Memahami Pengujian Kekuatan:Mengukur Batas Bahan dan Suku Cadang Penting

Pengujian kekuatan material dan permukaan akhir memeriksa batas bagian penting yang digunakan dalam produk penting. Inilah yang perlu Anda ketahui tentang menilai batas kekuatan material dan konstruksi, yang sangat penting bagi integritas banyak produk.

Jika Anda pernah meminta bantuan saat membuka botol acar, kemungkinan perusahaan pembotolan tidak pernah berbicara dengan Mark Fridman. Hal yang sama dapat dikatakan untuk sekantong keripik kentang yang Anda robek minggu lalu, hanya untuk melihatnya terbang ke seluruh ruang istirahat ketika jahitannya terbelah tepat di tengah. Atau aspirin yang Anda butuhkan yang botolnya mengiklankan tutup tahan-anak yang lebih tepat disebut tahan-manusia.

Fridman adalah presiden Mark-10 Corp. di Copiague, New York. Dia memiliki pekerjaan yang menyenangkan. Perusahaannya memproduksi alat uji yang mencoba untuk merobek, menusuk, mengupas, menghancurkan dan menghancurkan berbagai produk manufaktur. Banyak dari mereka adalah barang konsumsi seperti yang dijelaskan di atas. Tetapi Fridman dan tim Mark-10 sangat penting bagi industri otomotif, kedirgantaraan, dan medis di mana keamanan produk adalah yang terpenting.

Tekad Kuat

Ini tidak semua tentang kehancuran. Peralatan Mark-10 dapat mengukur gaya pelepasan sabuk pengaman, elastisitas pegas, torsi yang diperlukan untuk menggerakkan sekrup tulang, dan banyak aplikasi serupa lainnya.
 

“Kegunaan, keandalan, dan daya tahan benda-benda ini dan benda-benda manufaktur lainnya dapat diukur dengan gaya atau nilai torsi,” kata Fridman. “Jadi, apakah itu peralatan medis atau bahan pengemas atau komponen ruang angkasa, banyak barang yang kita gunakan setiap hari harus menjalani pengujian fisik semacam ini untuk memastikan kualitasnya memenuhi kriteria pelanggan.”

Biasanya, pengujian terjadi di fasilitas tempat benda-benda ini diproduksi, dan seringkali di jalur produksi itu sendiri. Di antara komponen pengujian kekuatan mekanis yang ditawarkan Mark-10 adalah:

• Pengukur gaya digunakan untuk menangkap gaya tegangan dan kompresi (menarik dan mendorong) dalam aplikasi pengujian—kupon uji berbentuk halter yang biasa digunakan oleh banyak toko mesin akan dipisahkan pada perangkat semacam itu.
• Pengukur torsi mengukur gaya searah atau berlawanan arah jarum jam seperti yang diterapkan pada pengencang berulir, kenop dan dial, atau tutup botol acar yang baru saja disebutkan.
• Pengukur koefisien gesekan (COF) mengukur gaya statis dan kinetik yang dihasilkan saat menyeret “kereta luncur” (pad logam kecil) melintasi material target.
• Penguji tarik kawat digunakan untuk mengukur gaya tarik untuk terminal listrik berkerut, terminasi tabung, dan konektor penyambung kawat.

Banyak dari ini tersedia dalam versi genggam dan benchtop, dan sering digunakan bersama dengan dudukan uji manual atau bermotor, berbagai perlengkapan dan lampiran mencengkeram, dan perangkat lunak untuk menyusun dan menganalisis hasil pengujian.

“Banyak pelanggan kami, terutama ketika Anda berbicara tentang produk kedirgantaraan, otomotif, dan medis, harus memenuhi standar ISO, SAE, atau ASTM tertentu,” kata Fridman. “Ada juga standar khusus industri tertentu, serta standar yang dikembangkan pabrikan secara internal untuk memastikan produk mereka tidak akan gagal di lapangan. Sebuah toko mesin yang menawarkan jasa perakitan, misalnya, mungkin membeli salah satu unit kami untuk memeriksa tegangan pegas pada tuas atau gaya yang dibutuhkan untuk menutup pintu. Pengujian ini sangat spesifik untuk penggunaan, dan aplikasinya hampir terlalu banyak untuk dihitung.”

