Metrologi Ulir

Oleh: Taufiq Rochim Daftar Isi 1 M E T R O L O G I U L I R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 G E O ME T RI U LI R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 K E SA L AHA N P RO F I L UL I R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3. 1 K ES A LA HA N S UDU T SI S I ULI R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3. 2 KE KES A LA HA N PI PIT S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 T O L E RA NS I UL I R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4. 1 P EN Y IMP AN G AN F U ND AME NT AL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4. 2 BE BES A R DA DA E RA H T O L E RA NS I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 4. 3 T OL OLE RA RA NS NS I YA NG NG DI DI AN ANJ UR URK AN AN BA BAG I UL IR IR KO KO NS NST RU RUK SI SI UM UMU M. M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4. 4 PE PER NY A T A AN SP SPE SI F I K AS I UL UL I R P AD A GA GA MBA R TE TE K NI K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 5 P E NG U KUR A N G E O ME TR I UL I R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. 1 P EN G UK UR AN D I AME T ER MA YO R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. 2 P EN G UK UR AN D I AME T ER MI N O R.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. 3 PE PEN G UK UR AN DI DI AME T ER PI PI T S (D (DI AME T E R EF EF E K T I F ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1 Metode Mikrometer Ulir 16 5.3.2 Metode Tiga Kawat 17 5. 4 P EN G UK UR AN U LI R DA L AM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. 5 P EN G UK UR AN S UD UT UL I R DA N PI T S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. 6 K AL I B ER PE MER I K SA U LI R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6.1 Jenis Kaliber Pemeriksa Ulir 24 5.6.2 Bentuk Profil Ulir dan Toleransi Kaliber Pemeriksa Ulir 27

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultan MPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB, Tahun 2015

14 14 15 16 20 21 24

METROLOGI ULIR 1

1 METROLOGI ULIR

Ulir ( screw thread ) mempunyai fungsi yang sangat penting sebagai kesatuan konstruksi suatu m esin atau peralatan, baik sebagai alat pemersatu atau sebagai alat penerus (transmisi) daya. Jikalau pengukuran geom etrik poros atau lubang adalah untuk memastikan suaian (pasangan) yang direncanakan, maka pengukuran pengukuran geometrik ulir dimaksudkan untuk m emastikan kekuatan atau daya tahan kelelahan ulir dan/atau menjamin ketelitian pengubahan pengubahan gerak gerak dari gerakan (rotasi m enjadi gerakan translasi) dari sistem pengubahan gerakan yang memakai ulir. Pengukuran diameter poros atau lubang mudah dilaksanakan. Sebaliknya pengukuran geometrik ulir lebih sulit, sebab menyangkut beberapa elemen geometrik yang saling berkaitan yang menentukan profil ulir. Untuk mem eriksa kualitas (geometrik) ulir ulir memerlukan pemahaman akan beberapa elemen geometrik ulir pada mana didefinisikan beberapa beberapa jenis jenis toleransi geometrik ulir sebagai acuan. Berdasarkan acuan ini dapat ditetapkan baik tidaknya kualitas ulir (baik berarti sesuai dengan toleransi, buruk berarti tak sesuai). Jadi, bila tak ada acuan, sebenarnya kita tidak b isa mendefinisikan kualitasnya. kualitasnya. Dalam beberapa kasus, pengukuran beberapa elemen geometrik ulir bisa dilakukan untuk secara umum menentukan “kualitas ulir”. Dalam hal ini berarti mencoba untuk mencocokkan hasil pengukur an dengan daerah toleransi mana yang paling sesuai sehingga bisa ditetapkan “kualitas toleransi ulir” bagi ulir yang dimaksud. 2 GEOMETRI ULIR

Suatu ulir dapat dipandang sebaga i garis spiral yang melilit suatu silinder. Apabila suatu titik bergerak pada garis spiral ini, selain berputar mengelilingi penampang lingkaran, titik tersebut juga akan bergerak liner sejajar dengan sumbu silinder sepanjang p. Jarak p ini disebut dengan pits pitc h). Hubungan antara pits dengan diameter silinder ditunjukkan ( pitch sebagaimana gambar 1a di mana sudut ã disebut sebagai sudut kisar ( (lead angle). Biasanya ulir mempunyai satu alur tetapi ada juga ulir yang terdiri atas beberapa alur. Suatu ulir disebut dengan ulir kanan (right hand thread ) apabila dipandang dari penampang silinder titik pada ulir yang berputar searah jarum jam akan bergerak liner menjauhi mata. Sebaliknya jika bergerak mendekati mata, maka disebut dengan ulir kiri (left hand thread ). ).

Gambar 1

Hubungan antara kisar dengan sudut kisar, serta jenis ulir tunggal atau jamak.

Sesuai dengan fungsinya, ulir dibuat dengan profil (bentu k) tertent u. Sebagai contoh, ditunjukkan pada gambar 2 profil 3 buah ulir yang sering dipakai. Profil tersebut adalah : a Ulir ISO metrik atau Ulir Unified, digunakan sebagai ulir pemersatu. b Ulir Whitworth, dimaksud kan sebagai ulir pemer satu dan sekaligus sekaligus untuk mencegah kebocoran (dipakai sebagai ulir pipa). c Ulir Trapesium, dipakai sebagai ulir penggerak.


2 METROLOGI ULIR

Pada gambar 2a ditun jukkan nama-nama bagian (istilah) ulir yang dipandang dari penampang bidang potong yang melalui sumbu ulir. Secara sistematik dapat kita bahas definisi istilah tersebut sebagai berikut: - Ulir Luar (external thread ); ulir yang dibuat pada bagian luar, se bagaima na yang terdapat pada baut (bolt ). - Ulir Dalam (internal thread ); ulir yang dibuat pada bagian dalam, sebagaimana yang dipunyai oleh mur (nut ). - Puncak Ulir ( crest of thread ); puncak atau ujung ulir, baik untuk ulir luar maupun ulir dalam. Berupa garis lengkung atau lurus tergantung d ari profil ulir. - Sisi Ulir (flank of thread ); sisi lurus yang menghubungkan puncak segitiga dasar ulir. - Sudut ulir , á (angle of thread , included angle ); sudut antara sisi ulir yang berseberangan, yang diukur pada bidang yang melalui sumbu ulir (bidang aksial). - Sudut Sisi Ulir , á1, á2 (flank angle ); sudut antara salah satu sisi ulir dengan bidang yang tegak lurus sumbu ulir dan diukur pada bidang aksial. Untuk profil ulir yang simetrik, sudut sisi ulir ini sama dengan setengah sudut ulir, á1 = á2 = á/2. - Pits, p atau P ( pitch ); jarak antara titik pada sisi ulir yang sama dari dua profil ulir yang terdekat yang diukur pada bidang aksial dan sejajar sumbu. - Kisar (lead ); jarak yang ditem puh oleh salah satu komponen dari pasangan baut dan mur apabila salah satu komponen di putar satu putaran relatif terhadap pasangannya. Catatan: Denga n demikian, ada dua jenis pengukuran geometrik ulir yaitu pengukuran pits dan pengukuran kisar, yang mungkin memberikan hasil yang berbeda. - Sudut Kisar, ã (lead angle ); sudut antara garis yang menyinggung lingkaran pits dan menyinggung sisi ulir (berimpit dengan arah pits ulir) dengan bidang yang tegak lurus sumbu ulir. Sudut kisar diukur pada bidang melalui sumbu ulir. - Segitiga Dasar/Fundamental ( fundamental triangle ); segitiga yang terbentuk dengan menghubungkan tiga titik perpotongan antara sisi ulir yang diperpanjang sehingga saling memotong. Pada gambar 2a ditunjukkan sebagai segitiga KLM. Garis dasar LM sam a dengan pit s dan tinggi segitiga tersebut dinamakan dengan kedalaman teoretik (h, atau H , theoretical depth ). - Kedalaman Ulir, t atau T (depth of thread ); jarak antara puncak ulir dengan dasar ulir, diukur pada arah tegak lurus sumbu ulir. Jarak ini sama dengan jarak radial dari silinder minor sampai d engan silinder mayor. - Tebal Ulir ( axial thickness ); tebal profil antara sisi luar yang bertolak belakang yang diukur pada silinder pits searah dengan sumbu ulir. Jarak ini sama dengan jarak setengah pits. - Pemenggalan atau Pembulatan ( truncation & rounding ); ujung segitiga fundamental dipenggal atau dibulatkan dalam arah radial setinggi a atau a1 (A1 atau A).


METROLOGI ULIR 3

Gambar 2

Profil Geometrik ulir (ulir luar & ulir dalam).


4 METROLOGI ULIR

- Addendum; jarak radial antara silinder mayor sampai dengan silinder pits bagi ulir luar, atau jarak radial antara silinder pits sampai dengan silinder minor bagi ulir dalam. - Dedendum ; jarak radial antara silinder pits sampai dengan silinder minor bagi ulir luar, atau jarak radial antara silinder mayor sampai silinder pits bagi ulir dalam. - Diameter Mayor, d atau D ( mayor diameter , outside diameter , crest diameter , full diameter ); diameter silinder m ayor, yaitu silinder khayal yang mempunyai sumbu berimpit dengan sumbu ulir serta menyinggung puncak ulir. - Diameter Minor, d1 atau D1 (minor diameter , root diameter , core diameter ); diameter silinder minor, yaitu silinder kayal yang mempunyai sumbu yang berimpit dengan sumbu ulir serta menyinggung dasar ulir. - Diameter Pits, d2 atau D2 ( pits diameter , simple effective diameter ); (diameter efektif ) diameter silinder pits, yaitu silinder kayal yang mempunyai sumbu yang berimpit dengan sumbu ulir serta memotong sisi ulir sedemikian rupa sehingga tebal ulir dan jarak pada ruang kosong antara sisi ulir yang berseberangan adalah sama. - Diameter Fungsional, d' 2 atau D' 2 ( virtual effective diameter , functional diameter ); diamet er pits mur yang dipasang pada baut yang mem punyai profil sempurna sehingga sisi ulirnya saling bersinggungan. Karena adanya kesalahan pits dan/atau kesalahan sudut sisi ulir maka diameter fungsional akan lebih besar daripada diameter pits (berlaku untuk ulir luar; untuk ulir dalam berlaku kebalikannya yaitu diameter fungsional akan lebih kecil daripada diameter pits). Diameter fungsional ini merupakan dimensi yang penting bagi kaliber pemeriksa ulir. 3 KESALAHAN PROFIL ULIR

Ulir biasanya dibuat dengan salah satu dari tiga cara berikut: 1 dipotong dengan menggunakan pahat bermata potong tunggal (proses bubut). 2 dipotong dengan memakai pahat bermata potong jamak (proses tap). 3 dibentuk dengan proses pengerolan. Karena ketidaksempurnaan dalam proses pembuatan, mungkin terjadi kesalahan pada profil ulir yang terbentuk. Jenis kesalahan yang dapat mempengaruhi fungsi ulir umumnya ada 5 macam yaitu: 1 2 3 4 5

Kesalahan diameter mayor. Kesalahan diameter minor Kesalahan diameter pits. Kesalahan sudut sisi ulir. Kesalahan pits.

Kesalahan diameter fungsional

Dua kesalahan yang pertama, kesalahan diameter mayor dan diameter minor, mungkin disebabkan karena kesalahan dimensi (diameter) bahan poros ataupun kesalahan dalam penyetelan pahat pada mesin perkakas (terlalu dalam atau kurang dalam memotongnya). Tiga kesalahan yang terakhir sangat berpengaruh pada harga diameter fungsional. 3.1 KESALAHAN SUDUT SISI ULIR

Kesalahan sudut sisi ulir terutama disebabkan karena kesalahan sudut pahat yang dipakai sebagai perkakas potong atau karena kesalahan dalam penyetelan posisi pahat pada mesin perkakas. Untuk memahami pengaruh kesalahan sudut sisi ulir terhadap fungsi ulir, perhatikan contoh suatu ulir trapesium baut dengan salah satu sudut sisi ulir yang lebih kecil daripada yang seharusnya (sementara harga pitsnya adalah benar), lihat gambar 3a. PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultan MPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB, Tahun 2015

METROLOGI ULIR 5

Gambar 3

Efek kesalahan sudut sisi ulir á1 pada diameter fungsional ulir. Diameter fungsional (diameter mur pasangannya yang memiliki profil sempurna) harus diperbesar supaya bisa dipasangkan pada baut dengan ulir yang mem iliki kesalahan sudut sisi ulir.

Karena satu sudut sisi ulir baut lebih kecil daripada harga nominal (pada gambar 3 a berarti sisi ulir kiri dengan kesalahan negatif), maka puncak ulir baut akan masuk ke dalam bagian mur teoretik yang mempunyai profil yang benar (atau dasar ulir baut akan masuk ke dalam dasar mur teoretik bila kesalahan sudut adalah positif ). Supaya baut deng an kesalahan seperti ini tetap dapat dipas angkan pada mur , maka diam eter pits mur harus diperbesar. Sepintas harga koreksi diameter pits mur kelihatannya sebesar dua kali panjang DE, lihat gambar 3b. T etapi, karena sisi ulir yang lain (sisi ulir kanan) tetap berimpit maka efek pembesaran diameter pits akan menyebabkan pergeseran dalam arah sumbu ulir, sehingga pembesaran diameter pits cukup sebesar DE. Hubungan antara harga koreksi ini dengan tinggi ulir (t) dan sudut sisi ulir ( á1) adalah : Dalam Ä DEG; Dalam Ä ADG;

DE = DG /sin á1 DG = AD sin äá 1 = AD äá 1 = AC äá 1

Jadi,

Dalam Ä ABC ;

Maka

DE =

Apabila salah satu sisi ulir yang lain juga mempunyai kesalahan sudut sebesar äá 2, maka harga koreksi diameter pits menjadi :

di mana, d2(á)

= harga koreksi diameter pits akibat kesalaha n sudut sisi ulir; mm t = tinggi nominal ulir; mm = sudut ulir;  á äá 1 äá 2 = kesalahan sudut sisi ulir; radian (positif atau negatif)


6 METROLOGI ULIR

Dengan memasukkan harga p its p dan sudut ulir dari masing-masing profil, maka didapat rumus koreksi diameter ulir sebagai berikut, - Ulir ISO metrik

;

- Ulir Whitworth

;

- Ulir Trapesium

;

- Ulir British Association (BA)

;

Di mana p adalah harga pits (mm) dan äá2, äá 2 kesalahan sudut sisi ulir (derajat), dan diperoleh Äd2(2) dalam mm. 3.2 KESALAHAN PITS

Apabila ulir dibuat dengan cara memotong mem akai pahat be rmata potong tunggal (dibubut), maka ketelitian pits ulir akan bergantung k epada: a ketelitian (k ebenaran) hasil bagi ( rasio) antara kecepatan makan (gerakan translasi pahat) dengan kecepatan potong (k ecepatan putaran benda kerja). b ketepatan (keterulangan) hasil bagi tersebut. Jika dua hal di atas tak dipenuhi, maka akan terjadi kesalahan pits. Secara berur utan kesalahan pits ini dapat dijumlahkan dengan memperhat ikan tandanya (positif/negatif) sehingga untuk sepanjang ulir dapat diketahui kesalahan pits kumulatif (cumulative pitch error ). Berdasarkan grafik kesalahan kumulatif, dapat diklasifikasikan dua jenis kesalahan pits, yaitu: 1 Kesalahan pits progresif ( prog ressive pitch error ), dan 2 Kesalahan pitch periodik ( periodic p itch error ) Kesalahan pits progresif

Kesalahan ini timbul apabila hasil bagi kecepatan makan dan kecepatan potong adalah tidak benar (dan tetap harganya). Hal ini mungkin disebabkan karena kesalahan saat menetapkan kecepatan makan atau karena digunakan harga pendekatan jika pada mesin bubut yang bersangkutan tak ada harga yang dimaksud (misalnya dalam membuat ulir metrik digunakan mesin bubut yang memakai ulir penggerak dalam inch). Kesalahan pada ulir penggerak mesin bubut bisa menimbulkan k esalahan pits bagi ulir yang dibubut. Apabila kesalahan pits ini adalah tetap harganya sebesar äp, maka pa da setiap pos isi ulir akan ada kesalahan pits kumulatif sebesar n äp, di mana n adalah nomor urut dari ulir yang diperiksa. Grafik dari kesalahan pits progresif adalah seperti gambar 4a.


