KARAKTERISTIK GEOMETRIK

  • On January 30, 2021

 

Karakteristik geometrik (misalnya: besarnya kelonggaran antara komponen yang berpasangan) berhubungan dengan karakteristik fungsional. Karakteristik fungsional mesin tidak tergantung pada karakteristik geometrik saja, tetapi dipengaruhi juga oleh: kekuatan, kekerasan, struktur metalografi, dan sebagainya yang berhubungan dengan karakteristik material. Komponen mesin hasil proses pemesinan bercirikan karakteristik geometrik yang teliti dan utama. Karakteristik geometrik tersebut meliputi : ukuran, bentuk, dan kehalusan permukaan.

 

A. Penyimpangan Selama Proses Pembuatan

Karakteristik geometrik yang ideal : ukuran yang teliti, bentuk yang sempurna dan permukaan yang halus sekali dalam praktek tidak mungkin tercapai karena ada penyimpangan yang terjadi, yaitu:

  1. Penyetelan mesin perkakas,
  2. Pengukuran dimensi produk.
  3. Gerakan mesin perkakas.
  4. Keausan pahat.
  5. Perubahan temperatur, dan
  6. Besarnya gaya pemotongan.

 

Penyimpangan yang terjadi selama proses pembuatan memang diusahakan seminimal mungkin, akan tetapi tidak mungkin dihilangkan sama sekali. Untuk itu dalam proses pembuatan komponen mesin dengan menggunakan mesin perkakas diperbolehkan adanya penyimpangan ukuran maupun bentuk. Terjadinya penyimpangan tersebut misalnya terjadi pada pasangan poros dan lubang. Agar poros dan lubang yang berpasangan nantinya bisa dirakit, maka ditempuh cara sebagai berikut.

  1. Membiarkan adanya penyimpangan ukuran poros dan lubang. Pengontrolan ukuran sewaktu proses pembuatan poros dan lubang berlangsung tidak diutamakan. Untuk pemasangannya dilakukan dengan coba‐coba.
  2. Membiarkan adanya penyimpangan kecil yang telah ditentukan terlebih dahulu. Pengontrolan ukuran sangat dipentingkan sewaktu proses produksi berlangsung. Untuk perakitannya semua poros pasti bisa dipasangkan pada lubangnya. Cara kedua ini yang dinamakan cara produksi dengan sifat ketertukaran. Keuntungan cara kedua adalah proses produksi bisa berlangsung dengan cepat, dengan cara mengerja‐kannya secara paralel, yaitu lubang dan poros dikerjakan di mesin yang berbeda dengan operator yang berbeda. Poros selalu bisa dirakit dengan lubang, karena ukuran dan penyimpangannya sudah ditentukan terlebih dahulu, sehingga variasi ukuran bisa diterima asal masih dalam batas ukuran yang telah disepakati. Selain dari itu suku cadang bisa dibuat dalam jumlah banyak, serta memudahkan mengatur proses pembuatan. Hal ter‐sebut bisa terjadi karena komponen yang dibuat bersifat mampu tukar (interchangeability). Sifat mampu tukar inilah yang dianut pada proses produksi modern.

 

Variasi merupakan sifat umum bagi produk yang dihasilkan oleh suatu proses produksi, oleh karena itu perlu diberikan suatu toleransi. Memberikan toleransi berarti menentukan batas‐batas maksimum dan minimum di mana penyimpangan karakteristik produk harus terletak. Bagian‐bagian yang tidak utama dalam suatu komponen mesin tidak diberi toletansi, yang berarti menggunakan toleransi bebas/terbuka (open tolerance). Toleransi diberikan pada bagian yang penting bila ditinjau dari aspek:

  1. Fungsi komponen.
  2. Pperakitan, dan
  3. Pembuatan.

 

B. Toleransi dan Suaian

Standar ISO 286‐1:1988 Part 1: ”Bases of tolerances, deviations and fits”, serta ISO 286‐2:1988 Part 2: ”Tables of standard tolerance grades and limit “ adalah merupakan dasar bagi penggunaan toleransi dan suaian yang diikuti banyak perusahaan dan perancang sampai saat ini. Toleransi ukuran adalah perbedaan ukuran Control Limit /UCL) dan batas bawah antara kedua harga batas di mana ukuran atau jarak permukaan/batas geometri komponen harus terletak (lihat Gambar).

 


 

Gambar daerah Toleransi yaitu antara harga batas atas (Upper Control Limit) dan batas bawah (lower Control Limit)

Beberapa istilah perlu dipahami untuk penerapan standar ISO tersebut di atas. Untuk setiap komponen perlu didefinisikan:

  1. Ukuran dasar (basic size).
  2. Daerah toleransi (tolerance zone), dan
  3. Penyimpangan (deviation).

Ukuran dasar adalah ukuran/dimensi benda yang dituliskan dalam bilangan bulat. Daerah toleransi adalah daerah antara harga batas atas dan harga batas bawah. Penyimpangan adalah jarak antara ukuran dasar dan ukuran sebenarnya.

 

C. Suaian

Apabila dua buah komponen akan dirakit maka hubungan yang terjadi yang ditimbulkan oleh karena adanya perbedaan ukuran sebelum mereka disatukan, disebut dengan suaian (fit). Suaian ada tiga kategori, yaitu:

  1. Suaian Longgar (Clearance Fit): selalu menghasilkan kelonggaran, daerah toleransi lubang selalu terletak di atas daerah toleransi poros.
  2. Suaian paksa (Interference Fit): suaian yang akan menghasilkan kerapatan, daerah toleransi lubang selalu terletak di bawah toleransi poros.
  3. Suaian pas (Transition Fit): suaian yang dapat menghasilkan kelonggaran ataupun kerapatan, daerah toleransi lubang dan daerah toleransi poros saling menutupi.

 

Tiga jenis suaian tersebut dijelaskan pada Gambar berikut dibawah ini. Untuk mengurangi banyaknya kombinasi yang mungkin dapat dipilih maka ISO telah menetapkan dua buah sistem suaian yang dapat dipilih, yaitu:

  1. Sistem suaian berbasis poros (shaft basic system).
  2. Sistem suaian berbasis lubang (hole basic system).




Apabila sistem suaian berbasis poros yang dipakai maka penyimpangan atas toleransi poros selalu berharga nol (es = 0). Sebaliknya, untuk sistem suaian berbasis lubang maka penyimpangan bawah toleransi lubang yang bersangkutan selalu bernilai nol (EI = 0).

Beberapa suaian yang terjadi di luar suaian tersebut dia atas bias terjadi, terutama di daerah suaian paksa dan longgar yang mungkin masih terjadi beberapa pasangan dari longgar (Loose Running) sampai paksa (force). Beberapa contoh dapat dilihat pada gamber diatas.

 

 

D. Cara Penulisan Toleransi Ukuran/Dimensi

Toleransi dituliskan di gambar kerja dengan cara tertentu sesuai dengan standar yang diikuti (ASME atau ISO). Toleransi bisa dituliskan dengan beberapa cara:

  1. Ditulis menggunakan ukuran dasar dan penyimpangan yang diizinkan.
  2. Menggunakan ukuran dasar dan simbol huruf dan angka sesuai dengan standar ISO, misalnya : 45H7, 45h7, 30H7/k6. 

 


Toleransi yang ditetapkan bisa dua macam toleransi (Gambar 15.5), yaitu toleransi bilateral dan toleransi unilateral. Kedua cara penulisan toleransi tersebut yaitu a dan b sampai saat ini masih diterapkan. Akan tetapi cara b lebih komunikatif karena:

  1. Memperlancar komunikasi sebab dibakukan secara internasional.
  2. Mempermudah perancangan (design) karena dikaitkan dengan fungsi.
  3. Mempermudah perencanaan proses kualitas.

 

Pada penulisan toleransi ada dua hal yang harus ditetapkan, yaitu:

a.     Posisi daerah toleransi terhadap garis nol ditetapkan sebagai suatu fungsi ukuran dasar. Penyimpangan ini dinyatakan dengan simbol satu huruf (untuk beberapa hal bisa dua huruf). Huruf kapital untuk lubang dan huruf kecil untuk poros.

b.     Toleransi, harganya/besarnya ditetapkan sebagai suatu fungsi ukuran dasar. Simbol yang dipakai untuk menyatakan besarnya toleransi adalah suatu angka (sering disebut angka kualitas).