Permukaan Teknik

Pat Nugent juga tertarik pada kualitas produk, meskipun dengan cara yang lebih dikenal di sebagian besar toko mesin. Sebagai wakil presiden manajemen produk di Mahr Inc., yang berbasis di Providence, Rhode Island, dia bertanggung jawab atas beragam peralatan metrologi perusahaan, termasuk yang digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan, kebulatan, dan bentuk. Dia menjelaskan bahwa peralatan yang digunakan untuk mengukur yang pertama—kekasaran—dikembangkan beberapa dekade yang lalu, pada saat pemesinan masih dilakukan melalui cam dan engkol tangan. Selanjutnya, metode antik tersebut masih mempengaruhi standar kekasaran yang digunakan saat ini.

“Profilometer pertama tidak jauh berbeda dari pemutar rekaman kuno, kecuali bahwa jarumnya bergerak ke atas dan ke bawah, bukan dari sisi ke sisi,” kata Nugent. “Perangkat analog awal ini menggunakan perhitungan matematis yang dikenal sebagai Rq, sejenis rata-rata akar kuadrat rata-rata, untuk menentukan kekasaran permukaan. Saat ini, sebagian besar toko—setidaknya yang ada di sini di AS—lebih akrab dengan Ra, atau kekasaran rata-rata.”

Nugent menambahkan bahwa di belahan dunia lain, standar Rz biasanya digunakan, yang merupakan perbedaan rata-rata puncak ke lembah antara lima panjang sampling berturut-turut. Namun, dia dengan cepat menunjukkan bahwa ada seratus atau lebih parameter dan standar pengukuran permukaan, dan bahwa produsen sering bingung mana yang harus digunakan dan mengapa.

“Ketika industri bergerak ke era digital dan peralatan pengukur menjadi lebih mampu, orang-orang menemukan cara untuk mengumpulkan berbagai profil permukaan dan menggunakannya untuk mengukur kualitas bagian,” katanya. “Pikirkan tentang lubang pada silinder mesin. Pabrikan biasanya akan mengerjakan permukaan kasar, kemudian kembali dengan mengasah atau menggiling, yang menghilangkan puncak tetapi meninggalkan lembah di belakang. Jika mereka dapat mengukur dan mengontrol proses ini dengan cukup tepat, ini akan menciptakan semacam permukaan rekayasa yang memberikan karakteristik keausan dan pelumasan yang optimal.”

Kekasaran dan Keriting

Kabar baik di balik semua kerumitan ini adalah bahwa peralatan pengukur modern seperti yang disediakan oleh Mahr dapat dengan mudah beralih di antara standar kekasaran permukaan apa pun yang ada pada gambar. Mereka juga dapat mengukur kekasaran, yang sejalan dengan kekasaran.

Nugent berkata:“Saya memberi tahu orang-orang untuk memikirkan meja kayu yang memiliki benda berat yang diletakkan di atasnya. Busur di tengah dapat dianggap sebagai kekasaran, sedangkan butiran yang dapat Anda rasakan dengan kuku adalah kekasaran permukaannya.”

Penting untuk diketahui bahwa kekasaran dan kekasaran permukaan adalah pengukuran dua dimensi. Lakukan serangkaian pengukuran tersebut menggunakan optik canggih seperti yang ditemukan di sejumlah produk Mahr dan dimungkinkan untuk mendapatkan tampilan tiga dimensi yang mendetail dari objek yang dikerjakan, dicetak, dibentuk, atau dicetak.

Ini kembali ke apa yang Nugent katakan sebelumnya tentang permukaan yang direkayasa — kemampuan untuk mengukur dan karenanya mengontrol proses manufaktur pada tingkat mikroskopis dapat mengarah pada peningkatan besar dalam perilaku objek jadi, menghadirkan peluang seperti peningkatan integrasi tulang dalam implan ortopedi, dan penciptaan permukaan yang lebih mirip dengan yang ditemukan di dunia organik.

Hambatan apa yang Anda hadapi saat mengukur kekuatan material? Bagaimana Anda mengatasinya? Kiat apa yang dapat Anda bagikan?