Laporan Praktikum Dasar Pengukuran

BAB I

PENDAHULUAN

1.     Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum ini adalah :

a.      Melakukan pengukuran terhadap benda kerja dengan menggunakan metode dan alat ukur yang sesuai.

b.      Menganalisa data hasil percobaan dan membandingkannya dengan standar kontrol parameter metrology pada industry

c.       Mahasiswa mengetahui prinsip dasar dari alat ukur serta metode penggunaan yang sesuai standar.

2.     Alat Ukur dan Pengujian Benda

Modul praktikum yang dilakukan ada tiga.

a.      Alat ukur

Dalam praktikum ini alat ukur yang dipergunakan adalah :

·      Surface Roughness Measurement.

·      Roundness Test.

·      Coordinate Measuring Machine

b.      Pengujian Benda Uji

Dalam praktikum ini benda uji yang dipergunakan adalah :

·      Cylinder baja, metode pengukuran dengan Roundness Test.

·      Block baja metode pengukuran dengan Surface Roughness Measurement  dan Coordinate Measuring Machine.

BAB II

ALAT UKUR DAN CARA KERJA

1.        Surface Roughness Measurement

      Setiap permukaan mempunyai karakter masing – masing yang dikenal dengan tekstur pemukaan (surface texture). Sangat sulit untuk menjelaskan tekstur permukaan sebagai sifat geometri, namun demikian beberapa acuan telah ditetapkan untuk mengidentifikasikan tekstur permukaan dalam kuantitas yang dapat terukur seperti yang digambarkan pada gambar dibawah ini.

Lay atau directionality, adalah arah / berkas dari pola permukaan utama dan biasanya tampak oleh mata telanjang.

Roughness terdiri dari ruang sempit, deviasi yang tidak teratur pada sebuah skala terkecil dari waviness. Kekasaran dapat naik menjadi waviness. Kekasaran ditunjukkan dengan ketinggiannya, kedalamannya dan jarak pada sepanjang permukaan yang diukur.

Waviness, adalah sebuah deviasi yang berulang – ulang dari sebuah permukaan yang rata, seperti  gelombang pada permukaan air. Waviness diukur dan ditunjukkan dengan jarak antara puncak terdekat pada gelombang (waviness width) dan tinggi antara puncak dan lembah dari gelombang (waviness height). Waviness dapat disebabkan oleh defleksi pada pahat, cetakan, dan benda kerja, bengkokan akibat gaya atau temperatur, pelumasan yang tidak sempurna, dan getaran atau variasi termal dan mekanik secara periodik dalam sistem selama proses manufakturing berlangsung.

        Parameter yang digunakan pada pengukuran ini adalah :

a.      Ra (arithmetic mean value) : nilai rata – rata aritmatik dari pengukuran kekasaran permukaan untuk panjang tertentu.

Ra = a + b + c + d + ...

                                   n

b.      Rz (ten points high of irregulaties) : pengukuran berdasarkan nilai rata - rata  dari lima puncak tertinggi dan lima lembah terendah.

                 Rz = ∑ puncak teringgi - ∑ puncak terendah

                                         n

c.       Rmax (maximum height of the profile) : jarak antara puncak tertinggi dengan lembah terendah.

d.      Rq (root mean square average): nilai akar rata – rata kuadrat dari pengukuran kekasaran permukaan untuk panjang tertentu.

      Rq =     a² + b² + c² + d² + ...

                                  n

Satuan yang biasa digunakan untuk kekasaran permukaan yaitu µm (micrometer atau micron) atau µin (microinch) dimana 1 µm = 40 µin, dan 1 µin = 0.025 µm.

Berikut adalah gambar dari Surface Roughness Measurement yang digunakan dalam praktikum. Alat yang digunakan adalah Surface Texture Measuring Machine – Surfcom 120A.

          

Bagian dari alat pengukur kekasaran ini adalah :

·      Dial indikator

·      Meja datar

·      Skala tekanan

·      Batang gerak

·      Display yang terintegrasi yang dihubungkan dengan printer

      Alat ini berfungsi untuk mengukur dan mencatat kekasaran permukaan suatu benda dengan tingkat ketelitian 0.02µm. Alat ini sering menggunakan sebuah stylus berbentuk diamond untuk bergerak sepanjang garis lurus pada permukaan sebagai dial indicator pengukur kekasaran permukaan benda uji. Seperti diliustrasikan pada gambar dibawah ini.

