Metrologi Ulir

29
Oleh: Taufiq Rochim Daftar Isi 1 METROLOGI ULIR........................................................................ 1 2 GEOMETRI ULIR......................................................................... 1 3 KESALAHAN PROFIL ULIR................................................................. 4 3.1 KESALAHAN SUDUT SISI ULIR. .................................................. 4 3.2 KESALAHAN PITS.............................................................. 6 4 TOLERANSI ULIR........................................................................ 8 4.1 PENYIMPANGAN FUNDAMENTAL................................................ 10 4.2 BESAR DAERAH TOLERANSI .................................................... 11 4.3 TOLERANSI YANG DIANJURKAN BAGI ULIR KONSTRUKSI UMUM. ................... 13 4.4 PERNYATAAN SPESIFIKASI ULIR PADA GAMBAR TEKNIK........................... 14 5 PENGUKURAN GEOMETRI ULIR........................................................... 14 5.1 PENGUKURAN DIAMETER MAYOR............................................... 14 5.2 PENGUKURAN DIAMETER MINOR................................................ 15 5.3 PENGUKURAN DIAMETER PITS (DIAMETER EFEKTIF).............................. 16 5.3.1 Metode Mikrometer Ulir 16 5.3.2 Metode Tiga Kawat 17 5.4 PENGUKURAN ULIR DALAM..................................................... 20 5.5 PENGUKURAN SUDUT ULIR DAN PITS............................................ 21 5.6 KALIBER PEMERIKSA ULIR..................................................... 24 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

description

Metrologi Ulir by Taufiq Rochim

Transcript of Metrologi Ulir

Page 1: Metrologi Ulir

Oleh:

Taufiq RochimDaftar Isi

1 METROLOGI ULIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 GEOMETRI ULIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

3 KESALAHAN PROFIL ULIR.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.1 KESALAHAN SUDUT SISI ULIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.2 KESALAHAN PITS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4 TOLERANSI ULIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84.1 PENYIMPANGAN FUNDAMENTAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.2 BESAR DAERAH TOLERANSI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114.3 TOLERANSI YANG DIANJURKAN BAGI ULIR KONSTRUKSI UMUM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134.4 PERNYATAAN SPESIFIKASI ULIR PADA GAMBAR TEKNIK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5 PENGUKURAN GEOMETRI ULIR.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145.1 PENGUKURAN DIAMETER MAYOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145.2 PENGUKURAN DIAMETER MINOR.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.3 PENGUKURAN DIAMETER PITS (DIAMETER EFEKTIF). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.3.1 Metode Mikrometer Ulir 165.3.2 Metode Tiga Kawat 17

5.4 PENGUKURAN ULIR DALAM.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.5 PENGUKURAN SUDUT ULIR DAN PITS.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215.6 KALIBER PEMERIKSA ULIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.6.1 Jenis Kaliber Pemeriksa Ulir 245.6.2 Bentuk Profil Ulir dan Toleransi Kaliber Pemeriksa Ulir 27

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 2: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 1

Gambar 1 Hubungan antara kisar dengan sudut kisar, serta jenis ulirtunggal atau jamak.

1 METROLOGI ULIR

Ulir (screw thread) mempunyai fungsi yang sangat penting sebagaikesatuan konstruksi suatu mesin atau peralatan, baik sebagai alat pemersatuatau sebagai alat penerus (transmisi) daya. Jikalau pengukuran geometrikporos atau lubang adalah untuk memastikan suaian (pasangan) yangdirencanakan, maka pengukuran geometrik ulir dimaksudkan untuk memasti-kan kekuatan atau daya tahan kelelahan ulir dan/atau menjamin ketelitianpengubahan gerak dari gerakan (rotasi menjadi gerakan translasi) dari sistempengubahan gerakan yang memakai ulir. Pengukuran diameter poros ataulubang mudah dilaksanakan. Sebaliknya pengukuran geometrik ulir lebihsulit, sebab menyangkut beberapa elemen geometrik yang saling berkaitanyang menentukan profil ulir.

Untuk memeriksa kualitas (geometrik) ulir memerlukan pemahamanakan beberapa elemen geometrik ulir pada mana didefinisikan beberapa jenistoleransi geometrik ulir sebagai acuan. Berdasarkan acuan ini dapatditetapkan baik tidaknya kualitas ulir (baik berarti sesuai dengan toleransi,buruk berarti tak sesuai). Jadi, bila tak ada acuan, sebenarnya kita tidak bisamendefinisikan kualitasnya. Dalam beberapa kasus, pengukuran beberapaelemen geometrik ulir bisa dilakukan untuk secara umum menentukan“kualitas ulir”. Dalam hal ini berarti mencoba untuk mencocokkan hasilpengukuran dengan daerah toleransi mana yang paling sesuai sehingga bisaditetapkan “kualitas toleransi ulir” bagi ulir yang dimaksud.

2 GEOMETRI ULIR

Suatu ulir dapat dipandang sebagai garis spiral yang melilit suatusilinder. Apabila suatu titik bergerak pada garis spiral ini, selain berputarmengelilingi penampang lingkaran, titik tersebut juga akan bergerak linersejajar dengan sumbu silinder sepanjang p. Jarak p ini disebut dengan pits(pitch). Hubungan antara pits dengan diameter silinder ditunjukkansebagaimana gambar 1a di mana sudut ã disebut sebagai sudut kisar (leadangle). Biasanya ulir mempunyai satu alur tetapi ada juga ulir yang terdiri atasbeberapa alur. Suatu ulir disebut dengan ulir kanan (right hand thread)apabila dipandang dari penampang silinder titik pada ulir yang berputarsearah jarum jam akan bergerak liner menjauhi mata. Sebaliknya jikabergerak mendekati mata, maka disebut dengan ulir kiri (left hand thread).

Sesuai dengan fungsinya, ulir dibuat dengan profil (bentuk) tertentu.Sebagai contoh, ditunjukkan pada gambar 2 profil 3 buah ulir yang seringdipakai. Profil tersebut adalah :

a Ulir ISO metrik atau Ulir Unified, digunakan sebagai ulir pemersatu.b Ulir Whitworth, dimaksudkan sebagai ulir pemersatu dan sekaligus untuk

mencegah kebocoran (dipakai sebagai ulir pipa).c Ulir Trapesium, dipakai sebagai ulir penggerak.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 3: Metrologi Ulir

2 METROLOGI ULIR

Pada gambar 2a ditunjukkan nama-nama bagian (istilah) ulir yang dipandangdari penampang bidang potong yang melalui sumbu ulir. Secara sistematikdapat kita bahas definisi istilah tersebut sebagai berikut:

- Ulir Luar (external thread); ulir yang dibuat pada bagian luar, sebagaimanayang terdapat pada baut (bolt).

- Ulir Dalam (internal thread); ulir yang dibuat pada bagian dalam, sebagai-mana yang dipunyai oleh mur (nut).

- Puncak Ulir (crest of thread); puncak atau ujung ulir, baik untuk ulir luarmaupun ulir dalam. Berupa garis lengkung atau lurus tergantung dariprofil ulir.

- Sisi Ulir (flank of thread); sisi lurus yang menghubungkan puncak segitigadasar ulir.

- Sudut ulir, á (angle of thread, included angle); sudut antara sisi ulir yangberseberangan, yang diukur pada bidang yang melalui sumbu ulir(bidang aksial).

- Sudut Sisi Ulir, á1, á2 (flank angle); sudut antara salah satu sisi ulir denganbidang yang tegak lurus sumbu ulir dan diukur pada bidang aksial.Untuk profil ulir yang simetrik, sudut sisi ulir ini sama dengansetengah sudut ulir, á1 = á2 = á/2.

- Pits, p atau P (pitch); jarak antara titik pada sisi ulir yang sama dari duaprofil ulir yang terdekat yang diukur pada bidang aksial dan sejajarsumbu.

- Kisar (lead); jarak yang ditempuh oleh salah satu komponen dari pasanganbaut dan mur apabila salah satu komponen di putar satu putaranrelatif terhadap pasangannya.

Catatan: Dengan demikian, ada dua jenis pengukuran geometrik ulir yaitu pengukur-an pits dan pengukuran kisar, yang mungkin memberikan hasil yang berbeda.

- Sudut Kisar, ã (lead angle); sudut antara garis yang menyinggunglingkaran pits dan menyinggung sisi ulir (berimpit dengan arah pitsulir) dengan bidang yang tegak lurus sumbu ulir. Sudut kisar diukurpada bidang melalui sumbu ulir.

- Segitiga Dasar/Fundamental (fundamental triangle); segitiga yangterbentuk dengan menghubungkan tiga titik perpotongan antara sisiulir yang diperpanjang sehingga saling memotong. Pada gambar 2aditunjukkan sebagai segitiga KLM. Garis dasar LM sama dengan pitsdan tinggi segitiga tersebut dinamakan dengan kedalaman teoretik(h, atau H, theoretical depth).

- Kedalaman Ulir, t atau T (depth of thread); jarak antara puncak ulir dengandasar ulir, diukur pada arah tegak lurus sumbu ulir. Jarak ini samadengan jarak radial dari silinder minor sampai dengan silinder mayor.

- Tebal Ulir (axial thickness); tebal profil antara sisi luar yang bertolakbelakang yang diukur pada silinder pits searah dengan sumbu ulir.Jarak ini sama dengan jarak setengah pits.

- Pemenggalan atau Pembulatan (truncation & rounding); ujung segitigafundamental dipenggal atau dibulatkan dalam arah radial setinggi aatau a1 (A1 atau A).

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 4: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 3

Gambar 2 Profil Geometrik ulir (ulir luar & ulir dalam).

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 5: Metrologi Ulir

4 METROLOGI ULIR

- Addendum; jarak radial antara silinder mayor sampai dengan silinder pitsbagi ulir luar, atau jarak radial antara silinder pits sampai dengansilinder minor bagi ulir dalam.

- Dedendum; jarak radial antara silinder pits sampai dengan silinder minorbagi ulir luar, atau jarak radial antara silinder mayor sampai silinderpits bagi ulir dalam.

- Diameter Mayor, d atau D (mayor diameter, outside diameter, crestdiameter, full diameter); diameter silinder mayor, yaitu silinder khayalyang mempunyai sumbu berimpit dengan sumbu ulir serta menying-gung puncak ulir.

- Diameter Minor, d1 atau D1 (minor diameter, root diameter, core diameter);diameter silinder minor, yaitu silinder kayal yang mempunyai sumbuyang 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 yangmempunyai sumbu yang berimpit dengan sumbu ulir serta memotongsisi ulir sedemikian rupa sehingga tebal ulir dan jarak pada ruangkosong antara sisi ulir yang berseberangan adalah sama.

- Diameter Fungsional, d'2 atau D'2 (virtual effective diameter, functionaldiameter); diameter pits mur yang dipasang pada baut yang mempu-nyai profil sempurna sehingga sisi ulirnya saling bersinggungan.Karena adanya kesalahan pits dan/atau kesalahan sudut sisi ulirmaka diameter fungsional akan lebih besar daripada diameter pits(berlaku untuk ulir luar; untuk ulir dalam berlaku kebalikannya yaitudiameter fungsional akan lebih kecil daripada diameter pits).Diameter fungsional ini merupakan dimensi yang penting bagi kaliberpemeriksa ulir.

3 KESALAHAN PROFIL ULIR

Ulir biasanya dibuat dengan salah satu dari tiga cara berikut:

1 dipotong dengan menggunakan pahat bermata potong tunggal (prosesbubut).

2 dipotong dengan memakai pahat bermata potong jamak (proses tap).3 dibentuk dengan proses pengerolan.

Karena ketidaksempurnaan dalam proses pembuatan, mungkin terjadikesalahan pada profil ulir yang terbentuk. Jenis kesalahan yang dapatmempengaruhi fungsi ulir umumnya ada 5 macam yaitu:

12345

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

Kesalahan diameter fungsional

Dua kesalahan yang pertama, kesalahan diameter mayor dan diameterminor, mungkin disebabkan karena kesalahan dimensi (diameter) bahanporos ataupun kesalahan dalam penyetelan pahat pada mesin perkakas(terlalu dalam atau kurang dalam memotongnya). Tiga kesalahan yangterakhir sangat berpengaruh pada harga diameter fungsional.

3.1 KESALAHAN SUDUT SISI ULIR

Kesalahan sudut sisi ulir terutama disebabkan karena kesalahansudut pahat yang dipakai sebagai perkakas potong atau karena kesalahandalam penyetelan posisi pahat pada mesin perkakas. Untuk memahamipengaruh kesalahan sudut sisi ulir terhadap fungsi ulir, perhatikan contohsuatu ulir trapesium baut dengan salah satu sudut sisi ulir yang lebih kecildaripada yang seharusnya (sementara harga pitsnya adalah benar), lihatgambar 3a.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 6: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 5

Gambar 3 Efek kesalahan sudut sisi ulir á1 pada diameter fungsionalulir. Diameter fungsional (diameter mur pasangannya yangmemiliki profil sempurna) harus diperbesar supaya bisadipasangkan pada baut dengan ulir yang memiliki kesalahansudut sisi ulir.

Karena satu sudut sisi ulir baut lebih kecil daripada harga nominal(pada gambar 3 a berarti sisi ulir kiri dengan kesalahan negatif), makapuncak ulir baut akan masuk ke dalam bagian mur teoretik yang mempunyaiprofil yang benar (atau dasar ulir baut akan masuk ke dalam dasar murteoretik bila kesalahan sudut adalah positif). Supaya baut dengan kesalahanseperti ini tetap dapat dipasangkan pada mur, maka diameter pits mur harusdiperbesar. Sepintas harga koreksi diameter pits mur kelihatannya sebesardua kali panjang DE, lihat gambar 3b. Tetapi, karena sisi ulir yang lain (sisiulir kanan) tetap berimpit maka efek pembesaran diameter pits akanmenyebabkan pergeseran dalam arah sumbu ulir, sehingga pembesarandiameter pits cukup sebesar DE. Hubungan antara harga koreksi ini dengantinggi ulir (t) dan sudut sisi ulir (á1) adalah :

Dalam Ä DEG; DE = DG /sin á1

Dalam Ä ADG; DG = AD sin äá1

= AD äá1

= AC äá1

Jadi,

Dalam Ä ABC ;

Maka DE =

Apabila salah satu sisi ulir yang lain juga mempunyai kesalahan sudutsebesar äá2, maka harga koreksi diameter pits menjadi :

di mana,d2(á) = harga koreksi diameter pits akibat kesalahan sudut sisi ulir;

mmt = tinggi nominal ulir; mmá = sudut ulir; Eäá1 äá2 = kesalahan sudut sisi ulir; radian (positif atau negatif)

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 7: Metrologi Ulir

6 METROLOGI ULIR

Dengan memasukkan harga pits p dan sudut ulir dari masing-masingprofil, 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, äá2 kesalahan sudut sisi ulir(derajat), dan diperoleh Äd2(2) dalam mm.

