BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Seiring
dengan di pelajarinya mata kuliah Metrologi Industri pada semester ini. Kami
diberi tugas oleh Dosen pengasuh mata kuliah ini untuk membuat makalah tentang
mata kuliah Metrologi Industri yang berjudul Alat Ukur Kekasaran Permukaan.
Makalah ini dibuat sebagai pemenuhan tugas yang diberikan kepada kami. Makalah ini berisi tentang pengetahuan-pengetahuan
yang berkaitan dengan mata kuliah Metrologi Industri khususnya yang berkaitan
langsung dengan pengukuran yang bermanfaat dalam dunia kerja.
Pada
proses pembuatan komponen alat-alat industri ataupun pemesinan yang menggunakan
mesin perkakas memiliki tingkat kekasaran yang berbeda-beda. Sedangkan dalam
proses assembly suatu alat dibutuhkan tingkat kekasaran yang baik pada beberapa
komponen. Seperti pemasangan poros dengan lubang dan lain sebagainya. Kekasaran
permukaan sangat berpengaruh pada kualitas assembly suatu komponen, karena
semakin baik kekasaran permukaan yang digunakan maka akan semakin bagus alat
tersebut dalam beroperasi. Pada metrologi dan kontrol kualitas di bahas cara
untuk memahami dan mengidentifikasi suatu kekasaran permukaan pada suatu
profil. Untuk menunjang materi kekasaran permukaan yang dijelaskan dalam
metrologi dan kontrol kualitas dilakukan penyusunan makalah tentang alat ukur kekasaran
permukaan.
1.2 Tujuan
1. Mahasiswa dapat memahami cara kerja alat ukur
kekasaran permukaan.
2. Mahasiswa
dapat mengenal alat kekasaran permukaan.
3. Mahasiswa mampu mendapatkan
parameter-parameter yang dibutuhkan dalam menganalisa kekasaran permukaan suatu
profil.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengukuran
Kekasaran Permukaan
Salah satu karakteristik geometris yang
ideal dari suatu komponen adalah permukaan yang halus. Dalam prakteknya memang
tidak mungkin untuk mendapatkan suatu komponen dengan permukaan yang betul-betul
halus. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, misalnya faktor manusia
(operator) dan faktor-faktor dari mesin-mesin yang digunakan untuk membuatnya.
Akan tetapi, dengan kemajuan teknologi terus berusaha membuat peralatan yang
mampu membentuk permukaan komponen degan tingkat kehalusan yang cukup tinggi
menurut standar ukuran yang berlaku dalam metrologi yang dikemukakan oleh para
ahli pengukuran geometris benda melalui pengalaman penelitian.
Tingkat kehalusan suatu permukaan memang
peranan yang sangat penting dalam perencanaan suatu komponen mesin khususnya
yang menyangkut masalah gesekan pelumasan, keausan, tahanan terhadap kelelahan
dan sebagainya. Oleh karena itu, dalam perencanaan dan pembuatannya harus
dipertimbangkan terlebih dulu mengenai peralatan mesin yang mana harus
digunakan untuk membuatnya serta berapa ongkos yang harus dikeluarkan. Agar
proses pembuatannya tidak terjadi penyimpangan yang berati maka karakteristik
permukaan ini harus dapat dipahami oleh perencana lebih-lebih lagi oleh
operator. Komunikasi karakteristik permukaan biasanya dilakukan dalam gambar
teknik. Akan tetapi untuk menjelaskan secara sempurna mengenai karakteristik
suatu permukaan nampaknya sulit.
Walaupun
hingga saat ini sudah banyak parameter yang digunakan dalam pembahasan
karakteristik permukaan, namun belum ada suatu parameter yang menjelaskan
secara sempurna mengenai keadaan yang sesungguhnya dari permukaan. Untuk
pembahasan selanjutnya mengenai kekasaran permukaan maka terlebih dahulu perlu
dibicarakan mengenai batasan dan beberapa parameter penting yang ada kaitannya dengan
kekasaran/kehalusan permukaan yang hingga saat ini masih banyak dipakai dalam
praktek. Beberapa peralatan yang bisa digunakan untuk memeriksa kehalusan
permukaan ini juga akan disinggung.
2.1.1 Batasan
Permukaan dan Parameter-parameternya
A.
Permukaan
Menurut istilah keteknikan, permukaan
adalah suatu batas yang memisahkan benda padat dengan sekitarnya. Dalam
prakteknya, bahan yang digunakan untuk benda kebanyakan dari besi atau logam.
Oleh karena itu, benda-benda padat yang bahannya terbuat dari tanah, batu, kayu
dan karet tidak akan disinggung dalam pembicaraan mengenai karakteristik
permukaan dan pengukurannya.
Kadang-kadang ada pula istilah lain yang
berkaitan dengan permukaan yaitu profil. Istilah profil sering disebut dengan
istilah lain yaitu bentuk. Profil atau bentuk yang dikaitkan dengan istilah
permukaan mempunyai arti tersendiri yaitu garis hasil pemotongan secara normal atau
serong dari suatu penampang permukaan. Untuk mengukur dan menganalisis suatu
permukaan dalam tiga dimensi adalah sulit.
Oleh karena itu, untuk mempermudah pengukuran maka penampang
permukaan perlu dipotong. Cara pemotongan biasanya ada empat cara yaitu
pemotongan normal, serong, singgung dan pemotongan singgung dengan jarak
kedalaman yang sama. Garis hasil pemotongan inilah yang disebut dengan istilah
profil, dalam kaitannya dengan permukaan. Dalam analisisnya hanya dibatasi pada
pemotongan secara normal. Gambar 2.1. menunjukkan perbedaan antara bidang dan
profil.
Gambar 2.1. Bidang dan Profil Pada Penampang
Permukan
Dengan
melihat profil ini maka bentuk dari suatu permukaan pada
dasarnya
dapat dibedakan menjadi dua yaitu permukaan yang kasar (roughness) dan permukaan yang bergelombang (waviness). Permukaan
yang
kasar berbentuk gelombang pendek yang tidak teratur dan terjadi karena getaran
pisau (pahat) potong atau proporsi yang kurang tepat dari pemakanan (feed) pisau potong dalam proses
pembuatannya.
Sedangkan permukaan yang bergelombang mempunyai
bentuk gelombang yang lebih panjang dan tidak teratur yang dapat terjadi karena
beberapa faktor misalnya posisi senter yang tidak tepat, adanya gerakan tidak
lurus (non linier) dari pemakanan (feed),
getaran mesin, tidak imbangnya (balance)
batu gerinda, perlakuan panas (heat
treatment) yang kurang baik, dan sebagainya. Dari kekasaran (roughness) dan gelombang (wanivess) inilah kemudian timbul kesalahan
bentuk. Untuk lebih jelasnya lihat Gambar 2.2. berikut ini.
Gambar 2.2. Kekasaran, Gelombang dan Kesalahan Bentuk
Dari Suatu Permukaan
Secara lebih rinci lagi, ketidakteraturan dari
bentuk permukaan dapat dibedakan menjadi empat tingkat, yaitu:
Tingkat Pertama
Gambar 2.3. Tingkat Pertama Ketidakteraturan Bentuk
Permukaan
adalah tingkat yang menunjukkan adanya kesalahan
bentuk (form error) seperti tampak pada
gambar disamping. Faktor penyebabnya antara lain karena lenturan dari mesin
perkakas dan benda kerja, kesalahan pada pencekaman benda kerja, pengaruh
proses pengerasan (hardening).