Langkah – langkah pengukuran dengan alat ini yaitu :

1.      Spesimen diletakkan pada sebuah meja datar.

2.      Ujung dari dial indicator / stylus disetting pada posisi stabil untuk melakukan pembacaan skala tekanan terhadap permukaan benda uji, perhatikan skala tekanan dan pastikan dial indicator / stylus tepat menempel pada permukaan benda tetapi jangan terlalu memberikan tekanan tambahan dari luar misal tangan penguji jangan menekan dial indicator karena akan mengakibatkan benda mengalami deformasi sehingga pengukuran tersebut mengalami ketidakvalidan. Dan juga menyebabkan kerusakan terhadap stylus.

3.      Penentuan filter.

4.      Penentuan seberapa panjang jarak yang ingin ditempuh oleh stylus (cutoff).

5.      Setelah alat ini berfungsi, pergerakan dial indicator akan tercatat pada display. Kita dapat memilih option print untuk melihat hasil dari pengukuran.

2.        Roundness Test

Bagian dari alat ukur ini adalah :

·         Dial indicator

·         Meja putar (spindle)

·         Komputer

·         Kompresor

      Alat ini menggunakan dial indicator sebagai sensor untuk memeriksa profil kebundaran dari benda uji dan prinsip alat yang digunakan adalah meja putar (spindle). Spindle dapat berputar dengan bantuan air bearing yang digerakkan dengan bantuan kompresor. Dial indicator terhubung dengan komputer, dimana pada komputer tersebut terdapat software yang dapat mengatur gerakan dial indicator serta menampilkan grafik hasil pengukuran. Alat ini berfungsi untuk mengukur kebundaran, konsentrisitas, dan koaksilitas suatu benda dengan tingkat ketelitian 0.01µm.

Berdasarkan putaran, maka alat ukur kebulatan dapat diklasifikasikan menjadi 2, yaitu :

1.      Jenis dengan sensor putar

2.      Jenis dengan meja putar

     Pada percobaan ini alat ukur yang digunakan adalah jenis kedua, yaitu dengan meja putar (spindle).

3.         Coordinate Measuring Machine 

Kedataran adalah kondisi dari sebuah permukaan yang mempunyai banyak elemen – elemen dalam sebuah permukaan bidang yang sama. Toleransi kedataran adalah suatu tindakan pengukuran yang berfungsi dalam mengontrol dari banyak elemen – elemen pada sebuah permukaan yang kemudian dihubungkan dengan permukaan yang tersimulasi secara ideal dengan teori.

Alat ukur yang digunakan dalam praktikum adalah :

Bagian dari alat ukur ini adalah :

·         Working table

·         Master ball (untuk kalibrasi alat)

·         Dial indicator

·         Knob untuk memutar axis

·         Kompresor

·         Komputer

CMM merupakan mesin perkakas yang digunakan untuk mengukur dimensi suatu benda kerja hasil permesinan. Untuk memperoleh hasil pengukuran yang baik maka diperlukan tingkat keakurasian CMM yang tinggi. Tingkat akurasi yang tinggi akan menjamin hasil pengukuran benda kerja lebih akurat. Untuk mengetahui tingkat akurasi mesin CMM maka diperlukan kalibrasi. Kalibrasi harus dilakukan dengan mengikuti standar internasional yang telah diakui sehingga dapat diperoleh gambaran sesungguhnya performansi mesin yang dikalibrasi.

Langkah – langkah menggunakan alat ukur ini adalah :

1.      Kalibrasi alat menggunakan mater ball.

2.      Atur besar tekanan pada kompresor sekitar 0,3- 0,4 mPa.

3.      Letakkan benda uji di atas meja kerja dan tempelkan benda uji  dengan lilin plastisin agar benda tidak bergerak.

4.      Sentuhkan dial indicator dengan benda uji dengan mengatur axis menggunkan knob.

5.      Tentukan jumlah titik untuk mengetahui profil kedataran dari benda kerja tersebut, minimal 3 titik, 

Element          no of pts            isi kotak dengan jumlah titik yang diinginkan.

6.      Tentukan nilai toleransi dengan langkah seperti berikut.

Tolerance          form tolerance          flatness          width tolerance          isi kotak dengan nilai toleransi yang diinginkan           Ok

BAB III

HASIL PENGUKURAN

1.     Surface Roughness Measurement

           Pada pengukuran kekasaran ini kami menggunakan balok baja sebagai benda uji. Tujuan dari pengukuran ini adalah untuk mengetahui tingkat kekasaran dari permukaan blok baja.