METROLOGI ULIR 7

Gambar 4

Grafik Kesalahan Pits Kumulatif.

Kesalahan pits periodik.

Kesalahan pits periodik terjadi apabila hasil bagi (rasio) kecepatan makan terhadap kecepatan potong tidak konstan. Hal ini dapat disebabkan oleh kesalahan pits pada roda gigi pemutar ulir penggerak kereta ( carriage) mesin bubut dan/atau spindel yang memutar benda kerja. Dapat juga disebabkan oleh adanya gerakan aksial (selama proses pemotongan berlangsung) pada ulir penggerak mesin bubut karena ketidakberesan pada bantalan tekannya. Kesalahan jenis ini biasanya bersifat periodik, yaitu secara bertahap naik kemudian turun dan grafik kesalahan pits kumulatif berbentuk sinusoidal seperti gambar 4b. Ketidaklurusan alur ulir (thread drunkenness).

Gambar 5

Ketidaklurusan alur ulir ( thread drunkenness).

Ketidaklurusan alur ulir disebabkan oleh adanya kesalahan pits periodik yang terjadi dalam selang satu pits. Kesalahan jenis ini tidak akan terlihat pada grafik kesalahan kumulatif seperti gambar 4. Karena, jika ulir satu persatu diperiksa dalam arah sejajar sumbu ulir maka grafik yang didapat akan selalu serupa dengan gambar 4. Kesalahan jenis ini lebih sulit diperiksa, dan pengaruhnya pada fungsi ulir hanya akan terasa apabila dimensi ulir relatif besar. Gambar 5 menunjukkan suatu ketidaklurusan alur ulir yang disebabkan oleh adanya perubah an sudut kisar dalam selang satu pits. Pengaruh kesalahan pits terhadap diameter fungsional.

Apabila ulir baut mempunyai kesalah an pits, mak a baut tersebut hanya aka n dapat dipasangkan pada mur yang mempunyai profil ulir yang benar dengan diameter pits yang lebih besar daripada harg a nominal. Hal ini berlaku bagi kesalahan pits berharga positif maupun negati f. Misalkan untuk sepanjang 1 pits ulir baut (atau untuk sejumlah n profil dari baut yang diperiksa) terjadi kesalahan k umulatif pits sebesar äp, maka ukuran ulir mur yang mempunyai bentuk dan pits yang benar yang dapat di pasang pada baut tersebut adalah seperti yang diperlihatkan gambar 6. Dari gambar 6 dapat diketahui bahwa:


8 METROLOGI ULIR

Maka, koreksi bagi diameter pits mur adalah sebesar :

Gambar 6

Pengaruh Kesalahan Pits pada diameter fungsional. Untuk beberapa jenis ulir, koreksi diameter pits akibat adanya kesalahan pits äp untuk di sepanjang l, adalah sebagai berikut : -

Ulir ISO metrik :

-

Ulir whitworth

-

Ulir trapesium :

-

Ulir B.A

:

:

Dengan demikian, bagi ulir yang mempunyai sekaligus kesalahan sudut sisi ulir dan k esalahan pits, maka diameter fungsionalnya menjadi lebih besar (bagi ulir luar; lebih kecil bagi ulir dalam). Diameter fungsional (diameter pits setelah dikoreksi) dapat dihitung yaitu:

4 TOLERANSI ULIR

Karena kesalahan sudut sisi ulir dan kesalahan pits berpengaruh pada diameter fungsional ulir, maka toleransi ulir cukup diberikan bagi tiga jenis diam eternya, yaitu : - diameter mayor, - diameter minor, dan - diameter pits. Menurut standar ISO R 965 ( General Purpose Metric Screw Thread Tolerance) toleransi ulir dinyatakan serupa dengan prinsip pemberian toleransi poros dan lubang. Dengan demikian, toleransi ulir didefinisikan terhadap tiga faktor, yaitu : - garis nol - penyimpangan fundamental, dan - besar daerah toleransi. Garis nol adalah garis profil dasar untuk ulir metrik, sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar 7. Dari garis nol ini dapat ditentukan


METROLOGI ULIR 9

Gambar 7

Gambar 8

Profil Dasar Ulir ISO metrik.

Toleransi Mur dan Baut. Contoh bagi mur kelas H, dan baut kelas g. PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultan MPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB, Tahun 2015

10 METROLOGI ULIR

letak dan besar daerah toleransi bagi ke tiga jeni s diamet er ulir sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 8. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa letak daerah toleransi suatu diameter relatif terhadap garis nol ditentukan oleh penyimpangan fundamental. Sementara itu, besar daerah toleransinya ditentukan oleh angka kualitas bagi ulir yang bersangkutan. 4.1 PENYIMPANGAN FUNDAMENTAL

Penyimpangan fundamental adalah batas daerah toleransi yang paling dekat den gan garis nol. Untuk s istem toleransi ISO, hal ini dinyatakan dengan suatu simbol huruf . Bagi ulir metrik yang umum dipakai ( general purpose ) digunakan simbol G dan H untuk ulir dalam (mur) dan simbol e, g dan h untuk ulir luar (baut). Harga penyimpangan fundamental bergantung pada simbol yang dipakai serta harga pits, sebagaimana rumus pada tabel 1A Tabel 1A

Penyimpangan fundamental daerah toleransi ulir.

Ulir luar

Ulir dalam





tak berlaku bagi p  0,75 mm

es = penyimpangan atas daerah toleransi baut, ìm EI = penyimpangan bawah daerah toleransi mur, ìm p = pits ulir, mm

Contoh:

Misalkan harga sebuah baut metrik (M10 x 1,5) dengan ukuran nominal d=1 0 mm dan harga p=1,5 mm . Berapakah harga penyimpangan fundamental bagi daerah toleransi untuk diameter mayor, diameter minor dan diameter pitsnya, apabila baut tersebut dibuat dari kelas g.

ìm (dibulatkan), maka,

- batas terbesar diameter mayor baut: mm - batas terbesar diameter minor baut:

mm - batas terbesar diameter pits baut:

mm.


METROLOGI ULIR 11

4.2 BESAR DAERAH TOLERANSI

Besar daerah toleransi diameter mayor, diameter minor dan diameter pits ditentukan berdasarkan angka kualitas toleransi. Menurut sistem ISO, hanya ada 4 macam diam eter saja yang diberi daerah toleransi berda sarka n angka kualitas, lihat tabel 1.B. Angk a kualitas t oleransi ba ut dan m ur. diameter mayor baut d 4 6

Tabel 1B

diameter pits baut,

d2

diameter minor mur, diameter pits mur,

3

8

4

5

6

7

8

D1

4

5

6

7

8

D2

4

5

6

7

8

9

Untuk angka kualitas 6, besar daerah toleransi dapat dihitung menurut rumus seperti yang tercantum dalam tabel 1.C . Tabel 1.C

Rumus untuk menghitung besar daerah toleransi bagi kualitas 6.

daerah toleransi diameter mayor baut, daerah toleransi diameter pits baut, daerah toleransi diameter minor (untuk 0,2  p  0,8 mm)

(untuk p > 1 mm) satuan : p [mm], d [mm], Td, TD [ ìm] Untuk kualitas selain 6, daerah toleransinya dihitung dengan menggunakan rumus pada tabel 1.C, kemudian dikalikan dengan faktor pengali sesuai dengan angka kualitasnya sebagaimana tabel 1.D. Tabel 1D

Faktor pengali gu na m enentukan besar daerah toleransi sesuai dengan kualitas. Kualitas Faktor Kualitas Faktor 3 4 5 6

0,5 0,63 0,8 1

7 8 9

1,25 1,6 2

Daerah toleransi bagi diameter pits mur (TD 2) dihitung dengan memakai rum us untuk diameter kisar baut ( Td2(6) ) sebagaimana pada tabel 1.C, kemudian dikalikan dengan faktor pengali sesuai dengan angka kualitasnya seperti yang tercantum pada tabel 1.E.


12 METROLOGI ULIR

Tabel 1.E

Faktor pengali untuk menentukan besar daerah toleransi bagi diameter pits mur, TD 2. Kualitas Faktor Kualitas Faktor 4

0,85

7

1,17

5

1,06

8

2,12

6

1,32

Beberapa aturan lain yang perlu diperhatikan adalah : 1 Diameter meter mayor baut, d, tidak b oleh melampaui garis batas nol (profil dasar). 2 Diameter minor baut, d 1, harus terletak di dalam daerah toleransi sebagaimana yang ditunjukkan di gambar 8. Penyimpangan fundamental dan besar daerah toleransi sebagaimana yang dibahas di atas secara skematik ditunjukkan seperti gambar 9.

Gambar 9

Skema daerah toleransi baut dan mur menurut sistem toleransi ulir ISO.

Contoh :

Untuk baut M10 x 1,5, yang dibuat dari k elas g dengan kualitas 8, berapakah besar daerah toleransi dan diameter minimum ba gi ke tiga macam diameter nya? Dari tabel 1.C, besar daerah toleransi untuk kualitas 8 adalah:

ìm

ìm

Untuk kualitas 8, m enurut tabel 1.D, diperoleh: ìm ìm

Menurut contoh yang lalu, diketahui bahwa diameter maksimum: mm


METROLOGI ULIR 13

mm mm Jadi, harga diameter minimum adalah: mm mm Harga diam eter inti baut minimum, sebagaimana penjelasan pada gambar 8, adalah :

mm.

4.3 TOLERANSI YANG DIANJURKAN BAGI ULIR KONSTRUKSI UM UM

Karena ulir luar selalu dipakai bersama-sama dengan ulir dalam, maka panjang pemasangan ulir merupakan faktor penting dalam menentukan toleransi. Panjang pemasangan ( ) ini telah distandarkan sehingga dikenal tiga macam harga yaitu, panjang (L), pendek (S), dan normal (N). Panjang pemasangan normal telah ditentukan dengan harga yang terletak di antara dua batas, yaitu : ukuran dalam mm. Untuk menekan ongkos pembuatan ulir serendah mungkin, dalam arti membatasi jenis perkakas potong dan alat ukur yang harus dipunyai oleh pabrik, maka standar ISO menganjurkan untuk memilih jenis toleransi sebagaimana tabel 1.F. Untuk menghindari overlap bagi setiap pasangan ulir (baut & mur), salah satu ulirnya harus mempunyai kelas h atau H. Toleransi bagi pasangan ulir yang umum adalah jenis 6H/6g, sedangkan bagi ulir dengan dimensi yang kecil (  M 1.4) dapat dipilih pasangan 5H/6h. Tabel 1.F, tersebut berlaku pula bagi ulir yang dilapis chrom atau nikel.

Toleransi yang dianjurkan bagi ulir konstruksi umum

Tabel 1.F

Ulir Dalam (Mur) Kualitas

G

H

panjang pemasangan

S

N

L

halus

-

-

-

normal kasar

Ulir Luar (Baut)

5G -

S

L

g

h

S

N

L

S

N

L

4H 5H 6H

-

-

-

-

-

-

6G 7G 5H 6H 7H

-

7g 8g

-

-

N

e

7H 8H

S

N

L

3h4h 4h

5h4h

6e 7e6e 5g6g 6g 7g6g 5h6h 6h

7h6h

-

-

-

8g 9g8g


-

-

-

14 METROLOGI ULIR

4.4 PERNYATAAN SPESIFIKASI ULIR PADA GAMBAR TEKNIK

Pada gambar teknik, spesifikasi ulir dituliskan dengan menggunakan simbol yang diatur menurut sistematika berikut: 1 Simbol huruf M, yang menandakan bahwa profil ulir adalah sesuai dengan standar ISO metrik.  2 Simbol angka, yang menyatakan diameter nominal, yaitu diameter luar profil ulir dasar dalam satuan mm. 3 Simbol angka, yang menyatakan harga pits dalam mm . Dipisahkan dari simbol angka sebelumnya dengan memakai tanda k ali (x). Apabila harga pits ini tak dinyatakan, maka dianggap ulir tersebut m empunyai harga pits yang “kasar” (besar) sesuai dengan tingkatan diameter nominalnya. 4 Simbol toleransi dinyatakan dengan angka dan huruf dan dipisahkan dari simbol sebelumnya dengan memakai tanda penghubung (-). Simbol Angka m enyatakan kualitas yang menentukan besar daerah toleransi. Simbol Huruf menyatakan posisi yang menentukan harga penyimpangan fundamental terhadap garis nol profil dasar. Simbol toleransi (angka dan huruf) ini menyatakan kelas toleransi bagi diameter pits dan diameter mayor , baik bagi baut (huruf kecil) maupun bagi mur (huruf besar). Apabila toleransi ulir baut untuk diameter pits berbeda dengan toleransi yang digunakan bagi diameter mayornya, maka dituliskan terpisah. Jikalau tanda toleransi tak dicantumkan, berarti baut yang dimaksud adalah dari kelas 6g atau mur yang dimaksud adalah dari kelas 6H. 5 Untuk menuliskan spesifikasi secara bersamaan bagi mur dan baut pasangannya, m aka pernyataan toleransinya digabungkan dengan memakai ta nda garis miring (/) di mana tanda toleransi mur didahulukan. Contoh untuk ulir ISO metrik dengan diameter nominal sebesar 10 mm.

Keterangan : M 10

;

Baut atau Mur dengan harga pits paling kasar yaitu 1,5 mm, toleransi kelas 6g atau kelas 6H.

M 10 x 1,5 - 6g ;

toleransi diam ete r pit s dan diam eter m ayor baut adalah 6g.

M 10 x 1,5 - 6H

;

toleransi diam eter pits dan diameter mayor mur adalah 6H.

M 10 x 1,5 - 7g6g

;

toleransi diameter pits adalah 7g toleransi diameter mayor adalah 6g

M 10 x 1,5 - 6H/6g

;

k elas toleransi m ur dengan baut dinyatak an bersama-sama.

5 PENGUKURAN GEOMETRI ULIR

Sebagaimana yang telah disinggung di m uka, pe ngukuran geometrik ulir bertujuan untuk memastikan kualitas geometrik ulir. Beberapa metoda pengukuran dapat dipilih sesuai dengan jenis geometrik ulir yang diperiksa. Dalam bab ini akan diulas metoda pengukuran diameter mayor, pengukuran diameter minor, pengukuran diameter pits, pengukuran geomet rik ulir dalam, pengukuran sudut sisi ulir, pengukuran pits, dan kaliber pemeriksa ulir. 5.1 PENGUKURAN DIAMETER MAYOR

Diameter mayor ulir adalah dimensi ulir yang terbesar, yaitu diameter silinder kayal yang menyinggung seluruh puncak ulir. Untuk ulir luar, pengukuran diameter mayor dapat dilakukan dengan m emakai jangka sorong (bagi ulir kualitas rendah), dengan mikrometer (bagi ulir kualita s meneng ah), dengan mikrometer indikator ( indicating micrometer ), atau mikrometer bangku ( bench micrometer ; yang memiliki kecermatan sebesar 1 ìm pada bagian indikatornya).



untuk profil ulir selain ISO metrik, digunakan simbol huruf lain. Biasanya diletakkan pada akhir urutan simbol spesifikasi, m isalnya : UNC, UNF, UNEF dan sebagainya. PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultan MPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB, Tahun 2015

METROLOGI ULIR 15

Kesalahan yang terjad i di saat pengukuran harus diusahakan sekecil mungkin. Sebaiknya tekanan pengukuran harus dijaga tetap dan serendah mungkin. Jikalau kecermatan dan ketelitian yang tinggi dikehendaki, maka dapat dipakai sebuah mikrometer bangku ( bench micrometer ) seperti yang diperlihatkan pada gambar 10. Landasan tetapnya berupa poros yang merupakan sensor suatu indikator. Indikator tersebut ( fiducial indicator ), berfungsi sebagai penjaga tekanan pengukuran. Pembacaan skala mikrometer hanya dilakukan setelah jarum indikator berada di tengah. Meskipun daerah pengukuran mikrometer ini cukup lebar (25 mm) dalam prakteknya mikrometer jenis ini lebih sering digunakan sebagai suatu komparator. Karena hanya sebagian kec il bagian ulir pada mikrom eter ini yang dipakai saat pengukuran secara tak langsung, efek kesalahan kisar yang mungkin ada pada ulir utama dapat dieliminir.

Gambar 10

Bench Micrometer.

Sebelum digunakan, posisi landasan tetap dapat diatur, sehingga jarak rahang ukur sesuai dengan suatu ukuran standar (blok ukur atau silinder referensi ) dan bersamaan dengan itu angka pada ska la mikrometer dapat ditetapkan (penyetelan kedudukan nol). Setelah benda standar diambil, barulah benda ukur dapat diukur. Hasil pengukuran dibandingkan dengan hasil pengukuran benda standar. Diameter m ayor suatu ulir dihitung dengan rumus berikut: di mana : d = diameter mayor, mm Dc = diameter silinder ref erensi, diameter yang paling dekat dengan diameter mayor yang akan diukur. Rt = pembacaan mikrometer sewaktu mengukur ulir, mm Rc = pembacaan mikrometer sewaktu mengukur silinder referensi, mm. Pengukuran diameter mayor sebaiknya diulang sekali atau dua kali pada beberapa posisi penampang poros ulir guna memeriksa kebulatan. Pengukuran pada beberapa tempat sepanjang sumbu ulir dilakukan untuk memeriksa ketirusan (k onisitas) yang mungkin ada pada baut yang diukur. 5.2 PENGUKURAN DIAMETER MINOR

Diameter minor adalah diameter silinder kayal yang mempunyai sumbu yang berimpit dengan sumbu ulir dan permukaannya menyinggung dasar ulir. Pengukuran diameter minor dilaksanakan dengan memakai mikrometer yang dibantu dengan batang prisma (batang V). Satu dari beberapa ma cam batang prisma (dengan dimensi dan radius ujung terten tu) dapat dipilih d isesuaikan dengan profil ulir supaya ujungnya menyinggung dasar ulir. Sebagaimana halnya dengan pengukuran diameter mayor, pengukuran diameter minor juga dilakukan secara perbandingan dengan suatu silinder referensi, lihat gambar 11.



Supaya kondisi kontak pengukuran hampir sama, bentuk benda standar sebaiknya disesuaikan dengan bentuk benda ukur. Jadi, dalam hal pengukuran diameter mayor, pemakaian silinder referensi lebih dianjurkan daripada pemakaian blok ukur. PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultan MPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB, Tahun 2015

16 METROLOGI ULIR

Gambar 11

Penggunaan batang prisma untuk pengukuran diameter minor.

Gambar 12 Floating Carriage Diameter Measuring Machine ; untuk melaksanakan pengukuran diameter minor dan pits dengan memakai sepasang batang prisma atau tiga silinder yang digantung pada kaitan.

Karena adanya pits ulir, posisi ujung prisma menjadi tidak segaris. Akibatnya, tim bul momen putar yang disebabkan oleh tekanan pen guku ran (F; Newton). Momen putar sebesar F.p/2 ( Newton. m) ini bertendensi untuk memutar ulir yang diukur. Untuk menghindari kesalahan pengukuran, ulir harus dipasang di antara dua senter tetap dan garis ukur mikrometer harus tetap tegak lurus sumbu ulir. Hal ini dapat dilaksanakan dengan memakai alat ukur yang disebut sebagai “alat ukur diameter dengan dasar mengambang” (floating carriage diameter measuri ng machine ), pada m ana suatu mikrometer bangku dapat bergerak m enyilang tegak lurus dengan sumbu penyenter, lihat gambar 12. Pemeriksaan ketirusan dan kebulatan silinder minor harus juga dilak ukan dengan m elaksanakan pengukuran pada beberapa tempat sepanjang sumbu ulir yang diukur.

5.3 PENGUKURAN DIAMETER PITS (DIAMETER EFEKTIF)

Diameter pits adalah diameter silinder kayal dengan sumbu yang berimpit dengan sumbu ulir dan memotong sisi ulir sedemikian rupa sehingga tebal ulir, yaitu jarak mulai dari ruang kosong di antara sisi ulir yang berseberangan sampai dengan sisi ulir berikutnya, adalah sama dan sam a dengan setengah harga pits. Pengukuran diameter pits dapat dilaksanakan dengan dua cara, yaitu : 1 dengan mikrometer ulir, atau 2 dengan dua/tiga kawat. 5.3.1 Metode Mikrometer Ulir

Mikrometer ulir adalah sejenis dengan mikrometer biasa, di m ana sepasang kontak yang berbentuk serupa dengan profil ulir dapat dipasangkan pada dua ujung sensor mikrometer. Kontak tersebut dibuat dari berbagai ukuran dan hanya sesuai bagi satu jenis profil ulir (m etrik, whitwort, dsb.) dengan tingkatan/kapasitas ukur untuk variasi harga pits yang tertentu (Metrik 0.4-0.5, 0.6-0.9, 1-1.75, 2-3, dst.-nya). Contoh bentuk kontak adalah seperti gambar 13.


METROLOGI ULIR 17

Gambar 13

Ujung kontak mikrometer ulir ( screw thread micrometer ).

Ujung kontak dengan sisi yang diperpendek lebih sering digunakan, sebab pengaruh kesalahan sudut sisi ulir maupun kesalahan sudut ujung kontak tersebut dapat dieliminir. Dengan demikian, dapat diukur diameter fungsional ulir. Kecermatan hasil pengukuran dipengaruhi oleh kualitas ulir yang diukur serta kecakapan sipengukur. Biasanya harga ketepatan pengukuran akan berkisar di antara ± 8 ìm sampai ± 20 ìm. Ketelitian dan kecermatan pengukuran yang tinggi akan dicapai apabila mikrometer tersebut digunakan seolah-olah sebagai kaliber ulir jenis rahang. Dalam hal ini, setelah rahang ukur distel sesuai dengan ulir standar, mikrometer ini dapat digunakan bagi pengukuran sejumlah ulir tanpa dilakukan perubahan jarak rahang ukurnya. Untuk kapasitas ukur dari 0 sampai den gan 2 5 mm, kedudukan nol mikrometer dapat diperiksa dengan cara merapatkan kedua ujung kontak. Sementara itu, untuk kapasitas ukur yang lebih besar d aripada 25 mm diperlukan kaliber penyetel khusus. 5.3.2 Metode Tiga Kawat

Cara pengukuran diameter pits yang cermat, teliti, dan banyak dipraktekkan adalah dengan metode tiga kawat . Cara tersebut ditunjukk an seperti gambar 14 di mana digunakan tiga buah silinder (kawat) dengan diameter yang sama. Setelah tiga kawat dengan diameter yang telah diketahui dipasang pada alur ulir, jarak M antara k awat yang berseberangan dapat diukur dengan memakai mikrometer-pembanding (komparator). Selanjutnya, diameter pits yang dicari dapat dihitung dengan rumus berikut, lihat gambar 14 b.

Gambar 14



Metoda Tiga Kawat untuk pengukuran diameter pits ulir luar.

Sama dengan metode dua kawat; di mana dalam hal pemakaian dua kawat, pengukuran harus dilaksanakan dengan alat ukur seperti floating carriage diameter measuring machine. PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultan MPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB, Tahun 2015

18 METROLOGI ULIR

Dalam ÄCDO, Dalam ÄCBE, Maka

. . . . . . . . . . . . . . (1)

Rumus di atas hanya berlaku bagi ulir yang berdiameter besar serta mempunyai harga pits p yang relatif kecil. Untuk geometri ulir yang umum di mana harga pits relatif besar, rumus 1 di atas harus dikoreksi akibat adanya sudut kisar ã serta tekanan pengukuran F yang bertendensi untuk mendeformasikan penampang kawat. Pengaruh dari sudut kisar ã adalah seperti yang ditunjukkan gambar 15. Karena adanya sudut kisar ã, maka :

. . . . . . . . . . . (2)

Gambar 15

Pengaruh sudut kisar ã pada hasil pengukuran dengan metoda tiga kawat. Untuk sudut ulir yang tertentu, : á = 60o, (metrik) maka

á = 55o (whitworth) maka

Karena adanya tekanan pengukuran F, rumus 2 perlu dikoreksi sehingga menjadi, . . . . . . . . . . . . . . . (3)

di mana dan äk tergantung pada diameter pits d 2. Secara grafik harga ä1 dan äk digambarkan seperti gambar 16.


METROLOGI ULIR 19

Dalam penur unan rumus M seb agaimana di atas dianggap tidak ada kesalahan pada ukuran diameter kawat, harga pits serta sudut ulir. Dalam prakteknya ke tiga hal terakhir ini tidaklah selalu benar, sehingga akan mempengaruhi ketelitian (kebenaran) harga M.

Gambar 16

Faktor koreksi karena sudut kisar dan tekanan pengukuran; bagi ulir metrik. Supaya pengaruhnya dapat diabaikan maka diameter kawat d D harus dåpilih sedemikian rupa sehingga persis menyinggung sisi ulir pada lingkaran pits. Apabila titik D dan E pada gambar 14 b berimpit, m aka harga diameter kawat yang terbaik adalah: Diam eter kawat terbaik :

.. . . . . . . . . . . . . . (4)

Bagi ulir metrik, d O = 0,577p ; ulir withworth, d O = 0,564p. Untuk menghindari banyaknya ragam diameter kawat, kawat pengukur ulir tersebut hanya dibuat menurut set yang tertentu. Carl Zeiss misalnya, membuat set yang berisi 21 buah kawat dari 0,17 mm sampai dengan 6,35 mm yang dapat digunakan untuk mengukur ulir dengan harga pits dari 0,25 mm sampai dengan 12 mm. Jika kawat set tersebut dipilih dengan benar, maka singgungan kawat dengan sisi ulir hanya menyinggung terhadap diameter pits paling jauh sebesar 0,1 p (ke atas atau k e bawah). Dalam hal pengukuran yang sangat cermat, maka pengaruh kesalahan diameter kawat, pits serta sudut ulir tidak boleh diabaikan, sehingga harga M perlu dikoreksi lebih lanjut.


20 METROLOGI ULIR

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . (5) M dihitung menurut rumus 3, sedangkan harga koreksi ÄM adalah: . . . . . . . . . . . . . (6)

di mana : - koreksi akibat k esalahan diameter kawat adalah K d ÄdD :

(ìm) - koreksi akibat k esalahan pits adalah Kp Äp,

Äp = kesalahan pits ( ìm)

- koreksi akibat k esalahan sudut ulir adalah K á Äá

Äá = kesalahan sudut ulir (radian)

Cara pengukuran yang cermat tersebut (misalnya bagi pengukuran geometri ulir utama mikro meter atau kaliber pem eriksa ulir) hanya dilakukan dengan alat ukur linear berkecermatan tinggi (lebih kecil daripada 1 ìm).

5.4 PENGUKURAN ULIR DALAM

Pengukuran ulir dalam lebih sulit dibandingkan dengan pengukuran ulir luar. Permukaan ulir sulit dicapai oleh sensor alat uk ur dan tak terlihat dengan jelas. Pengu kuran diamet er mayor dapat dilakukan dengan bantua n sepasang ujung kontak sebagaimana yang digunakan untuk mengukur ulir luar. Untuk pengukuran yang lebih cermat (misalnya diamete r pits kaliber ulir ring) digunakan metode dua bola. Dua buah ujung k ontak yang berupa bola (dengan diameter “ter baik”) dipasa ng pada ke dua belah rahang komparator (lihat gambar 17). Rahang gerak ber hubungan denga n kepala ambang yang mempunyai kontak dengan poros jam ukur. Kepala ambang selalu menekan poros dari jam uk ur karena adanya pegas. Jarak rahang ukur kom parator diatur untuk suatu harga tertentu (E) sesuai dengan dimensi ulir yang akan diukur, yaitu: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (7) di mana : E = ukuran standar yang ditentukan, mm D 2 = diameter teoretik; diameter pits ulir yang hendak diukur, mm H = tinggi segitiga fundamental profil ulir yang diukur, lihat gambar 2, Z = konstanta alat ukur, dalam hal ini sesuai dengan jarak a ditambah b (mm).


METROLOGI ULIR 21

Gambar 17

Pengukuran Ulir Dalam dengan memakai komparator bersensor bola.

Setelah harga E ditentukan, kedudukan kepala tetap komparator diatur sedemikian rupa (gambar 17 b) sehingga jarum jam ukur menunjuk nol. Kemudian komparator dipakai untuk memeriksa ulir (gambar 17c). Selisih antara harga diameter pits teoretik dengan diameter pits sebenarnya dapat diketahui dari penyimpangan yang ditunjukkan oleh jam ukur. 5.5 PENGUKURAN SUDUT ULIR DAN PITS

Seperti yang telah dibahas pada bab 3, kesalahan sudut ulir dan kesalahan pits akan menyebabkan diameter fungsional menjadi lebih besar/kecil daripada diameter pits. Dengan demikian, sebetulnya cukup dilakukan pemeriksaan apakah harga diameter tersebut masih berada dalam daerah toleransi diameter pits. Pengukuran sudut ulir dan pits biasanya dilakukan pada permulaan proses produksi ulir, supaya dapat dilakukan perbaikan bila diperlukan. Ulir dengan ku alitas tinggi, seperti halnya ulir pada kaliber pemeriksa ulir dan ulir utama mikrometer, memerlukan pengukuran kesalahan sudut ulir maupun pits. Dengan demikian, akibat k etidaksempurnaan proses pembuatannya akan bisa diketahui guna melakukan koreksi. Sudut ulir luar dapat diukur dengan m emakai profil proyektor. Supaya bayangan ulir dapat ke lihatan jelas pada kaca buram (layar proyeksi) sum bu ulir harus dibuat miring sebesar sudut kisar ( ã, lead angle/helix angle ) terhadap arah sinar k olimator. Cara seperti ini mempunyai kerugian, karena terjadi pemendekan bayangan jarak pits, lihat gambar 18b.


22 METROLOGI ULIR

Gambar 18

Pengukuran sudut ulir dengan profil proyektor; a bayangan ulir tidak akan tajam, karena terhalang oleh sisi ulir. b dengan memutar sumbu ulir sebesar ã, bayangan akan tajam te tapi terjadi distorsi; bayangan sudut ulir tidak sesuai aslinya. c dengan memutar ko limator, bayangan tajam dan tak terjadi distorsi.

Masalah ini dapat diata si dengan memutar sumber cahaya (kolimator) sehingga berkas sinar sejajar tersebut tidak terhalang ketika melalui celah ulir sampai ke lensa obyektif, lihat gambar 18 c. Dalam hal terakhir ini tidak akan terjadi pemendekan bayangan jarak pits dan sekaligus bayangan kelihatan tajam. Bayangan digerakkan (dengan menggerakkan meja) sampai tepinya berimpit dengan garis silang pada kaca buram pro yektor profil. Harga sudut ulir dapat dibaca pada skala sudut di pinggir piringan kaca buram. Sudut ulir-dalam tak dapat diukur secara langsung dengan profil proyektor. Untuk ini, perlu dibuat cetakannya (negatifnya) dengan memakai lilin, belerang, atau polimer ( Technovite). Setelah mengeras cetakan bahan ini dapat diukur dengan memakai profil proyektor. Pengukuran sudut ulirdalam dapat pula dilakukan dengan memakai contour recorder (pencatat bentuk penampang) sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar 19 b.


METROLOGI ULIR 23

Gambar 19

Pengukuran sudut ulir dalam; a dengan membuat negatif terbuat dari bahan lilin. b dengan memakai contour recorder .

