Pengujian Ketekunan Materi: Mengukur Batas Materi untuk Komponen Kritis

Pengujian ketekunan material dan finishing permukaan memeriksa batas bagian kunci yang digunakan dalam produk kritis. Inilah yang perlu Anda ketahui tentang menilai batas ketekunan dan konstruksi material, yang begitu penting bagi integritas banyak produk.

Jika Anda pernah meminta bantuan saat membuka kaleng mentimun, kemungkinan besar perusahaan botol tidak pernah berbicara dengan Mark Fridman. Hal yang sama dapat dikatakan untuk kantong keripik kentang yang Anda robek minggu lalu, hanya untuk melihatnya terbiar di ruang istirahat ketika jahitannya belah tepat di tengah. Atau aspirin yang Anda butuhkan yang botonya mengiklankan tutup tahan anak yang lebih akurat disebut tahan manusia.

Fridman adalah presiden Mark-10 Corp. di Copiague, New York. Dia memiliki pekerjaan yang menyenangkan. Perusahaannya memproduksi peralatan pengujian yang mencoba merobek, menusuk, melupas, menghancurkan dan secara lainnya menghancurkan berbagai produk manufaktur. Banyak di antaranya adalah barang konsumen seperti yang dijelaskan di atas. Tetapi Fridman dan tim Mark-10 sangat penting bagi industri otomotif, penerbangan dan medis di mana keamanan produk adalah prioritas utama.

Penentuan Paksa

Ini tidak semuanya tentang destruksi. Peralatan Mark-10 dapat mengukur gaya pelepasan sabuk pengaman, kekentalan spring, torsi yang diperlukan untuk memasang bor tulang dan banyak aplikasi serupa lainnya.

“Kegunaan, keandalan dan daya tahan dari objek manufaktur ini dan lainnya dapat diukur dengan nilai gaya atau torsi,” kata Fridman. “Jadi apakah itu peralatan medis, bahan kemasan atau komponen pesawat, banyak hal yang kita gunakan setiap hari harus diadakannya pengujian fisik seperti ini untuk memastikan mereka memenuhi kriteria kualitas pelanggan.”

Biasanya, pengujian dilakukan di fasilitas di mana objek ini diproduksi, dan seringkali di garis produksi itu sendiri. Di antara komponen pengujian ketekunan mekanis yang ditawarkan Mark-10 adalah:

• Force gauge digunakan untuk menangkap gaya tekan dan tarik (menarik dan mendorong) dalam aplikasi pengujian—kupon uji berbentuk dumbel yang banyak dikenal oleh bengkel mesin akan ditarik terpisah pada perangkat ini.
• Torque gauge mengukur gaya searah jarum jam atau berlawanan jarum jam seperti yang diterapkan pada fastener berpita, manopel dan dial, atau tutup kaleng mentimun yang baru saja disebutkan.
• Coefficient of friction (COF) gauge mengukur gaya statis dan kinetis yang dihasilkan saat menyeret “sled” (sepinggan logam kecil) di seluruh bahan target.
• Wire pull tester digunakan untuk mengukur gaya lepas tarik untuk terminal listrik crimped, akhir tabung dan konektor penyambung kawat.

Banyak dari ini tersedia dalam versi handheld dan benchtop, dan seringkali digunakan bersama dengan test stand manual atau bermotor, berbagai fixture pegangan dan alat pasang, dan perangkat lunak untuk mengkumpulkan dan menganalisis hasil pengujian.

“Banyak pelanggan kami, terutama ketika Anda berbicara tentang produk penerbangan, otomotif dan medis, harus memenuhi standar ISO, SAE atau ASTM tertentu,” kata Fridman. “Ada juga standar spesifik industri tertentu, serta yang dikembangkan produsen secara internal untuk memastikan produk mereka tidak akan gagal di lapangan. Sebuah bengkel mesin yang menawarkan layanan perakitan, misalnya, mungkin membeli salah satu unit kami untuk memeriksa tekanan spring pada tuas atau gaya yang diperlukan untuk menutup pintu. Pengujian sangat spesifik penggunaan, dan aplikasi hampir terlalu banyak untuk dihitung.”

Engineering Surfaces

Pat Nugent juga tertarik pada kualitas produk, meskipun dengan cara yang lebih dikenal oleh sebagian besar bengkel mesin. Sebagai vice president of product management di Mahr Inc., berbasis di Providence, Rhode Island, dia bertanggung jawab atas rentang luas peralatan metrologi perusahaan, termasuk yang digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan, keberulitan dan bentuk. Dia menjelaskan bahwa peralatan yang digunakan untuk mengukur kekasaran—yang pertama—dikembangkan puluhan tahun yang lalu, pada saat pemrosesan masih dilakukan melalui cam dan crank tangan. Lebih jauh, metode antik tersebut masih mempengaruhi standar kekasaran yang digunakan saat ini.

“Profilometer pertama tidak begitu berbeda dari pemutar piring tua, kecuali jarumnya bergerak naik dan turun daripada dari sisi ke sisi,” Nugent kata. “Perangkat analog awal ini menggunakan perhitungan matematis yang dikenal sebagai Rq, sebuah tipe rata-rata akar kuadrat, untuk menentukan kekasaran permukaan. Hari ini, sebagian besar bengkel—setidaknya yang ada di AS—lebih familiar dengan Ra, atau kekasaran rata-rata.”

Nugent menambahkan bahwa di bagian lain dunia standar Rz biasanya digunakan, yang adalah selisih rata-rata puncak hingga lembah antara lima panjang sampel berurutan. Dia cepat menegaskan, namun, bahwa sekitar seratus parameter dan standar pengukuran permukaan ada, dan produsen seringkali bingung tentang mana yang harus digunakan dan mengapa.

“Seiring industri memasuki era digital dan peralatan pengukuran menjadi lebih canggih, orang menemukan cara untuk mengumpulkan berbagai profil permukaan dan menggunakannya untuk mengukur kualitas bagian,” katanya. “Pikirkan bor pada silinder mesin. Produsen biasanya akan memroses kasar permukaan, kemudian kembali dengan finishing hone atau operasi gerinda, yang menghancurkan puncak tetapi meninggalkan lembah di belakang. Jika mereka dapat mengukur dan oleh karena itu mengontrol proses ini dengan cukup tepat, itu menciptakan jenis engineered surface yang memberikan karakteristik aus dan pelumasan yang optimal.”

Kekasaran dan Gelombang Permukaan

Berita baik di balik semua kompleksitas ini adalah peralatan pengukuran modern seperti yang disediakan oleh Mahr dapat dengan mudah beralih antara standar kekasaran permukaan apa pun yang ada pada gambar. Mereka juga dapat mengukur gelombang permukaan, yang berpasangan dengan kekasaran.

Kata Nugent: “Saya bilang kepada orang untuk memikirkan meja kayu yang telah memiliki objek berat beristirahat di atasnya. Kengkur di tengah dapat dianggap sebagai gelombang permukaan, sementara serat yang bisa Anda rasakan dengan kuku Anda adalah kekasaran permukaannya.”

Penting untuk menyadari bahwa kekasaran dan gelombang permukaan adalah pengukuran dua dimensi. Lakukan serangkaian pengukuran seperti itu menggunakan optik canggih seperti yang ditemukan dalam sejumlah produk Mahr dan mungkin untuk mendapatkan pandangan tiga dimensi rinci dari objek yang diproses, dicetak, dibentuk atau dicetak.

Ini kembali ke apa yang Nugent katakan sebelumnya tentang engineered surface—kemampuan untuk mengukur dan oleh karena itu mengontrol proses manufaktur pada level mikroskopis dapat menghasilkan perbaikan mendalam dalam perilaku objek akhir, menyajikan peluang seperti integrasi tulang yang ditingkatkan dalam implan ortopedi, dan penciptaan permukaan yang lebih mirip dengan yang ditemukan dalam dunia organik.

Hambatan apa yang Anda hadapi saat mengukur ketekunan bahan? Bagaimana Anda mengatasinya? Tips apa yang dapat Anda bagikan?