Selasa, 12 April 2011

STUDI FORMULASI MINYAK LUMAS MESIN DIESEL UNTUK KENDARAAN

Oleh: Muhammad Hanifuddin, S.T
Penelitian Tahun 2010



Perkembangan teknologi pelumas selalu berhubungan  dengan perkembangan teknologi mesin dan peralatan yang digunakanKualitas pelumas yang lebih baik diperlukan untuk mengoptimalkan kinerja mesin. Pelumas yang paling dikenal di pasar adalah pelumas mesin. Banyak jenis, merek, dan kualitas produk ini diproduksi terutama untuk memasok sektor otomotif.  Peningkatan jumlah kendaraan otomotif dan perkembangan teknologi mesin modern membutuhkan kualitas pelumas yang lebih tinggi dari sebelumnya. Teknologi mesin terbaru bekerja pada kondisi yang semakin ekstrim, seperti suhu operasi yang lebih tinggi, putaran tinggi, tekanan operasi yang lebih tinggi, dan toleransi yang semakin kecil.  Semua kondisi ini harus bisa ditanggung oleh pelumas yang digunakan. Standar mutu pelumas  ini harus mencapai standar nasional dan internasional, seperti Standar Nasional Indonesia (SNI), American Petroleum Institute (API), Society of Automotive Engineer (SAE) dan standar Jepang (JASO).  Pada saat ini, kinerja pelumas mesin diesel telah mencapai API Service grade CJ-4 yang cocok untuk teknologi mesin diesel untuk kendaraan tugas berat tahun 2007 dan di atasnya Namun,  kebanyakan teknologi mesin yang digunakan di Indonesia mayoritas menggunakan tingkat API Service CF-4.
Karakteristik fisika dan kimia adalah pra-indikator untuk mengetahui mutu pelumas. Kualitas sesungguhnya  dari pelumas hanya dapat diketahui dengan uji kinerja dalam aplikasi di lapangan Karakteristik ini dapat diuji dengan uji jalan dengan acuan  lama  operasi (jam) atau jarak tempuh (kilometer).  Ini adalah salah satu alasan mengapa studi ini sangat penting.
Penelitian ini  diharapkan  menghasilkan satu formula SAE 15W40/API CF-4 yang memiliki kinerja yang baik yang dibuktikan berdasarkan hasil  pengujian di laboratorium dan uji kinerja yang dilakukan dengan cara uji jalan.  Formula ini dibuat  melalui beberapa langkah kegiatan antara lain  formulasi, blending, uji laboratorium, dan uji kinerja menggunakan mesin empat langkah mobil diesel penumpang sampai mencapai jarak tempuh 15.000 km. Karakteristik pelumas dipantau dengan mengambil sampel minyak lumasnya setiap  jarak tempuh   2.500 km, sehingga penurunan kualitas pelumas sepanjang studi ini bisa dicatat dan dimonitor.
Untuk mencapai hasil yang baik, penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahapan kegiatan : (i) formulasi dan persiapan sampel, (ii) persiapan dan pengkondisian mesin, termasuk overhaul dan rating komponen mesin, (iii) pelumas digunakan pada mesin uji dengan menempuh jarak  sampai 15.000 km dengan pemakaian normal rata-rata 300 km / hari, (iv) Sampling dan analisis karakteristik fisika-kimia minyak lumas yang digunakan. Pengambilan sampel dilakukan pada jarak tempuh 0 km, 2.500 km, 5.000 km, 7.500 km, 10.000 km, 12.500 km, dan seterusnya hingga mencapai atau mendekati nilai off-spec; (v) Analisis konsumsi pelumas yang disebabkan oleh penguapan, kebocoran, dll (vi) Overhaul dan rating komponen mesin (langkah ii), (vii) Mengevaluasi hasil uji laboratorium berdasarkan spesifikasi standar API CF-4 (SNI 06-7069.5-2005), dan (viii) Laporan Akhir .
Hasil pengujian menunjukkan bahwa formula SAE 15W40/API CF-4 memiliki karakteristik yang baik sesuai dengan standar spesifikasi.  Tabel di bawah ini, menunjukkan sifat-sifat  fisika dan kimia minyak lumas yang digunakan.

