detergen oli pelumas mengandung turunan logam, seperti senyawa barium, kalsium, dan senyawa magnesium yang merupakan sumber umum abu. Senyawa logam organik ini di dalam oli memberikan TBN untuk alkalinitas oli. Kandungan abu yang berlebihan akan menyebabkan endapan abu yang dapat menghambat efisiensi dan tenaga engine. Viskositas Viskositas adalah salah satu dari sifat oli yang lebih penting. Viskositas adalah resistensi oli untuk mengalir. Viskositas berhubungan langsung dengan seberapa baik oli dapat melumasi dengan membentuk suatu lapisan untuk memisahkan permukaan-permukaan yang akan bersentuhan satu dengan yang lain. Terlepas dari berapapun temperatur ambien dan temperatur engine, oli harus mengalir dengan cukup untuk memastikan suplai yang cukup ke semua komponen-komponen yang bergerak. Semakin kental oli, semakin tebal pula lapisan oli yang diberikan. Semakin tebal lapisan oli, maka semakin resisten oli tersebut untuk disapu atau digosok dari permukaan-permukaan yang dilumasi. Sebaliknya, oli yang terlalu tebal akan memiliki resistensi terlalu tinggi untuk mengalir pada temperatur rendah dan tidak dapat mengalir cukup cepat ke komponenkomponen yang membutuhkan pelumasan. Oleh karena itu, hal yang sangat penting adalah bahwa oli memiliki temperatur paling rendah dimana engine diharapkan beroperasi. Viskositas oli akan berubah jika temperatur berubah, yaitu menjadi lebih encer bila temperaturnya semakin tinggi. Teknik pengilangan dan bahan aditif meningkatkan Indeks Viskositas (Viscosity Index – VI) oli. Semakin tinggi angka indeks viskositas oli, semakin rendah kecenderungan viskositasnya untuk berubah bila temperatur berubah.



Sistem penggolongan oli standar Society of Automotive Engineers (SAE), yaitu SAE J300, menggolongkan oli berdasarkan viskositasnya (melalui sistem angka seperti SAE 10W, SAE 30, SAE 15W40, dan sebagainya). Masing-masing grade atau angka viskositas memiliki batas-batas untuk viskositas oli pada temperatur tertentu. Untuk grade viskositas yang ditetapkan dengan “W”, viskositas oli ditentukan oleh viskositas pada temperatur 100°C maupun pada temperatur rendah maksimum untuk pengengkolan (cranking) dan pemompaan (pumping). Dengan kata lain, viskositas oli telah diuji untuk memverifikasi aliran oli dibawah temperatur rendah tertentu. Oleh karena itu, “W” di dalam suatu grade viskositas oli umumnya dipahami memiliki arti bahwa oli cocok untuk pekerjaan pada musim dingin. Untuk grade-grade oli tanpa “W”, viskositas oli ditetapkan hanya pada temperatur 100°C saja. Tabel dibawah ini menunjukkan viskositas untuk berbagai grade viskositas oli. Viskositas Temperatur Rendah Grade Viskositas SAE



Crankingb (cP) maks pada temperatur °C



Pumpingc (cP) maks tanpa yield stress pada temperatur °C



Viskositas Temperatur Tinggi Low Shear Rate Kinematicd (cSt) pada 100°C Min.



High Sheare Rate (cP) pada min. 150°C.



Maks.



0W



6200 pada -35



60.000 pada -40



3,8



-



5W



6600 pada -30



60.000 pada -35



3,8



-



10W



7000 pada -25



60.000 pada -30



4,1



-



15W



7000 pada -20



60.000 pada -25



5,6



-



20W



9500 pada -15



60.000 pada -20



5,6



-



25W



13.000 pada -10



60.000 pada -15



9,3



-



20



-



-



5,6