MATERI KULIAH

DIMENSI, TOLERANSI DAN SUAIAN

DEFINISI DAN ISTILAH-ISTILAH
Sebelum membahas lebih jauh tentang pengukuran baiklah terlebih dahulu dijelaskan istilah-istilah yang sering digunakan dalam metrologi (ilmu pengukuran).
- Kemampubacaan (readability) : adalah menunjukan berapa teliti skala suatu instrumen dapat dibaca. Instrumen yang mempunyai skala 12 inchi mempunyai kemampubacaan lebih tinggi dari instrumen yang mempunyai skala 6 inchi dan jangkauan sama.
- Cacah terkecil (least count) : adalah beda terkecil antara dua penunjukan yang dapat dideteksi (dibaca) pada skala instrumen.
- Ketelitian (accuracy) instrumen menunjukan deviasi atau penyimpangan terhadap masukan yang diketahui. Misal : pengukur tekanan 100 kPa yang mempunyai ketelitian 1 % artinya teliti disekitar +/- 1 kPa dalam keseluruhan jangkauan bacaan pengukuran tersebut.
- Ketepatan atau presisi suatu instrumen adalah menunjukan kemampuan instrumen itu menghasilkan kembali bacaan tertentu dengan ketelitian yang diketahui. Contoh : suatu instrumen mengukur tegangan 100 Volt, diambil 5 ukuran yang didapat hasilnya adalah 104, 103, 105, 103 dan 105 V. Terlihat bahwa ketelitian tidak lebih baik dari 5% (5 V) sedang presisinya +/- 1 % karena deviasi maksimum dari harga rata-rata 104 V adalah 1 V.

KALIBRASI
Kalibrasi atau peneraan adalah memeriksa instrumen terhadap standar yang diketahui untuk selanjutnya mengurangi kesalahan dalam ketelitiannya.
Kalibrasi dilakukan terhadap :
1. standar primer
2. standar sekunder yang mempunyai ketelitian lebih tinggi dari instrumen yang dikalibrasi.
3. dengan sumber masukan yang diketahui.

STANDAR
Meter baku (standar) didefinisikan sebagai panjang suatu batang platina-iridium yang dipelihara pada kondisi yang sangat teliti di Biro Internasional untuk Bobot dan Ukuran (International Bureau of Weights and Measures) di Sevres, Perancis.
Kilogram adalah massa platina-iridium yang disimpan di Biro tersebut.
Standar-standar sekunder mengenai massa dan panjang disimpan di National Bureau of Standard (USA) untuk kegunaan kalibrasi.
Tahun 1960 meter standar didefinisikan dengan panjang gelombang cahaya merah-jingga lampu krypton-86. Meter standar adalah :
1 meter = 1.650.763,73 panjang gelombang
1 detik (sekon) adalah waktu yang diperlukan untuk 9.192.631.770 periode radiasi yang berhubungan dengan transisi dua tingkat yang sangat halus daripada keadaan fundamental atom Cesium-133.
Skala suhu absolut diusulkan oleh Lord Kelvin pada tahun 1854 :
K = oC + 273,15
oR = oF + 459,67
oF = 9/5 oC + 32,0

DIMENSI DAN SATUAN
Dimensi fundamental adalah :
L = panjang
M = massa
F = gaya
τ = waktu
T = suhu
Gaya ≈ laju perpindahan momentum menurut waktu.
F = k d(m.v)/dτ

F = m.a/gc

k = konstanta proporsional,     1/gc = k,     a = percepatan = dv/dτ
• Kerja atau usaha mempunyai dimensi hasil perkalian gaya dengan jarak.
N.m = 1 joule (J)
• Bobot suatu benda didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada benda itu sebagai percepatan gravitasi.
W = g/gc . m                                 W = bobot
g = gravitasi

Satuan-satuan dasar dan tambahan dalam SI :

TOLERANSI DAN SUAIAN
Produk yang dihasilkan dari proses produksi mempunyai ragam atau variasi. Proses duplikasi produk dengan sempurna tidak akan dicapai, melainkan hanya mungkin dihasilkan produk yang berbeda-beda karakteristiknya. Hal ini menuntut perancang produk mempunyai kesadaran bahwa suatu toleransi harus diperhitungkan pada waktu spesifikasi produk ditetapkan. Memberikan toleransi berarti menentukan bata-batas maksimum dan minimum dimana penyimpangan produk harus terletak. Dalam hal spesifikasi geometrik mencakup toleransi atas ukuran, bentuk, posisi serta kekasaran permukaan produk.

Namun tidak semua spesifikasi geometrik menjadi perhatian utama/kritis seperti misalnya tebal pelat penutup yang tidak memerlukan spesifikasi yang ketat. Bagi elemen yang tidak kritis toleransi geometriknya tak perlu atau lebih tegasnya jangan diberikan, hal ini bukan berarti toleransinya nol namun artinya toleransinya terbuka yang artinya spesifiksi geometriknya boleh menyimpang secara wajar. Lain halnya kalau komponen tersebut kritis maka batas-batas toleransinya harus pasti.

Toleransi
Berikut ini uraian dan penjelasan mengenai prinsip serta definisi standar ISO.
Toleransi ukuran adalah perbedaan ukuran antara kedua harga batas dimana harga ukuran atau jarak permukaan/batas geometri komponen harus terletak. Untuk setiap komponen perlu didefinisikan suatu ukuran dasar sehingga kedua harga batas (maksimum dan minimum) dapat dinyatakan dengan suatu penyimpangan terhadap ukuran dasar. Ukuran dasar ini sedapat mungkin dinyatakan dalam bilangan bulat. Dalam penentuan dimensi lobang dan poros diperlihatkan istilah istilah yang sering digunakan yang diperlihatkan pada gambar berikut.

Untuk tujuan mempermudah penggambaran toleransi maka dibuat diagram secara skematik denga catatan bahwa sumbu komponen selalu diletakkan di bawah. Misalnya kedua penyimpangan dari lubang adalah positif dan kedua penyimpangan poros adalah negatif maka diagram skematik yang menunjukkan pasangan tersebut adalah sebagaimana gambar berikut ini.

Gambar diagram skematik untuk penggambaran toleransi dimensi/ukuran.

Posisi daerah toleransi baik utnuk lubang maupun untuk poros dapat terletak diatas maupun dibawah garis nol. Pada gambar selanjutnya akan diperlihatkan posisi daerah toleransi poros beserta notasi-notasi yang menunjukan penyimpangannya.

Gambar posisi daerah toleransi poros terhadap garis nol.

Suaian
Apabila dua buah komponen akan dirakit maka hubungan yang terjadi yang ditimbulkan oleh karena adanya perbedaan ukuran sebelum mereka disatukan disebut suaian (fit).
Ada tiga jenis suaian :
1. Suaian Longgar.
yaitu suaian yang selalu menghasilkan kelonggaran. Daerah toleransi lubang selalu terletak di atas toleransi poros.
2. Suaian Paksa (Interference fit)
yaitu suaian yang selalu akan menghasilkan kerapatan. Daerah toleransi lubang selalu terletak dibawah daerah toleransi poros.
3. Suaian Pas (Transition fit)
yaitu suaian yang dapat menghasilkan kelonggaran ataupun kerapatan. Daerah toleransi lubang dan daerah toleransi poros berpotongan (sebagian saling menutupi).
Dalam ISO ditetapkan dua buah sistem suaian yang dapat dipilih yaitu sistem suaian berbasis poros dan sistem suaian berbasis lobang. Pada sistem suaian berbasis poros maka penyimpangan atas toleransi poros selalu berharga nol (es=0). Sebaliknya untuk sistem suaian berbasis lubang maka penyimpangan bawah toleransi lubang selalu bernilai nol (EI = 0).

Cara Penulisan Toleransi Dan Dimensi
Berbagai cara penulisan toleransi ukuran yang bisa dan biasa digunakan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Bagi dimensi luar (poros) atau dalam (lubang) harganya dinyatakan dengan angka (satuan dalam mm untuk sistem metrik) yang dituliskan diatas garis tanda ukuran. Jika dilihat sepintas cara A kurang memberikan informasi dibandingkan dengan cara B & C. Cara D, yang meskipun tidak secara langsung menyebutkan harga batas-batas penyimpangan, tetapi simbol toleransi dengan kode huruf dan angka (g7) mengandung informasi lain yang sangat bermanfaat yaitu sifat suaian bila komponen bertemu pasangannya, cara pembuatan dan metode pengukuran.

Rincian penjelasan cara penulisan toleransi adalah sebagai berikut :
A Ukuran maksimum dituliskan diatas ukuran minimum. Merupakan cara lama yang dipakai di Amerika dan Inggris (dengan satuan inchi). Cara penulisan yang demikian ini, 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 penulisannya pada gambar teknik.

B Dengan menuliskan ukuran dasar beserta harga-harga penyimpangannya. Penyimpangan atas dituliskan disebelah atasnya penyimpangan bawah, dengan jumlah angka desimal yang sama (kecuali untuk penyimpangan nol). Cara penulisan ini lebih baik dari cara A karena memudahkan baik bagi siperancang untuk menghitung dan menuliskan toleransi maupun bagi si pembuat (operator mesin) dalam usahanya untuk mencapai dimensi produk yang diinginkan.

C Serupa dengan cara B apabila toleransi terletak simetrik terhadap ukuran dasar. Harga penyimpangan haruslah dituliskan sekali saja dengan didahului tanda ±.

D Cara penulisan ukuran (ukuran nominal) yang menjadi ukuran dasar bagi toleransi dimensi yang dinyatakan dengan kode/simbol anjuran ISO. Cara ini mulai banyak digunakan di negara-negara industri karena berbagai keuntungan yang bisa diperoleh akibat penerapannya secara intensif.
Penggunaan standar ISO akan menguntungkan dalam hal :
• memperlancar komunikasi sebab dilakukan secara internasional
• mempermudah perancangan karena dikaitkan dengan fungsi
• mempermudah perencanaan proses sebab menunjukkan aspek pembuatan, dan
• memungkinkan pengontrolan kualitas karena acuannya jelas.

PENGANTAR METROLOGI INDUSTRI

           Metrologi (ilmu pengukuran) adalah disiplin ilmu yang mempelajari cara pengukuran, kalibrasi dan akurasi di bidang industri, ilmu pengetahuan dan teknologi. Dalam dunia modern metrologi berperan vital untuk melindungi konsumen dan memastikan barang - barang yang di produksi memenuhi standard dimensi dan kualitas yang telah di tetapkan.

            Metrologi industri banyak berhubungan dengan pengukuran, massa, volume, panjang, suhu, tegangan, listrik, arus, kelembaban, dan besaran - besaran fisika maupun kimia lainnya yang diperlukan dalam pengkontrolan proses dan proses industri.