Contoh: 45 g7 artinya suatu poros dengan ukuran dasar 45 mm posisi daerah toleransi (penyimpangan) mengikuti aturan kode g serta besar/harga toleransinya menuruti aturan kode angka 7.

Catatan: Kode g7 ini mempunyai makna lebih jauh, yaitu:

  1. Jika lubang pasangannya dirancang menuruti sistem suaian berbasis lubang akan terjadi suaian longgar. Bisa diputar/digeser tetapi tidak bisa dengan kecepatan putaran tinggi.
  2. Poros tersebut cukup dibubut tetapi perlu dilakukan secara seksama.
  3. Dimensinya perlu dikontrol dengan komparator sebab untuk ukuran dasar 45 mm dengan kualitas 7 toleransinya hanya 25 m.

Apabila komponen dirakit, penulisan suatu suaian dilakukan dengan menyatakan ukuran dasarnya yang kemudian diikuti dengan penulisan simbol toleransi dari masing masing komponen yang bersangkutan. Simbol lubang dituliskan terlebih dahulu: H845 H8/g7 atau 45 H8–g7 atau 45/g7.

a.     Artinya untuk ukuran dasar 45 mm, lubang dengan penyimpangan H berkualitas toleransi 8, berpasangan dengan poros dengan penyimpangan berkualitas toleransi 7. Untuk simbol huruf (simbol penyimpangan) digunakan semua huruf abjad kecuali I, l, o, q dan w (I, L, O, Q, dan W), huruf ini menyatakan penyimpangan minimum absolut terhadap garis nol. Hal tersebut dapat dilihat di Gambar diatas. Besarnya penyimpangan dapat dilihat pada tabel.

b.     Huruf a sampai h (A sampai H) menunjukkan minimum material condition (smallest shaft largest hole).

c.     Huruf Js menunjukkan toleransi yang pada prinsipnya adalah simetris terhadap garis nol.

d.     Huruf k sampai z (K sampai Z) menunjukkan maximum material condition (largest shaft smallest hole).



 

E. Toleransi Standar dan Penyimpangan Fundamental

1. Toleransi Standar (untuk Diameter Nominal sampai dengan 500 mm)

 

Dalam sistem ISO telah ditetapkan 20 kelas toleransi (grades of tolerance) yang dinamakan toleransi standar yaitu mulai dari IT 01, IT 0, IT 1 sampai dengan IT 18. Untuk kualitas 5 sampai 16 harga dari toleransi standar dapat dihitung dengan menggunakan satuan toleransi i (tolerance unit), yaitu:


 

Di mana: i = satuan toleransi (dalam m)

D = diameter nominal (dalam mm)

Catatan:



Selanjutnya berdasarkan harga satuan toleransi i maka besarnya toleransi standar dapat dihitung sesuai dengan kualitasnya mulai dari 5 sampai 16 sebagai berikut.

 

Sedangkan untuk kualitas 01 sampai 1 dihitung dengan rumus sebagai berikut.

Kualitas

IT01

IT0

IT1

Harga dalam um, sedang D dalam mm

0,3+0,008D

0,5+0,012D

0,8+0,020D

 

Untuk kualitas 2,3 dan 4 dicari dengan rumus sebagai berikut.

IT2 = (IT1×IT3)1.5

IT3 = (IT1×IT5)1.5

IT4 = (IT3 ×IT5)1.5

ISO 286 mengimplementasikan 20 tingkatan ketelitian untuk memenuhi keperluan industri yang berbeda yaitu:

a.     IT01, IT0, IT1, IT2, IT3, IT4, IT5, IT6. Untuk pembuatan gauges dan alat‐alat ukur.

b.     IT 5, IT6, IT7, IT8, I9, IT10, IT11, IT12. Untuk industri yang membuat komponen presisi dan umum.

c.     IT11, IT14, IT15, IT16. Untuk produk setengah jadi (semi finished products).

d.     IT16, IT17, IT18 . Untuk teknik struktur.

2. Penyimpangan Fundamental (untuk Diameter Nominal sampai dengan 3.150 mm)

Tabel. Hubungan proses pemesinan dengan tingkatan IT yang bisa dicapai



 IT yang mungkin bisa dicapai untuk beberapa macam proses dapat dilihat pada Tabel diatas.

Tabel penyimpangan fundamental untuk ukuran yang lain dapat dilihat pada Lampiran. Proses pemesinan yang dilakukan ada hubungannya dengan tingkatan toleransi, sehingga dalam menetapkan besarnya angka kualitas bisa disesuaikan dengan proses pemesinannya.

 

Ukuran Nominal (mm)/D

Dari

1

3

6

10

18

30

50

80

120

180

250

Sampai

3

6

10

18

30

50

80

120

180

250

315

 

Tingkatan IT

Penyimpangan (dalam μm)

1

0,8

1

1

1,2

1,5

1,5

2

2,5

3,5

4,5

6

2

1,2

1,5

1,5

2

2,5

2,5

3

4

5

7

8

3

2

2,5

2,5

3

4

4

5

6

8

10

12

4

3

4

4

5

6

7

8

10

12

14

16

5

4

5

6

8

9

11

13

15

18

20

23

6

6

8

9

11

13

16

19

22

25

29

32

7

10

12

15

18

21

25

30

35

40

46

52

8

14

18

22

27

33

39

46

54

63

72

81

9

25

30

36

43

52

62

74

87

100

115

130

10

40

48

58

70

84

100

120

140

160

185

210

11

60

75

90

110

130

160

190

220

250

290

320

12

100

120

150

180

210

250

300

350

400

460

520

13

140

180

220

270

330

390

460

540

630

720

810

14

250

300

360

430

520

620

740

870

1.000

1.150

1.300

 

Tabel penyimpangan fundamental untuk ukuran yang lain dapat dilihat pada Lampiran. Proses pemesinan yang dilakukan ada hubungannya dengan tingkatan toleransi, sehingga dalam menetapkan besarnya angka kualitas bisa disesuaikan dengan proses pemesinannya. Tingkatan IT yang mungkin bisa dicapai untuk beberapa macam proses dapat dilihat pada Tabel.

 

 

Tabel. Hubungan proses pemesinan dengan tingkatan IT yang bisa dicapai.


13 Lambang

Harga Kekasaran (Ra) dalam um

N1

0,025

N2

0,05

N3

0,1

N4

0,2

N5

0,4

N6

0,8

N7

1,6

N8

3,2

N9

6,3

N10

12,5

N11

25

N12

50

 

Tabel berikut di bawah ini menunjukkan kemampuan proses untuk mencapai harga kekasaran rata‐rata (Ra). Dengan dasar tabel dapat ditentukan harga kekasaran umum untuk suatu gambar kerja. Misalnya benda kerja yang akan dikerjakan dengan mesin bubut, dapat dipilih harga kekasaran umum antara N7 sampai dengan N9.


 

 

 

 

Tanda Pengerjaan

  1. Lambang dasar (biasanya digambar dengan garis tipis, bersudut 600, tinggi – 4 mm untuk garis yang pendek dan – 8 mm untuk garis yang panjang.


 

  1. Lambang untuk permukaan yang dikerjakan dengan cara penyayatan, antara lain dengan mesin bubut.

 Gambar. Lambang Tanda Pengerjaan dengan Penyayatan

 

  1. Lambang untuk permukaan yang dibentuk tanpa penyayatan, misalnya dicor atau hasil pembentukan dari pabrik baja, tidak dikerjakan lagi.


Gambar. Lambang Tanda Pengerjaan tanpa Penyayatan

 

Tanda Pengerjaan dan Harga Kekasaran

Kondisi permukaan yang dihasilkan dari suatu cara produksi harus mempunyai kekasaran maksimum N8.

                                        Gambar. Lambang Pengerjaan untuk Semua Proses

 

Kondisi permukaan yang dikerjakan dengan mesin harus mempunyai kekasaran maksimum N9.


Gambar. Lambang Pengerjaan dengan Mesin

Kondisi permukaan harus mempunyai kekasaran maksimum N8 dengan proses yang tidak menghasilkan tatal. Misalnya dirol atau permukaan tersebut tidak dikerjakan lagi (hasil dari pabrik baja).

  

Gambar. Lambang Pengerjaan tanpa Tatal.

 

Kondisi permukaan harus mempunyai kekasaran minimum N6 dan maksimum N8.

 

Lambang dengan Perintah Khusus

Proses pengerjaan, ditempatkan seperti contoh.


Gambar. Proses Pengerjaan

Kelebihan ukuran untuk proses berikutnya, ditempatkan seperti contoh.

 

Gambar. Kelebihan ukuran untuk proses selanjutnya

Arah alur bekas pengerjaan yang diinginkan.

Gambar. Arah Alur Bekas Pengerjaan

 

 

Lambang lengkap (jarang ditemui pada gambar kerja):


a : Harga kekasaran (Ra), sebaiknya dengan lambing

b : Cara produksi

c : Kelebihan ukuran untuk proses berikutnya

d : Arah alur bekas pengerjaan

e : Panjang contoh

f : Harga kekasaran contoh (dalam kurung)

 

Penyajian pada Gambar

Lambang harus disimpan pada tempat yang jelas terlihat, apabila diputar harus searah dengan putaran jarum jam, dibaca seperti membaca angka ukur, berlaku prinsip simetri, cukup satu lambang pada bidang yang sama untuk gambar dengan dua pandangan.

 

Penyederhanaan dilakukan untuk kondisi permukaan dengan harga kekasaran yang sama, disimpan pada tempat yang mudah terlihat, biasanya di kiri atas gambar setelah nomor bagian.


Kondisi permukaan dengan harga kekasaran yang berbeda disajikan seperti Gambar. Kondisi permukaan umum yaitu beberapa kondisi permukaan dengan harga kekasaran yang sama (biasanya pengerjaannya secara umum, misalnya dibubut) ditempatkan setelah nomor bagian dan kondisi permukaan khusus ditempatkan dalam tanda kurung juga harus ditempatkan langsung pada permukaan yang dimaksud. Gambar di sampingnya merupakan penyederhanaan, kondisi permukaan khusus dicantumkan langsung pada permukaan yang dimaksud, sedangkan lambang dasar disimpan dalam tanda kurung setelah kondisi permukaan umum. Kedua gambar mempunyai maksud yang sama.


atau

Untuk proses khusus (akhir) dicantumkan pada garis rantai tebal titik tunggal (gambar).

  

Harga kekasaran dapat diwakili dengan huruf jika rumit apabila dicantumkan menurut aturan yang biasa, seperti gambar berikut ini.


Gambar. Penyederhanaan

 

Hubungan antara Harga Kekasaran dengan Biaya Produksi

Diagram berikut ini memperlihatkan hubungan antara harga kekasaran dengan biaya produksi, semakin kecil harga kekasaran akan menyebabkan semakin tinggi biaya produksi, bahkan dapat beberapa kali lipat harganya.


c. Rangkuman

  1. Fungsi dari kondisi permukaan ialah Sebagai instruksi bagi operator untuk penyelesaian akhir (finishing) untuk pengerjaan suatu permukaan benda kerja.
  2. Tanda pengerjaan adalah lambang bagi suatu perintah proses pengerjaan.
  3. Harga kekasaran (Ra) adalah harga kekasaran rata‐rata maksimum yang harus dicapai oleh suatu proses pengerjaan.
  4. Lambang harus dicantumkan pada tempat yang mudah terlihat dengan jelas.
  5. Untuk kekasaran umum, pilihlah harga kekasaran yang paling kasar yang masih dapat memenuhi fungsinya.
  6. Informasi mengenai proses pengerjaan, kelebihan ukuran, arah alur bekas pengerjaan, panjang contoh hanya dicantumkan apabila benarbenar diperlukan.
  7. Lambang tidak dicantumkan (tidak berlaku) pada gambar ulir, lubang bor atau hasil dari punching tool , lubang kontersing atau konterbor untuk dudukan kepala baut/sekrup.
  8. Harga kekasaran maksimum N7 untuk

a)    Permukaan yang akan dipasangi seal (rapat terhadap kebocoran).

b)    Permukaan yang bertoleransi mikrometer (toleransi ISO).

c)     Permukaan yang dalam fungsinya akan bergesekan seperti permukaan roda gigi.

 

Tags:
engineer muda

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Morbi eu sem ultrices, porttitor mi eu, euismod ante. Maecenas vitae velit dignissim velit rutrum gravida sit amet eget risus. Donec sit amet mollis nisi, nec commodo est.

0 komentar:

Post a Comment