77425765 Kekasaran Permukaan Klpk 5
-
Upload
irfan-mahyunis -
Category
Documents
-
view
93 -
download
1
Transcript of 77425765 Kekasaran Permukaan Klpk 5
LAPORAN PRAKTIKUM
METROLOGI INDUSTRI
MODUL 4 : KEKASARAN PERMUKAAN
Disusun Oleh : JOSSY KOLATA (1007121681)
KELOMPOK 5
LABORATORIUM PENGUKURAN PROGRAM STUDI SARJANA JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU
2012
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan rahmat, taufiq, dan hidayahnya sehingga penulis dapat
menyelesaikan “laporan praktikum metrologi” yang membahas pengukuran
kekasaran permukaan tepat pada waktunya dengan hasil yang baik.
Laporan ini berisi teori-teori dasar mengenai kekasaran permukaan , cara
penggunaan alat ukur kekasaran permukaan. Prosedur praktikum yang sangat
berguna untuk mendapatkan hasil yang baik pada saat ingin melakukan
pengukuran menggunakan alat ukur kekasaran permukaan penulis isikan
dalam laporan ini, Laporan ini juga berisi data analisa dari praktikan
berdasarkan data yang didapatkan selama praktikum. Gambar-gambar yang
mendukung penulis lampirkan dalam laporan ini.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan yang terdapat pada laporan
ini baik dari segi isi maupun dari segi penulisannya. Sehingga penulis
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan
laporan-laporan berikutnya. Semoga laporan ini bermanfaat dan dapat
membantu dalam pelaksanaannya.
Atas perhatiannya penulis ucapkan terima kasih.
Pekanbaru, Desember 2011
Penulis
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...................................................................................... i
DAFTAR ISI ............................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ......................................................................................... iv
DAFTAR NOTASI ....................................................................................... v
BAB I ........................................................................................................1
PENDAHULUAN .........................................................................................1
1.1 Latar Belakang ..............................................................................1
1.2 Tujuan Praktikum ..........................................................................1
1.3 Alat-Alat yang Digunakan ...............................................................1
1.4 Benda Ukur ...................................................................................2
1.5 Pelaksanaan Praktikum ..................................................................2
BAB II ......................................................................................................3
TEORI DASAR ...........................................................................................3
2.1 Pengertian Kekasaran Permukaan ...................................................3
2.11 Permukaan dan Profil .............................................................3
2.12 Parameter Kekasaran Permukaan ............................................4
2.13 Pembahasan Harga Parameter Kekasaran Permukaan ...............7
2.2 Alat Ukur Kekasaran Permukaan ................................................... 10
2.21 Bagian-bagian Alat Ukur Kekasaran Permukaan ...................... 12
BAB III ................................................................................................... 14
DATA PENGAMATAN ................................................................................ 14
BAB IV .................................................................................................... 18
ANALISIS DAN KESIMPULAN .................................................................... 18
4.1 Analisis ....................................................................................... 18
4.2 Kesimpulan ................................................................................. 19
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 20
LAMPIRAN .............................................................................................. 21
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | iii
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR 2.1 BEBERAPA ORIENTASI BIDANG POTONG PADA PERMUKAAN .......................4
GAMBAR 2.2 POSISI PROFIL REFERENSI, PROFIL TENGAH, PROFIL AKAR TERHADAP PROFIL
TERUKUR, UNTUK SATU PANJANG SAMPEL. ...................................................5
GAMBAR 2.3 ANALISA PROFIL TERUKUR DALAM ARAH SUMBU GERAK SENSOR ALAT UKUR.
