Metode Pengukuran (Metrologi) dan Instrumentasi di Bidang Teknik

Artikel ini menyajikan metode utama pengukuran dan karakteristik dari instrumen yang digunakan dalam manufaktur. Metrologi rekayasa didefinisikan sebagai pengukuran dimensi seperti panjang, tebal, diameter, lancip, sudut, kerataan, dan profil. Misalkan slideways untuk peralatan mesin; komponen ini harus memiliki dimensi, sudut, dan kerataan tertentu agar mesin berfungsi dengan baik dan dengan akurasi dimensi yang diinginkan.

Standar Pengukuran

Di sebagian besar negara-negara di dunia, meter telah digunakan sebagai standar panjang. Awalnya, 1 meter didefinisikan sebagai sepersepuluh juta jarak antara kutub utara dan ekuator. Panjang meter asli kemudian distandarisasi karena jarak antara dua goresan pada batang platinum-iridium tetap di bawah dikendalikan kondisi di sebuah gedung di luar Paris. Pada tahun 1960, meter secara resmi adalah ditentukan sebagai 1.650.763,73 panjang gelombang (dalam ruang hampa) dari cahaya oranye yang dilepaskan oleh secara kripton elektrik tereksitasi 86 (gas langka). Ketepatan pengukuran ini diatur sebagai 1 bagian dalam 10⁹ . Meter sekarang merupakan satuan panjang di Systeme Internasional d’Unités (SI) dan merupakan standar internasional.

Banyak instrumen dan perangkat pengukuran yang digunakan dalam metrologi teknik, yang masing-masing memiliki aplikasi, resolusi, presisi, dan fitur tersendiri. Dua Istilah yang biasa digunakan untuk menggambarkan jenis dan kualitas suatu instrumen adalah sebagai berikut:

• Resolusi adalah perbedaan terkecil dalam dimensi yang dimiliki alat ukur dapat deteksi atau bedakan.
• Presisi, terkadang salah disebut akurasi, adalah sejauh mana instrumen memberikan pengukuran berulang dari standar yang sama. Misalnya, penggaris aluminium akan mengembang atau menyusut tergantung pada variasi suhu di lingkungan di mana ia digunakan; dengan demikian, presisinya dapat terpengaruh bahkan oleh sedang dipegang oleh tangan.

Besaran Umum

Di bagian ini, kami mencantumkan kuantitas dan fitur geometris yang paling umum yang biasanya diukur dalam praktik teknik dan dalam produk yang dibuat oleh proses manufaktur:

• Panjang—termasuk semua dimensi linier bagian
• Diameter—luar dan dalam, termasuk bagian dengan bagian luar dan dalam yang berbeda diameter (langkah) sepanjang panjangnya
• Kebulatan—termasuk kebulatan, konsentrisitas, dan eksentrisitas
• Kedalaman—seperti lubang dan rongga yang dibor atau dibor pada cetakan dan cetakan
• Kelurusan—seperti poros, batang, dan pipa
• Kerataan—seperti permukaan mesin dan permukaan tanah
• Paralelisme—seperti dua poros atau slideways pada mesin
• Tegak lurus—seperti batang berulir yang dimasukkan ke pelat datar
• Sudut—termasuk sudut dalam dan luar
• Profil—seperti lekukan pada pengecoran, penempaan, dan pada badan mobil.

Berbagai macam instrumen dan mesin tersedia secara akurat dan cepat untuk mengukur besaran pada komponen stasioner atau pada komponen yang terus menerus diproduksi. Karena tren utama dan berkelanjutan dalam otomatisasi dan komputer kontrol operasi manufaktur, peralatan pengukuran modern sekarang menjadi satu bagian dari mesin produksi. Implementasi instrumentasi digital dan perkembangan komputer-terintegrasi manufaktur bersama-sama mengarah pada integrasi total teknologi pengukuran dalam sistem manufaktur.

Metode Pengukuran dan Instrumentasi

Pengukuran Sudut dan Panjang

Pengukuran Linear

• Penggaris: Instrumen paling sederhana dan paling umum digunakan untuk membuat pengukuran linier adalah penggaris baja, batang, atau pita dengan angka pecahan atau desimal. Panjang diukur langsung dengan ketepatan yang terbatas pada bagian terdekat, biasanya 1 mm (0,040 inci).
• Kaliper (jangka sorong): Instrumen ini dapat digunakan untuk mengukur panjang di dalam atau di luar. Juga disebut pengukur kaliper dan kaliper vernier (dinamai P. Vernier, yang lahir pada tahun 1600-an), mereka memiliki balok bertingkat dan rahang geser. Kaliper digital semakin banyak penggunaan yang lebih luas.
• Mikrometer: Instrumen ini biasanya digunakan untuk mengukur ketebalan dan di dalam atau di luar dimensi bagian. Mikrometer digital dilengkapi dengan pembacaan digital dalam satuan metrik atau satuan Inggris. Mikrometer juga tersedia untuk mengukur diameter internal (mikrometer dalam) dan kedalaman (pengukur kedalaman mikrometer). Landasan pada mikrometer dapat dilengkapi dengan kontak berbentuk kerucut atau bola untuk mengukur ceruk, diameter batang berulir, dan ketebalan dinding tabung dan lembaran melengkung.

Pengukuran Sudut

• Bevel protractor: Ini adalah instrumen pembacaan langsung yang mirip dengan busur derajat biasa, tetapi ia memiliki elemen bergerak. Dua bilah busur derajat ditempatkan dalam kontak dengan bagian yang diukur, dan sudut dibaca secara langsung pada skala nonius. Jenis lain dari busur derajat bevel adalah kombinasi kotak, yang merupakan penggaris baja yang dilengkapi dengan perangkat untuk mengukur sudut 45° dan sudut 90°.
• Sine bar: Pengukuran dengan metode ini melibatkan penempatan bagian pada bidang batang miring (batang sinus) atau pelat dan menyesuaikan sudut dengan menempatkan blok pengukur di permukaan piring. Setelah bagian ditempatkan pada bilah sinus, dial indicator digunakan untuk memindai permukaan bagian atas. Blok pengukur ditambahkan atau dihilangkan seperlunya sampai permukaan atas sejajar dengan pelat permukaan. Sudut pada bagian tersebut kemudian dihitung dari hubungan trigonometri.
• Surface plates: Pelat ini digunakan untuk menempatkan kedua bagian yang akan diukur dan alat-alat ukur. Mereka biasanya terbuat dari besi cor atau batu alam (seperti granit) dan digunakan secara luas dalam metrologi teknik. Pelat permukaan granit memiliki sifat yang diinginkan yaitu tahan terhadap korosi, menjadi nonmagnetik, dan memiliki ekspansi termal yang rendah, sehingga meminimalkan distorsi termal.

Pengukuran Geometri

Kelurusan: Kelurusan biasanya dapat diperiksa dengan penggaris atau dial indikator. Sebuah autocollimator (yang menyerupai teleskop dengan cahaya balok yang memantul kembali dari objek) digunakan untuk secara akurat mengukur sudut kecil penyimpangan pada permukaan datar. Sinar laser sekarang umum digunakan untuk menyelaraskan individu elemen mesin dalam perakitan komponen mesin.

Kerataan. Kerataan dapat diukur dengan cara mekanis dengan pelat permukaan dan sebuah indikator panggilan. Metode ini dapat digunakan untuk mengukur tegak lurus, yang juga dapat diukur dengan kotak baja presisi.

Kebulatan. Fitur ini biasanya digambarkan sebagai penyimpangan dari kebulatan yang sebenarnya (yang, secara matematis, dimanifestasikan dalam lingkaran). Istilah out-of-roundness (ovalitas) sebenarnya lebih menggambarkan bentuk bagian daripada kata kebulatan. Kebulatan yang benar sangat penting untuk berfungsinya poros berputar, bantalan, piston, silinder, dan bola baja di bantalan.

Profil. Profil dapat diukur dengan cara (a) membandingkan permukaan dengan templat atau profil pengukur (seperti dalam pengukuran jari-jari dan fillet) untuk kesesuaian dan (b) menggunakan sejumlah indikator atau instrumen serupa.

Ulir Sekrup dan Gigi Roda Gigi. Ulir bisa diukur dengan alat pengukur ulir dari berbagai desain yang membandingkan ulir yang dihasilkan dengan standar ulir. Beberapa pengukur yang digunakan adalah steker berulir pengukur, pengukur jarak ulir, mikrometer dengan bentuk kerucut poin, dan snap gages dengan landasan berbentuk ulir. Gigi gear diukur dengan (a) instrumen yang mirip dengan dial indikator, (b) kaliper, dan (c) mikrometer menggunakan pin atau bola dengan berbagai diameter. Metode lanjutan termasuk penggunaan optik proyektor dan mesin pengukur koordinat.

Alat Ukur / Gages

Gage blocks. Blok pengukur adalah blok persegi, persegi panjang, atau bulat individu dari berbagai ukuran. Untuk penggunaan umum, mereka dibuat dari baja paduan yang diberi perlakuan panas dan bebas tegangan. Blok pengukur yang lebih baik terbuat dari keramik (seringkali zirkonia) dan kromium karbida—tidak seperti baja, bahan ini tidak berkarat, tetapi rapuh dan harus ditangani dengan hati-hati. balok sudut adalah dibuat dengan cara yang sama dan digunakan untuk pengukuran sudut. Blok pengukur memiliki kerataan 1.25 mikrometer. Kontrol suhu lingkungan penting ketika pengukur digunakan untuk presisi tinggi.

Air gages. Kepala pengukur (steker udara) memiliki dua atau lebih lubang, biasanya 1,25 mm (0,05 in.) dengan diameter, di mana udara bertekanan (disediakan oleh tekanan konstan garis) lolos. Semakin kecil jarak antara pengukur dan lubang, semakin sulit udara keluar, dan karenanya, semakin tinggi tekanan baliknya. Tekanan balik, yang dirasakan dan ditunjukkan oleh pengukur tekanan, dikalibrasi untuk mengukur dimensi variasi lubang.

Pengukur udara dapat diputar saat digunakan untuk menunjukkan dan mengukur segala sesuatu yang luar biasa dari lubang. Diameter luar bagian (seperti pin dan poros) juga bisa diukur ketika sumbat udara dalam bentuk cincin tergelincir di atas bagian. Di kasus di mana cincin tidak cocok, kepala pengukur berbentuk garpu (dengan lubang udara di tip) dapat digunakan (Gbr. 35.11b). Berbagai bentuk kepala udara, seperti kepala kerucut ditampilkan pada Gambar 35.11c, dapat disiapkan untuk digunakan dalam aplikasi khusus pada suku cadang dengan fitur geometris yang berbeda.

Karakteristik Umum dan Pemilihan Alat Ukur

• Akurasi: Tingkat kesesuaian dimensi yang diukur dengan yang sebenarnya besarnya.
• Amplifikasi: Rasio keluaran instrumen terhadap dimensi masukan; juga disebut pembesaran.
• Kalibrasi: Penyesuaian atau pengaturan instrumen untuk memberikan pembacaan yang akurat dalam standar referensi.
• Drift: Kemampuan instrumen untuk mempertahankan kalibrasinya dari waktu ke waktu; juga disebut stabilitas.
• Linearitas: Keakuratan pembacaan instrumen selama bekerja penuh jangkauan.
• Pembesaran: Rasio keluaran instrumen terhadap dimensi masukan; juga disebut amplifikasi.
• Presisi: Sejauh mana instrumen memberikan pengukuran berulang dari standar yang sama.
• Akurasi pengulangan: Sama dengan akurasi, tetapi diulang berkali-kali.
• Resolusi: Dimensi terkecil yang dapat dibaca pada instrumen.
• Aturan 10 (aturan pembuat pengukur): Instrumen atau pengukur harus 10 kali lebih akurat daripada toleransi dimensi dari bagian yang diukur. Faktor 4 dikenal sebagai aturan standar mil.
• Sensitivitas: Perbedaan terkecil dalam dimensi yang dapat dibedakan oleh instrumen atau mendeteksi.
• Kecepatan respon: Seberapa cepat instrumen menunjukkan pengukuran, terutama ketika sejumlah bagian diukur secara berurutan.
• Stabilitas: Kemampuan instrumen untuk mempertahankan kalibrasinya dari waktu ke waktu; juga disebut melayang.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR TEKNOLOGI MANUFAKTUR LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalpakjian, Serope dan Schmid, Steven R. (2009). Manufacturing Engineering and Technology (6^th ed). New Jersey: Prentice Hall.

Author: admin