Tabel 1. Karakteristik fisika dan kimia minyak lumas yang digunakan

Parameter
Standard Value
Initial Value
(0 km)
Final Value
(15000 km)
Kinematic Viscosity, 100 oC, cSt, range
12.5-16.3
14,82
11,95
Viscosity Index, min
125
142
149
Flash Point, oC, min
200
230
226
TBN, mg-KOH/gr, min
5
11.54
8.86
TAN, mg-KOH/gr
Reported
0.01
0.81
pH
Reported
6.66
5.42
Metal Contents,
Ca
Mg
Zn
Warning level:
--
--
--
3,784.34
13.53
1024.26
--
--
--
Fe
Al
Cu
Cr
Si
>100
>30
>40
>20
>30
0.04
0.75
0.20
0.03
0.99
30.29
7.05
4.28
0.21
25.23
Bio-Rad IR Oil Analyser  juga digunakan untuk menganalisa karakteristik soot, produk oksidasi, fuel dilution, dan lain-lain. Tabel  di  bawah ini  menunjukkan hasil ujinya.

Tabel 2. Hasil uji Bio-Rad IR Oil Analyser
No
Jenis Uji
Nilai Normal
Hasil Uji
New Oil
Used Oil
IP-0
IP-1
IP-2
IP-3
IP-4
IP-5
IP-6
0 km
2500 km
5000 km
7500 km
10000 km
12500 km
15000 km
1
Antioxidant Reading

1
1
1
1
1
1
1
2
Water Petroleum Lube
(10 to 50)
14
12
12
13
14
15
16
3
Soot Value
<20
0
0
10
26
34
46
70
4
Oxidation By-Product
6 to 12
11
13
14
14
16
17
18
5
Nitration By-Product
3 to 8
5
6
6
7
8
9
9
6
Antiwear Reading
8 to 12
18
19
20
19
19
20
20
7
Diesel/JP8 Dilution
220 to 230
224
224
231
219
219
224
226
8
Sulfated By-Product
10 to 14
17
18
20
21
22
24
26
9
Ethylene Glycol ( Antifreeze)
0 to 1
0
0
0
0
0
0
0

Hasil uji karakteristik seperti ditunjukkan pada tabel 1 dan tabel 2, minyak lumas hasil formulasi menunjukkan nilai yang baik. Akan tetapi, walaupun secara keseluruhan nilai viskositas masih dalam rentang spesifikasi yang ditetapkan “stay in grade( ±20 % dari viskositas awal) namun melihat kecenderungan terjadinya sludge yang diindikasikan dari meningkatnya viskositas dan nilai soot (tabel 2) yang terus meningkat, sehingga kinerja mesin dapat terganggu, maka dipertimbangkan pada 15.000 km uji jalan dihentikan.
   Komponen mesin yang dinilai (rating) meliputi: piston, camshaft, tappet, conrod bearing, oil screen/filter, dan lain-lain. Hasil pengukuran dan rating komponen mesin menunjukkan kebersihan piston yang baik, keausan pada tingkat normal, tidak terjadi keausan abnormal, tidak terjadi kemacetan ring dan nilainya masih jauh di bawah warning level .  Metode yang digunakan untuk menilai komponen mesin adalah Merit Rating (metode rating CEC/M02-T70). Pengamatan terhadap piston mencakup kondisi kepala piston (crown cutting), kondisi ring piston (ring sticking), deposit celah cincin piston (groove filling), kondisi permukaan piston (skirt condition) dan sisi bawah piston (piston underside). Hasil rating piston dapat dilihat pada Gambar 1.




1. Hasil Rating Piston

Kesimpulan dari  studi ini adalah formula minyak lumas SAE 15W40 API CF-4 hasil studi, menunjukkan karakteristik unjuk kerja pelumasan yang baik selama uji jalan (road test) hingga jarak tempuh 15.000 km dan siap diproduksi secara massal jika memungkinkan .

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar