Pengaruh beban, scratch, dan pelumasan terhadap frictional pada CoCr alloy dan UHMWPE

JAFRI, Muhamad, Ir. Rini Dharmastiti, M.Sc., Ph.D

2008 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Sendi lutut tiruan yang merupakan sendi terbesar pada tubuh adalah salah satu komponen pendukung yang penting dalam kelancaran mobilitas pasien yang menderita arthritis dan kerusakan sendi pada lutut akibat kecelakaan. Pasangan material CoCr Alloy untuk komponen femoral dan komponen tibial menggunakan UHMWPE adalah salah satu pasangan material yang sering digunakan untuk menggantikan sendi lutut tiruan pada manusia. Penggunaan beban yang berlebihan, adanya goresan, dan pada pasangan material CoCr Alloy dan UHMWPE yang meluncur berlawanan arah akan menimbulkan gesekan dan gesekan menghasilkan frictional heat sehingga terjadi kenaikan temperatur di sekitar daerah gesekan. Perubahan temperatur sangat tergantung pada perubahan perilaku gesekan, perilaku keausan dan perilaku pelumas pada permukaan komponen sendi lutut tiruan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh beban, scratch, dan pelumasan terhadap frictional heat pada gesekan antara CoCr Alloy dan UHMWPE. Pada studi ini akan dilakukan pengujian terhadap CoCr Alloy yang melalui proses implantasi ion berbasis Nitrogen dan UHMWPE yang melalui proses die drawn. Jenis pengujian yang dilakukan adalah Pin on Plate Unidirectional Reciprocating Movement. Pengujian ini dilakukan pada kecepatan 116,5 mm/s dengan berbagai variasi beban yaitu : 180 N, 353 N, 462 N, variasi goresan yaitu 1 goresan sejajar, 2 goresan sejajar,1 goresan tegak lurus, 2 goresan tegak lurus dan variasi pelumasan yaitu pelumas A (BS 25,0), pelumas B (BS 19,3), pelumas C (BS 30,0), pelumas D (BSA 30,0). Secara keseluruhan dari ketiga variasi di atas kenaikan temperatur tertinggi terjadi pada variasi pembebanan 462 N sebesar 9,75 􀔨. Sedangkan kenaikan terendah terjadi pada variasi pelumas A yang merupakan cairan pelumas dengan komposisi rasio volume 25% serum dan 75% air destilasi (BS 25,0) hanya sebesar 3,01 􀔨. Kenaikan temperatur terjadi yang masih dalam batas kewajaran, karena batas kenaikan temperatur untuk aplikasi sendi lutut tiruan adalah di bawah 10 􀔨.

Replacement knee joint, which is the biggest joint of body, is one vital support component to mobility fluency of patient with arthritis and joint damage of knee as result of accident. CoCr Alloy material assembly for femoral and tibial components using UHMWPE is one material assembly often used for replacing replacement knee joint of human. Use of excessive load, scratch, CoCr Alloy material assembly and UHMWPE with opposite gliding operation will result in friction and the friction would produce frictional heat as to result in temperature increase around friction area. Temperature change was so dependent on surface of replacement knee joint components. This research goal is to find effects of load, scratch, and lubrication on frictional heat of friction between CoCr Alloy and UHMWPE. This experiment will test CoCr Alloy through Nitrogen-based ion implantation process and UHWPE through die drawn. The wear test used Pin on Plate Unidirectional Reciprocating Movement. This test was conducted in 116.5 mm/s speed with various load variations: 180 N, 353 N, 462 N; scratch variations: one vertical scratch, two vertical scratches and varying parallel lubricants, namely lubricant A (BS 25.0), lubricant B (BS 19.3), lubricant C (BS 30.0), lubricant D (BSA 30.0), serum + additive water lubricant of 19.3%, serum + additive water of 30%. Overall, from the three variations above, the maximum temperature difference was 9.75 oC at 462 N. Where as, the minimum temperature difference was 3.01 oC at lubricant A with volume ratio 25% serum and 75% aguades (BS 25.0), this temperature difference was in normal limit because the maximum difference temperature for knee is 10 oC.

Kata Kunci : Sendi lutut tiruan,CoCr Alloy,UHMWPE,Gesekan,Temperatur,Replacement Knee Joint,CoCr Alloy,UHMWPE,Friction,Temperature