Panduan Memilih dan Menggunakan Baut Metrik ISO dengan Aman untuk Perawatan

Bayangkan sebuah peralatan presisi bernilai tinggi yang menjadi tidak berfungsi karena kegagalan satu baut kecil saja—kerugian yang diakibatkannya bisa menjadi bencana. Dalam perawatan mekanis, baut dan mur mungkin tampak tidak signifikan, tetapi mereka sangat penting untuk memastikan pengoperasian peralatan yang aman dan stabil. Namun, dengan banyaknya variasi baut dan mur metrik yang tersedia, bagaimana seseorang dapat secara akurat mengidentifikasi, memilih dengan benar, dan mengencangkannya dengan aman? Panduan ini memberikan instruksi yang jelas dan praktis untuk tugas-tugas ini.

Dalam perakitan dan pemeliharaan mesin modern, baut dan mur memainkan peran penting. Mereka adalah komponen kunci yang menghubungkan berbagai bagian, memastikan integritas struktural peralatan. Pada pandangan pertama, semua baut metrik mungkin tampak serupa, tetapi pada kenyataannya, mereka berbeda secara signifikan dalam jenis ulir, tingkat kekuatan, dan spesifikasi dimensi. Pemilihan atau penggunaan yang salah dapat menyebabkan kegagalan peralatan atau bahkan bahaya keselamatan. Oleh karena itu, pemahaman mendalam tentang karakteristik baut dan mur metrik, bersama dengan teknik pemilihan dan pengencangan yang tepat, sangat penting bagi personel pemeliharaan mekanis.

Panduan ini dirancang untuk para profesional yang bekerja di bidang pabrik dan pemeliharaan mekanis, memberikan pengetahuan dasar tentang baut dan mur metrik ISO untuk membantu mereka mengidentifikasi dan menggunakan suku cadang pengganti dengan benar, memastikan pengoperasian peralatan yang aman dan andal. Kami akan fokus pada baut dan mur metrik yang paling umum digunakan dalam pengaturan industri dan menawarkan tips praktis untuk identifikasi dan aplikasi.

Standar ISO mendefinisikan beberapa jenis ulir khusus, tetapi dalam sebagian besar peralatan mekanis, hanya dua yang umum digunakan: pitch standar dan pitch halus. Jenis ulir lainnya terutama disediakan untuk perangkat khusus seperti instrumen presisi atau peralatan optik.

Pitch mengacu pada jarak antara ulir yang berdekatan, diukur dalam milimeter. Ulir pitch standar cocok untuk sebagian besar sambungan serbaguna, sedangkan ulir pitch halus digunakan jika diperlukan gaya penguncian yang lebih tinggi atau ketahanan getaran.

Tabel di bawah ini mencantumkan kombinasi diameter dan pitch ulir yang paling umum dalam mesin industri:

Dengan pengecualian baut dan mur dengan nilai terendah, semua pengencang metrik menampilkan tanda pengenal kekuatan. Tanda-tanda ini membantu menentukan kapasitas dukung beban mereka dengan cepat dan akurat.

Kepala baut biasanya dicap dengan dua angka yang dipisahkan oleh titik desimal. Rentang penuhnya mencakup sepuluh nilai dari 3.6 hingga 14.9, tetapi dalam pengaturan industri, nilai yang umum adalah 8.8, 9.8, 10.9, dan 12.9. Kepala baut juga menyertakan kode pabrikan (biasanya dua atau tiga huruf).

Angka pertama menunjukkan kekuatan tarik baja baut, yang diukur secara kasar dalam 10 kg per milimeter persegi luas penampang. Misalnya, baut kelas 12.9 akan tahan setidaknya 120 kg per milimeter persegi sebelum putus. Demikian pula, baut kelas 8.8 memiliki beban putus sebesar 80 kg per milimeter persegi.

