Download - Penggunaan Dan Kalibrasi Mikrometer
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mikrometer memang dirancang untuk pemakaian praktis.Seiring
dimanfaatkan oleh operator mesin perkakas dalam rangka pembuatan beragam
komponen yang dibuat berdasarkan acuan toleransi geometrik dengan tingkat
kualitas sedang s/d menengah.Pengetahuan tentang mikrometer,alat ukur ini
tergolong alat ukur yang cukup banyak pengaplikasiannya dalam dunia rekasa
khususnya dibanding mechanikal.
Sehingga diharapkan sekali keterampilan dalam proses pengukuran bagi
seorang mechanical engineer bisa menghasilkan suatu produk yang teliti dan
tentunya berkualitas
tinggi.Berbagai macam komponen mesin mulai dari keberagaman bentuk,ukuran
,ketelitian,serta karakteristik fungsionalnya. Harus dikontrol untuk mencapai
hasil yang sempurna.Proses pengukuran merupakan induk dari proses
pemesinan keduanya saling berkaitan satu dengan yang lain.
Keberagaman bentuk dari macam-macam komponen mesin tersebut
dengan keberagaman jenis alat ukur.Sesuai kemampuan dan fungsinya sehingga
memudahkan para mechanical engineer dalam melakukan analisa pengukuran
komponen-komponen mesin.
1.2 Tujuan Praktikum
Adapun tujuan khsusus diadakannya praktikum kebulatan ini adalah
sebagai berikut :
1. Praktikan dapat menggunakan dan melakukan pengukuran dengan alat
ukur mikrometer untuk suatu proses pengukuran.
2. Praktikan dapat melakukan kalibrasi pada alat ukur mikrometer luar.
1.3 Alat-Alat yang digunakan
Selama kegiatan praktikum dilangsungkan,terdapat beberapa alat yang
telah digunakan,yaitu:
1
1. Micrometer luar 0-25mm
Gambar 1.1 Mikrometer luar 0-25mm
2. Mikrometer luar 25-50mm
Gambar 1.2 Mikrometer luar 25-50mm
3. Mikrometer ulir & metoda tiga kawat
Gambar 1.3 Mikrometer ulir & metoda tiga kawat
2
4. Mikrometer digital
Gambar 1.4 Mikrometer digital
5. Dudukan mikrometer (mikrometer stand)
1.4 Benda ukur
Gambar 1.5 Benda ukur
1.5 Pelaksanaan praktikum
Prosedur dalam melakukan praktikum pengukuran dengan mikrometer
antara lain sebagai berikut:
1. Alat dan bahan yang akan digunakan disiapkan.
2. Kebenarannya dari alat ukur mikrometer diperiksa terlibih dahulu
dengan memeriksa kedudukan nol dengan cara merapatkan kedua
sensor,pada saat kedua sesor dirapatkan lihat pada skala apakah
menunjukkan harga nol.
3. Benda ukur diposisikan pada meja ukur.
4. Benda ukur dilakukan pengukuran oleh pengamat A dengan
mikrometer sesuai dengan urutan yang telah ditentukan.
3
5. Pembacaan mikrometer sesuai dengan keterangan yang telah
dijelaskan pada pembahasan sebelumnya.
6. Setelah dilakukan pengukuran pada setiap sisi benda ukur,hasil
pengukuran dicatat.
7. Benda ukur dilakukan pengukuran kembali oleh pengamat B seperti
prosedur pengukuran yang dilakukan oleh pengamat A.Kemudian
hasil pengukuran dicatat.
8. Hasil pengukuran antara pengamat A dan pengamat B
dibandingkan.
9. Setelah proses pengukuran selesai,alat ukur dibersihkan dan
disimpan pada tempatnya.
4
BAB II
TEORI DASAR
2.1 Pengertian
Mikrometer luar adalah alat ukur yang dapat diukur dimensi luar
dengan cara membaca jarak antara dua muka ukur sejajar dengan
berhadapan, yaitu sebuah muka ukur tetap yang terpasang pada satu sisi
rangka berbentuk U,dan sebuah muka ukur lainnya yang terletak pada
ujung spindle yang dapat bergerak tegak lurus terhadap muka ukur, dan
dilengkapi dengan sleeve dan thimble yang mempunyai graduasi yang
sesuai dengan pergerakan spindle.