SATUAN ANALISIS PADA ARAH ML ADALAH DALAM MM. ....................................6
GAMBAR 2.4 KURVA ABBOTT, HUBUNGAN ANTARA KEDALAMAN C (ΜM) DENGAN BAGIAN
PANJANG PENAHAN TP (%) .....................................................................7
GAMBAR 2.5 PROFIL “BERDURI” DAN PROFIL “BERCELAH”. KEDUA PROFIL TERUKUR INI ...8
GAMBAR 2.6 PENENTUAN KETINGGIAN GELOMBANG W UNTUK PROFIL BERGELOMBANG ....8
GAMBAR 2.7 SENSOR ALAT UKUR KEKASARAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN PENGUBAH
(MEKANO) OPTO-ELEKTRIK .................................................................... 10
GAMBAR 2.8 PICK-UP (PU-A2) ...................................................................... 12
GAMBAR 2.9 PRINSIP OPTO-MEKANIK ............................................................... 12
GAMBAR 2.10 DRIVE UNIT ............................................................................ 12
GAMBAR 2.11 AMPLIFIER.............................................................................. 13
Gambar 3.1 Grafik hasil pengukuran..........................................................14
GAMBAR 3.2 GRAFIK HASIL PENGUKURAN DENGAN PARAMETER-PARAMETER ............... 14
Gambar 1. meratakan meja rata ............................................................... 21
GAMBAR 2. POSISI WATER PAS (A,B) DIAGONAL (C,D) HORIZONTAL ........................ 21
GAMBAR 3. POSISI BENDA UKUR ..................................................................... 21
GAMBAR 4. KALIBRASI DRIVER UNIT ................................................................. 21
GAMBAR 5. PEMBACAAN GRAFIK ...................................................................... 21
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | iv
DAFTAR TABEL
TABEL 2.1 BEBERAPA PROFIL TEORITIK DENGAN HARGA PARAMETER “KEKASARANNYA” .................. 9
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | v
DAFTAR NOTASI
Simbol keterangan satuan
Ra Kekasaran rata-rata aritmetik ( m)
Rg Kekasaran rata-rata kuadratik ( m)
Rz Kekasaran total rata-rata ( m)
kekasaran total ( m)
kekasaran perataan ( m)
panjang sampel (mm)
R1,2,3,4,5 jarak profil alas ke puncak tertinggi profil terukur (titik)
R6,7,8,9,10 jarak profil alas kelembah terendah profil terukur (titik)
H1,2,3,...,32 jarak profil tengah ke profil terukur (titik)
Y1,2,3,...,32 jarak profil referensi keprofil terukur (titik)
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada proses pembuatan komponen alat-alat industri ataupun pemesinan
yang menggunakan mesin perkakas memiliki tingkat kekasaran yang berbeda-
beda. Sedangkan dalam proses assembly suatu alat dibutuhkan tingkat
kekasaran yang baik pada beberapa komponen. Seperti pemasangan poros
dengan lubang dan lain sebagainya. Kekasaran permukaan sangat
berpengaruh pada kualitas assembly suatu komponen, karena semakin baik
kekasaran permukaan yang digunakan maka akan semakin bagus alat
tersebut dalam beroperasi. Pada metrologi dan kontrol kualitas di bahas cara
untuk memahami dan mengidentifikasi suatu kekasaran permukaan pada
suatu profil. Untuk menunjang materi kekasaran permukaan yang dijelaskan
dalam metrologi dan kontrol kualitas dilakukan praktek secara langsung yang
di laksanakan di laboratorium pengukura bahan.
1.2 Tujuan Praktikum
Pada pelaksanaan praktikum kekasaran permukaan dilaboratorium
pengukuran bahan bertujuan untuk :
1. Mahasiswa dapat mengenal alat kekasaran permukaan dan prinsip
kerjanya.
2. Mahasiswa dapat menggunakan alat ukur kekasaran permukaan dengan
prosedur yang benar, dari hasil yang didapatkan mahasiswa mampu
mendapatkan parameter-parameter yang dibutuhkan dalam menganalisa
kekasaran permukaan suatu profil.
3. Dalam pengukuran yang berulang mahasiswa dapat mengetahui
perbedaan-perbadaan hasil yang di dapatkan.
4. Untuk melatih disiplin dan tanggung jawab kepada mahasiswa.
1.3 Alat-Alat yang Digunakan
Dalam pelaksanaan praktikum kekasaran permukaan dilaboratorium
pengukuran bahan alat-alat yang digunakan adalah :
1. Meja rata
Digunakan sebagai dudukan Drive Unit, Pick-up, dan benda ukur.
2. Water pas
Digunakan sebagai pengukur kerataan dan kedataran meja rata.
3. Alat ukur kekasaran permukaan yang terdiri atas :
A. Drive Unit (DR-30x31 )
B. Pick-up (PU-A2)
C. Amplifier (AS-1700)
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 2
1.4 Benda Ukur
Benda ukur yang digunakan pada praktikum kekasaran permukaan
adalah :
1. Spesimen kalibrasi alat ukur kekasaran permukaan
1.5 Pelaksanaan Praktikum
Dalam praktikum mengukur kekasaran permukaan terdapat beberapa
prosedur yang harus diperhatikan agar praktikum berjalan dengan baik.
1. Siapkan alat dan bahan
2. Atur posisi meja rata, lalu meja rata diukur kerataan dan kedataran nya
menggunakan water pas pada empat posisi yang berbeda-beda.
3. Alat ukur kekasaran permukaan di rangkai di atas meja rata dan
rangkaian disesuaikan dengan standart ISO, lalu setelah alat ukur selesai
di rangkai dan telah dihubungkan dengan arus listrik, amplifier dapat
dihidupkan ( minta bantuan instruktur).
4. Benda kerja diletakkan dibawah jarum sensor yang terdapat pada Pick-up.
5. Alat ukur dikalibrasi dengan mengatur set meter posisi nol.
6. Lakukan pengambilan data yang dapat dilihat pada layar Amplifier yang
berupa grafik kekasaran permukaan profil yang terukur.