Saat baut secara bertahap menahan beban, ia memanjang sedikit, seperti pegas. Jika beban dilepaskan, ia kembali ke panjang aslinya. Namun, ada batas di luar mana baut tidak akan pulih sepenuhnya dan malah meregang secara permanen—ini adalah titik luluh. Angka kedua pada kepala baut mewakili persentase kekuatan tarik yang dapat ditahan baut sebelum peregangan dimulai.

Misalnya, baut kelas 12.9 mulai meregang ketika beban mencapai 90% dari beban putusnya. Demikian pula, baut kelas 9.8 mulai meregang pada 80% dari beban putusnya.

Tanda kekuatan pada mur seringkali lebih sulit diidentifikasi daripada yang ada pada baut. Mereka mungkin muncul sebagai angka atau sebagai pola titik dan garis, di mana posisi garis menyerupai jarum jam yang menunjukkan nilai.

Nilai mur harus selalu cocok atau melebihi nilai baut dengan satu tingkat. Misalnya, baut kelas 8.8 harus dipasangkan dengan mur kelas 8 atau 9. Baut kelas 12.9 harus dipasangkan dengan mur kelas 12 atau 14.

Seperti yang disebutkan sebelumnya, ketika baut secara bertahap menahan beban, ia mencapai titik luluh (di mana peregangan permanen dimulai). Jika beban terus meningkat, baut mencapai titik putusnya. Standar mendefinisikan "beban bukti," biasanya 90% dari beban yang diperlukan untuk meregangkan baut.

Dalam praktiknya, pabrikan sering kali merancang mesin sehingga baut menahan beban jauh di bawah beban bukti, memastikan faktor keamanan yang kuat.

Baut pitch halus biasanya 10% lebih kuat daripada baut pitch standar karena lebih sedikit logam yang dihilangkan selama penguliran.

Torsi maksimum yang direkomendasikan dalam tabel di bawah ini mengasumsikan ulir yang dilumasi ringan. Mengencangkan baut ke torsi yang ditentukan harus mengatur tegangan pada baut menjadi sekitar 85% dari beban bukti, setara dengan 62% dari beban putus.

Gunakan nilai torsi ini hanya jika pabrikan mesin belum menentukan pengaturan torsi.

Baut dan mur pitch halus biasanya hanya digunakan dalam kasus khusus, dan dokumentasi pemeliharaan pabrikan harus menentukan torsi yang diperlukan untuk setiap aplikasi.

Ulir pitch halus sering digunakan ketika baut dikeraskan ke dalam blok logam lunak (misalnya, coran aluminium), di mana ulir dalam blok mungkin jauh lebih lemah daripada baut dan biasanya memerlukan torsi yang lebih rendah untuk menghindari pengelupasan.

Banyak faktor yang memengaruhi kekuatan bagian berulir, termasuk metode produksi, hasil akhir permukaan, dan presisi bentuk ulir.

Kekuatan sambungan berulir bergantung pada komponennya yang paling lemah. Misalnya, jika baut berkekuatan tinggi dikeraskan ke dalam bahan yang lebih lunak dan lebih ulet (misalnya, paduan aluminium atau baja karbon rendah), bagian yang lebih lunak menentukan torsi aman maksimum.

Lebih umum, baut harus menahan tidak hanya beban tarik dari pengencangan tetapi juga beban lateral atau "geser". Contoh umum adalah dua pelat yang dibaut bersama dan dikenakan gaya yang memberikan beban geser pada baut.

Jika beban yang diterapkan sangat kecil, gesekan antara pelat karena kekencangan baut dapat mencegah pergerakan. Namun, kecuali pin dowel dipasang untuk menahan beban geser, baut pada akhirnya akan mengalami tegangan geser dan tarik. Menggabungkan tegangan ini menciptakan total tegangan yang lebih besar daripada salah satunya, jadi pra-torsi baut mungkin perlu lebih rendah dari nilai maksimum untuk mengakomodasi tegangan tambahan dari geser.