Gambar 2.1 Mikrometer
Mikrometr dalam jenis tubular (Mikrometer dalam dua titik) afdalah
alat ukur yang dapat mengukur dimensi dalam dengan cara membaca
jarak antara dua muka ukur sferis yang saling membelakangi,yaitu sebuah
muka ukur tetap yang terpasang pada batang utama dan sebuah muka
ukur lainnya yang terletak pada ujung spindle dan thimble yang
mempunyai graduasi yang sesuai dengan pergerakan spindle.
Mikrometer adalah jenis alat ukur linier yang paling tinggi tingkat
kecermatannya.Kecermatan berarti kemampuan alat ukur untuk
menunjukkan angka terkecil dan harga pengukuran,jika mistar ukur
mempunyai kecermatan 0,01 mm bahkan ada yang mencapai 0,002 mm.
5
Dalam hal ini meskipun namanya mikrometer tetapi tingkat
kecermatan alat ukur ini tidaklah bisa mencapai mikron,sebab sebagian
pengubah mikrometer terdiri dari ulir luar dan pasangannya.Jika
mikrometer tersebut mempunyai tingkat kecermatan 1 mikron maka
bagian pengubah yang terdiri dari ulir luar dan pasangannya tersebut
harus mempunyai kesalahan yang lebih kecil dan 1 mikron,dalam proses
pembuatannya hal ini sangat sulit diwujudkan.
2.2 Jenis-jenis Mikrometer
Mikrometer memiliki 3 jenis umum pengelompokan yang didasarka
pada aplikasi berikut:
1. Mikrometer luar.
Mikrometer luar digunakan untuk ukuran memasang
kawat,lapisan-lapisan blok-blok dan batang.
Gambar 2.2 Mikrometer luar
2. Mikrometer dalam.
Mikrometer dalam digunakan untuk mengukur garis tengah dari
lubang suatu benda.
6
Gambar 2.3 Mikrometer dalam
3. Mikrometer kedalaman
Mikrometer kedalaman digunakan untuk mengukur kerendahan
dari langkah-langkah dan riot-slot.
Gambar 2.4 Mikrometer kedalaman
2.3 Prinsip Kerja dan Komponen Utama Mikrometer
Prinsip kerja mikrometer yaitu pengubah mekanik yang semata-mata
berdasarkan prinsip kinematik yang meneruskan serta mengubah isyarat
sensor yang biasanya berupa gerakan translasi (besaran panjang) menjadi
gerakan rotasi (besaran panjang) yang relative lebih mudah untuk
diproses atau diubah.
Mikrometer merupakan alat ukur dengan pengubah prinsip mekanik
atau kinematik.Suatu putaran poros ukur secara teoritik akan
menggeserkan poros ini sebesar satu pits ulir utama (0,5 mm).Skala
yamng dibuat pada silinder putar dapat dibagi menjadi 50 bagian yang
berarti 1 bagian skala setara dengan gerakan translasi sebesar 0,01 mm.
Kebenaran kecermatan pengukuran ini dapat dicapai berkat ulir
utama yang dibuat dengan geometri yang teliti serta pemakaian racet
untuk menjaga keterulangan pengukuran.
7
Komponen-komponen utama mikrometer dapat dilihat pada
gambar berikut:
Gambar 2.5 Komponen-komponen utama mikrometer
2.4 Kalibrasi Mikrometer Luar
Kalibrasi bagian dari metrologi kegiatan untuk menentukan
kebenaran konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur atau
kalibrasi adalah memastikan hubungan antara harga-harga yang
ditunjukkan oleh suatu alat ukur atau sistem pengukuran,atau harga-
harga yang diabadikan pada suatu bahan ukur dengan harga yang
sebenarnya dari besaran yang diukur.
Hal - hal Yang Perlu Diperhatikan Dalam MengKalibrasi Mikrometer
adalah :
Gerakan Silinder Putar/Poros ukur harus dapat berputar dengan baik
dan tidak terjadi goyangan karena ausnya ulir utama.
Kedudukan Nol. Apabila mulut ukur dirapatkan maka garis referensi
harus menunjukan Nol.
Kerataan dan kesejajaran muka ukur ( Permukaan Sensor ).
Kebenaran Dari Hasil Pengukuran. Hasil pengukuran dibandingkan
dengan standar yang benar.
Bagian - bagian seperti Gigi Gelincir & Pengunci Poros Ukur harus
berfungsi dengan baik.
8
2.4.1 Kalibrasi Sensor
Sensor mikrometer ada dua buah,yaitu sensor diam pada silinder
tetap dan sensor gerak pada silinder putar.Kedua sensor ini merupakan
sebuah bidang,sensor yang ideal adalah sensor yang rata dan kedua
bidang sensor harus sejajar disemua posisi.
Dalam mengkalibrasi sensor mikrometer ini,maka pengujian yang
harus dilakukan adalah pengecekkan pada variabel kerataan dan
kesejajaran untuk kedua sensor tersebut.
2.4.2 Kalibrasi Kerataan Sensor Mikrometer
Uji kerataan pada sensor mikrometer dilakukan dengan
menggunakan lensa rata (optical flat).Kaca rata (optical flat) yang
mempunyai kerataan sebesar 0,2 µm sampai 0,05 µm diletakkan dengan
hati-hati diatas permukaan salah satu sensor (muka ukur) tentu saja
setelah muka ukur tersebut dibersihkan terlebih dahulu.Hati-hati jangn
sekali-kali sampai menekan dan menggosok lensa ke muka ukur sebab ini
dapat merusak permukaan kaca rata.
Menggunakan prinsip interferensi cahaya,gunakan sumber cahaya
monokromatis atau kalau tidak ada dapat menggunakan lampu biasa
untuk memeriksa kerataan permukaan muka ukur.Untuk muka ukur yang
rata maka melalui kaca rata ini kita melihat permukaan muka ukur dengan
jelas tanpa ada garis-garis berwarna.Sebaliknya untuk muka ukur yang
tidak rata maka akan terlihat garis-garis berwarna dengan pola tertentu
yang menandakan ketidakrataan permukaan muka ukur tersebut.Satu
garis berwarna menyatakan ketidakrataan sebesar 0,32 µm.
Mikrometer dianggap masih baik jika terlihat paling banyak 2 garis
(4 garis untuk mikrometer besar dengan kapasitas lebih besar dari 250
mm).Pemeriksaan dilakukan pada kedua muka ukur (sensor).
9
Gambar 2.6 Kalibrasi sensormikrometer dengan lensa rata
2.4.3 Pemeriksaan Kesejajaran ukur
Selain harus rata maka kedua muka ukur mikrometerharus
sejajar.Untuk memeriksa kesejajaran dapat digunakan sejenis kaca
datar yang mempunyai dua permukaan yang rata dan sejajar,oleh
sebab itu disebut dengan kaca parallel (optical parallel).Kaca
parallel ini biasanya tersedia dalam beberapa ketebalan
misalnya=12,00 mm,12,12 mm,12,25 mm,12,37 mm.Kaca parallel
ini digunakan secara berurutan untuk mengecek kesejajaran kedua
muka ukur pada beberapa posisi atau kedudukan dari silinder putar
(poros ukur).
Caranya adalah sebagai berikut:
Kedua muka ukur dibersihkan,kemudian salah satu kaca parallel
diletakkan diantara kedua muka ukur.Kemudian kaca parallel ini
dijepit dengan memutar silinder putar (melalui gigi gelincir) dengan
sangat hati-hati.Dengan bantuan suatu sumber cahaya,maka pada
kedua muka ukur akan terlihat (melalui kaca parallel) satu atau
beberapa garis berwarna dengan pola tertentu.
Untuk memeriksa kesejajaran kedua mika ukur mikrometer
dengan kapasitas lebih dan 25 mm maka digunakan bantuan balok
ukur sebagai penambah ketebalan kaca parellel.Balok ukur ini diapit
oleh dua buah kaca parallel sebelum kemudian balok ukur disertai
kedua kaca parallel tersebut dijepit oleh kedua muka ukur.