7. Grafik dapat langsung di cetak dari amplifier agar untuk mencari
parameter yang terdapat pada grafik kekasaran permukaan dapat dengan
mudah dilakukan.
8. Lakukan analisa pada grafik untuk mendapatkan parameter-parameter
yang dibutuhkan berdasarkan teori yang dipelajari.
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 3
BAB II
TEORI DASAR
2.1 Pengertian Kekasaran Permukaan
Kekasaran permukaan adalah salah satu penyimpangan yang disebabkan
oleh kondisi pemotongan dari proses pemesinan. Sedangakan permukaan itu
sendiri ialah batas yang memisahkan benda padat dengan sekelilingnya.
Karakter suatu permukaan memegang peranan penting dalam perancangan
komponen mesin/peralatan. Dimana karakterisktik permukaan dinyatakan
dengan jelas misalnya dalam kaitannya dengan gesekan, keausan, pelumasan,
tahanan kelelahan, dan lain-lain. Karakteristik perancangan sedapat mungkin
harus dipenuhi oleh si pembuat komponen.
Kekasaran permukaan dapat diwakilkan kedalam sebuah grafik yang
memiliki bentuk yang sama dengan profil yang diukur. Grafik tersebut
merupakan pembesaran dari kekasaran permukaan pada profil tersebut. Dari
grafik yang didapatkan tersebut, dapat dicari beberapa parameter-parameter
guna menganalisa dan mengidentifikasi konfigurasi suatu permukaan.
2.11 Permukaan dan Profil
Karena ketidaksempurnaan alat ukur dan cara pengukuran maupun cara
evaluasi hasil pengukuran maka suatu permukaan sesungguhnya (real
surface) tidaklah dapat dibuat tiruan/duplikatnya secara sempurna.”Tiruan
permukaan” Hasil pengukuran hanya bisa mendekati bentuk / konfigurasi
permukaan yang sesungguhnya dan disebut sebagai permukaan terukur
(measured surface ). Sebagai contoh, suatu celah atau retakan yang sempit
pada permukaan tidak akan dapat diikuti oleh jarum peraba (stylus) alat ukur
karena dimensi ujung jarum ini lebih besar daripada ukuran celah.
Karena terjadinya berbagai penyimpangan selama proses pembuatan
maka pengukuran geometrik ideal (geometrically ideal surface), yaitu
permukaan yang dianggap memiliki bentuk yang sempurna, tidaklah dapat
dibuat. Dalam praktek seorang perancang akan menuliskan syarat permukaan
pada gambar teknik dengan menggunakan cara yang mengikuti suatu aturan
(standart) yang tertentu. Suatu permukaan seperti yang diisyaratkan pada
gambar teknik ini disebut sebagai permukaan nominal (nominal surface).
Mengukur dan menyatakan besaran yang diukur bagi suatu permukaan
secara tiga dimensi sangat sulit dilakukan, maka dilakukan suatu pembatasan.
Permukaan hanya dipandang sebagai penampang permukaan yang dipotong
(yang ditinjau relatif terhadap permukaan dengan geometrik ideal) secara
tegak lurus (normal), serong (oblique), atau singgung (tangensial). Bidang
pemotongan juga dapat diatur orientasinya sehingga “sejajar” permukaan lalu
digeser ke “dalam” permukaan dengan jarak kedalaman yang sama
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 4
(equidistant). Untuk pemotongan normal dan serong, garis hasil pemotongan
disebut profil.
Gambar 2.1 beberapa orientasi bidang potong pada permukaan
2.12 Parameter Kekasaran Permukaan
Untuk memproduksi profil suatu permukaan, sensor/peraba (stylus) alat
ukur harus digerakkan mengikuti lintasan yang berupa garis lurus dengan
jarak yang telah ditentukan lebih dahulu. Panjang lintasan ini disebut dengan
panjang pengukuran (transversing length; ). Sesaat setelah jarum bergerak
dan sesaat sebelum jarum berhenti secara elektronik alat ukur melakukan
perhitungan berdasarkan data yang dideteksi oleh jarum peraba. Bagian
panjang pengukuran dimana dilakukan analisis profil permukaan disebut
dengan panjang sampel (sampling length ; ), (biasanya untuk satu panjang
pengukuran terdiri atas beberapa panajang sampel, dan secara otomatis alat
ukur akan merata-ratakan hasil yang diperolehnya). Reproduksi profil
sesungguhnya adalah seperti yang ditunjukkan gambar 2.1. dengan
penambahan keterangan mengenai beberapa istilah profil yang penting yaitu :
1. Profil Geometrik Ideal (geometrically ideal profile)
Adalah profil permukaan sempurna (dapat berupa garis lurus, lengkung,
atau busur).
2. Profil Terukur (measured surface )
Merupakan profil permukaan terukur.
3. Profil Referensi/Acuan/Puncak (reference profile )
Adalah profil yang digunakan sebagai acuan untuk menganalisis
ketidakteraturan konfigurasi permukaan. Profil ini dapat berupa garis
lurus atau garis dengan bentuk sesuai dengan profil geometrik ideal, serta
menyinggung puncak tertinggi profil terukur dalam suatu panjang sampel.
(oleh karena itu, disebut pula profil puncak atau cust-line).
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 5
4. Profil Akar/Alas (root profile)
Yaitu profil refernsi yang digeserkan kebawah (arah tegak lurus terhadap
profil geometrik ideal pada suatu panjang sampel) sehingga menyinggung
titik terendah profil terukur.
5. Profil Tengah (center profile)
Adalah nama yang diberikan kepada profil referensi yang digeserkan
kebawah (arah tegak lurus terhadap profil geometrik ideal pada suatu
panjang sampel) sedemikian rupa sehingga jumlah luas bagi daerah-
daerah diatas profil tengah sampai ke profil terukur adalah sama dengan
jumlah luas daerah – daerah dibawah profil tengahg sampai profil terukur
( pada gambar 2.12 ditunjukkan dengan daerah-daerah yang diarsir
dengan kemiringan garis arsir yang berbeda).
Gambar 2.2 Posisi profil referensi, profil tengah, profil akar terhadap profil terukur,
untuk satu panjang sampel.
Berdasarkan profil-profil yang diterangkan diatas, dapat didefinisikan
beberapa parameter permukaan, yaitu yang berhubungan dimensi pada arah
tegak dan arah memanjang/mendatar. Untuk dimensi arah tegak dikenal
beberapa parameter, yaitu :
1. Kekasaran total (peak to valley height / total height ); ( )
Adalah jarak antara profil referensi dengan profil alas.
2. Kekasaran perataan (defth of surface smoothness); ( )
Adalah jarak rata-rata antara profil referensi dengan profil terukur
∫
3. Kekasaran rata-rata aritmetik (mean roughness indek); ( )
Adalah harga rata-rata aritmetik bagi harga absolutnya jarak antara profil
terukur dengan profil tengah.
∫| |
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 6
4. Kekasaran rata-rata kuadratik (root mean square height); ( )
Adalah akar bagi jarak kuadrat rata-rata antara profil terukur dengan
profil tengah.
√
∫
5. Kekasaran total rata-rata, ( )
Merupakan jarak rata-rata profil alas ke profil terukur pada lima puncak
tertinggi dikurangi jarak rata-rata profil alas ke profil terukur pada lima
lembah terendah.
∑( ) (
Selanjutnya, untuk dimensi arah mendatar (sesuai dengan arah gerak
sensor alat ukur ) diterangkan beberapa parameter, antara lain (lihat pada
gambar 2.3a)
Gambar 2.3 analisa profil terukur dalam arah sumbu gerak sensor alat ukur.
satuan analisis pada arah ml adalah dalam mm.
1. Lebar gelombang (waviness width ); ( )
Adalah rata-rata aritmetik bagi semua jarak a1 diantara dua buah puncak
gelombang (profil terukur) yang berdasarkan pada suatu panjang sampel
.
2. Lebar kekasaran (roughness width); ( )
Rata-rata aritmetik bagi semua jarak diantara dua puncak kekasaran
profil terukur yang berdekatan pada suatu panjang sampel
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 7
3. Panjang penahan (bearing length); ( )
Apabila profil referensi digeserkan kebawah sejauh c (dalam ) akan
memotong profil terukur sepanjang . Panjang penahan
adalah jumlah proyeksinya (pada profil referensi atau profil
geometrik ideal,lihat gambar 2.3b) karena untuk harga c (dalam )
akan memberikan harga tertentu, maka pada waktu penulisan perlu
juga di jelaskan harga c ini, misalnya ..., Yang berarti harga ini
didapat untuk pergeseran c sebesar 0,25 .
4. Bagian panjang penahan (bearing length fraction), ( )
Adalah hasil bagi panjang penahan terhadap panjang sampelnya.
Apabila c mencapai harga maksimum, yaitu sama dengan harga ,
harga akan sama dengan harga , dengan demikian mencapai harga
. Selanjutnya, dapat dibuat suatu kurva yang menggambarkan
hubungan antara c dengan , dan kurva ini dikenal dengan nama kurva
Abbott (Abbott curve ). Untuk setiap profil akar mempunyai kurva abbott
dengan bentuk tertentu, sehingga dapat dianggap sebagai salah satu
karakteristik konfigurasi permukaan yang bersangkutan.
Gambar 2.4 kurva abbott, hubungan antara kedalaman c (μm) dengan bagian
panjang penahan Tp (%)
2.13 Pembahasan Harga Parameter Kekasaran Permukaan
Sebagaimana yang telah disinggung di muka, parameter kekasaran
permukaan merupakan besaran panjang yang direkayasa orang guna
mengidentifikasikan suatu permukaan. Suatu paremeter dikatakan ideal jika
perbedaan yang bagaimanapun spesifiknya dapat diketahui dan perbedaan
hasil pengukuran berdasarkan parameter tersebut. Karena kompleksitas suatu
permukaaan maka sulit untuk membuat parameter yang ideal. Hal ini dapat
ditunjukkan melalui ulasan berikut ini :
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 8
Gambar 2.5 profil “berduri” dan profil “bercelah”.
Pertama-tama marilah kita tinjau dua buah profil permukaan yang "istimewa"
seperti gambar 2.5 Salah satu profil mempunyal tonjolan-tonjolan yang tajam
sedang yang lainnya mempunyai celah-celah yang sempit. Bila diukur, ke dua
profil ini akan memberikan harga Ra yang kurang lebih sama. Demikian pula
halnya dengan harga Rt nya. Perbedaan ke dua profil ini hanya terletak pada
harga Rp-nya. Oleh karena itu, untuk memberikan informasi yang lebih lengkap
mengenai konfigurasi permukaan, dikemukakan suatu parameter baru yang
disebut dengan parameter bentuk yang dapat dinyatakan dengan memakai salah
satu dari dua cara pernyataan berikut:
1. Koefisien lekukan, Ku
Adalah kekasaran perataan dibagi dengan kekasaran total.
2. Koefisien kelurusan, Kv
Merupakan komplemen suatu koefisien lekukan.
Untuk suatu profil yang mempunyai kombinasi ketidakteraturan yang
berbentuk gelombang dan sekaligus juga kekasaran harus di usahakan untuk
memisahkan tingkatan ketidakteraturan tersebut. Caranya, dengan mengambil
dua panjang sampel yang berbeda yaitu panjang sampel gelombang dan
panjang sampel kekasaran. Jadi harga rata-rata aritmatik Ra untuk beberapa
panjang sampel kekasaran yang diukur pada beberapa tempat di dalam
panjang sampel gelombang dapat dikurangkan dari harga Ra yang di dapat
dari pengukuran untuk satu panjang sampel gelombang tersebut.(gambar 2.6)
Gambar 2.6 penentuan ketinggian gelombang W untuk profil bergelombang
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 9
Dan hasil ini dapat didefenisikan suatu parameter lain yang disebut
ketinggian / kekasaran gelombang, W (waviness height). Untuk satu panjang
sampel gelombang , W adalah jarak antara profil dasar dengan profil referensi
yang telah digeser sejauh harga rata-rata Rt untuk beberapa panjang sampel
kekasaran.
Dimana :
=
∑
Untuk mengetahui karakteristik suatu permukaan akan diperoleh hasil
yang lebih baik jika dilakukan dengan cara merata-ratakan hasil pengukuran
pada beberapa tempat. Arah gerak sensor alat ukur (arah pengukuran) adalah
sembarang, kecuali jika ada ketentuan bahwa arah pengukuran harus tegak
lurus terhadap alur-alur bekas pengerjaan (dan ini merupakan cara yang
banyak di praktekkan). Apabila arah telah ditentukan, pengukuran yang
dilakukan pada beberapa tempat harus menggunakan arah gerak sensor yang
sama. Jadi, garis-garis pengukuran harus sejajar.
Secara teoretik dapat dimisalkan bentuk suatu profil permukaan.
Kemudian, dihitung parameter permukaannya berdasarkan rumus
matematiknya. Tabel 2.1 berikut adalah contoh beberapa bentuk profil
teoretik dengan perbandingan harga-harga parameter "kekasarannya".
Tabel 2.1 Beberapa profil teoritik dengan harga parameter “kekasarannya”
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 10
2.2 Alat Ukur Kekasaran Permukaan
Dalam mengidentifikasi adanya kekasaran dapat dibantu pada alat ukur
kekasaran permukaan. Alat ukur kekasaran permukaan memiliki prinsip kerja
jenis opto-elektrik yang dirancang dengan penggabungan beberapa prinsip
dasar berikut :
1. Fotosel (photocell / photodicate)
Fotosel merupakan komponen elektronik yang peka terhadap sinar yang
jatuh pada permukaan aktifnya.
2. Berkas cahaya dari suatu sumber cahaya (lampu atau LED (light emiting
diode)) diarahkan oleh sistem optik agar dapat mengenai fotosel.
3. Suatu sistem optik (gabungan opto-mekanik) yang dirancang untuk
mendeteksi perubahan gerakan, diusahakan untuk mengubah intensitas
cahaya yang mengenai fotosel yaitu pada saat terjadi perubahan gerakan.
4. Pengolahan sinyal fotosel (besaran listrik) sedemikian rupa sehingga
korelasi (hubungan) antara perubahan intensitas cahaya dengan
perubahan gerakan dapat dibaca dengan kecermatan tertentu.
Alat ukur permukaan dengan prinsip kerja yang dijelaskan dapat dilihat
pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.7 sensor alat ukur kekasaran permukaan menggunakan pengubah
(mekano) opto-elektrik
Sensor yang berupa ujung jarum diatur sehingga menempel pada
permukaan yang akan diukur kekasarannya (sampai penunjuk skala berhenti
pada posisi nol). Sistem mekanik, optik, elektrik, dan pengolah data
pengukuran berpungsi sebagai berikut :
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 11
1. Sistem Mekanik
Akibat tekanan pegas pada batang ayun sensor akan selalu menempel
pada permukaan. Poros alat ukur digeserkan (digerakkan oleh motor yang
dikontrol kecepatannya). Sepanjang sampel kekasaran dan sensor
menggeser sambil bergerak turun naik mengikuti profil permukaan.
Gerakkan sensor menggoyangkan batang ayun pada engselnya dan pelat
bercelah mengikutinya sesuai dengan perbandingan jarak sensor engsel
dan pelat engsel.
2. Sistem Optik
Berkas cahaya diarahkan pada sepanjang fotosel melalui celah. Akibat
goyangan celah, kedua fotosel akan menerima cahaya dengan bergantian
intensitasnya. Saat celah bergerak keatas fotosel yang diatas akan
menerima cahaya dengan intensitas yang lebih besar dari pada yang
diterima fotosel yang berada di bawah, dan begitu juga sebaliknya.
3. Sistem Elektrik
Perubahan sinyal listrik karena perubahan intensitas cahaya pada
sepanjang fotosel secara sistematik mengikuti irama goyangan celah (naik
turunnya sensor mengikuti profil permukaan) dapat diproses secara
elektronik.
4. Sistem Pengolah Data
Grafik kekasaran permukaan ini adalah hasil pengubahan sinyal sensor
menjadi sinyal analog besaran listrik (ampere) dan direkam dengan
perekam jenis galvanometer.
Alat ukur kekasaran permukaan memiliki kapasitas ukur yang terbatas
(0,1 mm). Kapasitas pengukuran dapat diperpanjang dengan membuat
batang pengubah intensitas cahaya sama dengan batang skala inductosin
(kapasitas ukur panjang skala dikurangi panjang slider). Pengubah intensitas
cahaya dapat berupa batang skala terbuat dari gelas (transparan). Dengan
teknik fhotoligrafi garis-garis skala dibuat dipermukaan gelas dengan
kecermatan yang sangat tinggi (pits ; p=0,008 mm) dan dinamakan sebagai
skala ukur.
Reaksi fotosel atas cahaya yang datang pada permukaan aktifnya dapat
dianggap sebagai dua kondisi, yaitu : kondisi ON (satu) dan kondisi OFF (nol).
a) Kondisi ON
Skala pada slider akan menempati posisi yang sama dengan skala
pada batang skala dan berkas cahaya dapat melewati celah-celah
antar garis.
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 12
b) Kondisi OFF
Garis-garis skala pada slider menempati posisi yang persis pada celah
antar garis-garis pada batang skala sehingga berkas cahaya tidak
bisa lewat.
2.21 Bagian-bagian Alat Ukur Kekasaran Permukaan
Pada alat ukur kekasaran permukaan terdiri dari beberapa bagian-bagian
yang memiliki pungsi berbeda. Bagian-bagian alat ukur akan di jelaskan
sebagai berikut :
1. Pick-up (PU-A2)
Gambar 2.8 Pick-up (PU-A2)
Pick-up digunakan sebagai sensor yang memiliki prinsip kerja opto-
mekanik. Pada pick-up terdapat batang ayun sebagai dudukan sensor dan
pengubah gerakan sensor pada batang membuat pelat pada ujung lain batang
ikut bergerak. Cahaya yang dipantulkan ke pelat akan melewati lubang pada
pelat. Lalu naik-turunnya cahaya diterima oleh fotosel. Skematik pada pelat
dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.9 prinsip opto-mekanik
2. Drive Unit (DR-30x31)
Gambar 2.10 Drive Unit
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 13
Drive unit merupakan alat elektrik yang menerima respon dari pick-up.
Pada drive unit terdapat kalibrasi agar pengukuran yang didapatkan sesuai
acuan standart. Drive unit merupakan alat pencatat yang dihasilkan oleh
fotosel.
3. Amplifier (AS-1700)
Gambar 2.11 Amplifier
Pada amplifier ini merupakan alat yang membantu menampilkan grafik
yang dibaca oleh drive unit. Pada amplifier terdapat layar, lalu proses
pengukuran dilakukan pada amplifier. Hasil grafik yang didapatkan dapat di
cetak pada kertas grafik agar dapat di analisa mengenai parameter yang di
dapatkan dari grafik profil benda ukur.
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 14
BAB III
DATA PENGAMATAN
Pada praktikum yang dilaksanakan di laboratorium pengukuran bahan,
pengukuran kekasaran permukaan dilakukan pada sebuah benda ukur yaitu
spesimen kalibrasi untuk alat ukur kekasaran permukaan itu sendiri. Dan hasil
grafik yang dibaca oleh sensor dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 3.1 Grafik hasil pengukuran
Dari grafik yang didapatkan seperti yang terlihat pada grafik diatas,
beberapa parameter yang dibutuhkan akan didapatkan yang dapat dilihat
pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.2 Grafik hasil pengukuran dengan parameter-parameter
Keterangan grafik :
= kekasaran total ( m)
= kekasaran perataan ( m)
= panjang sampel (mm)
R1,2,3,4,5 = jarak profil alas ke puncak tertinggi profil terukur (titik)
R6,7,8,9,10 = jarak profil alas kelembah terendah profil terukur (titik)
H1,2,3,...,32 = jarak profil tengah ke profil terukur (titik)
Y1,2,3,...,32 = jarak profil referensi keprofil terukur (titik)
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 15
Dari data yang di tunjukkan pada grafik adalah sebagai berikut :
NILAI Y NILAI H
Garis Y1 = 14 titik - Garis h1 = 3 titik
Garis Y2 = 6 titik - Garis h2 = 10 titik
Garis Y3 = 4 titik - Garis h3 = 12 titik
Garis Y4 = 26 titik - Garis h4 = 11 titik
Garis Y5 = 26 titik - Garis h5 = 11 titik
Garis Y6 = 18 titik - Garis h6 = 1 titik
Garis Y7 = 15 titik - Garis h7 = 1 titik
Garis Y8 = 10 titik - Garis h8 = 6 titik
Garis Y9 = 5 titik - Garis h9 = 11 titik
Garis Y10 = 8 titik - Garis h10 = 8 titik
Garis Y11 = 30 titik - Garis h11 = 13 titik
Garis Y12 = 25 titik - Garis h12 = 8 titik
Garis Y13 = 17 titik - Garis h13 = 0 titik
Garis Y14 = 16 titik - Garis h14 = 0 titik
Garis Y15 = 8 titik - Garis h15 = 9 titik
Garis Y16 = 2 titik - Garis h16 = 14 titik
Garis Y17 = 13 titik - Garis h17 = 3 titik
Garis Y18 = 32 titik - Garis h18 = 16 titik
Garis Y19 = 22 titik - Garis h19 = 6 titik
Garis Y20 = 15 titik - Garis h20 = 1 titik
Garis Y21= 16 titik - Garis h21 = 0 titik
Garis Y22 = 7 titik - Garis h22 = 8 titik
Garis Y23 = 2 titik - Garis h23 = 14 titik
Garis Y24 = 16 titik - Garis h24 = 3 titik
Garis Y25 = 32 titik - Garis h25 = 15 titik
Garis Y26 = 20 titik - Garis h26 = 4 titik
Garis Y27 = 14 titik - Garis h27 = 2 titik
Garis Y28 = 16 titik - Garis h28 = 0 titik
Garis Y29 = 7 titik - Garis h29 = 29 titik
Garis Y30 = 4 titik - Garis h30 = 12 titik
Garis Y31 = 24 titik - Garis h31 = 8 titik
Garis Y32 = 31 titik - Garis h32 = 13 titik
Garis Y33 = 18 titik - Garis h33 = 3 titik
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 16
GARIS R ( puncak) GARIS R (lembah)
Garis R1 = 33 titik - Garis R6 = 0 titik
Garis R2 = 31 titik - Garis R7 = 1 titik
Garis R3 = 32 titik - Garis R8 = 1 titik
Garis R4 = 31 titik - Garis R9 = 0 titik
Garis R5 = 31 titik - Garis R10 = 1 titik
Panjang sampel (dx) = 98 titik
Parameter-parameter grafik kekasaran permukaan pada profil spesimen.
1. Kekasaran total (Rt) = ( )
Rt =
= 0,0165
2. Kekasaran perataan (Rp) = ∑
Rp = [
]
Rp =[
] 8
Rp = 331,56 x 98 = 32525,22 titik
Rp =
= 32,5
3. Kekasaran rata-rata aritmetik (Ra)
Ra =∑
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 17
Ra =[
]
Ra =[
]
Ra
= =0,000836
4. Kekasaran rata-rata kuadratik (Rg)
Rg =√
Rg =√( ) =
= 0,0825
5. Kekasaran total rata-rata (Rt)
Rt = ∑( ) ( )
Rt =∑( ) ( )
Rt =
=
= 0,031
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 18
BAB IV
ANALISIS DAN KESIMPULAN
4.1 Analisis
Pengukuran kekasaran permukaan menggunakan alat ukur kekasaran
permukaan guna mendapatkan profil konfigurasi permukaan benda ukur yaitu
spesimen kalibrasi dan data yang dihasilkan berupa grafik konfigurasi
permukaan yang dapat langsung dicetak dari amplifier.
