Laboratorium Metrologi Industri

BAB IIPENGUKURAN LINEAR2.1 Tujuan praktikum

1. Agar praktikan mampu memahami dan menggunakan alat ukur pengukuran linear.

2. Agar praktikan memahami dan mampu menentukan kualitas lubang dan poros.

3. Agar praktikan memahami dan mampu menganalisa geometri linear dari benda Ukur

2.2 Tinjauan Pustaka2.2.1 Pengukuran Linier Langsung

Pengukuran linear langsung adalah pengukuran yang hasil pengukurannya dapat langsung dibaca pada skala ukur dari alat ukur yang digunakan. Alat ukur yang digunakan juga alat ukur yang mempunyai skala yang bisa langsung dibaca skalanya. Alat ukur linear langsung yang banyak digunakan dalam praktek sehari hari dapat digolongkan menjadi tiga golongan, yaitu:

1. Mistar ukur dengan berbagai macam bentuk.2. Jangka sorong dengan berbagai macam bentuk.3. Micrometer dengan berbagai bentuk.2.2.1.1 Vernier Caliper1. Vernier caliperVernier caliper adalah alat ukur serupa dengan mistar ukur yang memiliki skala linear pada batang dengan ujung yang berfungsi sebagai sensor penahan benda ukur.

Gambar 2.1 Vernier CaliperSumber : Anonymous 1, 20142. Fungsi vernier caliperFungsi dari vernier caliper adalah sebagai berikut:

a. Untuk mengukur suatu benda dari sisi luar.b. Untuk mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya berupa lubang.c. Untuk mengukur kedalaman celah atau lubang.3. Bagian bagian vernier caliper

Gambar 2.2 Bagian vernier caliperSumber : Anonymous 2, 2014

1. Outside Jaws

Digunakan untuk mengukur diameter luar.2. Inside Jaws

Digunakan untuk mengukur diameter dalam.3. Depth ProbeDigunakan untuk mengukur kedalaman.4. Main Scale (cm)

Skala utama dalam cm.5. Main Scale (inch)

Skala utama dalam inchi

6. Nonius Scale (cm)

Skala nonius dalam cm

7. Nonius Scale (inch)

Skala nonius dalam inchi8. RetainerDigunakan untuk mengunci skala nonius saat pengukuran4. Cara pembacaan vernier caliper dan perhitungan mencari ketelitian.

Gambar 2.3 Cara Membaca Vernier CaliperSumber : Anonymous 2, 2014Pada hasil pengukuran diatas:

a. Nilai ukur pada skala utama dinyatakan dengan garis pada skala utama sebelah kiri terdekat dengan garis indeks (pada skala nonius).

b. Nilai ukur pada skala nonius dinyatakan dengan garis pada skala nonius yang paling dekat dengan garis indeks (pada skala utama).

c. Lihat garis skala nonius dan skala utama yang sejajar, kemudian kalikan garis skala nonius yang sejajar tadi dengan ketelitian alat.

5. Jenis jenis vernier caliperBerdasarkan media pembacaan ukuran, dapat dibagi menjadi 3 jenis yaitu :

a. Vernier Caliper Skala Nonius Ada dua macam bentuknya, yaitu yang hanya mempunyai rahang ukur bawah dan yang lain mempunyai rahang ukur bawah dan atas. Untuk skala pembacaan dengan sistem metrik, mistar ingsut ada yang panjang skala utamanya dari 150 mm, 200 mm, 250 mm dan 300 mm, bahkan ada juga yang sampai 1000 mm.

Gambar 2.4 Vernier Caliper dengan skala noniusSumber : Anonymous 3, 2014

b. Vernier Caliper dengan Jam UkurVernier Caliper jenis ini tidak mempunyai skala nonius. Sebagai ganti dari skala nonius maka dibuat jam ukur. Oleh karena itu namanya menjadi mistar ingsut jam ukur. Pada jam ukurnya dilengkapi dengan jarum penunjuk skala dan angka-angka dari pembagian (divisi) skala.

Gambar 2.5 Vernier Caliper dengan jam ukurSumber : Anonymous 4, 2014

c. Vernier Caliper Pengukur KetinggianSalah satu alat ukur yang prinsip pembacaannya sama dengan mistar ingsut tapi penggunaannya hanya untuk mengukur ketinggian adalah mistar ukur ketinggian (vernier height gauge). Sistem pembacaannya ada yang menggunakan skala vernier (nonius) dan ada juga yang menggunakan jam ukur.

Gambar 2.6 Vernier Caliper pengukur ketinggianSumber : Anonymous 5, 20146. KalibrasiKalibrasi vernier caliper bertujuan untuk mendapatkan titik nol sehingga dapat meminimalisasi kesalahan dalam pengukuran. Sebelum digunkan alat ukur vernier caliper tersebut, pastikan vernier caliper sudah terkalibrasi. Jika belum maka langkah-langkah mengkalibrasi vernier caliper adalah

a. Rapatkan kedua permukaan rahang ukur

b. Longgarkan baut pada pelat skala nonius

c. Tempatkan garis nol skala nonius dengan garis nol pada batang utama jangka

sorong

d. Kencangkan kembali baut pada pelat skala nonius2.2.1.2 Mikrometer outside

1. Mikrometer outside

Mikrometer outside adalah alat ukur yang memiliki ketelitian sampai satu per seratus millimeter (0,01 mm). Ukuran mikrometer ditentukan oleh kemampuannya mengukur jarak minimum dan jarak maksimum. Biasanya perbedaan antara minimum dan maksimum adalah dua puluh lima millimeter (25 mm).

Gambar 2.7 Mikrometer outsideSumber : Anonymous 6, 20142. Fungsi Mikrometer outside

Fungsi dari mikrometer outside adalah untuk mengukur dimensi luar suatu benda seperti tebal atau diameter luar poros.

3. Bagian bagian Mikrometer outside:

Gambar 2.8 Bagian Mikrometer outsideSumber : Anonymous 7, 2014a. Bingkai (frame)Bingkai ini berbentuk huruf C terbuat dari bahan logam yang tahan panas serta dibuat agak tebal dan kuat. Tujuannya adalah untuk meminimalkan peregangangan dan pengerutan yang menggangu pengukuran.

b. Landasan (Anvil)Landasan ini berfungsi sebagai penahan ketika benda diletakan diantara anvil dan spindle.c. Spindle (gelendong)Spindle ini merupakan silinder yang dapat digerakan menuju landasan.d. Pengunci (lock)Pengunci ini berfungsi sebagai penahan spindle agar tidak bergerak ketika mengukur benda.e. SleeveTempat skala utama.f. ThimbleTempat skala nonius beradag. Ratchet KnobUntuk memajukan atau memundurkan spindel agar sisi benda yang akan diukur tepat berada diantara spindle dan anvil.4. Cara pembacaan Mikrometer outside dan perhitungan mencari ketelitian.

- Pembacaan Mikrometer Outside

Gambar 2.9 Cara Membaca Mikrometer OutsideSumber : Anonymous 8, 2014

Pada hasil pengukuran diatas :

a. Nilai ukur pada skala tetap dinyatakan dengan garis pada skala utama sebelah

kiri terdekat dengan skala putar (pada skala nonius).

b. Nilai ukur pada skala nonius dinyatakan dengan garis angka skala nonius yang

sejajar garis normal skala utama.

c. Jumlahkan skala utama dengan skala nonius yang terbaca.

- Cara mencari ketelitian mikrometer outside 0,01 mm

a. Pada mikrometer outside dengan ketelitian 0,01 mm terlihat 1 skala utama =

100 skala nonius.

b. Maka ketelitian mikrometer outside itu adalah 1 bagian skala utama dibagi jumkah skala nonius = 1/100 = 0,01 mm5. Jenis jenis Mikrometer outside1. Mikrometer Blade

Micrometer Blade dengan ujung spindle ukur tajam layaknya pisau (blade) untuk mengukur diameter pada groove sempit

Gambar 2.10 Blade micrometerSumber : Anonymous 19, 20142. Inside micrometer, caliper type

Mikrometer dalam (berbentuk mirip caliper), untuk mengukur diameter dalam dan lebar groove.