3.2 KESALAHAN PITS

Apabila ulir dibuat dengan cara memotong memakai pahat bermatapotong tunggal (dibubut), maka ketelitian pits ulir akan bergantung kepada:a ketelitian (kebenaran) hasil bagi (rasio) antara kecepatan makan (gerakan

translasi pahat) dengan kecepatan potong (kecepatan putaran bendakerja).

b ketepatan (keterulangan) hasil bagi tersebut.

Jika dua hal di atas tak dipenuhi, maka akan terjadi kesalahan pits.Secara berurutan kesalahan pits ini dapat dijumlahkan dengan memperhati-kan tandanya (positif/negatif) sehingga untuk sepanjang ulir dapat diketahuikesalahan pits kumulatif (cumulative pitch error).Berdasarkan grafik kesalahan kumulatif, dapat diklasifikasikan dua jeniskesalahan pits, yaitu:

1 Kesalahan pits progresif (progressive pitch error), dan2 Kesalahan pitch periodik (periodic pitch error)

Kesalahan pits progresif

Kesalahan ini timbul apabila hasil bagi kecepatan makan dankecepatan potong adalah tidak benar (dan tetap harganya). Hal ini mungkindisebabkan karena kesalahan saat menetapkan kecepatan makan ataukarena digunakan harga pendekatan jika pada mesin bubut yang bersang-kutan tak ada harga yang dimaksud (misalnya dalam membuat ulir metrikdigunakan mesin bubut yang memakai ulir penggerak dalam inch). Kesalahanpada ulir penggerak mesin bubut bisa menimbulkan kesalahan pits bagi uliryang dibubut. Apabila kesalahan pits ini adalah tetap harganya sebesar äp,maka pada setiap posisi ulir akan ada kesalahan pits kumulatif sebesar n äp,di mana n adalah nomor urut dari ulir yang diperiksa. Grafik dari kesalahanpits progresif adalah seperti gambar 4a.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 8: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 7

Gambar 4 Grafik Kesalahan Pits Kumulatif.

Gambar 5 Ketidaklurusan alur ulir (threaddrunkenness).

Kesalahan pits periodik.

Kesalahan pits periodik terjadi apabila hasil bagi (rasio) kecepatanmakan terhadap kecepatan potong tidak konstan. Hal ini dapat disebabkanoleh kesalahan pits pada roda gigi pemutar ulir penggerak kereta (carriage)mesin bubut dan/atau spindel yang memutar benda kerja. Dapat jugadisebabkan oleh adanya gerakan aksial (selama proses pemotonganberlangsung) pada ulir penggerak mesin bubut karena ketidakberesan padabantalan tekannya. Kesalahan jenis ini biasanya bersifat periodik, yaitusecara bertahap naik kemudian turun dan grafik kesalahan pits kumulatifberbentuk sinusoidal seperti gambar 4b.

Ketidaklurusan alur ulir (thread drunken-ness).

Ketidaklurusan alur ulir disebabkan olehadanya kesalahan pits periodik yang terjadidalam selang satu pits. Kesalahan jenis ini tidakakan terlihat pada grafik kesalahan kumulatifseperti gambar 4. Karena, jika ulir satu persatudiperiksa dalam arah sejajar sumbu ulir makagrafik yang didapat akan selalu serupa dengangambar 4. Kesalahan jenis ini lebih sulit diperik-sa, dan pengaruhnya pada fungsi ulir hanyaakan terasa apabila dimensi ulir relatif besar.Gambar 5 menunjukkan suatu ketidaklurusanalur ulir yang disebabkan oleh adanya perubah-an sudut kisar dalam selang satu pits.

Pengaruh kesalahan pits terhadap diameterfungsional.

Apabila ulir baut mempunyai kesalahan pits, maka baut tersebuthanya akan dapat dipasangkan pada mur yang mempunyai profil ulir yangbenar dengan diameter pits yang lebih besar daripada harga nominal. Hal iniberlaku bagi kesalahan pits berharga positif maupun negatif. Misalkan untuksepanjang 1 pits ulir baut (atau untuk sejumlah n profil dari baut yangdiperiksa) terjadi kesalahan kumulatif pits sebesar äp, maka ukuran ulir muryang mempunyai bentuk dan pits yang benar yang dapat dipasang pada bauttersebut adalah seperti yang diperlihatkan gambar 6.Dari gambar 6 dapat diketahui bahwa:

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 9: Metrologi Ulir

8 METROLOGI ULIR

Gambar 6 Pengaruh Kesalahan Pits pada diameter fungsional.

Maka, koreksi bagi di-ameter pits mur adalahsebesar :

Untuk beberapa jenis ulir, koreksi diameter pits akibat adanya kesa-lahan 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 kesalahansudut sisi ulir dan kesalahan pits, maka diameter fungsionalnya menjadi lebihbesar (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 berpengaruhpada diameter fungsional ulir, maka toleransi ulir cukup diberikan bagi tigajenis diameternya, yaitu:- diameter mayor,- diameter minor, dan- diameter pits.

Menurut standar ISO R 965 (General Purpose Metric Screw ThreadTolerance) toleransi ulir dinyatakan serupa dengan prinsip pemberiantoleransi poros dan lubang. Dengan demikian, toleransi ulir didefinisikanterhadap tiga faktor, yaitu :

- garis nol- penyimpangan fundamental, dan- besar daerah toleransi.

Garis nol adalah garis profil dasar untuk ulir metrik, sebagaimanayang diperlihatkan pada gambar 7. Dari garis nol ini dapat ditentukan

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 10: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 9

Gambar 7 Profil Dasar Ulir ISO metrik.

Gambar 8 Toleransi Mur dan Baut. Contoh bagi mur kelas H, dan baut kelas g.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 11: Metrologi Ulir

10 METROLOGI ULIR

letak dan besar daerah toleransi bagi ke tiga jenis diameter ulir sebagaimanayang ditunjukkan pada gambar 8. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwaletak daerah toleransi suatu diameter relatif terhadap garis nol ditentukanoleh penyimpangan fundamental. Sementara itu, besar daerah toleransinyaditentukan oleh angka kualitas bagi ulir yang bersangkutan.

4.1 PENYIMPANGAN FUNDAMENTAL

Penyimpangan fundamental adalah batas daerah toleransi yangpaling dekat dengan garis nol. Untuk sistem toleransi ISO, hal ini dinyatakandengan suatu simbol huruf. Bagi ulir metrik yang umum dipakai (generalpurpose) digunakan simbol G dan H untuk ulir dalam (mur) dan simbol e, gdan h untuk ulir luar (baut). Harga penyimpangan fundamental bergantungpada simbol yang dipakai serta harga pits, sebagaimana rumus pada tabel1A

Ulir luar Ulir dalam

Ì

Ì tak berlaku bagi p # 0,75 mm

es = penyimpangan atas daerah toleransi baut, ìmEI = penyimpangan bawah daerah toleransi mur, ìmp = pits ulir, mm

Contoh:

Misalkan harga sebuah baut metrik (M10 x 1,5) dengan ukuran nominal d=10mm dan harga p=1,5 mm. Berapakah harga penyimpangan fundamental bagidaerah 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.

Tabel 1A Penyimpangan fundamental daerah toleransi ulir.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 12: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 11

4.2 BESAR DAERAH TOLERANSI

Besar daerah toleransi diameter mayor, diameter minor dan diameterpits ditentukan berdasarkan angka kualitas toleransi. Menurut sistem ISO,hanya ada 4 macam diameter saja yang diberi daerah toleransi berdasarkanangka kualitas, lihat tabel 1.B.

