Seperti yang telah kita bahas pada kesempatan sebelumnya, bahwa lubrikasi atau pelumasan adalah sebuah proses atau teknik untuk mengurangi gesekan serta keausan atas salah satu atau kedua permukaan yang saling bersentuhan dan bergerak relatif terhadap satu sama lain, dengan memberikan zat pelumas di antara keduanya. Sedangkan bahan yang berfungsi untuk mengurangi gesekan antara kedua permukaan tersebut disebut dengan pelumas.

Bahan pelumas menjadi komponen utama pada setiap sistem lubrikasi. Berbagai tipe pelumas telah dikembangkan dan terus diinovasikan untuk disesuaikan dengan kebutuhan mesin yang ada. Luasnya penggunaan bahan pelumas menjadikan penting untuk kita pahami sistem klasifikasi bahan-bahan pelumas tersebut. Pelumas dapat diklasifikasikan menjadi beberapa cara yakni pengklasifikasian secara umum, pengklasifikasian berdasarkan aplikasinya, serta pengklasifikasian berdasarkan zat aditifnya.

Secara umum bahan pelumas diklasifikasikan berdasarkan wujud dari materialnya, yakni liquid (cair), semi liquid (grease), dan padat. Pelumas liquid sangat kita pahami sebagai pelumas oli dan cukup lazim kita temui sebagai pelumas mesin kendaraan bermotor, gearbox, ataupun sistem lainnya. Pelumas semi liquid lebih dikenal sebagai grease memiliki kekentalan lebih tinggi dibandingkan dengan pelumas oli dan memang cenderung lebih “padat” daripada oli. Sedangkan pelumas padat memiliki wujud padat dan dibutuhkan pada kasus-kasus tertentu yang tidak dimungkinkan untuk menggunakan pelumas oli maupun grease.

  1. Pelumas Cair

Sebagian besar pelumas oli yang beredar di pasaran dan paling banyak penggunaannya terbuat dari bahan dasar minyak bumi. Oleh karena itulah sering kali kita menyebutnya sebagai mineral oil, yakni oli yang berbahan dasar dari minyak bumi hasil tambang (mining). Oli mineral dapat diklasifikasikan menjadi tiga macam yaitu Paraffinic, Naphtenic, dan Aromatic. Pengklasifikasian tersebut dilakukan berdasarkan sifat kimiawi serta fisika dari berbagai jenis oli mineral.

Struktur Kimia Oli Mineral
  • Oli Paraffinic (parafin) diproduksi melalui proses pemecahan molekul hidrokarbon minyak bumi atau biasa dikenal dengan hydrocracking. Sebagian besar molekul oli parafin memiliki struktur molekul rantai hidrokarbon panjang dan tidak bercincin. Oli parafin memiliki kestabilan viskositas dan tahan terhadap oksidasi. Oli ini memiliki titik temperatur bakar tinggi serta titik temperatur alir (pour point) tinggi. Pour point (titik alir) adalah titik temperatur dimana sebuah cairan memadat dan kehilangan kemampuannya untuk mengalir. Oli parafin sangat baik digunakan pada mesin manufaktur, untuk pelumas mesin industri, serta pada proses produksi industri karet, tekstil, dan kertas.
  • Oli Naphtenic diproduksi dari minyak bumi melalui proses distilasi atau penyulingan. Sebagian besar molekul oli naphtenic memiliki struktur cincin hidrokarbon jenuh. Dengan struktur kimia semacam itu, oli tipe ini memiliki tingkat viskositas rendah, titik bakar rendah (mudah terbakar), titik alir rendah, serta ketahanan terhadap oksidasi yang relatif rendah. Karena sifatnya yang mudah terbakar, maka oli naphtenic lebih cocok digunakan pada kondisi temperatur kerja rendah, terutama untuk pendingin trafo industri, serta pendingin pada proses permesinan.
  • Aromatic oil merupakan hasil dari proses pemurnian lebih lanjut dari oli parafin. Melalui proses pemurnian tersebut didapatkan oli dengan struktur hidrokarbon cincin-tak-jenuh. Cincin hidrokarbon tersebut bersifat jauh lebih stabil dan tidak mudah putus, sehingga oli aromatik memiliki titik bakar lebih tinggi. Pelumas oli aromatik berwarna hitam dan sangat lazim digunakan sebagai bahan seal manufaktur, serta sebagai perekat dan pengencer produksi aspal.

Pelumas oli mineral memiliki keterbatasan paling besar yakni kurangnya ketahanan terhadap temperatur kerja tinggi. Aromatic oil memang memiliki ketahanan terhadap temperatur tinggi, akan tetapi tingkat kekentalannya terlalu besar sehingga tidak mudah digunakan sebagai pelumas mesin. Solusi dari kelemahan tersebut adalah dibuatnya oli melalui proses sintesa sehingga didapatkan oli dengan spesifikasi terbaik sesuai dengan yang dibutuhkan. Pelumas jenis ini biasa kita kenal sebagai oli sintetis, sebab oli tipe ini tidak berasal dari minyak bumi melainkan dari bahan organik maupun anorganik yang melewati proses-proses khusus sehingga didapatkan spesifikasi yang dibutuhkan terutama ketahanan terhadap temperatur tinggi.

Pelumas oli sintetis memiliki beberapa tipe yang diklasifikasikan berdasarkan perbedaan karakteristiknya, yakni:

  • Polyalphaolefins (PAO) menjadi oli sintetis yang paling populer digunakan. Struktur kimia dan karakteristik PAO identik dengan oli mineral. Oli sintetis hidrokarbon jenis ini diproduksi melalui proses polimerisasi molekul hidrokarbon dari gas etilen dengan menggunakan katalisator logam.
  • Polyglycols (PAG). PAG diproduksi dari proses oksidasi etilena dan propilena. Hasil oksidan selanjutnya dipolimerisasi unti membentuk polyglycol. Oli jenis ini bersifat larut di dalam air, memiliki koefisien gesekan rendah, serta tahan terhadap tekanan kerja tinggi sekalipun tidak ditambahkan aditif tekanan tinggi.
  • Oli Ester. Tipe oli sintetis berikut diproduksi dengan mereaksikan asam dan alkohol dengan air. Karakter oli ester adalah ketahannya terhadap temperatur tinggi dan rendah.
  • Silikon. Silikon termasuk ke dalam polimer inorganik yang memiliki struktur molekul rantai berbentuk seperti tulang belakang dengan gugusan Si=O. Oli sintetis tipe ini yang paling populer adalah polydimethylsiloxane (PDMS) dengan monomer (CH3)2SiO. PDMS diproduksi dari silikon dan metilklorida. Contoh lain oli sintetis tipe ini adalah polymethylphenylsiloxane dan polydiphenylsiloxane. Viskositas oli silikon tergantung dari panjang molekul polimer serta derajat sambungan silang (cross-link) molekulnya. Sambungan pendek tidak silang molekul menghasilkan oli yang encer, sedangkan sambungan panjang silang molekul akan menghasilkan oli silikon elastis. Pelumas silikon mampu bekerja pada kisaran temperatur -73°C hingga 300°C.

Perpaduan antara oli mineral dengan oli sintetis biasa disebut dengan oli semi-sintetis. Dengan campuran maksimal sebanyak 30% oli sintetis, diharapkan akan didapatkan pelumas dengan kualitas tidak jauh berbeda dengan oli murni sintetis, namun dengan harga yang lebih terjangkau. Oli sintetis memang dikenal mahal karena proses pembuatannya yang lebih rumit dibandingkan dengan biaya mengolah oli mineral.

Kelebihan pelumas oli:

  • Kelebihan yang paling utama adalah sangat cocok digunakan pada mesin-mesin putaran tinggi.
  • Memiliki viskositas rendah sehingga mudah membentuk lapisan film pelumas di setiap permukaan logam yang dilindungi dan memastikan selalu ada jarak antara dua permukaan komponen yang bertemu.
  • Karena berfase cair maka ia sangat mudah menyerap dan memindahkan panas.

Kekurangan pelumas oli:

  • Membutuhkan ruang yang lebih besar untuk menampung oli.
  • Membutuhkan sistem sealing untuk mencegah oli bocor keluar.
  • Membutuhkan tambahan sistem pendingin jika pelumas bekerja pada temperatur ekstrim.
  • Tidak tahan terhadap oksidasi, kontaminasi air, dan pengotor-pengotor seperti debu atau yang sejenisnya.

2. Pelumas Semi-Cair (Grease)

Pelumas grease dibuat dengan jalan mengemulsi oli mineral atau oli nabati dengan pengemulsi metalik atau air pada suhu 400-600°F (204-316°C). Melalui proses ini didapatkan sebuah jenis pelumas yang memiliki tingkat kekentalan tinggi melebihi viskositas oli dan cenderung padat.
Grease memiliki karakteristik khas, yang membuatnya sangat cocok digunakan pada sebuah sistem mekanis yang hanya bisa dilubrikasi secara berkala, serta sistem yang tidak mungkin dapat dilubrikasi oleh oli. Grease juga berfungsi sebagai sealent untuk mencegah masuknya air atau material lain ke dalam sistem mesin. Karakteristik grease ditentukan oleh tipe oli (mineral, sintetis, nabati, atau lemak hewani), tipe pengemulsi (litium, sodium, kalsium, garam-garaman), serta aditif yang digunakan sebagai bahan baku (tekanan tinggi, perlindungan korosi, anti oksida, dan lain sebagainya). Berikut adalah enam macam grease berdasarkan parameter-parameter di atas:

  • Campuran Oli Mineral dengan Padatan. Grease tipe ini sangat cocok digunakan pada peralatan-peralatan dengan beban sangat tinggi serta bekerja pada kecepatan rendah. Contohnya adalah pengaduk bahan beton, dan bearing pada conveyor alat konstruksi berat.
  • Campuran Oli Aspal dengan Oli Ringan. Pelumas tipe ini tergolong sebagai grease ringan dengan kekentalan sedikit rendah. Sangat cocok digunakan pada komponen-komponen terbuka yang bertemu langsung dengan atmosfer. Kelebihan utama dari pelumas ini adalah kemampuannya untuk membentuk lapisan film yang mampu bertahan pada temperatur panas maupun dingin.
  • Extreme-Pressure Grease (EP Grease). Karakteristik unik dari EP Grease adalah adanya penambahan aditif khusus yang membuatnya memiliki kekuatan sangat baik untuk diaplikasikan pada berbagai macam kondisi ekstrim. Pelumas ini membentuk lapisan film yang justru bersifat mencegah pelumas untuk terlepas dari dua permukaan komponen, sehingga mencegah kedua permukaan komponen tersebut untuk bergesekan secara langsung. Lapisan film ini terbentuk dari adanya reaksi kimia antara logam dengan zat aditif pada grease, dan justru akan semakin kuat jika ada tekanan lebih terhadap grease.Beberapa zat aditif yang digunakan pada grease ini antara lain adalah klorin, fosfor, sulfur aktif maupun pasif, zinc, timbal, serta asbestos. Pemilihan zat aditif sangat bergantung dari jenis penggunaan grease seperti beban, kecepatan, kondisi permukaan, serta karakteristik mesin.
  • Roll-Neck (RN) Grease. RN grease sangat lazim digunakan pada bearing sederhana pada mesin-mesin berputar. Grease tidak memiliki karakteristik istimewa sehingga hanya cocok digunakan pada bearing dengan beban kerja rendah.
  • Soap Thicked Mineral Oils (STMO). Grease tipe ini menjadi yang paling banyak digunakan di dunia industri, sebab ia menggunakan oli mineral sebagai bahan utamanya dengan penambahan zat aditif kimia yang disesuaikan dengan kebutuhan penggunaan. Zat aditif tersebut antara lain adalah sodium, barium, lithium, kalsium, serta aluminium.
  • Grease Multi-Fungsi. Grease multi-fungsi memiliki karakteristik unik yaitu menggabungkan dua atau lebih sifat-sifat dari grease tertentu. Dengan cara ini akan didapatkan satu jenis grease yang mampu bekerja untuk beberapa kondisi berbeda. Dengan metode ini, bahkan kita dapat membuat satu jenis grease multi-fungsi untuk menggantikan hingga enam grease khusus. Sebagai contoh grease yang menggunakan emulsi lithium, selain memiliki ketahanan terhadap air dan korosi, ia juga memiliki ketahanan mekanis dan oksidasi yang baik.

Kelebihan grease:

  • Bertahan di hanya satu titik pelumasan yang diperlukan.
  • Tidak mudah rusak karena cat ataupun partikel-partikel debu atmosfer.
  • Tidak memerlukan pemberian grease yang terlalu sering.
  • Cocok digunakan pada poros tegak/vertikal.
  • Membantu proses sealing karena tidak mudah ditembus partikel debu.
  • Tahan air.
  • Cocok digunakan pada mesin dengan beban kejut, kecepatan rendah, serta beban tinggi.

Kekurangan grease:

  • Karena wujudnya yang semi-solid, maka sifatnya tidak dapat menjadi pendingin.
  • Sekali saja pengotor debu masuk dan bercampur dengan grease, ia tidak dapat dibersihkan. Sehingga partikel tersebut akan menjadi gangguan nagi performa grease.