Kesalahan pits dapat diukur dengan menggunakan mesin pengukur pits ( pits meas uring machine ). Gambar 20 menunjukkan prinsip pengukuran pits dengan alat sebagaimana yang dirancang oleh NPL (National Physical Laboratory, England). Alat tersebut mempunyai indikator ( fiducial indikator ) di mana sensornya mempunyai ujung bulat yang dapat dipilih sehingga dapat masuk k e dalam ruang antara ulir dan m enyinggung lingkaran pits. Ulir yang diperiksa dipasang pada senter yang dapat digeserkan dengan bantuan mikrometer berkecermatan tinggi pada salah satu ujungnya. Apabila mikrometer diputar, ulir akan bergerak dalam arah tegak lurus sumbu sen sor yang mengakibatkan sensor tersebut akan tertekan ke dalam dan ke luar mengikuti profil ulir. Setiap kali jarum indikator menunjuk pada garis referensi (fiducial line ) harga yang ditun jukkan pada skala mikrometer dibaca. Dengan demikian, dapat diketahui kesalahan pits yaitu selisih antara harga pits teoretik dengan harga yang dibaca pada mikrometer. Grafik kesalahan pits kumulatif  dapat dibuat dengan memeriksa sejumlah profil pada jarak yang tertentu. Biasanya dilakukan pengamatan sekali lagi, yaitu dengan mem utar ulir 180. Bila sumbu ulir tidak berimpit dengan sumbu senter, k esalahannya dapat dieliminir dengan cara m encari harga rata-rata dari ke dua pengamatan tersebut. P emeriksaan ulir-dalam dapat dilakukan dengan menggunakan alat bantu yang dipasangkan pada fiducial indicator , sehingga sensor yang dipasang pada batang penerus dapat mengikuti bentuk profil ulir dalam. Gambar 20 c menunjukkan prinsip kerja fiducial indicator . Sensor bergerak maju mundur mengikuti profil ulir yang digerakkan dalam arah transversal. Dalam hal ini, sumbu putar ikut bergeser sementara plat baja akan menahan gerakan sensor. Apabila gaya di sebelah kiri sensor F 1 tidak sama dengan gaya di sebelah kanan F 2, plat baja akan terpuntir sehingga badan di sebelah atas akan berputar pada sumbu putar. Akibatnya garpu akan memu tar jarum indikator. Jikalau sensor persis men yinggung diameter kisar ulir yang diperiksa, gaya F 1 akan sama dengan gaya F 2, garpu tidak berputar dan jarum indikator akan menunjuk garis referensi ( fiducial line ). Pada saat ini dilakukan pembacaan harga skala m ikrometer.



Grafik yang dihasilkan akan serupa dengan grafik kesalahan Kisar Kumulatif. PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultan MPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB, Tahun 2015

24 METROLOGI ULIR

Gambar 20

Pits Measuring Machine .

a Pengukuran Ulir Luar. b Pengukuran Ulir Dalam c Prinsip kerja fiducial indicator .

5.6 KALIBER PEMERIKSA ULIR

Kualitas geometrik ulir hanya dapat diketahui secara lengkap den gan cara mengukur ke lima besaran ulir (diameter: mayor, minor, pits; sudut sisi ulir, dan pits) seperti yang telah dibahas. Pengukuran ini akan memakan waktu, apalagi jikalau harus dilaksanakan untuk sepanjang baut/mur. Untuk mempercepat pemeriksaan kualitas geometrik ulir dapat digunakan kaliber pemeriksa ulir (screw gauge ). Cara ini dapat menghemat ongkos pemeriksaan ulir yang diproduksi secara massal. Biasanya hanya dipakai suatu jenis kaliber yang memeriksa satu elemen geometrik ulir yang terpenting yang sangat dipengaruhi oleh karakteristik proses pembuatan. Dengan mengetahui keadaan elemen tersebut, pada saat yang cocok dapat dilakukan perbaikan atas variabel yang mempengaruhi proses produksi guna menjamin kualitas ulir yang dihasilkan. 5.6.1 Jenis Kaliber Pemeriksa Ulir

Garis besar jen is kaliber ada dua, pertama untuk memeriksa ulir luar dan kedua untuk memeriksa ulir dalam. Untuk pemeriksaan ulir luar ada dua jenis kaliber yaitu kaliber ulir ring dan kaliber ulir celah, sedang bagi pemeriksaan ulir dalam digunakan kaliber ulir pena, lihat gambar 21. Jenis kaliber pemeriksa ulir dan cara pemeriksaan maupun pem akaiannya yang dibahas pada standar ISO (R 1502, ISO General Purpose Metric Screw Threads, Gauging ) adalah sebagai berikut :


METROLOGI ULIR 25

Gambar 21

Jenis kaliber pemeriksa ulir.

A Kaliber Pemeriksaan Ulir Luar A.1 Kaliber Ulir Ring GO (GO Screw Ring Gauge).

Ada dua jenis Kaliber Ulir Ring GO, yait u yang dapat distel dan yang tidak dapat disetel. Kaliber ini memeriksa batas material-maksimum bagi diameter fungsional ulir luar. Pemaka ian kaliber ulir Ring GO lebih dianjurkan dibandingk an dengan jenis kaliber lain, karena kaliber in i mengikuti prinsip Taylor  yang memeriksa diameter pits dan sekaligus memeriksa beberapa kesalahan seperti kesalahan pits, kesalahan sudut ulir, variasi sudut k isar dan kesalahan bentuk (kebulatan dan kelurusan untuk sepanjang badan kaliber). Panjang sisi ulir akan terperiksa juga, kare na kaliber ini mempunyai profil ulir yang penuh. Sewaktu dipakai, kaliber diputar dengan tanpa paksaan dan harus masuk untuk seluruh panjang ulir yang diperiksa. Kaliber ini mempunyai beberapa jenis pena pengecek dan penyetel, yaitu: - Pena ulir pengecek (GO & NOT GO); digunakan bagi pemeriksaan kaliber ulir Ring GO yang masih baru, - Pena ulir penyetel, untuk Kaliber Ulir Ring GO yang dapat distel, dan - Pena ulir pemeriksa keausan (NOT GO). A.2 Kaliber Ulir Rahang GO (GO Screw Calliper Gauge)

Kaliber Ulir Rahang GO memeriksa batas mak simum diameter pits (pada bidang aksial) yang cenderung untuk membesar sebagai akibat dari kesalahan pits dan sudut sisi ulir bagi baut yang diperiksa. Panjang sisi ulir juga diperiksa. Kalib er ini tidak m engikuti prinsip Taylor, karena kesalahan pits periodik serta kesalahan bentuk (kebulatan dan kelurusan baut) tidak akan terperiksa. Baut yang diperiksa harus masuk karena gaya beratnya sendiri ataupun dengan penekanan yang cukup sesuai dengan cara penyetelan yang digunakan bagi kaliber ini. Pem eriksaan diulang pada tiga posisi di sekeliling baut. Kaliber ulir rahang relatif lebih murah, mudah, dan cepat pemakaiannya dibandingkan dengan kaliber ulir ring. Untuk memastikan sifat ketertukaran ( interchangeability ) baut, secara berkala satu atau



Prinsip perencanaan kaliber menurut T aylor: - Kaliber GO harus memeriksa sebanyak mungkin elemen geometrik yang saling berkaitan yang menentukan profil geometrik yang diukur. Kaliber GO memeriksa elemen geometrik yang dimaksud pada harga batas material maksimum (poros paling besar atau lubang paling kecil). - Kaliber NOT GO harus memeriksa satu elemen geometrik (tak boleh berkaitan/bersinggungan dengan elemen geometrik lain). Kaliber NOT GO memeriksa elemen geometrik yang dimaksud pada harga batas material minimum (poros paling kecil atau lubang paling besar). PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultan MPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB, Tahun 2015

26 METROLOGI ULIR

beberapa produk (yang telah diperiksa dengan kaliber ulir rahang) diperiksa sekali lagi dengan memakai kaliber ulir ring. Dengan demikian, kaliber ulir ring ini menjadi tidak cepat aus (karena jarang dipakai). Untuk menghindari lenturan bagi baut yang tidak kaku (mempunyai lubang dan be rdinding tipis) dianjurkan untuk memakai kaliber ulir ring. Pe na Ulir Penyetel (GO) dapat dibuat untuk keperluan penyetelan posisi rahang, sehingga kalibe r ulir rahang, dengan frekuensi pemakaian yang cukup tinggi, dapat dengan mudah diperiksa dan distel ukurannya. A.3 Kaliber Ulir Rahang NOT GO (NOT GO Screw Calliper Gauge)