Tabel 1B Angka kualitas toleransi baut dan mur.

diameter mayor baut

diameter pits baut,

diameter minor mur,

diameter pits mur,

d

d2

D1

D2

3

4

4

4

4

5

5

5

6

6

6

6

7

7

7

8

8

8

8

9

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

Tabel 1.C Rumus untuk menghitung besar daerah toleransi bagikualitas 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 denganmenggunakan rumus pada tabel 1.C, kemudian dikalikan dengan faktorpengali sesuai dengan angka kualitasnya sebagaimana tabel 1.D.

Tabel 1D Faktor pengali guna menentukan besar daerah toleransisesuai dengan kualitas.

Kualitas Faktor Kualitas Faktor

3456

0,50,630,81

789

1,251,62

Daerah toleransi bagi diameter pits mur (TD2) dihitung denganmemakai rumus untuk diameter kisar baut ( Td2(6) ) sebagaimana pada tabel1.C, kemudian dikalikan dengan faktor pengali sesuai dengan angkakualitasnya seperti yang tercantum pada tabel 1.E.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 13: Metrologi Ulir

12 METROLOGI ULIR

Gambar 9 Skema daerah toleransi baut dan mur menurut sistemtoleransi ulir ISO.

Tabel 1.E Faktor pengali untuk menentukan besar daerah toleransibagi diameter pits mur, TD2.

Kualitas Faktor Kualitas Faktor

4

5

6

0,85

1,06

1,32

7

8

1,17

2,12

Beberapa aturan lain yang perlu diperhatikan adalah :

1 Diameter meter mayor baut, d, tidak boleh melampaui garis batas nol (profildasar).

2 Diameter minor baut, d1, harus terletak di dalam daerah toleransisebagaimana yang ditunjukkan di gambar 8.

Penyimpangan fundamental dan besar daerah toleransi sebagaimana yangdibahas di atas secara skematik ditunjukkan seperti gambar 9.

Contoh :

Untuk baut M10 x 1,5, yang dibuat dari kelas g dengan kualitas 8, berapakahbesar daerah toleransi dan diameter minimum bagi ke tiga macam diameter-nya?

Dari tabel 1.C, besar daerah toleransi untuk kualitas 8 adalah:

ìm

ìm

Untuk kualitas 8, menurut tabel 1.D, diperoleh:

ìm

ìm

Menurut contoh yang lalu, diketahui bahwa diameter maksimum:

mm

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 14: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 13

mm

mm

Jadi, harga diameter minimum adalah:

mm

mm

Harga diameter inti baut minimum, sebagaimana penjelasan pada gambar 8,adalah :

mm.

4.3 TOLERANSI YANG DIANJURKAN BAGI ULIR KONSTRUKSI UMUM

Karena ulir luar selalu dipakai bersama-sama dengan ulir dalam,maka panjang pemasangan ulir merupakan faktor penting dalam menentukantoleransi. Panjang pemasangan (R) ini telah distandarkan sehingga dikenaltiga macam harga yaitu, panjang (L), pendek (S), dan normal (N). Panjangpemasangan normal telah ditentukan dengan harga yang terletak di antaradua batas, yaitu :

ukuran dalam mm.

Untuk menekan ongkos pembuatan ulir serendah mungkin, dalam artimembatasi jenis perkakas potong dan alat ukur yang harus dipunyai olehpabrik, maka standar ISO menganjurkan untuk memilih jenis toleransisebagaimana tabel 1.F. Untuk menghindari overlap bagi setiap pasangan ulir(baut & mur), salah satu ulirnya harus mempunyai kelas h atau H. Toleransibagi pasangan ulir yang umum adalah jenis 6H/6g, sedangkan bagi ulirdengan dimensi yang kecil (# M 1.4) dapat dipilih pasangan 5H/6h. Tabel 1.F,tersebut berlaku pula bagi ulir yang dilapis chrom atau nikel.

Tabel 1.F Toleransi yang dianjurkan bagi ulir konstruksi umum

Ulir Dalam (Mur) Ulir Luar (Baut)

Kualitas G H e g h

panjangpemasangan S N L S N L S N L S N L S N L

halus - - - 4H 5H 6H - - - - - - 3h4h 4h 5h4h

normal 5G 6G 7G 5H 6H 7H - 6e 7e6e 5g6g 6g 7g6g 5h6h 6h 7h6h

kasar - 7g 8g - 7H 8H - - - - 8g 9g8g - - -

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 15: Metrologi Ulir

14 METROLOGI ULIR

4.4 PERNYATAAN SPESIFIKASI ULIR PADA GAMBAR TEKNIK

Pada gambar teknik, spesifikasi ulir dituliskan dengan menggunakansimbol yang diatur menurut sistematika berikut:

1 Simbol huruf M, yang menandakan bahwa profil ulir adalah sesuai denganstandar ISO metrik.!

2 Simbol angka, yang menyatakan diameter nominal, yaitu diameter luarprofil ulir dasar dalam satuan mm.

3 Simbol angka, yang menyatakan harga pits dalam mm. Dipisahkan darisimbol angka sebelumnya dengan memakai tanda kali (x). Apabilaharga pits ini tak dinyatakan, maka dianggap ulir tersebut mempunyaiharga pits yang “kasar” (besar) sesuai dengan tingkatan diameternominalnya.

4 Simbol toleransi dinyatakan dengan angka dan huruf dan dipisahkan darisimbol sebelumnya dengan memakai tanda penghubung (-).Simbol Angka menyatakan kualitas yang menentukan besar daerahtoleransi.Simbol Huruf menyatakan posisi yang menentukan hargapenyimpangan fundamental terhadap garis nol profil dasar. Simboltoleransi (angka dan huruf) ini menyatakan kelas toleransi bagidiameter pits dan diameter mayor, baik bagi baut (huruf kecil)maupun bagi mur (huruf besar). Apabila toleransi ulir baut untukdiameter pits berbeda dengan toleransi yang digunakan bagidiameter mayornya, maka dituliskan terpisah. Jikalau tanda toleransitak dicantumkan, berarti baut yang dimaksud adalah dari kelas 6gatau mur yang dimaksud adalah dari kelas 6H.

5 Untuk menuliskan spesifikasi secara bersamaan bagi mur dan bautpasangannya, maka pernyataan toleransinya digabungkan denganmemakai tanda garis miring (/) di mana tanda toleransi mur didahulu-kan.

Contoh untuk ulir ISO metrik dengan diameter nominal sebesar 10 mm.

Keterangan :

M 10 ; Baut atau Mur dengan harga pits palingkasar yaitu 1,5 mm, toleransi kelas 6g ataukelas 6H.

M 10 x 1,5 - 6g ; toleransi diameter pits dan diameter mayor bautadalah 6g.

M 10 x 1,5 - 6H ; toleransi diameter pits dan diameter mayormur 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 ; kelas toleransi mur dengan baut dinyatakanbersama-sama.

5 PENGUKURAN GEOMETRI ULIR

Sebagaimana yang telah disinggung di muka, pengukuran geometrikulir bertujuan untuk memastikan kualitas geometrik ulir. Beberapa metodapengukuran dapat dipilih sesuai dengan jenis geometrik ulir yang diperiksa.Dalam bab ini akan diulas metoda pengukuran diameter mayor, pengukurandiameter minor, pengukuran diameter pits, pengukuran geometrik 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 diametersilinder kayal yang menyinggung seluruh puncak ulir. Untuk ulir luar,pengukuran diameter mayor dapat dilakukan dengan memakai jangka sorong(bagi ulir kualitas rendah), dengan mikrometer (bagi ulir kualitas menengah),dengan mikrometer indikator (indicating micrometer), atau mikrometerbangku (bench micrometer; yang memiliki kecermatan sebesar 1 ìm padabagian indikatornya).