Setelah prosedur pengukuran dilakukan dengan baik didapatkan hasil pengukuran sebagai berikut :

Ø  Ra                  : 0.32 µm

Ø  Rmax             : 4.38 µm

Ø  Rz                   : 2.56 µm

Ø  Rq                  : 21

Untuk standar faktor yang ditentukan pada alat ukur, yaitu :

Length            : 5 mm

Cutoff             : 0.08 mm

Polarity          : Positive

Kekasaran permukaan dapat diklasifikasikan menjadi 3 kategori, yaitu :

®       Deskiripsi statistik, yang memberikan nilai rata – rata dan tinggi permukaan seperti Ra dan Rq.

®       Deskripsi nilai ekstrim, yang diperoleh berdasarkan nilai pada kondisi maksimum (Rv) dan kekasaran maksimum puncak ke lembah (Rmax).

®       Deskripsi tekstur, dengan tekstur pada profile measurement belum dapat terlihat tetapi dengan surface characteristic techniques tekstur dapat terlihat jelas.

           Pada perhitungan Ra daerah yang berada dibawah center datum line profil tengah (lembah) diproyeksikan ke atas center datum line dan dirata – ratakan dengan daerah diatas profil tengah. Profil daerah yaitu profil refensi yang digeser ke bawah sehingga jumlah luas daerah diatas profil tekstur sama dengan jumlah luas daerah di bawah profil terukur. Dari hasil tersebut didapatkan pengukuran dengan nilai Ra = 0.32 µm. Semakin tinggi nilai Ra berarti permukaan benda semakin kasar.

2.     Roundness Test

           Pengujian pengukuran dengan roundness test ini menggunakan benda uji yaitu silinder baja. Tujuan dari pengukuran ini yaitu guna mendapatkan data pengukuran dari profil kebundaran permukaan silinder baja tersebut.

           Alat yang digunkan untuk mengukur kebulatan tersebut yaitu Rondform 200. Filter yang digunakan yaitu filter 500. Dimana untuk setiap tingkatan filter yang lebih tinggi akan menunjukkan lingkaran yang semakin tidak membulat. Referensi yang digunakan yaitu LS (lingkaran dengan pusat kuadrat terkecil). Seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

Dari hasil pengukuran didapat data sebagai berikut :

Untuk Filter 500 (high fast filter) :

P                     : 20.01 µm

V                    : -16.69 µm

P to V             : 37.09 µm

R                    : 7.20 µm

Ө                    : 99.6^o   

Untuk Filter 15 (low fast filter) :

P                     : 5.85 µm

V                    : -6.85 µm

P to V             : 12.7 µm

R                    : 7.15 µm

Ө                    : 79.6^o

Referensi circle         : LS

Posisi meteran          : EXT

Skala plot                  : AUTO

           Nilai P menyatakan nilai tertinggi dari lingkaran rata – rata (lingkaran terkecil yang mungkin dibuat diluar profil kebulatan tanpa memotongnya). Nilai V menyatakan sebaliknya, yaitu lembah maksimum, nilai terendah dari lingkaran rata – rata. Nilai P to V menyatakan jarak dari bukit maksimum ke lembah maksimum, yaitu selisih dari P dan V. R menyatakan eksentrisitas, jarak pusat  lingkaran yang diukur dari lingkaran yang berputar. Pusat lingkaran yang berputar berhimpit dengan pusat dari tampilan grafis. Nilai yang menyatakan sudut eksentrisitas, yaitu arah dari pusat lingaran yang diukur berhubungan dengan lingkaran yang berputar.

3.     Coordinate Measuring Machine

                        Pada pengukuran kedataran benda uji digunakan CMM, dan benda uji yang digunakan yaitu block baja. Tujuan pengukuran ini yaitu guna mendapatkan data pengukuran dari kedataran permukaan block baja tersebut.

Hasil yang didapat dari percobaan :

Ø  Flatness       : 0,012 µm

Ø  Tol zone      : 0,005 µm

Upper tol    : 0,02 µm

Lower tol    : -0,03 µm

Ø  Min dist      : - 0,006 µm

Ø  Max dist      : 0,006 µm

BAB IV

ANALISA PENGUKURAN

1.     Surface Roughness Measurement

Dari hasil pengukuran yang disebutkan sebelumnya menunjukkan ketelitian pengukuran sebesar 0.02 μm. Dari hsail pengujian kekasaran yang tertera diatas tidak semua parameter nilai kekasaran benda uji dapat dipakai biasanya hanya Ra, Rq dan Rmax sedangkan Rz tidak dapat dijadikan parameter karena pengukuran kekasaran didasarkan pada setiap lima puncak tertinggi dan 5 lembah terendah. Ra yang semakin besar menunjukkan tingkat kekasaran yang lebih tinggi dari permukaan benda uji.

Metode parameter yang digunakan yaitu profile measurement yang berarti hanya profil tertentu pada permukaan benda uji yang dijadikan acuan penilaian kekasaran permukaan karena tingkat kekasaran sangat berpengaruh terhadap banyak hal.

2.     Roundness Test

Parameter acuan yang dipakai pada test kebundaran adalah RND. Nilai RND sama dengan nilai P to V. Hal ini menunjukkan kebundaran benda uji yang berhubungan dengan puncak dan lembah maksimum, serupa dengan pengukuran kekasaran permukaan benda. Hal tersebut juga merupakan parameter yang digunkan untuk membaca dan menganalisa profil kebundaran jika kita berhadapan langsung dengan monitor Roundness Tester.

Dari hasil pengukuran didapat jari – jari kebulatan silinder adalah 7.20 µm (untuk filter 500) dan 7.15 µm (untuk filter 15). Circularity dari silinder tidak tepat ditengah dan harus digeser sejauh 99.6^o. Hal yang perlu di perhatikan adalah : jika nilai filter semakin besar maka nilai kebundaran akan semakin terlihat bentuk ketidak bundarannnya, begitupun sebaliknya. Nilai R yang diperoleh dari hasil pengukuran > 1 µm itu berarti penempatan dan pemusatan benda uji perlu peninjauan ulang.

3.     Flatness Test

Pada pengukuran kedataran yang menjadi parameter adalah titik acuan yang dibuat untuk menentukan batasan area dari suatu benda uji yang akan diukur nilai kedatarannya, kami mementukan 6 titik dari permukaan benda kerja. Semakin banyak titik maka hasil atau nilai kedataran yang didapat akan semakin akurat.

BAB V

KESIMPULAN

1.     Surface Roughness Measurement

            Surface Roughness Measurement ini adalah alat untuk mengukur kekasaran permukaan dari suatu benda dengan menggunakan dial indicator sebagai sensor untuk memeriksa profil permukaan benda uji tersebut. Dengan ketelitian alat ukur Surface Roughness Measurement sebesar 0.02 μm. Pada analisa benda uji didapat kesimpulan bahwa blok baja dengan panjang pengukuran 5 mm di titik tertentu pada permukaan blok baja didapat Ra sebesar 0.32 μm. Apabila terdapat kesalahan terhadap pengukuran bisa dikarenakan terjadinya eror pada alat ukur (misal adanya getaran yang membuat stylus bergerak tidak stabil).

2.     Roundness Test

            Roundness Tester merupakan alat ukur yang digunakan untuk menentukan profil kebulatan dari suatu benda misalkan silinder atau benda-benda yang mengandung unsur lingkaran. Pada prinsipnya alat ukur ini hampir sama dengan Surface Roughness Measurement. Alat ini menggunakan dial indicator sebagai sensor untuk memeriksa profil dari permukaan benda uji dan prinsip alat yang digunakan adalah meja putar. Jadi dengan kata lain alat ini menggunakan prinsip pengubah mekanik yaitu dari sensor kemudian diteruskan ke signal conditioning kemudian akan ditampilkan hasilnya di display, yaitu berupa data komputer.

3.     Flatness Test

        Kedataran adalah kondisi dari sebuah permukaan yang mempunyai banyak elemen – elemen dalam sebuah permukaan bidang yang sama. Toleransi kedataran adalah suatu tindakan pengukuran yang berfungsi dalam mengontrol dari banyak elemen – elemen pada sebuah permukaan yang kemudian dihubungkan dengan permukaan yang tersimulasi secara ideal dengan teori.

Flatness test adalah alat untuk mengukur kedataran menggunakan dial indicator sebagai sensor untuk memeriksa profil pemukaan benda uji yang dihubungkan ke komputer yang terintegrasi. Dengan ketelitian 0,001 µm, pada percobaan yang kami lakukan menggunakan CMM, untuk menentukan kedataran suatu benda uji, maka perlu menentukan titik, minimal 3 titik yang harus kita tentukan untuk membentuk suatu bidang.

DAFTAR PUSTAKA

·         www.engineersedge.com/surface_finish.htm

·         www.qsmetrology.com/roundness-testers.html 

·         http://id.wikipedia.org/wiki/Coordinate_Measuring_Machine

·         http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_finish

·         Modul Praktikum 2007. “Metrologi Industri”.