Penjepitan dilakukan oleh kedua muka ukur tepat ditengah
tengah kaca parallel.Setelah pola dan jumlah garis interferensi
10
diamati,maka lakukan prosedur yang sama dengan mengubah
posisi penjepitan muka ukur pada empat posisi di sekeliling pusat
(kedudukan pertama) pada jarak kurang lebih 1,5 mm.Dan kelima
posisi pengamatan interferensi ini ambil harga (jumlah) yang
terbesar,kemudian bandingkan dengan standar kesejajaran yaitu
jumlah garis maksimum yang diijinkan.
Gambar 2.7 Pola bayangan pada lensa rata
Tabel 2.1 Jumlah garis maksimum yang diijinkan menurut standar
jepang
Kapasitas mikrometer
(mm)
Jumlah
Garis
Kesejajaran dalam
µm
s/d 75 6 2
Diatas 75 s/d 175 9 3
Diatas 175 s/d 275 13 4
Diatas 275 s/d 375 16 5
Diatas 375 s/d 475 19 6
Diatas 75 s/d 500 22 7
2.5 Kalibrasi Skala
Untuk memeriksa kebenaran dari skala mikrometer digunakan
satu atau susunan dan beberapa balok ukur dari kelas 1 atau 2
sebagai ukuran standar.Seluruh daerah ukran mulai dan nol sampai
ukuran maksimum (25 mm) harus diperiksa dengan cara bertingkat,
11
yaitu memilih beberapa balok ukur dengan kenaikkan ukuran sebesar 0,5
mm.Setelah posisi nol diperiksa (kalau perlu disetel dahulu) maka kalibrasi
dimulai dengan mengukur balok ukur 0,5 mm dan kesalahan (kesalahan
sistematis) yang mungkin terjadi adalah sebesar:
Kesalahan = pembacaan mikrometer – ukuran balok ukur
Harga kesalahan ini setiap kali dicatat sampai akhirnya dicapai
kapasitas maksimum mikrometer (25 mm).Kemudian pengukuran diulangi
lagi dimulai dan kapasitas ukur maksimum dan diturunkan 0,5 mm sampai
ke nol.Setelah kedua harga kesalahan (dari pengamatan naik dan
pengamatan turun) dirata-ratakan, maka dapat dibuat grafik kesalahan
komulatif (cumulative error) seperti gambar berikut:
Gambar 2.8 Kurva kesalahan komulatif
Jarak antara titik teratas dan titik terbawah pada kurva kesalahan
komulatif disebut dengan kesalahan total (Total Error).Jika perlu, kurva
disekitar titik teratas dan titik terbawah (0,5 mm sebelah kirinya dan 0,5
mm sebelah kanannya) diperjelas dengan cara mengambil tingkatan
ukuran balok ukur sebesar 0,1 mm.Dalam cara kalibrasi diatas,k
kedudukan silinder putar selalu diputar penuh satu kali putaran, dengan
demikian untuk kedudukan yang lain tidak diperiksa, supaya kedudukan
lain dapat diperiksa juga maka dapat dipilih ukuran balok ukur dengan
tingkatan kenaikkan ukuran-ukuran sebagai berikut:
2,5;5,1;7,7;10,3;12,9;15,0,17,6;20,2;22,8; dan 25,0 mm
Tabel 2.2 Harga kesalahan komulatif maksimum menurut standar jepang
Kapasitas mikrometer (mm) Kesalahan komulatif (µm) ±
12
s/d 75 2
Diatas 75 s/d 150 3
Diatas 150 s/d 225 4
Diatas 225 s/d 300 5
Diatas 300 s/d 375 6
Diatas 375 s/d 450 7
Diatas 450 s/d 500 8
BAB IIIDATA PENGAMATAN
3.1 Pengamatan 1Terdapat 10 bagian dari benda ukur yang diukur dengan
micrometer,bisa terlihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 3.1 Bagian-bagian yang diukur
Tabel 3.1 Pengamatan A
No UkuranPosisi
1 2
1 A 10,2 10,4
2 B 17,48 17,57
3 C 24,1 25,3
4 D 17,48 17,40
5 E 7,43 7,41
Tabel 3.2 Pengamatan B
13
Tabel 3.4 Nilai Penyimpangan Poros untuk Tujuan Umum.
No UkuranPosisi
1 2
1 A 10,09 10,26
2 B 17,57 17,00
3 C 25,00 25,50
4 D 17,52 17,48
5 E 7,49 7,52
14
Tabel 3.3 Nilai Penyimpangan Lubang untuk Tujuan Umum.