3. Pelumas Padat

Pelumas padat atau juga dikenal dengan pelumas kering memiliki bentuk fase padat. Karakter gesekan kecil pada permukaan bahan pelumas padat tersebut terjadi karena struktur molekul berlapis dengan ikatan lemah antar lapisan molekulnya. Masing-masing lapisan molekul dapat bergeser relatif terhadap lapisan yang lain hanya dengan sedikit gaya saja, inilah yang membuat pelumas padat memiliki gaya gesekan rendah.Bahan yang paling banyak dikenal sebagai pelumas padat yaitu grafit, molibdenum disulfida, heksagonal boron nitrida, serta tungsten disulfida.

  • Grafit banyak digunakan di kompresor udara, industri makanan, sambungan rel kereta, roda gigi terbuka, ball bearing, serta alat-alat perbengkelan. Grafit juga lazim digunakan pada gembok dan mesin kunci. Hal ini dilakukan karena jika digunakan oli untuk melumasi mesin kunci, debu-debu di udara justru mudah menempel dan akan cepat merusak komponen-komponen mesin. Grafit mampu bekerja hingga temperatur 900°F (482°C). Di atas temperatur tersebut grafit akan teroksidasi dan meningkatkan nilai koefisien geseknya.
  • Molibdenum disulfida (MoS2) menjadi bahan pelumas padat kedua setelah grafit yang paling banyak digunakan. MoS2 memiliki karakter unik yang berbeda dengan grafit, jika grafit membutuhkan kelembaban dalam udara untuk melubrikasi komponen mesin, molibdenum disulfida tidak membutuhkan kelembaban tersebut. Bahkan MoS2 mampu bekerja pada kondisi udara vakum, karena hal inilah ia cocok digunakan pada peralatan-peralatan ruang angkasa.Di udara bebas molibdenum disulfida mampu bertahan hingga temperatur 700°F (371°C), di atas temperatur tersebut akan mengakibatkan MoS2 teroksidasi membentuk MoO3 dan SO2. Oksidasi tersebut bersifat menyerap kelembaban udara dan menaikkan koefisien gesekannya. Pada kondisi vakum yang tidak dimungkinkan terjadi proses oksidasi, molibdenum disulfida mampu bertahan hingga temperatur 2100°F (1150°C).
Susunan molekul Molibdenum Disulfida
  • Pelumas padat Heksagonal Boron Nitrida (h-BN) sangat baik bekerja pada temperatur rendah dan tinggi bahkan hingga 900°C. Pelumas ini sangat cocok digunakan apabila sifat konduktivitas listrik serta reaktifitas kimia dari grafit menjadi masalah. Kelebihan lain dari h-BN dibandingkan dengan grafit adalah sifat lubrikatifnya yang tidak memerlukan molekul air atau gas untuk terperangkap di antara lapisan-lapisan molekulnya. Karena itulah h-BN juga cocok digunakan pada kondisi vakum seperti halnya molibdenum desulfida.
  • Polytetrafluoroethylene (PTFE) menjadi bahan pelumas padat dikarenakan molekul penyusunnya yang mudah bergeser relatif terhadap molekul lainnya dengan hanya diberikan sedikit gaya geser. PTFE baik digunakan pada kondisi vakum maupun lingkungan atmosfer (hingga 290°C).

Kelebihan pelumas padat:

  • Lebih efektif ketimbang pelumas oli pada mesin dengan beban tinggi.
  • Sangat stabil pada kondisi temperature tinggi, serta pada kondisi lingkungan beradiasi dan reaktif.
  • Membuat desain mesin menjadi lebih sederhana karena tidak dibutuhkan ruang lebih seperti jika menggunakan pelumas oli.
  • Kebersihan mesin lebih terjaga.

Kekurangan pelumas padat:

  • Jika sekali saja lapisan film lubrikasi rusak, maka tidak akan dapat diperbaiki, keseluruhan bagian pelumas padat harus diganti.
  • Koefisien gesekan lebih tinggi jika dibandingkan dengan pelumas oli.
  • Mudah aus.

Referensi:

Categories: Mechanical

2 Comments

Adam · October 1, 2019 at 11:44 am

Kalau mau lebih tau tentang produk pelumas bisa cek di website https://rexco-solution.com
Terima kasih

Joko · September 12, 2018 at 1:06 pm

Wah bagus nih artikelnya, lengkap dan detail. jadi tau banyak tentang oli yang selama ini hanya pakai tapi tdk tau komposisinya.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *