UKURAN DAN TOLERANSI METROLOGI INDUSTRIRizka (2015). Ukuran dan Toleransi Metrodologi Industri. [Online]. Diakses dari https://www.academia.edu/6301321/UKURAN_DAN_TOLERANSI_METROLOGI_INDUSTRI?login=.

A. Konsep Dasar

Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak mungkin melepaskan diri dari masalah pengukuran. Walaupun anda sehari-hari hanya tinggal di rumah, apalagi anda yang bekerja di bidang perindustrian, tentu akan menghadapi masalah pengukuran. Ada kalanya kita harus memperhitungkan waktu bila bepergian, kadang-kadang harus menentukan suhu badan dan tekanan darah seseorang, kadang-kadang kita harus menimbang sesuatu, mengukur panjang dan tinggi sesuatu, dan sebagainya. Ini semua merupakan sesuatu rangkaian kecil dari proses pengukuran yang memiliki karakteristik yang sangat luas. Dalam kehidupan sekarang ini semua berjalan dengan cepat. Sudah selayaknya bila setiap orang dapat mengukur sesuatu yang dikerjakannya agar tidak tertinggal dengan kemajuan ilmu dan teknologi.Saat ini untuk mengukur sesuatu tidaklah terlalu sulit karena adanya peralatan yang serba lengkap. Semua negara di dunia ini berlomba-lomba untuk menghasilkan sesuatu yang lebih unggul dari yang lain. Keadaan ini mereka ciptakan dari sektor perindustrian. Produk- produk yang presisilah akhirnya yang menang. Untuk mendapatkan produk-produk yang presisi ini tentunya tidak bisa lepas dari sistem dan proses pengukuran. Industri yang maju juga memerlukan sistem dan proses pengukuran yang maju pula. Sistem dan proses pengukuran tidaklah sesederhana seperti yang dibayangkan. Sifat atau karakteristik dari pengukuran sebetulnya sangat luas sekali. Sudah barang tentu, untuk memberikan informasi mengenai apa dan bagaimana pengukuran itu, maka harus ada disiplin ilmu tersendiri yang membahasnya. Dengan adanya ilmu ini maka setiap orang dapat mempelajarinya untuk memperoleh pengetahuan dalam mengatasi masalah-masalah yang timbul dalam dunia pengukuran. Salah satu bidang ilmu yang banyak membicarakan masalah pengukuran adalah metrologi.Dari uraian diatas maka secara umum dapat dikatakan bahwa Metrologi adalah ilmu yang mempelajari masalah pengukuran. Pengukuran di sini hanya yang berkaitan erat dengan perindustrian. Dalam bidang perindustrian biasanya banyak melibatkan ilmu pengetahuan keteknikan. Pengukuran di bidang keteknikan itu tidak hanya menyangkut pengukuran panjang saja, tetapi juga menyangkut pengukuran suara/bunyi, getaran, tekanan,tegangan, gaya, puntiran, usaha, kecepatan aliran zat cair dan temperatur. Modul ini tidak akan membicarakan secara menyeluruh mengenai jenis pengukuran seperti yang telah disebutkan diatas. Akan tetapi lebih dipersempit lagi pada masalah-masalah: geometris suatu produk, pengukuran panjang dengan berbagai bentuk, pengukuran sudut dengan berbagai bentuk. Karena penggunaan kata metrologi ini akan dikaitkan dengan masalah geometris produk industri maka akan lebih tepat kalau disebut dengan istilah Metrologi Industri. Akan tetapi, pengertian metrologi industri lebih mengkhususkan pada pengukuran geometris suatu produk dengan cara dan alat yang tepat sehingga hasil pengukura nnya mendekati kebenaran dari keadaan yang sesungguhnya.Untuk dapat melakukan proses pengukuran dengan tepat maka setiap orang, apalagi mereka yang bekerja di bidang keteknikan diharuskan untuk mempelajari metrologi industri. Yang dipelajari dalam metrologi industri tidak hanya menyangkut cara menggunakan alat ukur saja, tetapi juga mempelajari pengetahuan-pengetahuan lain yang berkaitan erat dengan masalah pengukuran.

b.Tinjaun Ukuran Toleransi dan SuaianDalam teknik bangunan dan mesin, untuk membuat segala peralatan atau komponen haruslah direncanakan terlebih dahulu secara terperinci dan dibuat gambar pada gambar perencanaan. Untuk melaksanakan pembuatannya, operator haruslah dapat membaca dan mengerti apa yang dimaksudkan oleh gambar perencanaan tersebut. Namun, kadang operator belum tentu mendapatkan hasil (terutama ukurannya) sesuai dengan yang tertera pada gambar perencanaan.Hasil kerja operator akan dapat memenuhi syarat seperti yang dikehendaki dalam gambar perencanaan apabila operator telah memahami beberapa hal seperti dibawah ini:1. Ukuran nominal2. Ukuran sebenarnya3. Ukuran batas4. Toleransi5. Penepatan/ Suaian

1. Ukuran NominaUkuran ini biasanya disebut pula dengan ukuran dasar atau ukuran tetapan. Maksudnya adalah harga ukuran yang tertera diatas garis ukuran pada gambar perencanaan. Atau biasanya untuk masing-masing komponen berupa job pelaksanan kerja. Sebagai contoh apabila suatu gambar kerja tertera ukuran 15, maka suatu benda yang harus dibuat dengan penampang berupa silindris dengan diameter nominal 15 mm.

2. Ukuran SebenarnyaUkuran sebenarnya adalah ukuran yang diambil dari benda kerja setelah dinyatakan selesai dikerjakan oleh operator. Apabila kita perhatikan adanya penyimpangan antara ukuran sebenarnya dengan ukuran nominal maka biasanya dalam pelaksanaan pada batas-batas tertentu besarnya penyimpangan ini masih dapat diterima dan digunakan dalam suatu rangkaian peralatan.Mengenai penyimpangan dari ukuran sebenarnya terhadap ukuran nominal tadi dapat disebabkan oleh hal-hal berikut:a. Suhu dari lingkungan tempat bekerja dapt mempengaruhi suhu benda kerja sehingga harga pengukuran tidak dapat sama dengan ukuran nominal setelah suhu benda kerja itu dingin kembali.b. Tidak sempurnanya alat ukur yang digunakan oleh operator. c. Saat mengukur, operator tidak teliti.d. Kondisi mesin yang digunakan tidak sama antara operator satu dengan yang lain.3. Ukuran BatasUkuran batas adalah batas penyimpangan terhadap ukuran nominal paling jauh yang diperbolehkan (penyimpangan atas paling jauh atau penyimpangan bawah paling jauh yang diperbolehkan). Harga penyimpangan ukuran pada komponen dari suatu rangkaian pada kegunaan tertentu biasanya tidak selalu sama dan dimungkinkan keduanya dapat terjadi dibawah (lebih kecil) dari ukuran nominal atau keduanya diatas (lebih besar) dari ukuran nominal.

Keterangan:

Gambar 1.1 Diagram penyimpangan1 Penyimpangan atas lebih besar dari pada ukuran nominal dan penyimpangan bawah lebih kecil dari pada ukuran nominal.2 Penyimpangan atas nol (= nominal) dan peyimpangan bawah (ukuran terkecil) sejauh b dibawah ukuran nominal.3 Penyimpangan atas sejauh a diatas ukuran nominal dan untuk penyimpangan bawah nol (= nominal).4 Penyimpangan atas sejauh a dibawah ukuran nominal dan untuk ukuran penyimpangan bawah sejauh b dibawah ukuran nominal.5 Penyimpangan atas sejauh a diatas ukuran nominal dan untuk penyimpangan bawah sejauh b diatas nominal.DnDiameter nominal

Dan untuk menunjukkan suatu penyimpangan lebih besar atau lebih kecil dari ukuran nominal maka dibuat suatu kesepakatan bahwa semua penyimpangan yang terletak diatas garis nominal dikatakan harga penyimpangannya positif dan diberi tanda (+) dan apabila terletak dibawah garis nominal maka harga penyimpangannya negatifdan diberi tanda (-).

Keterangan:

Gambar 1.2 Harga penyimpangan1Penyimpangan atas sejauh a bernilai positif (+) dan penyimpangan bawah sejauh b bernilai positif (+).2 Penyimpangan atas sejauh a bernilai positif (+) dan penyimpangan bawah sejauh b bernilai negatif (-).3Penyimpangan atas sejauh a bernilai negatif (-) dan penyimpangan bawah sejauh b bernilai negatif (-).DnDiameter nominal benda kerja.Jadi penyimpangan atas maupun bawah dapt terjadi bernilai positif semua atau negatif semua atau positif dan negatif yang nilainya tidak selalu sama antara dua komponen walaupun akan dipasang satu sama lain.4. ToleransiToleransi merupakan perbedaan harga antara ukuran batas terbesar dengan ukuran batas terkecil dari penyimpangan ukuran yang diperbolehkan. Misalkan suatu poros akan dipasangkan pada lubang dengan diameter sebesar 20. Maksudnya adalah diameter nominal porossama dengan diameter lubang yakni sebesar 20 mm. Tetapi dalam rangkaian ini, diameter lubang sebenarnya boleh dibuat paling kecil 19,9 dan paling besar 20, 1. Sedangkan untuk porosnya dapat dibuat paling besar 20,05 dan paling kecil 19,95. Pada rangkaian ini masing-masing toleransinya adalah:Untuk lubang besarnya toleransi = 20,1 19,9 = 0,2 mmUntuk poros besarnya toleransi = 20,05 -19,95 = 0,1 mmVariasi ukuran yang sengaja dibuat ini sebetulnya ada tujuan-tujuan tertentu yang salah satunya adalah untuk memperoleh suatu produk yang berfungsi sesuai dengan yang direncanakan. Sudah tentu variasi-variasi ukuran ini ada batasnya dan batas-batas ini memang diperhatikan betul menurut keperluan. Batas-batas ukuran yang direncanakan tersebut menunjukkan variasi ukuran yang terletak diatas dan dibawah ukuran dasar (basic size). Dengan adanya variasi harga-harga batas ini maka komponen- komponen yang dibuat dapat dipasangkan satu sama lain sehingga fungsi dari satuan unit komponen tersebut terpenuhi.Besarnya toleransi merupakan selisih dari ukuran maksimum dan ukuran minimum. Jadi, dari benda yang berbentuk poros mempunyai toleransi dan dari benda yang berbentuk lubang juga mempunyai toleransi yang besarnya toleransi dari kedua benda tersebut tidak selalu sama.5. Penepatan/ SuaianPenepatan/ suaian adalah keadaan atau hubungan yang terjadi pada dua komponen yang disatukan (dirakit) yang disebabkan karena adanya perbedaan ukuran antara kedua komponen sebelum kedua komponen tersebut disatukan.Dalam pembahasan ini akan dianggap bahwa komponen yang dibuat berbentuk silindris. Jadi, ada istilah lubang dan poros. Bila poros dan lubang ini dipasangkan satu sama lain ada beberapa kemungkinan yang terjadi karena adanya perbedaan ukuran antara keduanya. Kemungkinan-kemungkinan tersebut yaitu: ada pasangan yang longgar, berarti masuk suaian longgar; ada pasangan yang pas, berarti masuk suaian pas; dan ada pasangan yang harus dipaksa masuknya, ini dinamakan suaian paksa. Jadi paling tidak ada tiga suaian yang terjadi bila dua buah komponen disatukan yaitu: suaian longgar, suaian pas, dan suaian paksa.a. Suaian longgar (clearance fit)Pada jenis ini biasa disebut dengan penepatan yang dapat bergerak. Jenis ini memungkinkan rangkaian yang terpasang antar komponennya dapat bergerak bebas. Keuntungan dari jenis ini adalah saat memasang maupun melepas komponennya sangat mudah dan tidak merusak komponennya. Hal ini terjadi karena daerah toleransi lubang selalu terletak di atas daerah toleransi poros.Cara perakitan penepatan longgar adalah ukuran sebenarnya terkecil dari lubang harus lebih besar dari pada ukuran sebenarnya terbesar dari poros.Contoh penggunaan penepatan longgar misalnya pemasangan pena engkol dengan batang torak.b. Suaian pas (transition fit)Jenis ini dapat juga disebut penepatan setengah longgar. Suaian ini dapat menghasilkan kelonggaran atau kesesakan/kerapatan. Hal ini terjadi karena daerah toleransi lubang dan daerah toleransi poros saling menutupi. Tetapi pada saat memasang maupun melepas komponennya hanya memerlukan gaya yang sedikit (kekuatan/ tarikan yang ringan) dan tidak akan meusak kedua komponennya.Cara pembuatannya adalah diameter sebenarnya dari poros dibuat sedikit lebih besar dari pada diameter sebenarnya dari lubang.Contoh penggunaan penepatan pas misalnya pemasangan pasak pada alurnya.c. Suaian paksa (interfer ence fit)Suaian paksa adalah suaian yang akan selalu menghasilkan kerapatan atau kesesakan. Artinya, sebelum ataupun sesudah dua komponen dipasangkan akan timbul kesesakan/kerapatan. Hal ini terjadi karena daerah toleransi lubang selalu terletak di bawah daerah toleransi poros. Pada jenis ini, setelah dalam keadaan terpasang komponennya akan menjadi kuat dan sukar untuk dilepaskan. Apabila akan melepas komponen ini, biasanya harus merusak salah satu ataupun kedua komponennyaCara perakitannya yakni dengan cara diameter sebenarnya dari poros harus lebih besar dari pada diameter sebenarnya dari lubang.Contoh penggunaan penepatan ini misalnya pemasangan pena engkol pada pipi engkol.Terjadinya suaian-suaian tersebut bukan karena kesalahan pada proses pembuatan, tetapi disebabkan hal ini memang direncanakan mengingat fungsi dari komponen yang dibuat tersebut. Dari ketiga macam suaian yang disebutkan di atas maka dapat kita simpulkan bahwa untuk satu macam suaian dapat dibuat berbagi macam kombinasi. Misalnya, suaian paksa dapat dicapai asal daerah toleransi lubang selalu terletak dibawah daerah toleransi poros tanpa mempedulikan di mana letak daerah-daerah toleransi tersebut terhadap garis nol. Untuk membatasi adanya berbagai macam kombinasi ini maka ISO telah menetapkan dua macam sistem suaian yang bisa digunakan yaitu: sistem satuan lubang dan sistem satuan poros.a. Sistem satuan lubang (hole basis system)semua toleransi lubang ditentukan di daerah H tanpa memperdulikan tingkatan suaian yang akan dibuat. Mengenai jenis penepatannya dapat dibuat dengan jalan mengubah-ubah ukuran diameter porosnya.Pembuatannya dengan cara ukuran batas terkecil dari lubang dibuat sama dengan ukuran nominal (tidak boleh menyimpang lebih kecil lagi).Gambar 1.3 Sistem satuan lubang (hole basis system)

b. Sistem satuan poros (shaft basis system)Semua toleransi poros ditentukan di daerah h juga tanpa memperdulikan tingkatan suaian yang dibuat. Untuk mendapatkan jenis penepatannya dapat dibuat dengan jalan mengubah-ubah ukuran diameter lubangnya.Pembuatannya dengan cara ukuran batas terbesar dari poros dibuat sama dengan ukuran nominal (tidak boleh menyimpang lebih besar lagi).Gambar 1.4 Sistem satuan poros (shaft basis system)

Untuk memberikan gambaran di mana letak atau posisi dari ketiga jenis suaian(longgar, pas, paksa) pada kedua sistem suaian dapat dilihat pada Gambar 1.5 berikut ini:

Gambar 1.5 Diagram skematis tiga jenis suaian dalam sistem satuan poros dan sistem satuan lubang.`