Sebagai pedoman, mengurangi torsi pengencangan sebesar 10% memungkinkan 35% dari peringkat beban baut untuk menangani gaya geser tanpa kelebihan beban.

Insinyur desain harus mempertimbangkan semua faktor ini dan dapat menentukan torsi yang lebih rendah, terutama pada peralatan pengangkat yang memerlukan margin keselamatan tinggi.

Selalu rujuk ke dokumentasi pemeliharaan pabrikan mesin untuk nilai torsi yang ditentukan untuk baut dan mur dalam aplikasi pengangkatan dan penahan beban.

Tabel di bawah ini mencantumkan ukuran kunci pas dan kunci hex yang benar untuk ukuran baut dan mur yang paling umum dalam mesin industri.

Untuk meminimalkan risiko selip kunci pas dan kerusakan pada tepi pengencang, gunakan kunci pas ujung kotak (atau ujung kotak dari kunci pas kombinasi) jika memungkinkan.

Baut metrik dibuat sedikit lebih kecil dari ukuran nominalnya—misalnya, baut M16 biasanya memiliki diameter batang 15,97 mm. Ini berarti baut 16 mm dapat melewati lubang 16 mm, tetapi untuk memperhitungkan ketidaksejajaran antara bagian, lubang jarak bebas biasanya dibor sedikit lebih besar.

Tabel di bawah ini memberikan ukuran lubang jarak bebas yang khas dan ukuran bor tap yang benar untuk ulir pitch standar dan halus.

Untuk ulir metrik, ukuran bor tap mudah dihitung sebagai diameter baut dikurangi pitch ulir. Misalnya, baut M16 pitch standar dengan pitch 2,0 mm memerlukan ukuran bor tap 16 – 2 = 14 mm.

Saat mengetuk lubang, terutama untuk ukuran M10 dan yang lebih kecil, sering keluarkan tap untuk membersihkan serpihan logam dan mencegah kerusakan.

Saat mengencangkan baut ke dalam ulir atau rakitan mur dan baut untuk menjepit bagian bersama-sama, torsi yang diterapkan menghasilkan tegangan tarik pada batang baut.

Gaya sebenarnya pada baut bergantung pada faktor-faktor seperti bentuk ulir, pitch, hasil akhir permukaan, dan pelumasan. Untuk sebagian besar kasus standar dengan baut metrik yang dilumasi ringan, gaya dapat diperkirakan sebagai:

Gaya = 5 × Torsi / Diameter

Di mana gaya dalam newton (N), torsi dalam newton-meter (Nm), dan diameter dalam meter (m). Misalnya, baut M16 yang dikencangkan hingga 247,5 Nm menghasilkan:

Gaya = 5 × 247,5 Nm / 0,016 m = 77.344 N (77,3 kN)

Untuk mengonversi newton ke gaya kilogram (kgf), bagi dengan 9,81 (atau 10 untuk perkiraan cepat), menghasilkan beban baut 7.884 kgf.

Ulir kering meningkatkan gesekan, menghasilkan gaya yang lebih rendah.

Sambungan berbaut biasanya gagal dalam tiga cara: kegagalan geser, fraktur tarik, atau pengelupasan ulir.

Fraktur tarik (baut putus) terjadi akibat kelebihan beban sambungan atau pengencangan yang berlebihan. Baut sering gagal di tempat ulir bertemu dengan batang.

Kegagalan geser terjadi ketika gaya lateral melebihi kapasitas baut, sering diperburuk oleh pengencangan yang berlebihan yang tidak menyisakan cadangan kekuatan untuk beban geser. Kedua jenis kegagalan biasanya terjadi di awal atau akhir siklus hidup komponen.

Kegagalan layanan yang sering terjadi melibatkan beban lateral yang mencungkil mur dari baut, menyebabkan kegagalan berjenjang. Tirus ulir menyebabkan ekspansi mur, mengurangi keterlibatan ulir hingga logam menghasilkan dan ulir terkelupas.