! untuk profil ulir selain ISO metrik, digunakan simbol huruf lain. Biasanya diletakkan pada akhirurutan simbol spesifikasi, misalnya : UNC, UNF, UNEF dan sebagainya.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 16: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 15

Gambar 10 Bench Micrometer.

Kesalahan yang terjadi di saat pengukuran harus diusahakan sekecilmungkin. Sebaiknya tekanan pengukuran harus dijaga tetap dan serendahmungkin. Jikalau kecermatan dan ketelitian yang tinggi dikehendaki, makadapat dipakai sebuah mikrometer bangku (bench micrometer) seperti yangdiperlihatkan pada gambar 10. Landasan tetapnya berupa poros yangmerupakan sensor suatu indikator. Indikator tersebut (fiducial indicator),berfungsi sebagai penjaga tekanan pengukuran. Pembacaan skala mikro-meter hanya dilakukan setelah jarum indikator berada di tengah. Meskipundaerah pengukuran mikrometer ini cukup lebar (25 mm) dalam prakteknyamikrometer jenis ini lebih sering digunakan sebagai suatu komparator.Karena hanya sebagian kecil bagian ulir pada mikrometer ini yang dipakaisaat pengukuran secara tak langsung, efek kesalahan kisar yang mungkinada pada ulir utama dapat dieliminir.

Sebelum digunakan, posisi landasan tetap dapat diatur, sehinggajarak rahang ukur sesuai dengan suatu ukuran standar (blok ukur atausilinder referensi !) dan bersamaan dengan itu angka pada skala mikrometerdapat ditetapkan (penyetelan kedudukan nol). Setelah benda standar diambil,barulah benda ukur dapat diukur. Hasil pengukuran dibandingkan denganhasil pengukuran benda standar. Diameter mayor suatu ulir dihitung denganrumus berikut:

di mana :d = diameter mayor, mmDc = diameter silinder referensi, diameter yang paling dekat dengan diameter

mayor yang akan diukur.Rt = pembacaan mikrometer sewaktu mengukur ulir, mmRc = pembacaan mikrometer sewaktu mengukur silinder referensi, mm.

Pengukuran diameter mayor sebaiknya diulang sekali atau dua kalipada beberapa posisi penampang poros ulir guna memeriksa kebulatan.Pengukuran pada beberapa tempat sepanjang sumbu ulir dilakukan untukmemeriksa ketirusan (konisitas) yang mungkin ada pada baut yang diukur.

5.2 PENGUKURAN DIAMETER MINOR

Diameter minor adalah diameter silinder kayal yang mempunyaisumbu yang berimpit dengan sumbu ulir dan permukaannya menyinggungdasar ulir. Pengukuran diameter minor dilaksanakan dengan memakaimikrometer yang dibantu dengan batang prisma (batang V). Satu daribeberapa macam batang prisma (dengan dimensi dan radius ujung tertentu)dapat dipilih disesuaikan dengan profil ulir supaya ujungnya menyinggungdasar ulir. Sebagaimana halnya dengan pengukuran diameter mayor,pengukuran diameter minor juga dilakukan secara perbandingan dengansuatu silinder referensi, lihat gambar 11.

! Supaya kondisi kontak pengukuran hampir sama, bentuk benda standar sebaiknya disesuaikandengan bentuk benda ukur. Jadi, dalam hal pengukuran diameter mayor, pemakaian silinderreferensi lebih dianjurkan daripada pemakaian blok ukur.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 17: Metrologi Ulir

16 METROLOGI ULIR

Gambar 11 Penggunaan batang prisma untukpengukuran diameter minor.

Gambar 12 Floating Carriage Diameter Mea-suring Machine; untuk melaksanakanpengukuran diameter minor dan pitsdengan memakai sepasang batangprisma atau tiga silinder yang digantungpada kaitan.

Karena adanya pits ulir, posisi ujung prisma menjadi tidak segaris.Akibatnya, timbul momen putar yang disebabkan oleh tekanan pengukuran(F; Newton). Momen putar sebesar F.p/2 (Newton. m) ini bertendensi untukmemutar ulir yang diukur. Untuk menghindari kesalahan pengukuran, ulirharus dipasang di antara dua senter tetap dan garis ukur mikrometer harustetap tegak lurus sumbu ulir. Hal ini dapat dilaksanakan dengan memakai alatukur yang disebut sebagai “alat ukur diameter dengan dasar mengambang”(floating carriage diameter measuring machine), pada mana suatu mikrome-ter bangku dapat bergerak menyilang tegak lurus dengan sumbu penyenter,lihat gambar 12. Pemeriksaan ketirusan dan kebulatan silinder minor harusjuga dilakukan dengan melaksanakan pengukuran pada beberapa tempatsepanjang sumbu ulir yang diukur.

5.3 PENGUKURAN DIAMETER PITS (DIAMETER EFEKTIF)

Diameter pits adalah diameter silinder kayal dengan sumbu yangberimpit dengan sumbu ulir dan memotong sisi ulir sedemikian rupa sehinggatebal ulir, yaitu jarak mulai dari ruang kosong di antara sisi ulir yangberseberangan sampai dengan sisi ulir berikutnya, adalah sama dan samadengan setengah harga pits. Pengukuran diameter pits dapat dilaksanakandengan dua cara, yaitu :

1 dengan mikrometer ulir, atau2 dengan dua/tiga kawat.

5.3.1 Metode Mikrometer Ulir

Mikrometer ulir adalah sejenis dengan mikrometer biasa, di manasepasang kontak yang berbentuk serupa dengan profil ulir dapat dipasangkanpada dua ujung sensor mikrometer. Kontak tersebut dibuat dari berbagaiukuran dan hanya sesuai bagi satu jenis profil ulir (metrik, 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 adalahseperti gambar 13.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 18: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 17

Gambar 13 Ujung kontak mikrometer ulir (screw thread micrometer).

Gambar 14 Metoda Tiga Kawat untuk pengukuran diameter pits ulir luar.

Ujung kontak dengan sisi yang diperpendek lebih sering digunakan,sebab pengaruh kesalahan sudut sisi ulir maupun kesalahan sudut ujungkontak tersebut dapat dieliminir. Dengan demikian, dapat diukur diameterfungsional ulir. Kecermatan hasil pengukuran dipengaruhi oleh kualitas uliryang diukur serta kecakapan sipengukur. Biasanya harga ketepatanpengukuran akan berkisar di antara ± 8 ìm sampai ± 20 ìm. Ketelitian dankecermatan pengukuran yang tinggi akan dicapai apabila mikrometertersebut digunakan seolah-olah sebagai kaliber ulir jenis rahang. Dalam halini, setelah rahang ukur distel sesuai dengan ulir standar, mikrometer inidapat digunakan bagi pengukuran sejumlah ulir tanpa dilakukan perubahanjarak rahang ukurnya. Untuk kapasitas ukur dari 0 sampai dengan 25 mm,kedudukan nol mikrometer dapat diperiksa dengan cara merapatkan keduaujung kontak. Sementara itu, untuk kapasitas ukur yang lebih besar daripada25 mm diperlukan kaliber penyetel khusus.

5.3.2 Metode Tiga Kawat

Cara pengukuran diameter pits yang cermat, teliti, dan banyakdipraktekkan adalah dengan metode tiga kawat !. Cara tersebut ditunjukkanseperti gambar 14 di mana digunakan tiga buah silinder (kawat) dengandiameter yang sama. Setelah tiga kawat dengan diameter yang telahdiketahui dipasang pada alur ulir, jarak M antara kawat yang berseberangandapat diukur dengan memakai mikrometer-pembanding (komparator).Selanjutnya, diameter pits yang dicari dapat dihitung dengan rumus berikut,lihat gambar 14 b.

! Sama dengan metode dua kawat; di mana dalam hal pemakaian dua kawat, pengukuran harusdilaksanakan dengan alat ukur seperti floating carriage diameter measuring machine.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 19: Metrologi Ulir

18 METROLOGI ULIR

Gambar 15 Pengaruh sudut kisar ã padahasil pengukuran dengan meto-da tiga kawat.

Dalam ÄCDO,

Dalam ÄCBE,

Maka

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

Rumus di atas hanya berlaku bagi ulir yang berdiameter besar sertamempunyai harga pits p yang relatif kecil. Untuk geometri ulir yang umum dimana harga pits relatif besar, rumus 1 di atas harus dikoreksi akibat adanyasudut kisar ã serta tekanan pengukuran F yang bertendensi untukmendeformasikan penampang kawat. Pengaruh dari sudut kisar ã adalahseperti yang ditunjukkan gambar 15.

Karena adanya sudut kisar ã, maka :

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

Untuk sudut ulir yang tertentu, :

á = 60o, (metrik) maka

á = 55o (whitworth) maka

Karena adanya tekanan pengukuran F, rumus 2 perlu dikoreksisehingga menjadi,

. . . . . . . . . . . . . . . (3)

di mana dan äk tergantung pada diameter pits d2. Secara grafik hargaä1 dan äk digambarkan seperti gambar 16.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 20: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 19

Gambar 16 Faktor koreksi karena sudut kisar dan tekanan pengukuran; bagi ulir metrik.

Dalam penurunan rumus M sebagaimana di atas dianggap tidak adakesalahan pada ukuran diameter kawat, harga pits serta sudut ulir. Dalamprakteknya ke tiga hal terakhir ini tidaklah selalu benar, sehingga akanmempengaruhi ketelitian (kebenaran) harga M.

Supaya pengaruhnya dapat diabaikan maka diameter kawat dD harusdåpilih sedemikian rupa sehingga persis menyinggung sisi ulir pada lingkaranpits. Apabila titik D dan E pada gambar 14 b berimpit, maka harga diameterkawat yang terbaik adalah:

Diameter kawat terbaik : .. . . . . . . . . . . . . . (4)

Bagi ulir metrik, dO = 0,577p ; ulir withworth, dO = 0,564p.

Untuk menghindari banyaknya ragam diameter kawat, kawatpengukur ulir tersebut hanya dibuat menurut set yang tertentu. Carl Zeissmisalnya, membuat set yang berisi 21 buah kawat dari 0,17 mm sampaidengan 6,35 mm yang dapat digunakan untuk mengukur ulir dengan hargapits dari 0,25 mm sampai dengan 12 mm. Jika kawat set tersebut dipilihdengan benar, maka singgungan kawat dengan sisi ulir hanya menyinggungterhadap diameter pits paling jauh sebesar 0,1 p (ke atas atau ke bawah).

Dalam hal pengukuran yang sangat cermat, maka pengaruhkesalahan diameter kawat, pits serta sudut ulir tidak boleh diabaikan,sehingga harga M perlu dikoreksi lebih lanjut.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 21: Metrologi Ulir

20 METROLOGI ULIR

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . (5)

M dihitung menurut rumus 3, sedangkan harga koreksi ÄM adalah:

. . . . . . . . . . . . . (6)

di mana :- koreksi akibat kesalahan diameter kawat adalah KdÄdD :

(ìm)

- koreksi akibat kesalahan pits adalah KpÄp,

Äp = kesalahan pits (ìm)

- koreksi akibat kesalahan sudut ulir adalah KáÄá

Äá = kesalahan sudut ulir (radian)

Cara pengukuran yang cermat tersebut (misalnya bagi pengukurangeometri ulir utama mikrometer atau kaliber pemeriksa ulir) hanya dilakukandengan alat ukur linear berkecermatan tinggi (lebih kecil daripada 1 ìm).

5.4 PENGUKURAN ULIR DALAM

Pengukuran ulir dalam lebih sulit dibandingkan dengan pengukuranulir luar. Permukaan ulir sulit dicapai oleh sensor alat ukur dan tak terlihatdengan jelas. Pengukuran diameter mayor dapat dilakukan dengan bantuansepasang ujung kontak sebagaimana yang digunakan untuk mengukur ulirluar. Untuk pengukuran yang lebih cermat (misalnya diameter pits kaliber ulirring) digunakan metode dua bola. Dua buah ujung kontak yang berupa bola(dengan diameter “terbaik”) dipasang pada ke dua belah rahang komparator(lihat gambar 17). Rahang gerak berhubungan dengan kepala ambang yangmempunyai kontak dengan poros jam ukur. Kepala ambang selalu menekanporos dari jam ukur karena adanya pegas.

Jarak rahang ukur komparator diatur untuk suatu harga tertentu (E)sesuai dengan dimensi ulir yang akan diukur, yaitu:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . (7)

di mana : E = ukuran standar yang ditentukan, mmD2 = diameter teoretik; diameter pits ulir yang hendak diukur, mmH = tinggi segitiga fundamental profil ulir yang diukur, lihat gambar 2,Z = konstanta alat ukur, dalam hal ini sesuai dengan jarak a ditambah b

(mm).

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 22: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 21

Gambar 17 Pengukuran Ulir Dalam dengan memakai komparator bersensorbola.

Setelah harga E ditentukan, kedudukan kepala tetap komparatordiatur sedemikian rupa (gambar 17 b) sehingga jarum jam ukur menunjuk nol.Kemudian komparator dipakai untuk memeriksa ulir (gambar 17c). Selisihantara harga diameter pits teoretik dengan diameter pits sebenarnya dapatdiketahui dari penyimpangan yang ditunjukkan oleh jam ukur.

5.5 PENGUKURAN SUDUT ULIR DAN PITS

Seperti yang telah dibahas pada bab 3, kesalahan sudut ulir dankesalahan pits akan menyebabkan diameter fungsional menjadi lebihbesar/kecil daripada diameter pits. Dengan demikian, sebetulnya cukupdilakukan pemeriksaan apakah harga diameter tersebut masih berada dalamdaerah toleransi diameter pits. Pengukuran sudut ulir dan pits biasanyadilakukan pada permulaan proses produksi ulir, supaya dapat dilakukanperbaikan bila diperlukan. Ulir dengan kualitas tinggi, seperti halnya ulir padakaliber pemeriksa ulir dan ulir utama mikrometer, memerlukan pengukurankesalahan sudut ulir maupun pits. Dengan demikian, akibat ketidaksempur-naan proses pembuatannya akan bisa diketahui guna melakukan koreksi.

Sudut ulir luar dapat diukur dengan memakai profil proyektor. Supayabayangan ulir dapat kelihatan jelas pada kaca buram (layar proyeksi) sumbuulir harus dibuat miring sebesar sudut kisar (ã, lead angle/helix angle)terhadap arah sinar kolimator. Cara seperti ini mempunyai kerugian, karenaterjadi pemendekan bayangan jarak pits, lihat gambar 18b.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 23: Metrologi Ulir

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 tetapi terjadi distorsi; bayangan sudut ulir tidaksesuai aslinya.

c dengan memutar kolimator, bayangan tajam dan tak terjadidistorsi.