Tabel 3.3 Lanjutan Nilai Penyimpangan Lubang untuk Tujuan Umum.
BAB IVANALISA DAN KESIMPULAN
4.1 Analisa data
Dari data yang didapat,maka masing-masing segmen dari benda ukur
memiliki ukuran diameter yang berbeda,perbedaan ini tak lain tak bukan berasal
dari area posisi yang setempat,padahal dalam rancangannya,antara posisi 1 dan
posisi 2 dibuat sama(seragam).Hal ini tentu saja harus ada toleransi yang
mengatur keberagaman ukuran tersebut.
Dari ukuran diameter benda ukur, maka hasilnya dicocokkan ke tabel 3.3
dan 3.4 yaitu tabel standar ISO mengenai toleransi poros.Sebagai contoh untuk
menentukan toleransi, hanya diambil 1 buah data pada pengamatan A, ukuran A
dan posisi 1.Pada ukuran A posisi 1 maka diametrnya adalah 10,2 mm.
Berdasarkan tabel 3.3 maka range diameternya antara 10-14 mm dan
toleransinya bisa dipakai h4 sampai dengan h9
Ketika pengukuran benda ukur dan mulut ukur mikrometer harus dalam
kondisi bersih,adanya debu atau partikel dapat menyebabkan kesalahan
sistematik.
Sebelum pengukuran,benda nol mikrometer harus diperiksa ,kalau perlu
kedudukan ini distel dengan cara merapatkan mulut ukur(dengan memutar
rachet sampai terdengar suara rachet dua /tiga kali)kemudian silinder tetap
diputar dengan memekai kunci penyetel sampai garis referensi skala tetap
bertemu dengan garis nol skala putar.
Penekanan selama pengukuran tidak boleh terlalu keras sehingga
memeungkin kesalahan ukur karena adanya deformasi penekanan yang amat
keras dapat merusakan ulir utama.ketepatan pengukuran bergantung pada
penggunaan tekanan pengukuran yang cukup dan diusahakn selalu tetap
sama.gunakan perasaan yang baik sewaktu memeutar silinder putar.dengan
menjaga kesamaan tekanan pengukuran diharapkan keterulangan proses
pengukuran dapat dijaga dengan harapan untuk menjamin proses pengukuran.
Ketepatan proses pengukuran sangant tergantung pada banyak hal,tetapi yang
dominan adalah rancangan alat ukur dan keterampilan operator,semakin sering
operator menggunakan maka ketepatan pengukuran semakin tinggi.
15
ANALISA DATA UNTUK PENGAMATAN A
Tabel 4.1 Toleransi poros ukuran A Tabel 4.2 Toleransi poros ukuran B
DIAMETER 10,2 s/d 10,4
Toleransi
Maksimum
Minimum
h4 0,005 mm 0h5 0,008 mm 0h6 0,011 mm 0h7 0,018 mm 0h8 0,027 mm 0h9 0,043 mm 0
Tabel 4.3 Toleransi poros ukuran C Tabel 4.4 Toleransi poros ukuran D
DIAMETER 24,1 s/d 25,3 Toleran
siMaksimum
Minimum
h4 0,006 mm 0 h5 0,009 mm 0
h6 0,013 mm 0h7 0,021 mm 0h8 0,033 mm 0
h9 0,052 mm 0
16
DIAMETER 17,8 s/d 17,57
Toleransi
Maksimum
Minimum
h4 0,005 mm 0h5 0,008 mm 0
h6 0,011 mm 0
h7 0,018 mm 0
h8 0,027 mm 0
h9 0,043 mm 0
Tabel 4.4 Toleransi poros ukuran E
DIAMETER 7,49 s/d 7,52Tolera
nsiMaksim
umMinimu
mh4 0,004 0h5 0,006 0
h6 0,009 0h7 0,015 0h8 0,022 0
h9 0,036 0
ANALISA DATA UNTUK PENGAMATAN B
Tabel 4.5 Toleransi poros ukuran A Tabel 4.6 Toleransi poros ukuran B
DIAMETER 10,26 s/d 10,80
Toleransi
Maksimum
Minimum