Kaliber ini memeriksa batas m inimum diameter pits. K ebalikannya dengan jenis GO, kaliber ulir r ahang NOT GO m engikuti prinsip Taylor (hanya memeriksa satu elemen geometrik). Pem eriksaan produk dilakukan pada tiga posisi di sekeliling baut, dan harus tidak masuk (kecuali pada dua ulir di ujung baut). Te rsedia j uga suatu pena ulir penyetel yang digunakan untuk menyetel posisi rahang ukurnya. A.4 Kaliber Ulir Ring NOT GO (NOT GO Screw Ring Gauge)

Seperti jenis rahang, kaliber ini memerik sa batas minimum diameter pits. Kaliber ini tidak sesuai dengan prinsip Taylor, yang terpaksa dipilih bila benda ukur tidak kaku. Kaliber Ulir Ring NOT GO di putar sehingga baut yang diperiksa (yang berdinding tipis) hanya dapat masuk tidak lebih dar i satu atau dua kali putaran. Kaliber ini bisa dilengkapi dengan, - Pena ulir pengecek (GO & NOT GO), digunakan untuk memeriksa kaliber ulir ring NOT GO yang masih baru, - Pena ulir penyetel untuk kaliber ulir ring NOT GO yang dapat distel, dan - Pena ulir pemeriksa keausan. A.5 Kaliber Ring at au Kaliber Rahang untuk memeriksa diameter Mayor.

Diameter mayor tidak diperiksa oleh jenis kaliber di atas (1 s.d. 4), oleh sebab itu pemeriksaannya dilakukan secara terpisah. Dalam hal ini dapat digunakan jenis kaliber ring atau rahang (tak berulir, GO & NOT GO) sebagaimana yang digunakan untuk mem eriksa toleransi poros. B Kaliber Pemeriksa Ulir Dalam. B.1 Kaliber Ulir Pena GO (GO Screw Plug Gauge).

Kaliber ini memeriksa diameter fungsional ulir dalam. Prinsip Taylor dipenuhi, karena selain memeriksa batas minimum diameter pits, pengaruh kesalahan lain juga diperiksa, antara lain kesalahan pits, kesalahan sudut sisi ulir, variasi sudut kisar dan kesalahan bentuk (kebulatan dan k esilindrisan). Kesalahan-kesalahan tersebut membawa pengaruh terhadap diameter fungsional, yang mana akan menjadi lebih kecil dibandingkan dengan diameter pitsnya. Selain itu, juga diperiksa batas minimum diameter mayor dan panjang sisi ulir . Sewaktu digun akan, ka liber ini harus bisa diputar tanpa paksaan masuk ke dalam untuk selu ruh panjang mur yang diperiksa. Secara berkala kaliber ulir pena GO biasanya diperiksa keausannya dengan pengukuran secara langsung (kaliber pemeriksa keausannya tidak perlu dibuat). B.2 Kaliber Ulir Pena NOT GO (NOT GO screw plug gauge).

Kaliber ini memeriksa apakah batas maksimum diameter pits ulirdalam tidak dilampaui. Kaliber Ulir Pena NOT GO diputar tanpa paksaan masuk ke dalam m ur yang diperiksa, tetapi tidak boleh masuk lebih dari dua kali putaran. Apabila mur yang diperiksa hanya mempunyai tiga ulir atau kurang, maka k aliber ini sama sekali harus tidak dapat masuk. B.3 Kaliber Pena pemeriksa diameter minor

Diameter minor mur diperiksa secara terpisah dengan memakai kaliber pena GO & NOT GO (tak berulir), sebagaimana yang digunakan untuk memeriksa toleransi lubang.


METROLOGI ULIR 27

5.6.2 Bentuk Profil Ulir dan Toleransi Kaliber Pemeriksa Ulir

Sesuai dengan fungsinya, dan sedapat mungkin m emenuhi prinsip perencanaan kaliber menurut Taylor, ditentukan 2 jenis profil ulir yang digunakan bagi kaliber pemeriksa ulir, yaitu profil penuh dan profil terpotong/terpenggal. Kaliber pemeriksa ulir GO selalu mem punyai profil ulir penuh se perti gambar 22 a&b. Sementara itu, kaliber pemeriks a ulir NOT GO mempunyai profil ulir terpotong yang hanya menyinggung di sekitar diameter pits supaya bila ada kesalahan pits maupun kesalahan sudut sisi ulir tidak akan berpengaruh, lihat gambar 22 c&d. Jumlah ulir k aliber NOT GO paling sedikit 2 buah. Karena kaliber juga dibuat, maka tidak luput dari kesalahan. Oleh sebab itu ditentukan toleransi pembuatannya. Daerah toleransi kaliber jelas harus lebih k ecil daripad a daerah toleransi produk yang diperiksanya. Selain itu, letak daerah toleransi harus ditentukan sedemikian rupa sehingga sebanyak mungkin produk yang baik (berada di dalam daerah toleransi) dapat diterima dan sesedikit mungkin produk yang jelek (berada di luar daerah toleransi) keliru dianggap baik. Harga toleransi serta pos isinya relatif terhadap daerah toleransi produk yang diperiksa dijelaskan seperti tabel 2.

Gambar 22

Jenis profil kaliber pemeriksa ulir;

A Kalib er GO pe meriksa ulir- dalam dengan pr ofil s isi penuh. B Kaliber GO pemeriksa ulir-luar dengan profil sisi penuh; bagi kaliber jenis rahang GO jarak antara rahang atas dan bawah sama dengan harga ke tiga diameter tersebut untuk pemeriksaan masing-masing diameter ulir yang dimaksud. C Kaliber NOT GO pemeriksa ulir-dalam; profil sisi ulirnya diperpendek. D Kaliber NOT GO pemeriksa ulir-luar; profil sisi ulirnya diperpendek; bagi kaliber jenis rahang NOT GO jarak antara rahang atas dan bawah sama dengan harga ke tiga diameter tersebut untuk pemeriksaan masing-masing diameter ulir yang dimaksud.


28 METROLOGI ULIR

Tabel 2

Toleransi Kaliber Pemeriksa Ulir (harga dalam ìm) A Daerah toleransi kaliber pemeriksa ulir luar dan pena penyetel serta pemeriksanya (untuk diameter pits baut). 1 Kaliber ulir ring GO; 2 Pena ulir pemeriksa GO untuk (1 ); 3 Pena ulir pemeriksa keausan untuk (1); 4 Pena ulir penyetel untuk kaliber ulir rahang GO; 5 Kaliber ulir ring NOT GO; 6 Pena ulir pemeriksa keausan untuk (5); 7 Pena ulir penyetel untuk kaliber u lir rahang NOT GO, atau kaliber ulir ring NOT GO yang dapat distel. B Daerah toleransi kaliber pemeriksa ulir dalam (untuk diameter pits mur). C Daerah toleransi kaliber pemeriksa diameter mayor ulir luar. D Daerah toleransi kaliber pemeriksa diameter minor ulir dalam.

T d2 di atas s.d.

TR

T CP

m

ZR

W GO

W NG

24- 50 50- 80 80-125 125-200 200-315 315-500 500-670

8 10 14 18 23 30 38

6 7 8 9 12 15 18

10 12 15 18 22 27 33

-4 -2 2 8 12 20 28

10 12 16 21 25½ 33 41

7 9 12 15 19½ 25 31

T D2 di atas s.d.

T PL

ZPL

W GO

W NG

24- 50 50- 80 80-125 125-200 200-315 315-500 500-670

6 7 9 11 14 18 22

0 2 6 12 16 24 32

8 9½ 12½ 17½ 21 27 33

6 7½ 9½ 11½ 15 19 23

Td di atas s.d. 36- 85 85-140 140-335 335-850 850-950

Z2 4 5 8 15 21

8 20 38 54 60

T D1 di atas s.d. 38-100 100-180 180-375 375-710 710-1250

Z1 4 5 8 13 23


9 22 38 52 65

Metrologi Ulir

Recommend Documents