Tingkat Kedua
Gambar 2.4. Tingkat Kedua Ketidakteraturan Bentuk
Permukaan
adalah profil permukaan yang berbentuk
gelombang. Penyebabnya antara lain karena adanya kesalahan bentuk pada pisau
(pahat) potong, posisi senter yang kurang tepat, adanya getaran pada waktu
proses pemotongan.
Tingkat Ketiga
Gambar 2.5. Tingkat Ketiga Ketidakteraturan Bentuk
Permukaan
adalah profil permukaan yang berbentuk
alur (grooves). Penyebabnya antara
lain karena adanya bekas-bekas proses pemotongan akibat bentuk pisau potong
yang salah atau gerak pemakanan yang kurang tepat (feed).
Tingkat Keempat
Gambar 2.6. Tingkat Keempat Ketidakteraturan Bentuk
Permukaan
adalah profil permukaan yang berbentuk
serpihan (flakes). Penyebabnya antara
lain karena adanya tatal (beram) pada proses pengerjaan, pengaruh proses electroplating.
Sedangkan gabungan dari karakteristik
profil permukaan dari tingkat pertama sampai tingkat keempat menghasilkan
profil permukaan seperti gambar ini:
Gambar 2.7. Gabungan Ketidakteraturan Bentuk
Permukaan
B. Parameter-parameter Permukaan
Sebelum membicarakan parameter-parameter
permukaan perlu dibicarakan terlebih dulu mengenai profil permukaan.
1. Profil Geometris
Ideal (Geometrically Ideal Profile)
Profil ini merupakan profil dari
geometris permukaan yang ideal yang tidak mungkin diperoleh dikarenakan
banyaknya faktor yang mempengaruhi dalam proses pembuatannya. Bentuk dari
profil geometris ideal ini dapat berupa garis lurus, lingkaran, dan garis
lengkung.
2. Profil Referensi (Reference Profile)
Profil ini digunakan sebagai dasar dalam
menganalisis karakteistik dari suatu permukaan. Bentuknya sama dengan bentuk
profil geometris ideal, tetapi tepat menyinggung puncak tertinggi dari profil
terukur pada panjang sampel yang diambil dalam pengukuran.
3. Profil Terukur (Measured Profile)
Profil terukur adalah profil dari suatu
permukaan yang diperoleh melalui proses pengukuran. Profil inilah yang
dijadikan sebagai data untuk menganalisis karakteristik kekasaran permukaan
produk pemesinan.
4. Profile Dasar (Root Profile)
Profil dasar adalah profil referensi
yang digeserkan kebawah hingga tepat pada titik paling rendah pada profil
terukur.
5. Profile Tengah (Centre Profile)
Profil tengah adalah profil yang berada
ditengah-tengah dengan posisi sedemikian rupa sehingga jumlah luas bagian atas
profil tengah sampai pada profil terukur sama dengan jumlah luas bagian bawah
profil tengah sampai pada profil terukur. Profil tengah ini sebetulnya merupakan
profil referensi yang digeserkan kebawah dengan arah tegak lurus terhadap
profil geometris ideal sampai pada batas tertentu yang membagi luas penampang
permukaan menjadi dua bagian yang sama yaitu atas dan bawah.
Untuk lebih memperjelas dimana posisi
dari profil geometis ideal, profil terukur, profil referensi, profil dasar, dan
profil tengah, dapat dilihat Gambar 2.8. berikut ini.
Gambar 2.8. Profil Suatu Permukaan
Beberapa parameter yang bisa dijabarkan
dari profil-profil yang tela disebutkan diatas antara lain adalah:
6. Kedalaman Total (Peak to Valley), Rt
Kedalaman total ini adalah besarnya
jarak dari profil referensi sampai dengan profil dasar. Satuannya adalah dalam
micron (µm). Lihat Gambar 2.9.
7. Kedalaman Perataan (Peak to Mean Line), Rp
Kedalaman perataan (Rp)
merupakan jarak rata-rata dari profil referensi sampai dengan profil terukur.
Bila juga dikatakan bahwa kedalaman perataan merupakan jarak antara profil
tengah dengan profil referensi. Lihat Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Kedalaman Total dan Kedalaman Perataan
8.
Kekasaran Rata-rata Aritnetis (Mean
Roughness Indec/Center Line Average, CLA), Ra
Kekasaran rata-rata merupakan
harga-harga rata-rata secara aritmetis dari harga absolut antara harga profil
terukur dengan profil tengah.
Menentukan kekasaran rata-rata (Ra)
dapat pula dilakukan secara grafis. Adapun caranya adalah sebagai berikut :
Pertama,
gambarkan sebuah garis lurus pada penampang permukaan yang diperoleh dari
pengukuran (profil terukur) yaitu garis X – X yang posisinya tepat menyentuh
lembah paling dalam, gambar 2.10a.
Kedua,
ambil sampel panjang pengukuran sepanjang L yang memungkinkan memuat sejumlah
bentuk gelombang yang hampir sama.
Ketiga,
ambil luasan daerah A di bawah kurve
dangan menggunakan planimeter atau dengan metode ordinat. Dengan demikian
diperoleh jarak garis center C – C terhadap garis X – X secara tegak lurus yang
besarnya adalah:
Keempat,
sekarang diperoleh suatu garis yang membagi profil terukur menjadi dua bagian
yang hampir sama luasnya, yaitu luasan daerah di atas (P1 + P2
+ ... dan seterusnya) dan luasan daerah di bawah (Q1 + Q2
+ ... + dan seterusnya). Lihat gambar 2.10b. Dengan demikian maka Ra
dapat ditentukan besarnya yaitu:
Dimana:
Vv
= perbesaran vertikal. Luas P dan Q dalam milimeter
L = panjang sampel pengukuran dalam milimeter
Gambar 2.10a. Menentukan Kekasaran Rata-rata Ra
Gambar 2.10b. Menentukan Kekasaran Rata-rata Ra
Kekasaran rata-rata dari puncak ke
lembah, Rz sebetulnya hampir sama dengan kekasaran rata-rata
aritmetis Ra, tetapi cara menentukan Rz adalah lebih
mudah daripada menentukan Ra, Gambar 2.11. menunjukkan cara
menentukan Rz. Sampel pengukuran diambil sejumlah profil yang
memuat, misalnya 10 daerah yaitu 5 daerah puncak dan 5 daerah lembah.
Gambar 2.11. Menentukan Kekasaran Rata-rata Dari Puncak
ke Lembah
Kemudian buat garis lurus horizontal di
bawah profil permukaan. Tarik garis tegak lurus dari masing-masing ujung puncak
dan lembah ke garis horizontal. Dengan cara ini maka diperoleh harga Rz
yang besarnya adalah:
Toleransi Harga Ra
Seperti halnya toleransi ukuran (lubang
dan poros), harga kekasaran rata-rata aritmetis Ra juga mempunyai harga
toleransi kekasaran. Dengan demikian masing-masing harga kekasaran mempunyai
kelas kekasaran yaitu dari N1 sampai N12. Besarnya
toleransi untuk Ra biasanya diambil antara 50% ke atas dan 25% ke
bawah. Tabel 1 menunjukkan harga kekasaran rata-rata beserta toleransinya.
Tabel 1. Toleransi Harga Kekasaran Rata-rata Ra
Toleransi harga kekasaran rata-rata, Ra
dari suatu permukaan tergantung pada proses pengerjaannya. Hasil penyelesaian
permukaan dengan menggunakan mesin gerinda sudah tentu lebih halus dari pada dengan
menggunakan mesin bubut. Tabel 2 berikut ini memberikan contoh harga kelas
kekasaran rata-rata menurut proses pengerjaannya.
Tabel 2. Tingkat Kekasaran Rata-rata Permukaan
Menurut Proses Pengerjaannya
9. Kekasaran Rata-rata
Kuadratis (Root Mean Square Height),
Rg
Besarnya harga kekasaran rata-rata
kuadratis ini adalah jarak kuadrat rata-rata dari harga profil terukur sampai
dengan profil tengah. Pada arah mendatar juga terdapat beberapa parameter yang
bisa digunakan untuk menjelaskan ketidakteraturan permukaan. Parameter-parameter
tersebut antara lain:
a. Lebar Gelombang (Waviness Width), Aw
Lebar gelombang adalah jarak rata-rata
aritmetis dari jumlah jarak awi yang terletak di antara dua puncak
gelombang pada profil terukur yang letaknya berdekatan dengan panjang sampel
pengukuran sw. Satuan dari lebar gelombang adalah dalam milimeter.
Lihat gambar 2.12.
b. Lebar Kekasaran (Roughness Width), Ar
Lebar kekasaran adalah jarak rata-rata
aritmetis dari jumlah jarak ari yang terletak di antara dua puncak
kekasaran pada profil terukur yang letaknya berdekatan dengan panjang sampel
pengukuran s. Satuan dari lebar kekasaran juga dalam milimeter. Lihat gambar 2.12.
Gambar 2.12. Lebar Gelombang dan Lebar Kekasaran
2.1.2 Parameter Lain Dari Permukaan
Untuk
menjelaskan parameter lain yang dapat memberikan keterangan tambahan bagi ketidakteraturan
dari suatu permukaan maka perlu kiranya dilukiskan suatu profil permukaan yang
agak berlebihan. Gambar 2.13a. dan Gambar 2.13b. menunjukkan suatu profil
permukaan dengan bentuk puncak seperti duri dan bentuk lembah yang sempit dan dalam.
Bila dari kedua profil ini ditarik harga Ra maka nampak bahwa harga
Ra dari profil yang atas hampir sama dengan harga Ra dari
profil yang bawah. Hal yang sama juga berlaku untuk harga Rt.
Sedangkan untuk harga Rp nampak ada perbedaan antara kedua profil
tersebut. Agar informasi mengenai permukaan lebih lengkap perlu dikemukakan parameter
yang lain yaitu parameter bentuk.
Gambar
2.13a. Profil Permukaan Yang Dilukiskan Berduri
Gambar
2.13b. Profil Permukaan Yang Dilukiskan Berlembah
A. Parameter Bentuk
Parameter ini dapat dijelaskan dengan menganalisis
hubungan antara Rp dan Rt sehingga didapatkan suatu angka
yang disebut dengan koefisien lekukan (Ku) dan koefisien kelurusan (Kv).
Koefisien lekukan (Ku) dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:
Sedangkan
koefisien kelurusan (Kv) dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:
Pada Gambar 2.12 digambarkan adanya
bentuk gelombang dan kekasaran untuk profil permukaan. Kombinasi dari bentuk
gelombang dan kekasaran selalu terdapat dalam ketidak teraturan suatu
permukaan. Oleh karena itu, dalam pemeriksaan kekasaran permukaan sedapat mungkin
dipisahkan antara gelombang dan kekasaran. Dengan mengambil dua buah sampel
yang berbeda panjangnya maka dapat dipisahkan bentuk gelombang dari kekasaran,
yaitu untuk gelombang panjang sampelnya lebih panjang dari pada untuk
kekasaran. Dari cara ini diperoleh parameter yang lain lagi dari profil
permukaan yaitu ketinggian gelombang (W) (waviness
height), lihat Gambar 2.14.
Gambar 2.14. Tinggi Gelombang Pada Permukaan
Besarnya tinggi gelombang ini bisa ditentukan dengan mengurangkan
harga Rt, dari panjang sampel gelombang dengan harga rata-rata
aritmetis, Rt dari panjang sampel kekasaran yang diambil pada panjang
sampel gelombang tersebut di atas. Dalam bentuk persamaan, tinggi gelombang W
dapat ditulis sebagai berikut:
Dari penjelasan-penjelasan di atas maka
dapat disebutkan di sini beberapa parameter dari suatu permukaan, yaitu:
kedalam total (Rt), kedalaman perataan (Rp), kekasaran
rata-rata aritmetis (Ra), kekasaran rata-rata kuadratis (Rg)
dan koefisien lekukan (Ku). Dengan menggunakan rumus matematis maka
dapat dicari besarnya harga parameterparameter di atas. Secara teoritis dapat
dilukiskan suatu profil permukaan dengan harga-hara parameternya seperti tampak
pada Tabel 2. Dalam tabel tersebut nampak bahwa profil permukaan secara
teoritis dilukiskan agak berlebihan, seolah-olah mempunyai bentuk yang begitu
teratur. Hal ini sebetulnya hanyalah salah satu cara untuk menjelaskan
karakteristik suatu permukaan yang memang sangat komplek.
Melihat Tabel 2 maka dapat ditarik
beberapa kesimpulan yang cukup berarti. Adapun kesimpulan-kesimpulan tersebut
antara lain adalah
Tabel 3. Profil-profil Teoritis Dan Harga Parameternya
1. Untuk harga
pada
semua bentuk profil ternyata hampir sama, yaitu sekitar 1.2. Dari keadaan ini
maka dapat pula dikatakan bahwa parameter Rg dan Ra
memiliki informasi yang sederajat dalam menjelaskan karakteristik dari suatu
permukaan.
2. Harga-harga
dan
ternyata
tidak begitu banyak dipengaruhi oleh bentuk-bentuk profil teoritis yang
dikemukakan. Hal ini berarti harga-harga perbandingan dari parameter Ra,
Rg, dan Rt kurang dapat memberikan informasi yang lengkap
dalam menjelaskan karakteristik permukaan.
3. Harga koefisien
untuk semua profil teoritis ternyata terletak
pada selang antara 0.2 dan 0.8. Harga ini menunjukkan bahwa parameter Rp
dan Rt agaknya lebih berarti dalam menjelaskan karakteristik permukaan
ditinjau dari angka perbandingan harga parameternya dan pada perbandingan harga
parameter-parameter yang lain. Oleh karena itu, perbandingan harga
ini disebut dengan istilah koefisien lekukan,
Ku.
Dari pembahasan-pembahasan di muka
nampaknya parameter Ra lebih banyak dibicarakan dalam menjelaskan
karakteristik permukaan. Parameter Ra adalah sangat cocok untuk
digunakan dalam pemeriksaan kekasaran permukaan dari komponen-komponen mesin
dalam jumlah besar yang proses pengerjaannya dengan proses permesinan tertentu.
Hal ini dimungkinkan karena parameter Ra ternyata lebih peka dari
pada parameter yang lain terhadap adanya perubahan kehalusan permukaan. Sehingga
dengan demikian, bila diketahui adanya penyimpangan maka dengan segera bisa
diambil tindakan pencegahannya.
Parameter Rt juga sering
digunakan untuk menjelaskan ketidakteraturan permukaan.Dengan mengetahui harga
Rt berarti dapat diketahui pula besarnya celah dari profil
permukaan. Apabila dalamnya celah tersebut terlalu besar (dalam) yang berarti
sudah melampaui batasbatas yang diijinkan bagi kehalusan suatu permukaan maka
tindakan koreksi perlu diambil. Hal lain yang berkaitan dengan Rt
ini adalah pengambilan sampel panjang pemeriksaan yang relatif pendek. Proses pengerjaan
yang berusaha memperkecil harga Rt berarti berusaha memperoleh
bentuk permukaan yang semakin mendekati standar kehalusan. Dengan cara ini
berarti juga mempertinggi daya tahap kelelahan dari komponen.
Parameter Ku juga bisa
digunakan untuk menjelaskan ketidakteraturan permukaan walaupun dalam
penjelasannya dipengaruhi oleh besarnya Rp dan Rt. Ini
berarti bahwa Ku tidak bisa berdiri sendiri untuk penjelasan
permukaan. Untuk proses pengerjaan dengan mesin-mesin yang berbeda bisa saja
diperoleh suatu bentuk permukaan dengan koefisien Ku yang hampir
sama namun harga Rt-nya bisa jauh berbeda.
Dari penjelasan beberapa parameter di
atas ternyata tidak dipengaruhi satu parameter pun yang dapat menjelaskan
karakteristik permukaan secara sempurnya. Sistem yang digunakan dalam menurunkan
atau menjabarkan parameter-parameter yang telah dikemukakan pada dasarnya
menggunakan sistem M (meanline system).
Ada pula sistem lain yaitu sistem E (envelope
system) yang menjelaskan karakteristik permukaan dari segi fisisnya.
Berarti, secara teoritis sistem M lebih baik dari pada sistem E. Hanya
sayangnya, peralatan ukur yang bekerjanya berdasarkan sistem E ini kurang
begitu dikenal maka dalam praktek-praktek pengukuran di industri sistem E tidak
banyak digunakan.
2.1.3 Penulisan Spesifikasi Permukaan dalam Gambar Teknik
Meskipun
tidak ada satu parameter pun yang bisa digunakan untuk menjelaskan ketidak
teraturan suatu permukaan secara sempurna, namun salah satu atau beberapa
parameter permukaan masih tetap digunakan orang. Hal ini dilakukan untuk
mendapatkan suatu persyaratan yang diinginkan dalam usaha mendapatkan suatu
produk dengan tingkat kehalusan semaksimal mungin sesuai dengan kualitas
fungsional dari komponen yang dibuat. Untuk mendapatkan informasi yang jelas mengenai
bentuk permukaan yang harus dibuat maka beberapa simbol harus dicantumkan dalam
gambar teknik. Agar diperoleh suatu keseragaman bahasa dalam menterjemahkan
simbol tersebut maka badan standar internasional ISO dengan rekomendasinya R
1302 telah menganjurkan cara penulisan spesifikasi permukaan. Simbol untuk pengerjaan
permukaan menurut ISO R 1302 pada dasarnya berupa segitiga sama sisi yang salah
satu ujungnya tepat pada permukaan yang bersangkuran. Salah satu contoh
penulisan spesifikasi dari permukaan dapat diihat pada Gambar 2.15. Beberapa
keterangan singkat dari simbol penulisan spesifikasi permukaan tersebut dapat
dijelaskan sebagai berikut:
Gambar
2.15. Simbol Spesifikasi Permukaan
a. Angka (1.5) menunjukkan bahwa dimensi
permukaan yang akan di kerjakan harus diberi kelonggaran sebesar 1.5 milimeter
sebelum dilakukan penyelesaian akhir (finishing)
melalui permesinan. Dalam prakteknya, pencantuman angka kelonggaran ini tidak
diharuskan ada karena biasanya sudah diketahui bahwa untuk pemrosesan kembali
suatu permukaan sudah tentu harus ada kelebihan dimensi ukuran dari permukaan
tersebut. Dalam gambar kerja, biasanya dicantumkan angka kelonggaran, tetapi
angka kelonggaran untuk permesinan.
b. Angka 0.8 menunjukkan bahwa kekasaran
rata-rata maksimum yang diijinkan adalah 0.8 µm. Pada Tabel 1. dapat dilihat
angka-angka kekasaran Ra dari 12 kelas kekasaran. Ada pula satuan
lain yang biasa digunakan untuk menyatakan harga kekasaran rata-rata selain µm
yaitu microinch atau ru, 1 ru = 0.025 µm.
c. Pada bagian atas dari tanda segitiga
terdapat tulisan yang berbunyi proses frais,
artinya: penyelesaian akhir dari permukaan (finishing)
dilakukan dengan menggunakan mesin frais
(milling machine). Kadang-kadang
dicantumkan pula keterangan lain dalam penyelesaian permukaan, misalnya proses
pengerasan, proses pelapisan, proses pancaran pasir, dan sebagainya.
d. Angka 2.5 menunjukkan angka
panjangnya sampel pengukuran yang harus diambil dalam pemeriksaan kekasaran
permukaan dari komponen yang dibuat tersebut. Jadi, angka 2.5 pada contoh di
atas artinya adalah panjang sampel untuk pemeriksaan kekasaran sama dengan 2.5
milimeter.
e. Tanda (Rt = ...)
menunjukkan bahwa harga parameter yang lain selain Ra perlu
diperhatikan dalam proses akhir permesinan dari suatu permukaan.
f. Tanda ^ menunjukkan
bahwa arah bekas pengerjaan harus tegak lurus pada bidang proyeksi dari
penampang tepat tanda dipakai.
American Standard
Association (ASA) juga telah memberikan rekomendasinya
dalam kaitannya dengan penulisan spesifikasi permukaan dan parameter-parameter
yang digunakan dalam menjelaskan karakteristik permukaan. Gambar 2.16.
menunjukkan contoh penulisan spesifikasi permukaan berdasarkan ASA. B46.1-1962.
Simbol yang digunakan oleh ASA. B46.1-1962 untuk mengkomunikasi standard permukaan
melalui gambar teknik ternyata tidak jauh berbeda dengan yang dikemukakan oleh
ISO R 1302. Yang berbeda adalah pada sistem satuannya, yaitu dalam microinch
untuk ASA b 46.1 dan micrometer (µm) untuk ISO 1302.
Gambar
2.16. Simbol Penulisan Spesifikasi Permukaan Dapat Parameter-parameternya Menurut
ASA B46.1 – 1962
Mengenai
tanda atau simbol bekas pengerjaan (lay)
ada beberapa macam antara lain yaitu :
artinya: arah bekas pengerjaan sejajar dengan
bidang proyeksi dari potongan tempat tanda dipakai.
^
artinya: arah bekas pengerjaan tegak lurus bidang proyeksi dari penampang
tempat tanda dipakai.
X
artinya: arah bekas pengerjaan bersilangan pada dua arah terhadap bidang
proyeksi tempat tanda dipakai.
M
artinya: arah bekas pengerjaan tidak teratur atau banyak arahnya (multi direction).
[
artinya: arah bekas pengerjaan harmpir
berupa lingkaran-lingkaran terhadap pusat permukaan tempat tanda dipakai.
R
artinya: arah bekas pengerjaan mendekati radial terhadap pusat permukaan tempat
tanda dipakai.
2.1.4 Cara Pengukuran Permukaan
Banyak
cara yang bisa dilakukan untuk memeriksa tingkat kekasaran permukaan. Cara yang
paling sederhana adalah dengan meraba atau menggaruk permukaan yang diperiksa.
Cara ini sudah tentu ada beberapa kelemahannya, karena sifatnya hanya
membandingkan saja. Dan dasar pengambilan keputusan baik tidaknya suatu
permukaan adalah berdasarkan perasaan si pengukur belaka yang antara pengukur yang
satu dengan lainnya sudah tentu terdapat perbedaan. Cara lain yang lebih teliti lagi
adalah dengan menggunakan peralatan yang dilengkapi dengan jarum peraba (stylus). Peralatan ini memiliki sistem kerja
berdasarkan prinsip elektris. Dengan peralatan yang dilengkapi dengan stylus ini maka hasil pengukuran
permukaan bisa langsung dibaca. Bila
dilihat dari proses pengukurannya maka cara pengukuran permukaan dapat
dibedakan menjadi dua kelompok yaitu: pengukuran permukaan secara tak langsung
atau membandingkan dan pengukuran permukaan secara langsung.
A. Pengukuran Kekasaran Permukaan
Secara Tidak Langsung
Dalam pemeriksaan permukaan secara tidak
langsung atau membandingkan ini ada beberapa cara yang bisa dilakukan, antara
lain yaitu dengan meraba (touch
inspection), dengan melihat/mengamati (visual
inspection), dengan menggaruk (scratch
inspection), dengan mikroskop (microscopic
inspection) dan dengan potografi permukaan (surface photographs).
1. Pemeriksaan Kekasaran Permukaan dengan Cara
Meraba
(Touch
Inspection)
Pemeriksaan kekasaran di sini adalah
dengan meraba muka ukur. Sebagai alat perabanya adalah ujung jari. Dengan
kepekaan perasaan dalam meraba maka dapat dirasakan kasar halusnya suatu
permukaan. Untuk mengetahui seberapa tinggi tingkat kehalusannya biasanya dilakukan
dengan permukaan standar (surface finish
comparator). Dalam laboratorium pengukuran atau dalam bengkel-bengkel mesin
biasanya dilengkapi dengan alat ukur pembanding kekasaran permukaan. Alat ukur pembanding
kekasaran permukaan ini ditempatkan dalam satu set yang terdiri dari beberapa
lempengan baja yang masing-masing lempengan mempunyai angka kekasaran
sendiri-sendiri. Karena proses pengerjaan mesin bisa dilakukan dengan mesin bubut,
mesin sekrap, mesin frais, mesin gerinda dan sebagainya, maka alat ukur
pembanding kekasaran permukaan pun dikelompokkan menurut jenis mesin yang
digunakan. Dengan demikian, dalam laboratorium pengukuran atau bengkel mesin biasanya
selalu tersedia beberapa set alat ukur pembanding kekasaran permukaan (surface finish comparator) yang sudah
dikelompokkan sesuai dengan jenis mesin yang digunakan untuk pembuatannya.
Jadi, dengan adanya alat ukur pembanding
kekasaran permukaan maka dapat diperkirakan besarnya tingkat kekasaran
permukaan yang diperiksa. Yang perlu diperhatikan adalah alat ukur pembanding kekasaran
permukaan yang digunakan harus sesuai jenis mesin yang dipakai. Jadi, bila
permukaan yang akan diperiksa dikerjakan dengan mesin bubut maka alat ukur
pembanding kekasaran permukaan yang digunakan adalah set kekasaran permukaan
kerja bubut. Permukaan yang diperiksa diraba dengan ujung jari, kemudian ganti
meraba beberapa lempengan alat ukur pembanding kekasaran permukaan. Bila dirasakan
ada salah satu lempengan yang tingkat kehalusannya sama dengan kehalusan dari
permukaan yang diperiksa bahwa kehalusan permukaan yang diperiksa adalah sama
dengan kehalusan permukaan pembanding. Angka tingkat kehalusan/kekasaran bisa
dibaca pada lempengan dari pembanding.
Dengan
cara yang sama maka pemeriksaan kekasaran bisa dilakukan dengan melihat dan
menggaruk permukaan kemudian ganti melihat dan menggaruk permukaan alat ukur
pembanding kekasaran. Jadi, dengan mata telanjang bisa juga dilakukan
pemeriksaan (visual inspection) suatu
permukaan, yaitu melihat permukaan yang diperiksa kemudian melihat kehalusan
permukaan pembanding. Dari perbandingan dengan melihat ini bisa ditentukan
permukaan pembanding yang mana yang kira-kira sama dengan permukaan yang
diperiksa. Demikian juga halnya dengan menggaruk permukaan (scratch inspection). Permukaan yang
diperiksa digaruk dengan kuku, kemudian ganti menggaruk permukaan pembanding.
Dengan perbandingan menggaruk permukaan ini maka dapat diperkirakan permukaan
pembanding yang mana yang sama dengan permukaan yang diperiksa. Besarnya angka
tingkat kehalusan bisa dibaca pada angka yang tercantum untuk permukaan pembanding.
Dari pemeriksaan permukaan dengan
meraba, melihat dan menggaruk di atas jelas bahwa ada beberapa kelemahan yaitu
dari sudut penentuan besarnya angka tingkat kehalusan permukaan. Hal ini disebabkan
sulitnya menentukan besarnya tingkat kehalusan yang hanya berdasarkan pada
kepekaan perasaan individu. Di samping itu, perasaan dari meraba, melihat dan
menggaruk permukaan antara individu yang satu dengan yang lain sudah tentu ada
perbedaannya. Meskipun demikian, cara-cara pemeriksaan permukaan dengan
perbandingan di atas cukup efisien digunakan dalam praktek kerja mesin dan
pengepasan maupun pada produksi komponen-komponen yang tingkat kehalusannya tidak
begitu ditekankan. Bila pemeriksaan kekasaran permukaan harus dilakukan dengan cara
meraba, melihat dan menggaruk, maka sebaiknya perlu juga dilakukan pemeriksaan
kekasaran permukaan dengan stylus.
Hal ini dimaksudkan untuk sebagai beban perbandingan antara harga Ra
yang diperoleh dari meraba atau menggaruk dengan harga Ra yang
diperoleh dengan stylus. Jadi,
sifatnya hanya mengecek harga Ra yang diperoleh dari pemeriksaan
secara tidak langsung.
2.
Pemeriksaan Kekasaran Permukaan dengan
Mikroskop
(Microscopic Inspection)
Cara pemeriksaan kekasaran permukaan
dengan menggunakan mikroskop adalah metode yang lebih baik dari pada cara yang
sudah dibicarakan yaitu meraba, melihat dan menggaruk permukaan. Keterbatasan
pemeriksaan permukaan dengan mikroskop ini adalah pengambilan bagian permukaan
yang sempit setiap kali akan melakukan pengukuran. Maka dari itu, dalam pemeriksaan
kekasaran permukaan harus dilakukan berulang-ulang untuk kemudian dicari harga
rataratanya. Pemeriksaan kekasaran permukaan dengan mikroskop ini termasuk juga
salah satu pengukuran dengan cara membandingkan, yaitu membandingkan hasil
pemeriksaan permukaan yang diukur dengan permukaan dari pembanding yang
kedua-duanya dilihat dengan mikroskop. Pertama melihat permukaan ukur dengan
mikroskop, kemudian ganti melihat permukaan pembanding. Dengan membandingkan
kedua permukaan yang dilihat dengan mikroskop ini maka dapat dianalisis
bagaimana keadaan yang sesungguhnya dari permukaan yang diperiksa.
3.
Pemeriksaan Kekasaran Permukaan dengan Poto (Surface Photograph)
Pengukuran dengan cara ini adalah
mengambil gambar atau memotret permukaan yang akan diperiksa. Kemudian poto
permukaan tersebut diperbesar dengan perbesaran yang berbeda-beda. Perbesaran yang
diambil adalah perbesaran secara vertikal. Dengan membandingkan hasil
perbesaran poto permukaan yang berbeda-beda ini maka dapat dianalisis
ketidakteraturan dari permukaan yang diperiksa.
4.
Pemeriksaan Kekasaran dengan Peralatan
Kekasaran Secara Mekanik
(Mechanical Roughness Instrument)
Mechanical
Roughness Instrument yang disingkat dengan MECRIN adalah
peralatan untuk memeriksa kekasaran permukaan yang merupakan perkembangan dari
cara perabaan atau penggarukan permukaan. Alat ini bekerja dengan sistem
mekanik dan diproduksi oleh Messrs. Ruber
and Co. Peralatan ini hanya cocok untuk permukaan yang tidak teratur.
Sebagai peraba dari alat ini adalah sebuah pelat tipis. Alat ini terdiri dari
pelat tipis sebagai peraba, penutup pelat, jam ukur (dial indicator) dan kait pengatur.
Pada waktu bekerja, pelat peraba akan
tetap lurus dan bisa melengkung tergantung pada tingkat kekasaran permukaan dan
sudut kemiringan dalam menekankan peraba pada permukaan ukur. Bila sudut kemiringan
dibawah sudut kritisnya maka pelat peraba akan dengan mudah meluncur di atas permukaan
dalam keadaan tetap lurus. Bila sudut kemiringannya diperbesar maka peraba akan
melengkung. Pada saat peraba mulai melengkung inilah terdapat sudut kritis (critical angle) antara pelat peraba
dengan permukaan. Dengan demikian berarti bahwa makin halus permukaan makin
besar pula sudut kritisnya. Jadi, sudut kemiringan ini merupakan fungsi dari
tingkat kekasaran permukaan yang diperiksa. Perubahan sudut ini dapat diamati
pada penutup peraba yang tembus pandang (transparant)
dan perubahan bentuk pelat peraba ini akan mempengaruhi posisi dari jarum
penunjuk jam ukur (dial indicator). Pada
piringan jam ukur tercantum simbol-simbol kelas kekasaran. Dengan demikian,
setiap kali pengukuran permukaan bisa dilihat di mana letak posisi jarum
penunjuk jam ukur yang pada posisi itulah kelas kekasaran dari permukaan yang
diukur.
Untuk menjaga ketelitian maka alat ukur
MECRIN ini juga harus dikalibrasi dalam periode waktu tertentu. Sebagai benda
pembanding dalam mengkalibrasi alat ukur MECRIN adalah baja karbon specimen yang
sudah dikeraskan yang mempunyai harga normal Ra antara 0.1 µm dan 0.4 µm. Dan
toleransi yang diberikan untuk alat ini adalah ± 12%.
Alat ukur kekasaran secara mekanis
(MECRIN) secara umum bisa digunakan untuk tujuan-tujuan:
a. Sebagai
alat pembanding untuk menentukan permukaan yang mana yang lebih kasar dalam
pemeriksaan dua permukaan.
b. Sebagai
alat ukur batas untuk kekasaran, yaitu dalam kaitannya dengan GO dan NOT GO.
c. Untuk
memeriksa arah bekas pengerjaan permukaan (lay).
d. Untuk
mengukur kedalaman kekasaran yang dalamnya sampai 1 mm yang tidak bisa
diperiksa dengan stylus.
e. Sebagai
pembanding permukaan selain logam, misalnya kertas, plastik, kayu,
permukaan-permukaan yang dicat, dan sebagainya.
f. Untuk
melengkapi harga-harga Ra dari permukaan-permukaan yang relatif halus.
5.
Alat Ukur Kedalaman Kekasaran (The
Dial Depth Gauge)
Untuk harga kekasaran Ra di
atas 5.0 µm, misalnya permukaan yang dikerjakan dengan sekrap, perlu diperiksa
dengan peralatan yang lebih cocok karena keterbatasan dari penggunaan peralatan
stylus. Salah satu peralatan ukur
yang dikembangkan untuk maksud di atas adalah alat ukur kedalaman kekasaran (Dial Dept Gauge). Keuntungan dari alat
ini adalah dapat dilakukan pengukuran secara cepat tanpa harus membuat grafik
kekasaran permukaan terlebih dulu.
Bentuk pengukur kedalaman kekasaran ini
hampir sama dengan jam ukur, namun perabanya diganti dengan sebuah silinder
dari baja atau diamond yang berfungsi
sebagai stylus. Pada bagian stylus ini
dilengkapi dengan dua atau tiga penyentuh data (datum attachment) yang bisa diatur untuk permukaan yang rata atau
bulat. Pada waktu digunakan, posisi nol jam ukur harus disetel yaitu tepat pada
saat stylus menyentuh alur kekasaran. Kemudian kaki dari datum attachment
ditekankan ke permukaan. Dari sini baru dibaca skala ukurnya. Cara ini
diulang-ulang sampai empat atau lima kali, kemudian harga pemeriksaannya di
rata-ratakan. Harga rata-rata ini adalah sama dengan Rz. Harga
pembacaan tertinggi adalah harga Rt.
Pembahasan peralatan ukur untuk
kekasaran permukaan MECRIN dan Dial Depth
Gauge sebetulnya bisa juga dikatakan dengan pemeriksaan permukaan secara
langsung. Hanya saja sistem kerjanya secara mekanis dan juga tidak diperoleh
grafik kekasaran permukaan pada saat pengukuran dilakukan dengan kedua alat
tersebut. Yang bisa dibaca langsung dari kedua alat ini adalah harga Ra-nya.
B. Pemeriksaan Kekasaran Permukaan
Secara Langsung
Telah dikemukakan sebelumnya bahwa
pemeriksaan permukaan secara langsung adalah dengan menggunakan peralatan yang
dilengkapi dengan peraba yang disebut stylus.
Pada pembahasan alat ukur MECRIN dan Dial
Depth juga telah disinggung adanya kata stylus.
Stylus merupakan peraba dari alat
ukur kekasaran permukaan yang bentuknya konis atau piramida. Bagian ujung dari stylus ini ada yang berbentuk rata dan
ada pula yang berbentuk radius. Untuk ujung stylus
yang berbentuk radius, jari-jari keradiusannya biasanya sekitar 2 µm.
Bila stylus
bergeser maka setiap perubahan yang dialami oleh stylus karena permukaan yang tidak halus akan nampak pada kertas grafik
dari peralatan ukurnya karena perubahan ini terekam secara otomatis. Dengan
adanya bagian pembesar pada peralatan ukurnya (amplifier) kekasaran permukaan yang tidak jelas dilihat dengan mata
akan nampak lebih jelas tergambar pada kertas di bagian recorder (perekam) jalannya stylus.
Pada bagian daerah stylus biasanya
dilengkapi dengan skid atau datum
attachment. Fungsi skid ini pada
dasarnya adalah penahan dan pengatur menyentuhnya stylus terhadap permukaan ukur. Bentuk skid ini ada yang berbentuk kurve
dan ada pula yang rata. Jadi, perlengkapan secara umum dari peralatan ukur
kekasaran permukaan dengan stylus
yang bekerjanya berdasarkan prinsip kelistriksan adalah peraba (stylus), skid, amplifier, perekam
(recorder) dan bagian pencatat semua
profil kekasaran yang direkam. Beberapa
peralatan ukur permukaan yang menggunakan stylus
ini antara lain adalah profilometer, The
Tomlinson Surface Meter dan The Taylor-Hobson
Taysurf.
1.
Pemeriksaan Kekasaran Permukaan dengan Profilometer
Sistem kerja dari profilometer pada
dasarnya sama dengan prinsip peralatan gramophone.
Perubahan gerakan stylus sepanjang muka ukur dapat dibaca pada bagian
amplimeter. Gerakan stylus bisa
dilakukan dengan tangan dan bisa secara otomatis dengan yang dilakukan oleh motor
penggeraknya. Angka yang ditunjukkan pada bagian skala adalah angka tinggi
rata-rata dari kekasarannya. Sebagai contoh hasil pemeriksaan permukaan dengan
profilometer dapat dilihat sampel pengukuran berikut ini.
Gambar 2.17. Pemeriksaan Kekasaran Permukaan dengan
Profilometer
Misalnya:
A
= 4 F = 20 K = 21
B
= 16 G = 25 L = 15
C
= 22 H = 19 M = 5
D
= 15 I = 30
E
= 28 J = 11
Jumlah puncak dan lembah yaitu jumlah
dari titik A sampai dengan titik M adalah = 231. Sedangkan jumlah kuadratnya
adalah = 463. Jadi, harga rata-rata kekasaran aritmetis adalah
=
17.7 microinch. Sedangkan harga kekasaran rata-rata kuadratis adalah
=
19.3 microinch.
2. Alat Ukur Permukaan Tomlinson Surface Meter
Alat pengukur kekasaran permukaan ini
memiliki prinsip kerja mekanis optis yang dirancang oleh Dr. Tomlinson dari National Physical Laboratory (NPL). Peralatan
ukur Tomlinson Surface Meter terdiri dari beberapa komponen antara lain yaitu: stylus, skid, pegas spiral,
pegas daun, rol tetap, kaca tetap yang dilapisi bahan tertentu sehingga
terdapat bekas ada goresan pada permukaannya (smoked glass) dan badan (body).
Disini gerakan stylus hanya dibatasi
khusus pada gerakan vertikal saja. Gerakan vertikal ini terjadi karena ada
pengaruh dari pegas spiral dan pegas daun. Gaya dari pegas spiral menyebabkan timbulnya gaya yang sama pada pegas daun. Gerak stylus secara vertikal akan menyebabkan sebuah
lengan dari pelat tipis yang ujungnya dilengkapi dengan penggores ikut
bergerak. Bahan penggores tersebut dari diamond.
Bergeraknya ujung penggores dari diamond ini akan menyebabkan terjadinya
goresan pada kaca. Karena kaca ini sudah diberi bahan tertentu (smoked glass) maka setiap goresan pada
permukaannya akan menjadi jelas. Agar bekas goresan tidak hanya mengarah secara
vertikal saja maka badan (body) harus
digerakkan secara horizontal. Gerakan horizontal dari badan dapat dilakukan
dengan memutar mur penggerak yang dalam satu putaran mur memakan waktu kira-kira
1 menit. Perputaran mur ini dilakukan oleh motor. Selama terjadi gerakan horizonal
dari badan kaca tempat penggoresan tetap pada posisinya. Dengan adanya gerakan
horizontal dan vertikal secara bersama-sama ini maka bekas goresan akan nampak
seperti ada lembah dan puncak yang tajam berjejer secara bersambung dalam arah
mendatar. Terjadinya bekas goresan vertikal dengan puncak dan lembah yang
nampak jelas pada kaca disebabkan adanya perbesaran vertikal 100 kali.
Peralatan Tomlinson Surface Meter dilengkapi juga dengan proyektor optis yang
digunakan memproyeksikan goresan yang ada pada kaca. Dalam proses proyeksi ini
juga ada perbesaran 50 kali. Dengan adanya perbesaran 50 kali ini maka hasil
proyeksi dari goresan pada kaca diperbesar secara vertikal sebanyak 5000 kali
dan secara horizontal 50 kali. Hasil perbesaran ini kemudian diambil, bisa
dilakukan dengan tangan atau bisa juga dengan memotretnya. Selanjutnya, dengan
data ini maka ketidak teraturan permukaan yang diperiksa bisa dianalisis.
3.
Alat Ukur Permukaan Taylor-Hobson
Talysurf
Alat ukur permukaan in imerupakan alat
ukur elektronik dan bekerja atas dasar prinsip modulasi (modulating priciple). Pada dasarnya, Taylor-Hobson Talysurf ini bentuknya hampir sama dengan Tomlinson Surface Meter, bedanya hanya
terletak pada sistem perbesarannya. Alat ukur Taylor-Hobson Talysurf dapat memberikan informasi yang lebih cepat dan
bahkan lebih teliti dari pada Tomlinson
Surface Meter.
Seperti halnya pada Tomlinson Surface Meter, pada Taylor-Hobson
Talysurf juga terdapat stylus
dari diamond dengan bentuk radius
yang berjari-jari 0.002 mm. Juga terdapat skid yang membantu mengatur kontaknya
ujung stylus dengan muka ukur. Stylus dan skid akan bergerak secara elektronik karena adanya motor penggerak.
Pada bagian stylus dan skid terdapat
peralatan yang berbentuk E (E-shaped
stamping), bagian tengahnya menahan/menyentuh lengan/pemegang stylus dan bagian kedua kakinya terdapat
belitan (coil) kawat sebagai media lewatnya
arus. Setiap ada perubahan yang dialami oleh stylus akan menyebabkan terjadinya jarak (air gap) antara lengan stylus dengan kaki tengah penekan
berbentuk E. Besarnya jarak (air gap) ini bervariasi sesuai dengan variasi
kekasaran permukaan yang diperiksa. Dengan demikian amplitudo yang terjadi pada
koil dimodulasi. Dengan adanya perlengkapan demodulator
maka arus dari koil ini diberikan secara langsung dengan proporsi tertentu ke
gerakan vertikal dari stylus. Bekerjanya
demodulator ini menyebabkan
beroperasinya pena dari recorder/perekam
yang menghasilkan suatu rekaman yang bersifat tetap (permanent). Untuk mengetahui ketidak teraturan permukaan dalam bentuk
angka bisa dilihat pada bagian skala ukurnya (meter) yang dapat dibaca secara
langsung. Sedangkan gambar dari kekasaran permukaan yang direkam oleh rekorder
akan tampak pada kertas yang dilapisi karbon (carbon-backed paper). Dengan adanya pengaruh kelistrikan maka
kertas tersebut mudah timbul gambar/bekas bila tergores.
2.2. Alat
Ukur Kekasaran Permukaan
Dalam mengidentifikasi adanya kekasaran
dapat dibantu pada alat ukur kekasaran
permukaan. Alat ukur kekasaran permukaan memiliki prinsip kerja jenis
opto-elektrik yang dirancang dengan penggabungan beberapa prinsip dasar berikut
:
1.
Fotosel (photocell / photodicate)
Fotosel merupakan komponen elektronik
yang peka terhadap sinar yang jatuh pada permukaan aktifnya.
2.
Berkas cahaya dari suatu sumber cahaya (lampu atau LED (light emiting diode) diarahkan oleh sistem optik agar dapat
mengenai fotosel.
3.
Suatu sistem optik (gabungan opto-mekanik) yang dirancang untuk mendeteksi
perubahan gerakan, diusahakan untuk mengubah intensitas cahaya yang mengenai
fotosel yaitu pada saat terjadi perubahan gerakan.
4.
Pengolahan sinyal fotosel (besaran listrik) sedemikian rupa sehingga korelasi
(hubungan) antara perubahan intensitas cahaya dengan perubahan gerakan dapat
dibaca dengan kecermatan tertentu.
Alat ukur permukaan
dengan prinsip kerja yang dijelaskan dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.18 Sensor alat ukur kekasaran permukaan
menggunakan pengubah (mekano) opto-elektrik
Sensor
yang berupa ujung jarum diatur sehingga menempel pada permukaan yang akan
diukur kekasarannya (sampai penunjuk skala berhenti pada posisi nol). Sistem
mekanik, optik, elektrik, dan pengolah data pengukuran berpungsi sebagai
berikut :
1. Sistem Mekanik
Akibat tekanan pegas pada batang
ayun sensor akan selalu menempel pada permukaan. Poros alat ukur digeserkan
(digerakkan oleh motor yang dikontrol kecepatannya). Sepanjang sampel kekasaran
dan sensor menggeser sambil bergerak turun naik mengikuti profil permukaan.
Gerakkan sensor menggoyangkan batang ayun pada engselnya dan pelat bercelah
mengikutinya sesuai dengan perbandingan jarak sensor engsel dan pelat engsel.
2. Sistem Optik
Berkas cahaya diarahkan pada
sepanjang fotosel melalui celah. Akibat goyangan celah, kedua fotosel akan
menerima cahaya dengan bergantian intensitasnya. Saat celah bergerak keatas
fotosel yang diatas akan menerima cahaya dengan intensitas yang lebih besar
dari pada yang diterima fotosel yang berada di bawah, dan begitu juga
sebaliknya.
3. Sistem Elektrik
Perubahan sinyal listrik karena
perubahan intensitas cahaya pada sepanjang fotosel secara sistematik mengikuti
irama goyangan celah (naik turunnya sensor mengikuti profil permukaan) dapat
diproses secara elektronik.
4. Sistem Pengolah Data
Grafik kekasaran permukaan ini
adalah hasil pengubahan sinyal sensor menjadi sinyal analog besaran listrik
(ampere) dan direkam dengan perekam jenis galvanometer.
Alat ukur kekasaran
permukaan memiliki kapasitas ukur yang terbatas (0,1 mm). Kapasitas pengukuran
dapat diperpanjang dengan membuat batang pengubah intensitas cahaya sama dengan
batang skala inductosin (kapasitas ukur panjang skala dikurangi panjang
slider). Pengubah intensitas cahaya dapat berupa batang skala terbuat dari
gelas (transparan). Dengan teknik fhotoligrafi garis-garis skala dibuat
dipermukaan gelas dengan kecermatan yang sangat tinggi (pits ; p=0,008 mm) dan
dinamakan sebagai skala ukur. Reaksi
fotosel atas cahaya yang datang pada permukaan aktifnya dapat dianggap sebagai
dua kondisi, yaitu : kondisi ON (satu) dan kondisi OFF (nol).
a) Kondisi ON
Skala pada slider akan menempati
posisi yang sama dengan skala pada batang skala dan berkas cahaya dapat
melewati celah-celah antar garis.
b) Kondisi OFF
Garis-garis skala pada
slider menempati posisi yang persis pada celah antar garis-garis pada batang
skala sehingga berkas cahaya tidak bisa lewat.
2.3. Bagian-bagian
Alat Ukur Kekasaran Permukaan
Pada alat ukur
kekasaran permukaan terdiri dari beberapa bagian-bagian yang memiliki pungsi
berbeda. Bagian-bagian alat ukur akan di jelaskan sebagai berikut :
1. Pick-up (PU-A2)
Gambar 2.19 Pick-up (PU-A2)
Pick-up
digunakan sebagai sensor yang memiliki prinsip kerja opto-mekanik. Pada pick-up
terdapat batang ayun sebagai dudukan sensor dan pengubah gerakan sensor pada
batang membuat pelat pada ujung lain batang ikut bergerak. Cahaya yang
dipantulkan ke pelat akan melewati lubang pada pelat. Lalu naik-turunnya cahaya
diterima oleh fotosel. Skematik pada pelat dapat dilihat pada gambar dibawah
ini :
Gambar 2.20 Prinsip opto-mekanik
2.
Drive Unit (DR-30x31)
Gambar 2.21. Drive Unit
(DR-30x31)
Drive unit merupakan
alat elektrik yang menerima respon dari pick-up. Pada drive unit terdapat
kalibrasi agar pengukuran yang didapatkan sesuai acuan standart. Drive unit
merupakan alat pencatat yang dihasilkan oleh fotosel.
3. Amplifier (AS-1700)
Gambar 2.22 Amplifier (AS-1700)
Pada amplifier ini
merupakan alat yang membantu menampilkan grafik yang dibaca oleh drive unit.
Pada amplifier terdapat layar, lalu proses pengukuran dilakukan pada amplifier.
Hasil grafik yang didapatkan dapat di cetak pada kertas grafik agar dapat di
analisa mengenai parameter yang di dapatkan dari grafik profil benda ukur.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1.
Alat
ukur kekasaran adalah alat yang digunakan untuk mengukur salah
satu penyimpangan yang disebabkan oleh kondisi pemotongan dari proses pemesinan.
2.
Kekasaran permukaan dapat
diwakilkan kedalam sebuah grafik yang memiliki bentuk yang sama dengan profil
yang diukur.
3.
Pengukuran kekasaran permukaan
merupakan suatu pengukuran untuk mendapatkan profil permukaan dalam ukuran mikro.
Dari hasil-hasil pengukuran akan didapat grafik dari profil permukaan. Dan pada
grafik tersebut dapat dianalisa bentuknya. Lalu akan didapat parameter kekasaran permukaan, yaitu berupa Kekasaran
total (Rt),
Kekasaran perataan (Rp),
Kekasaran rata-rata aritmetik (Ra), Kekasaran rata-rata kuadratik (Rg), Kekasaran total
rata-rata (Rz).
3.2 Saran
Untuk lebih
meningkatkan pemahaman dan kecakapan dalam menggunakan alat ukur sehingga perlu
dilakukan praktikum tentang pengukuran yang telah di ajarkan dari teori yang
telah ditulis dalam makalah ini.
DAFTAR
PUSTAKA
Anonim.http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Pengukuran%20Kekasaran%20Permukaan.pdf. Diakses tanggal 7 Oktober 2013 pukul 21.00 WIB
Rochim taufiq,
“Spesifikasi metrologi dan control kualitas geometrik 2”, Penerbit ITB Bandung,
2006.
Komentar
Posting Komentar