Gambar 2.11 Inside micrometerSumber : Anonymous 20, 20143. Spline micrometer

Mikrometer dengan ujung spindle yang memiliki diameter lebih kecil. Untuk mengukur diameter dalam roda gigi, atau poros bintang.

Gambar 2.12 Spline micrometerSumber : Anonymous 21, 20144. Tube micrometer

Mikrometer tabung, untuk mengukur ketebalan pipa.

Gambar 2.13 Tube micrometerSumber : Anonymous 22, 20145. Point micrometer

Mikrometer dengan ujung lancip seperti jarum (point), digunakan untuk mengukur root diameter.

Gambar 2.14 Point micrometerSumber : Anonymous 23, 20146. KalibrasiUntuk mendapatkan hasil pengukuran yang akurat, maka alat ukur harusdikalibrasi terlebih dulu sebelum digunakan untuk pengukuran. Kalibrasi pada

Mikrometer outside adalah sebagai berikut :

1. Bersihkan alat ukur yang akan digunakan.

2. Tempatkan micrometer pada ragum dengan menjepitnya pada bagian tangkai

micrometer

3. Ambil batang kalibrasi yang sesuai range-nya dan tempelkan salah satu ujungnya pada Anvil. (Pada micrometer dengan spesifikasi range 0 ~ 25 mm tidak menggunakan batang kalibrasi).

4. Putar thimble sehingga unjung Spindle mendekati ujung lainnya dari batang

kalibrasi.

5. Putar ratchet stopper untuk mengencangkan spindle hingga terdengar suara

sebanyak 2 ~ 3 putaran. (pastikan posisi batang kalibrasi sudah benar atau tidak

miring).

6. Jika belum diposisi nol maka putar sleeve sampai menunjukkan posisi nol.2.2.2 Pengukuran linear tidak langsung

Pada pengukuran linier tidak langsung hasil pengukurannya tidak dapat dibaca langsung pada skala ukur, karena pengukuran linier tidak langsung menggunakan alat ukur atau proses lebih dari satu alat ukur untuk menentukan hasil pengukuran.2.2.3 Metrologi Lubang dan Poros

Salah satu penerapan lanjut dari analisa pengukuran linear adalah metrologi lubang dan poros, dimana metrologi lubang dan poros mempelajari mengenai toleransi dan kualitas antara kesesuaian sebuah lubang dan poros.

2.2.3.1 Toleransi lubang dan poros

Toleransi ukuran adalah perbedaan antara ukuran kedua harga batas di mana ukuran atau jarak permukaan batas geometri komponen harus terletak. Untuk setiap komponen harus didefinisikan suatu basic size sehingga harga kedua batas dapat dinyatakan dalam suatu penyimpangan terhadap ukuran dasar.

Gambar 2.15 Poros dan Lubang

Sumber : Takeshi Sato (2000 : 123)Poros dengan lubang yang berpasangan masing masing mempunyai ukuran yang mengacu pada ukuran dasar yang sama. Mereka diimajinasikan menempel pada bagian di bawahnya, dengan demikian muncul istilah atas dan bawah.

Gambar 2.16Sumber : Taufiq Rachim (2001 : 16)Untuk dimensi luar poros atau lubang harganya dinyatakan dengan angka yang dituliskan di atas garis ukuran, jika dilihat sepintas maka A kurang memberikan informasi dibanding dengan B dan C. Sedangkan untuk D, meskipun tidak secara langsung tetapi simbol dan huruf angka mengandung informasi yang sangat bermanfaat yaitu sifat satuan bila komponen bertemu dengan pasangannya, cara pembuatan, dan metode pengukuran.

1. Penulisan Toleransi Lubang dan Poros

Rincian mengenai penulisan tileransi yang benar adalah sebagai berikut:

a. Ukuran maksimum dituliskan di atas ukuran minimum. Meskipun memudahkan penyetelan mesin perkakas yang mempunyai alat kontrol terhadap dimensi produk, tetapi tidak praktis dipandang dari segi perancangan, yaitu dalam hal perhitungan toleransi dan penulisan gambar teknik.b. Dengan menuliskan ukuran dasar beserta harga harga penyimpangannya, penyimpangan dituliskan di daerah atas penyimpangan bawah dengan jumlah amgka desimal yang sama (kecuali untuk penyimpangan nol).c. Serupa dengan cara 2, tetapi apabila toleransi terletak simetris terhadap ukuran dasar maka harga penyimpangan harus ditulis sekali saja dengan didahului tanda I.d. Cara penulisan ukuran (ukuran nominal) yang menjadi ukuran dasar bagi toleransi dimensi, dinyatakan dengan kode atau simbol ISO.2. Suaian dan Jenis Suaiana. Suaian longgar (clearance fit)

Suaian ini selalu menghasilkan kelonggaran (celah bebas) dengan daerah toleransi lubang selalu terletak di atas daerah toleransi poros.b. Suaian sesak (interference fit)Suaian yang selalu menghasilkan kesesakan, dengan daerah toleransi lubang selalu terletak di bawah daerah toleransi poros.c. Suaian pas (transition fit)Suaian ini dapat menghasilkan celah bebas atau interferensi, namun poros harus dipaksakan masuk ke dalam lubang dengan kelegaan negatif.3. Sistem suaian basis lubang dan poros

a. Sistem basis lubangSuaian dengan satuan lubang ini banyak dipakai. Suaian yang dikehendaki dapat dibuat dengan jalan mengubah-ubah ukuran dari poros , dalam hal ini ukran batas terkecil dari lubang adalah tetap sama dengan ukuran nominalb. Sistem basis poros Dalam suaian dengan satuan poros maka poros selalu dinyatakan dengan h. Ukuran batas terbesar dari pros adalah selalu tetap sama dengan ukuran nominal. Pemilihan suaian yang dikehendaki dapat dengan mengubah-ubah ukuran dari lubang. 2.2.3.2 Kualitas lubang dan poros

1. Toleransi standar

Dalam sistem ISO telah ditetapkan 18 kelas toleransi (grades of tolerance) yang dinamakan toleransi standar, yaitu mulai dari IT 01, IT 0, IT 1, sampai dengan IT 16. Untuk kualitas 5 sampai 16 harga dari toleransi standar dapat dihitung dengan menggunakan satuan toleransi i (tolerance unit), yaitu:

Keterangan:

I = Satuan toleransi (dalam m)

D = Diameter nominal (dalam mm)Tabel 2.2 Tingkatan Diameter Nominal Sampai Dengan 500 mm (D 500 mm)

Tingkatan utama (dalam mm)Tingkatan perantara (dalam mm)

Di atasSampai denganDi atasSampai dengan

3

63

6

10

101810

1414

18

183018

2424

30

305030

4040

50

508050

6565

80

8012080

100100

120

120180120

140

160140

160

180

180250180

200

225200

225

250

250315250

280280

315

315400315

355355

400

400500400

450450

500

Sumber : Taufiq Rachim (2001 : 36)Tabel 2.3 Tingkatan Diameter Nominal Untuk Ukuran Besar (D 500 mm)

Sumber : Taufiq Rachim (2001 : 34)Tabel 2.4 Harga Toleransi Standar Untuk Kualitas 01, 0, 1

KualitasIT 01IT 0IT 1

Harga dalam m, sedankan D dalam mm0,3 + 0,008 D0,5 + 0,012 D0,8 + 0,020 D

Sumber : Taufiq Rachim (2001 : 35)2. Penyimpangan fundamental

Penyimpangan fundamental merupakan batas daerah toleransi yang paling dekat dengan garis nol. Perhitungan untuk mencari harga penyimpangan fundamental ini sama juga dengan perhitungan toleransi standar dengan diameter nominal sebagai variabel utamanya.Adapun rumus-rumus yang dipergunakan adalah rumus-rumus yang diperoleh melalui penyelidikan dan pengujian. Apabila kualitas toleransi sudah ditentukan, maka batas toleransi yang lain dapat ditentukan dengan menggunakan rumus-rumus berikut ini:

Untuk daerah toleransi a sampai g

Ei = es IT (harganya negatif) dalam m

Untuk daerah toleransi j sampai zc

Es = ei + IT (harganya positif) dalam m

Untuk daerah toleransi a sampai g

EI = -es (harganya positif)