h4 0,005 mm 0h5 0,008 mm 0h6 0,011 mm 0h7 0,018 mm 0h8 0,027 mm 0h9 0,043 mm 0
Tabel 4.7 Toleransi poros ukuran C Tabel 4.8 Toleransi poros ukuran D
DIAMETER 25,00 s/d 25,50 Toleran
siMaksimum
Minimum
h4 0,006 mm 0
17
DIAMETER 17,40 s/d 17,48Toleran
siMaksimu
mMinimu
m
h40,005 mm
0
h50,008 mm
0
h60,011 mm
0
h70,018 mm
0
h80,027 mm
0
h90,043 mm
0
h5 0,009 mm 0
h6 0,013 mm 0h7 0,021 mm 0h8 0,033 mm 0
h9 0,052 mm 0
Tabel 4.9 Toleransi poros ukuran E
18
DIAMETER 17,00 s/d 17,57
Toleransi
Maksimum
Minimum
h4 0,005 mm 0h5 0,008 mm 0
h6 0,011 mm 0
h7 0,018 mm 0
h8 0,027 mm 0
h9 0,043 mm 0
DIAMETER 17,48 s/d 17,52Toleran
siMaksimu
mMinimu
mh4 0,005
mm0
h5 0,008 mm
0
h6 0,011 mm
0
h7 0,018 mm
0
h8 0,027 mm
0
h9 0,043 mm
0
4.2 Kesimpulan
Dari data praktikum yang dihasilkan,maka penulis bisa menarik
kesimpulan sebagai berikut.
1.Proses kalibrasi sebelum melakukan praktikum yang sangat penting
untuk mendapatkan pengukuran.
2.Setiap pengamat / operator alat ukur memiliki tingkat kecermatan yang
berbeda.
3.Posisi alat ukur pada saat proses pengukuran benda ukur sangat
menentukan hasil pengukuran
4. Banyak sekali faktor yang menyebabkan kesalahan pengukuran antara lain
faktor kosinus yaitu ketidaktegaklurusan antara mulut sensor dengan bidang
ukur.
Gambar 4.1 Penyimpangan sudut jika dilihat dari samping
Gambar 4.2 Dilihat secara isometri
19
5.Ketika rathcet dimajukan menjepit bidang ukur,maka banyak sekali
variasi menempelnya mulut sensor kebidang ukur.Ada pengamat yang
memutar rathcet lebih dari tiga kali klik atau sebaliknya kurang dari
tiga klik .
6. Adanya serpihan atau partikel pada bidang ukur,maka akan menimbulkan
penyimpangan pada hasil pengukuran .oleh sebab itu benda kerja harus
dibersihkan.
Gambar 4.3 Adanya serpihan kecil pada permukaan bidang ukur
7. Kembali lagi pada kesimpulan no 2,bahwa ratchet diputar sesuai standar 3
x,disamping itu,jika rathcet terlau banyak diputar maka akan menyebabkan
kesalahan pengukuran
Gambar 4.5 Pemutaran ratchet
20
Gambar 4.6 Kesalahan memutar ratchet
Hal ini kerapterjadi jika operator melakukan pengukuran pada benda yang
lunak.Benda ukur mengalah akibat tekanan sensor sehingga menimbulkan –t1
dan –t2.Dikatakan minus karena ukuran benda ukur menyusut.
8. Kesalahan pembacaan mikrometer kerap terjadi akibat bervariasinya sudut
pandang operator
Gambar 4.7 Sisi tepi silinder putar melewati 0,5
Gambar 4.8 Sisi tepi silinder putar pas berhimpit dengan 0,5
21
Gambar 4.9 Sisi tepi silinder putar belum sampai ke garis 0,5
Pembacaan skala 0,5 sering terjadi perbedaan pendapat untuk setiap
pengamat,terutama ketika sisi tepi silinder putar belum,hampir,atau pas
di garis 0,5.Hal ini juga dipengaruhi oleh faktor pencahayaan setiap sudut
pandang mata pengamat yang cenderung bervariasi,tentu saja pembacaan
0,5 akan mempengaruhi hasil pengukuran.
DAFTAR PUSTAKA
22
Rochim,Taufik.2001.spesifikasi,Metrologi & kontrol kualitas geometrik I.Bandung.ITB
23