Masalah ini dapat diatasi dengan memutar sumber cahaya (kolimator)sehingga berkas sinar sejajar tersebut tidak terhalang ketika melalui celahulir sampai ke lensa obyektif, lihat gambar 18 c. Dalam hal terakhir ini tidakakan terjadi pemendekan bayangan jarak pits dan sekaligus bayangankelihatan tajam. Bayangan digerakkan (dengan menggerakkan meja) sampaitepinya berimpit dengan garis silang pada kaca buram proyektor profil. Hargasudut ulir dapat dibaca pada skala sudut di pinggir piringan kaca buram.

Sudut ulir-dalam tak dapat diukur secara langsung dengan profilproyektor. Untuk ini, perlu dibuat cetakannya (negatifnya) dengan memakaililin, belerang, atau polimer (Technovite). Setelah mengeras cetakan bahanini dapat diukur dengan memakai profil proyektor. Pengukuran sudut ulir-dalam dapat pula dilakukan dengan memakai contour recorder (pencatatbentuk penampang) sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar 19 b.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 24: Metrologi Ulir

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 pengukurpits (pits measuring machine). Gambar 20 menunjukkan prinsip pengukuranpits dengan alat sebagaimana yang dirancang oleh NPL (National PhysicalLaboratory, England). Alat tersebut mempunyai indikator (fiducial indikator)di mana sensornya mempunyai ujung bulat yang dapat dipilih sehingga dapatmasuk ke dalam ruang antara ulir dan menyinggung lingkaran pits. Ulir yangdiperiksa dipasang pada senter yang dapat digeserkan dengan bantuanmikrometer berkecermatan tinggi pada salah satu ujungnya. Apabilamikrometer diputar, ulir akan bergerak dalam arah tegak lurus sumbu sensoryang mengakibatkan sensor tersebut akan tertekan ke dalam dan ke luarmengikuti profil ulir. Setiap kali jarum indikator menunjuk pada garis referensi(fiducial line) harga yang ditunjukkan pada skala mikrometer dibaca. Dengandemikian, dapat diketahui kesalahan pits yaitu selisih antara harga pitsteoretik dengan harga yang dibaca pada mikrometer.

Grafik kesalahan pits kumulatif! dapat dibuat dengan memeriksasejumlah profil pada jarak yang tertentu. Biasanya dilakukan pengamatansekali lagi, yaitu dengan memutar ulir 180E. Bila sumbu ulir tidak berimpitdengan sumbu senter, kesalahannya dapat dieliminir dengan cara mencariharga rata-rata dari ke dua pengamatan tersebut. Pemeriksaan ulir-dalamdapat dilakukan dengan menggunakan alat bantu yang dipasangkan padafiducial indicator, sehingga sensor yang dipasang pada batang penerus dapatmengikuti bentuk profil ulir dalam.

Gambar 20 c menunjukkan prinsip kerja fiducial indicator. Sensorbergerak maju mundur mengikuti profil ulir yang digerakkan dalam arahtransversal. Dalam hal ini, sumbu putar ikut bergeser sementara plat bajaakan menahan gerakan sensor. Apabila gaya di sebelah kiri sensor F1 tidaksama dengan gaya di sebelah kanan F2, plat baja akan terpuntir sehinggabadan di sebelah atas akan berputar pada sumbu putar. Akibatnya garpuakan memutar jarum indikator. Jikalau sensor persis menyinggung diameterkisar ulir yang diperiksa, gaya F1 akan sama dengan gaya F2, garpu tidakberputar dan jarum indikator akan menunjuk garis referensi (fiducial line).Pada saat ini dilakukan pembacaan harga skala mikrometer.

! Grafik yang dihasilkan akan serupa dengan grafik kesalahan Kisar Kumulatif.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 25: Metrologi Ulir

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 dengancara mengukur ke lima besaran ulir (diameter: mayor, minor, pits; sudut sisiulir, dan pits) seperti yang telah dibahas. Pengukuran ini akan memakanwaktu, apalagi jikalau harus dilaksanakan untuk sepanjang baut/mur. Untukmempercepat pemeriksaan kualitas geometrik ulir dapat digunakan kaliberpemeriksa ulir (screw gauge). Cara ini dapat menghemat ongkospemeriksaan ulir yang diproduksi secara massal. Biasanya hanya dipakaisuatu jenis kaliber yang memeriksa satu elemen geometrik ulir yangterpenting yang sangat dipengaruhi oleh karakteristik proses pembuatan.Dengan mengetahui keadaan elemen tersebut, pada saat yang cocok dapatdilakukan perbaikan atas variabel yang mempengaruhi proses produksi gunamenjamin kualitas ulir yang dihasilkan.

5.6.1 Jenis Kaliber Pemeriksa Ulir

Garis besar jenis kaliber ada dua, pertama untuk memeriksa ulir luardan kedua untuk memeriksa ulir dalam. Untuk pemeriksaan ulir luar ada duajenis kaliber yaitu kaliber ulir ring dan kaliber ulir celah, sedang bagipemeriksaan ulir dalam digunakan kaliber ulir pena, lihat gambar 21. Jeniskaliber pemeriksa ulir dan cara pemeriksaan maupun pemakaiannya yangdibahas pada standar ISO (R 1502, ISO General Purpose Metric ScrewThreads, Gauging) adalah sebagai berikut :

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 26: Metrologi Ulir

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, yaitu yang dapat distel dan yangtidak dapat disetel. Kaliber ini memeriksa batas material-maksimum bagidiameter fungsional ulir luar. Pemakaian kaliber ulir Ring GO lebih dianjurkandibandingkan dengan jenis kaliber lain, karena kaliber ini mengikuti prinsipTaylor! yang memeriksa diameter pits dan sekaligus memeriksa beberapakesalahan seperti kesalahan pits, kesalahan sudut ulir, variasi sudut kisardan kesalahan bentuk (kebulatan dan kelurusan untuk sepanjang badankaliber). Panjang sisi ulir akan terperiksa juga, karena kaliber ini mempunyaiprofil ulir yang penuh. Sewaktu dipakai, kaliber diputar dengan tanpa paksaandan harus masuk untuk seluruh panjang ulir yang diperiksa. Kaliber inimempunyai 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 maksimum diameter pits(pada bidang aksial) yang cenderung untuk membesar sebagai akibat darikesalahan pits dan sudut sisi ulir bagi baut yang diperiksa. Panjang sisi ulirjuga diperiksa. Kaliber ini tidak mengikuti prinsip Taylor, karena kesalahanpits periodik serta kesalahan bentuk (kebulatan dan kelurusan baut) tidakakan terperiksa. Baut yang diperiksa harus masuk karena gaya beratnyasendiri ataupun dengan penekanan yang cukup sesuai dengan carapenyetelan yang digunakan bagi kaliber ini. Pemeriksaan diulang pada tigaposisi di sekeliling baut. Kaliber ulir rahang relatif lebih murah, mudah, dancepat pemakaiannya dibandingkan dengan kaliber ulir ring. Untuk memasti-kan sifat ketertukaran (interchangeability) baut, secara berkala satu atau

! Prinsip perencanaan kaliber menurut Taylor:

- Kaliber GO harus memeriksa sebanyak mungkin elemen geometrik yang saling berkaitanyang menentukan profil geometrik yang diukur. Kaliber GO memeriksa elemen geome-trik yang dimaksud pada harga batas material maksimum (poros paling besar ataulubang paling kecil).