Untuk daerah toleransi j sampai zc

ES = -ei (harganya negatif)

Rumus di atas dibuat berdasarkan prinsip bahwa penyimpangan fundamental lubang dan penyimpangan fundamental poros pada daerah toleransi yang sama (huruf yang sama) adalah simetris terhadap garis nol.2.3 Metode Praktikum2.3.1 Alat dan Bahan

1. Alat

Vernier caliper

Digunakan untuk mengukur diameter linier, diameter dalam, kedalaman dan ketinggian dari benda ukur. Pada praktikum kali ini digunakan untuk mengukur kualitas poros dan lubang

Gambar 2.17 Vernier caliperSumber : Laboratorium Metrologi Industri Teknik Mesin FT-UB

Micrometer outside

Micrometer outside adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur komponen-komponen mesin. Micrometer outside memiliki ketelitian sampai 0.01mm

Gambar 2.18 Micrometer Outside

Sumber : Laboratorium Metrologi Industri Teknik Mesin FT-UB

2. Bahan

Kualitas Lubang dan Poros

Pada praktikum yang menggunakan alat vernier caliper, digunakan 2 bahan yaitu:

Poros

Poros yang digunakan kali ini adalah poros dengan diameter 30.00 mm yang digunakan untuk melihat kualitas dari poros tersebut.

Gambar 2.19 Poros

Sumber : Laboratorium Metrologi Industri Teknik Mesin FT-UB

Lubang

Selain itu juga dilakukan pengukuran diameter lubang yang dengan bahan yang berbentuk seperti cincin dengan diamter lubangnya berukuran 20.00 mm.

Gambar 2.20 Lubang

Sumber : Laboratorium Metrologi Industri Teknik Mesin FT-UB

Geometri Linier

Pada praktikum yang menggunakan alat micrometer outside, bahan yang digunakan adalah sebuah poros yang di ukur geometri liniernya

Gambar 2.21 Poros

Sumber : Laboratorium Metrologi Industri Teknik Mesin FT-UB

2.3.2 Prosedur Pengujian

1. Vernier caliper

Prosedur pemakaian

a) bersihkan vernier caliper dan benda yang akan diukurnya sebelum melakukan pengukuran

b) pastikan skala nonius dapat bergeser dengan bebas.

c) Pastikan angka "0" pada kedua skala bertemu dengan tepat.

d) Sewaktu mengukur usahakan benda yang diukur sedekat mungkin dengan skala utama. Pengukuran dengan ujung gigi pengukur menghasilkan pengukuran yang kurang akurat.

e) Tempatkan vernier caliper tegak lurus dengan benda yang diukur.

f) Tekanan pengukuran jangan terlampau kuat, karena akan menyebabkan terjadinya pembengkokan pada rahang ukur maupun pada lidah pengukur kedalaman. Jika sudah pas, kencangkan baut pengunci agar rahang tidak bergeser, tetapi jangan terlalu kuat karena akan merusak ulir dari baut pengunci.

g) Dalam membaca skala nonius upayakan dilakukan setelah jangka sorong diangkat keluar dengan hati-hati dari benda ukur.

h) Untuk mencegah salah baca (kesalahan paralaks), miringkan skala nonius sampai hampir sejajar dengan bidang pandangan, sehingga akan memudahkan dalam melihat dan menentukan garis skala nonius yang segaris dengan skala utama.

i) Untuk mencegah karat, bersihkan vernier caliper dengan kain yang dibasahi oleh oli setelah dipakai.

Untuk mengukur panjang atau diameter luat suatu benda dapat dilakukan langkah sebagai berikut:

a) Geserlah rahang geser vernier caliper kekanan sehingga benda yang diukur dapat masuk ke rahang eksternal (external jaws)

b) Letakkan benda yang akan diukur ke rahang eksternal (external jaws).

c) Geserlah rahang geser kekiri sedemikian sehingga benda yang diukur terjepit oleh kedua rahang eksternal (external jaws)

d) Kuncilah vernier caliper terebut dengan cara memutar kunci sekrup (Locking screw) yang tujuannya agar tidak bergeser pada saat pembacaan skala.

e) Terakhir, catatlah hasil pengukuran anda

Untuk mengukur diameter dalam suatu benda dapat dilakukan langkah sebagai berikut:

a) Geserlah rahang geser vernier caliper sedikit ke kanan.

b) Letakkan benda/cincin yang akan diukur pada rahang dalam (internal jaws) sedemikian sehingga kedua rahang vernier caliper masuk ke dalam benda/cincin tersebut

c) Geserlah rahang geser kekanan sedemikian sehingga kedua rahang jangka sorong menyentuh kedua dinding dalam benda/cincin yang diukur

d) Kuncilah vernier caliper terebut dengan cara memutar kunci sekrup (Locking screw) yang tujuannya agar tidak bergeser pada saat pembacaan skala.

e) Catatlah hasil pengukuran anda

Untuk mengukur kedalaman sebuah benda/tabung dapat dilakukan langkah sebagai berikut:

a) Letakkan tabung yang akan diukur dalam posisi berdiri tegak.

b) Putar vernier caliper (posisi tegak) kemudian letakkan ujung vernier caliper ke permukaan tabung yang akan diukur dalamnya.

c) Geserlah rahang geser kebawah sehingga ujung batang pada vernier caliper menyentuh dasar tabung.

d) Catatlah hasil pengukuran anda.

Prosedur pengambilan data

Berikut prosedur engukuran kualitas lubang dan poros:

a) Menyiapkan alat ukur vernier caliper yang sudah dikalibrasi.

b) Menyiapkan benda kerja (10 poros dan 10 lubang) yang akan diukur.

c) Mengukur diameter luar masing-masing poros dan diameter dalam masing-masing lubang dan dicatat hasilnya.

d) Mengulangi langkah kalibrasi setiap kali pengukuran.

2. Micrometer outside

Prosedur pemakaian

a) Penesuaian nol

Sebelum menggunakan mikrometer, periksa untuk memastikan bahwa ujung nol disejajarkan dengan benar.

b) Pemeriksaan

Pada mikrometer berukuran 50~75mm seperti terlihat pada gambar, letakkan pengukur standar 50mm pada pembukaan, dan biarkan racher stopper untuk bergerak secara bebas sebanyak 2 sampai 3 putaran. Kemudian, periksa bahwa garis dasar pada thimbel dan garis ujung nol pada dengan garis outer sleeve sejajar.

c) Penyetelan

Bila kesalahan kurang dari 0.02mm

Kuncilah spindle dengan lock clamp untuk mengamankan Spindle. Kemudian dengan memakai penyetel putarlah outer sleeve sampai tanda O thimble lurus dengan garis dengan garis outer sleeve. periksa kembali titik O untuk meyakinkan bahwa micrometer telah dikalibrasi dengan benar

Bila kesalahan lebih dari 0.02mm

Kuncilah spindle dengan lock clamp untuk mengamankan spindle. Kendorkan stopper sampai thimble bebas, Luruskan tanda nol thimble dengan garis outer sleeve dan kencangkan kembali racher stopper, periksa kembali titik O untuk meyakinkan bahwa mikrometer telah dikalibrasi dengan benar. Berikan landasan pada item yang akan diukur, dan putar thimbel sampai spindle menyentuh item dengan lembut.

Setelah spindle menyentuh dengan lembut item yang hendak diukur, putar racher stopper beberapa kali dan baca pengukuran.

Racher stopper menyatukan tekanan yang diberikan oleh spindle, sehingga saat tekanan ini melampaui tingkat spesifikasi, maka tekanan akan berhenti.

Prosedur pengambilan data

Berikut prosedur pengukuran geometri linier

a) Menyiapkan alat ukur micrometer outside yang sudah dikalibrasi.

b) Menyiapkan benda kerja (poros) yang akan diukur.

c) Membagi panjang poros menjadi 10 bagian yang sama, tandai dengan penanda.

d) Mengukur diameter luar poros di setiap titik bagian, dan catat hasilnya.

e) Ulangi langkah kalibrasi setiap pengukuran.

2.3.3 Gambar Spesimen

(Terlampir)Laporan Praktikum Metrologi Industri Semester Ganjil 2014/201521