Secara teoritis mendapatkan parameter-parameter untuk melihat bentuk
konfigurasi suatu profil benda ukur dengan mengolah grafik dari hasil
penelitian. Panjang nya grafik hasil penelitian hanya digunakan pada lima
puncak dan lima lembah profil terukur. Dan untuk harga parameter dapat
dihitung secara mendatar maupun secara tegak lurus.
Pada praktikum kekasaran permukaan yang dilakukan praktikan,
pengukuran parameter dilakukan pada dimensi arah tegak. Dari grafik yang
didapat, grafik menunjukkan jarak dari profil referensi menuju profil alas
sebesar 32 titik. Dan panjang sampel yang digunakan praktikan ialah sebesar
98 titik, dan didapatkan parameternya, yaitu :
1. Kekasaran total (Rt) =0,0165
2. Kekasaran perataan (Rp) = 32,5
3. Kekasaran rata-rata aritmetik (Ra) = 0,000836
4. Kekasaran rata-rata kuadratik (Rg) = 0,0825
5. Kekasaran total rata-rata (Rz) = 0,031
Dari panjang sampel yang di ukur oleh praktikan terdapat lima puncak
dan lembah yang dapat dilihat dari grafik. Dapat dilihat bahwa kondisi pada
puncak dan lembah profil memiliki keseragaman bentuk dan kesejajaran
disetiap puncak dan lembah sangat bagus (ketidaksragaman bentuk profil
akan menyebabkan permukaan menjadi kasar). Pada nilai-nilai parameter
untuk dimensi arah tegak yang telah didapatkan kekasaran total rata-ratanya
sangat kecil. Hal ini menyatakan bahwa permukaan benda ukur memiliki
tingkat kekasaran yang sangat kecil (harga parameter semakin tinggi berarti
kekasaran semakin besar, begitu juga sebaliknya).
kesalahan atau penyimpangan hasil yang terdapat pada saat praktikum
dikarenakan oleh beberapa faktor, yaitu :
1. Kerataan dan kedataran meja rata.
2. Suhu ruangan (kondisi lingkungan) yang berubah-ubah.
3. Alat ukur dan ketepatan perakitan yang sesuai standart
4. Kotoran-kotoran yang menghalangi kontak langsung benda ukur dengan
sensor alat ukur, sehingga grafik yang didapatkan tidak tepat.
5. Pembacaan operator yang tidak tepat.
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 19
4.2 Kesimpulan
Pengukuran kekasaran permukaan merupakan suatu pengukuran untuk mendapatkan profil permukaan dalam ukuran mikro ( ). Dari hasil-hasil
pengukuran akan didapat grafik dari profil permukaan. Dan pada grafik tersebut dapat dianalisa bentuknya. Lalu akan didapat parameter kekasaran permukaan, yaitu berupa :
1. Kekasaran total (Rt)
2. Kekasaran perataan (Rp)
3. Kekasaran rata-rata aritmetik (Ra)
4. Kekasaran rata-rata kuadratik (Rg)
5. Kekasaran total rata-rata (Rz)
Dari kekasaran yang didapat maka dapat di simpulkan apakah permukaan
benda ukur seberapa jauh tingkat kerataannya. Dari hasil praktikum yang
didapatkan tidak dapat dipastikan karena kemungkinan terdapat
penyimpangan dari hasil sebenarnya, hal ini di karenakan beberapa faktor
yaitu kerataan meja, kotoran-kotoran pada benda ukur, alat ukur yang sensitif,
pambacaan operator yang salah. Dengan kemampuan alat ukur sampai
ukuran pembacaab mikro, kesalahan atau penyimpangan yang kecil saja akan
menyebabkan perbdaan dengan hasil yang sebenarnya. Keahlian dan
ketelitian praktikan akan sangat mentukan hasil pengukuran.
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 20
DAFTAR PUSTAKA
Rochim taufiq, “Spesifikasi metrologi dan control kualitas geometrik 2”, Penerbit ITB Bandung, 2006.
LAPORAN METROLOGI INDUSTRI, FAKULTAS TEKNIK – UNVERSITAS RIAU | 21
LAMPIRAN
1. Mengatur posisi kerataan meja menggunakan water pas
Gambar 1. meratakan meja rata
Pengukuran dilakukan pada berbagai posisi, yaitu :
A B C D
Gambar 2. posisi water pas (A,B) diagonal (C,D) horizontal
2. Posisi peletakkan benda ukur pada sensor sesuai standart ISO
Gambar 3. posisi benda ukur
3. Kalibrasi alat ukur pada driver unit
Gambar 4. kalibrasi driver unit
4. Pengambilan data dengan Pembacaan grafik pada amplifier.
Gambar 5. pembacaan grafik