- Kaliber NOT GO harus memeriksa satu elemen geometrik (tak boleh berkaitan/bersing-gungan dengan elemen geometrik lain). Kaliber NOT GO memeriksa elemen geometrikyang dimaksud pada harga batas material minimum (poros paling kecil atau lubangpaling besar).

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 27: Metrologi Ulir

26 METROLOGI ULIR

beberapa produk (yang telah diperiksa dengan kaliber ulir rahang) diperiksasekali lagi dengan memakai kaliber ulir ring. Dengan demikian, kaliber ulirring ini menjadi tidak cepat aus (karena jarang dipakai).

Untuk menghindari lenturan bagi baut yang tidak kaku (mempunyailubang dan berdinding tipis) dianjurkan untuk memakai kaliber ulir ring. PenaUlir Penyetel (GO) dapat dibuat untuk keperluan penyetelan posisi rahang,sehingga kaliber 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 minimum diameter pits. Kebalikannyadengan jenis GO, kaliber ulir rahang NOT GO mengikuti prinsip Taylor (hanyamemeriksa satu elemen geometrik). Pemeriksaan produk dilakukan pada tigaposisi di sekeliling baut, dan harus tidak masuk (kecuali pada dua ulir di ujungbaut). Tersedia juga suatu pena ulir penyetel yang digunakan untuk menyetelposisi rahang ukurnya.

A.4 Kaliber Ulir Ring NOT GO (NOT GO Screw Ring Gauge)

Seperti jenis rahang, kaliber ini memeriksa batas minimum diameterpits. Kaliber ini tidak sesuai dengan prinsip Taylor, yang terpaksa dipilih bilabenda ukur tidak kaku. Kaliber Ulir Ring NOT GO diputar sehingga baut yangdiperiksa (yang berdinding tipis) hanya dapat masuk tidak lebih dari satu ataudua 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 atau 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 inidapat digunakan jenis kaliber ring atau rahang (tak berulir, GO & NOT GO)sebagaimana yang digunakan untuk memeriksa 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 Taylordipenuhi, karena selain memeriksa batas minimum diameter pits, pengaruhkesalahan lain juga diperiksa, antara lain kesalahan pits, kesalahan sudut sisiulir, variasi sudut kisar dan kesalahan bentuk (kebulatan dan kesilindrisan).Kesalahan-kesalahan tersebut membawa pengaruh terhadap diameterfungsional, yang mana akan menjadi lebih kecil dibandingkan dengandiameter pitsnya. Selain itu, juga diperiksa batas minimum diameter mayordan panjang sisi ulir. Sewaktu digunakan, kaliber ini harus bisa diputar tanpapaksaan masuk ke dalam untuk seluruh panjang mur yang diperiksa. Secaraberkala kaliber ulir pena GO biasanya diperiksa keausannya denganpengukuran secara langsung (kaliber pemeriksa keausannya tidak perludibuat).

B.2 Kaliber Ulir Pena NOT GO (NOT GO screw plug gauge).

Kaliber ini memeriksa apakah batas maksimum diameter pits ulir-dalam tidak dilampaui. Kaliber Ulir Pena NOT GO diputar tanpa paksaanmasuk ke dalam mur yang diperiksa, tetapi tidak boleh masuk lebih dari duakali putaran. Apabila mur yang diperiksa hanya mempunyai tiga ulir ataukurang, maka kaliber ini sama sekali harus tidak dapat masuk.

B.3 Kaliber Pena pemeriksa diameter minor

Diameter minor mur diperiksa secara terpisah dengan memakaikaliber pena GO & NOT GO (tak berulir), sebagaimana yang digunakan untukmemeriksa toleransi lubang.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 28: Metrologi Ulir

METROLOGI ULIR 27

5.6.2 Bentuk Profil Ulir dan Toleransi Kaliber Pemeriksa Ulir

Sesuai dengan fungsinya, dan sedapat mungkin memenuhi prinsipperencanaan kaliber menurut Taylor, ditentukan 2 jenis profil ulir yangdigunakan bagi kaliber pemeriksa ulir, yaitu profil penuh dan profilterpotong/terpenggal. Kaliber pemeriksa ulir GO selalu mempunyai profilulir penuh seperti gambar 22 a&b. Sementara itu, kaliber pemeriksa ulir NOTGO mempunyai profil ulir terpotong yang hanya menyinggung di sekitardiameter pits supaya bila ada kesalahan pits maupun kesalahan sudut sisi ulirtidak akan berpengaruh, lihat gambar 22 c&d. Jumlah ulir kaliber NOT GOpaling sedikit 2 buah.

Karena kaliber juga dibuat, maka tidak luput dari kesalahan. Olehsebab itu ditentukan toleransi pembuatannya. Daerah toleransi kaliber jelasharus lebih kecil daripada daerah toleransi produk yang diperiksanya. Selainitu, letak daerah toleransi harus ditentukan sedemikian rupa sehinggasebanyak mungkin produk yang baik (berada di dalam daerah toleransi)dapat diterima dan sesedikit mungkin produk yang jelek (berada di luardaerah toleransi) keliru dianggap baik. Harga toleransi serta posisinya relatifterhadap daerah toleransi produk yang diperiksa dijelaskan seperti tabel 2.

Gambar 22 Jenis profil kaliber pemeriksa ulir;

A Kaliber GO pemeriksa ulir-dalam dengan profil sisi penuh.

B Kaliber GO pemeriksa ulir-luar dengan profil sisi penuh;bagi kaliber jenis rahang GO jarak antara rahang atas dan bawahsama dengan harga ke tiga diameter tersebut untuk pemeriksaanmasing-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 danbawah sama dengan harga ke tiga diameter tersebut untukpemeriksaan masing-masing diameter ulir yang dimaksud.

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015

Page 29: Metrologi Ulir

28 METROLOGI ULIR

Tabel 2 Toleransi Kaliber Pemeriksa Ulir (harga dalam ìm)

A Daerah toleransi kaliber pemeriksa ulir luar dan pena penyetel sertapemeriksanya (untuk diameter pits baut).1 Kaliber ulir ring GO; 2 Pena ulir pemeriksa GO untuk (1); 3 Pena ulirpemeriksa keausan untuk (1); 4 Pena ulir penyetel untuk kaliber ulirrahang GO; 5 Kaliber ulir ring NOT GO; 6 Pena ulir pemeriksakeausan untuk (5); 7 Pena ulir penyetel untuk kaliber ulir rahang NOTGO, atau kaliber ulir ring NOT GO yang dapat distel.

B Daerah toleransi kaliber pemeriksa ulir dalam (untuk diameter pitsmur).

C Daerah toleransi kaliber pemeriksa diameter mayor ulir luar.D Daerah toleransi kaliber pemeriksa diameter minor ulir dalam.

Td2

di atas s.d.TR TCP m ZR WGO WNG

24- 5050- 8080-125

125-200200-315315-500500-670

8101418233038

6789

121518

10121518222733

-4-228

122028

10121621

25½3341

79

1215

19½2531

TD2

di atas s.d.TPL ZPL WGO WNG

24- 50 50- 80 80-125125-200200-315315-500500-670

679

11141822

026

12162432

89½

12½17½212733

67½9½

11½151923

Td

di atas s.d. Z2

36- 85 85-140140-335335-850850-950

458

1521

820385460

TD1

di atas s.d.Z1

38-100100-180180-375375-710

710-1250

458

1323

922385265

PLN Corporate University, bekerjasama dengan tim konsultanMPE (Mechanical Production Engineering) FTMD-ITB,

Tahun 2015