download

Tugas Mandiri
Perancangan Elemen Mesin
“ Sambungan Sekrup (Screwed - Joint) ”
Oleh :
Nama : Evan Anthony Susanto
Kelas : 04 PAX / 02
NIM : 0700677632
UNIVERSITAS BINA NUSANTARA
JAKARTA BARAT
2005
Sambungan Sekrup (Screwed Joint)
I. Pendahuluan
Sambungan adalah menyatukan 2 buah benda menjadi satu kesatuan. Sedangkan pengertian
sambungan sekrup (screwed joint) adalah penyatuan 2 buah benda menjadi satu kesatuan dengan
menggunakan sekrup sebagai bahan penyambungnya.
Sekrup adalah suatu aplikasi khusus untuk baji (wedge) atau pada bidang miring. Sekrup juga
digunakan untuk menyambung atau menyatukan material, misalnya seperti untuk rangkaian
pembuatan chipboard, MDF, dan menyatukan bahan lainnya misal pada kayu hutan alami, yang
dinamakan self-tapping screw dan juga dapat digunakan untuk menggabungkan pelat logam tipis.
Sekrup dapat digunakan untuk gabungan material yang permanen maupun untuk memperbaiki
material yang hanya untuk sementara.
Arah putaran ulir sekrup adalah suatu sistem yang digunakan untuk memutar sesuai dengan
arah rotasi menjadi gerakan linier dengan suatu format geometris. Contohnya sekrupnya meliputi
sekrup kayu, baut, c-clamps, sekrup Archimedes, dsb.
Sekrup Archimedes adalah suatu mesin sederhana yang digunakan untuk mengangkut atau
mengalirkan air dari daerah yang rendah menuju ke daerah yang lebih tinggi.
Sekrup dan sambungan ulir juga harus mempunyai tenaga putaran (torque) yang cukup untuk
dapat memberikan berat beban yang lebih besar daripada daya maksimum yang nanti akan
diberikan.
II. Sejarah Sekrup
Teori tentang sekrup dikembangkan oleh Sir Robert Stawell Ball pada tahun 1900, untuk
aplikasi dalam kinematika dan statistika ilmu keseimbangan mekanisme (mekanika benda tegar).
Akhir-akhir ini teori tentang sekrup juga telah dijadikan suatu alat penting di dalam mekanika
robot, desain mekanis, geometri ilmu ukur computer, dan juga dinamika multi-body (multi-body
dynamics).
Pada zaman dahulu kala, seorang ahli matematik Yunani Archytas Tarentum (428- 350 BC)
telah memperoleh penghargaan karena jasanya dalam penemuan sekrup. Selang 1 abad kemudian,
sekrup yang biasa digunakan untuk kayu mulai digunakan oleh seluruh dataran Mediterania. Sekrup
metal belum ada di daratan Eropa sampai dengan tahun 1400s.
Sekrup metal tidak pernah menjadi salah satu bagian utama dalam pengerjaan kayu sampai
dengan saat alat-alat mesin untuk memproduksi massal ditemukan dan dikembangkan pada akhir
abad yang ke-18. Seorang insinyur Inggris, Henry Maudslay telah mempatenkan suatu mesin
dengan potongan uliran di dalamnya pada tahun 1797 lalu, suatu alat serupa juga telah berhasil
dipatenkan juga oleh David Wilkinson, Amerika Serikat pada tahun berikutnya.
Beberapa para ahli matematik juga mengakui bahwa sambungan sekrup adalah satu-satunya
sambungan yang dapat juga diperlukan untuk memahami kinematika robot. Sambungan sekrup
yang benar mempunyai sangat sedikit aplikasi. Sekrup pada pembuatan robot, lebih sering
digunakan perkakas suatu robot dan sebagai effector dibandingkan sebagai alat atau bagian dari
gerakan untuk suatu robot, untuk bagian tangan misalnya.
Gambar geometri Sekrup :
Ketika suatu sekrup digambarkan, parameter berikut harus dimasukkan yaitu panjangnya
sekrup, panjang ulirnya di luar dan didalam diameter dari bentuk kepala bagian atasnya. Dalam
menggambarkan sekrup khusus, jika perbedaan diameternya berada diatas 8 masih mungkin
terjadi.
III. Jenis-Jenis Sekrup
Jenis-jenis sekrup ada bermacam-macam. Saat ini, jenis-jenis sekrup yang modern sudah mulai
didesain suatu alat pengarah yang luas, masing-masing menuntut semacam bentuk-bentuk yang
berbeda untuk menancapkan atau menyambungkan sekrup tersebut.
Jenis-jenis tipe sekrup antara lain:
a. Countersunk (Slot Head)
Jenis sekrup ini dapat digunakan untuk pengerjaan tukang kayu yang umum, misalnya
untuk mengepas engsel ke pintu, dsbgnya.
Gambar sekrup dan gambar hasil pemasangannya :
b. Pozidriv Head
Perlu digunakan obeng khusus sehingga tidak akan tergelincir jika ada tekanan yang
ada atau diberikan padanya. Sekrup jenis ini ideal / cocok untuk menyekerup dalam sudut
tertentu atau menyekrup ruang.
Gambar :
c. Round Head Screw
Sekrup jenis ini digunakan untuk memperbaiki potongan material secara bersamaan
dan cocok untuk jenis material atau bahan yang terbuat dari kuningan.
Gambar sekrup dan gambar hasil pemasangannya :
d. Raised Head Screw
Digunakan untuk plat pada tombol pintu dan memiliki bentuk corak / hiasan yang
bagus dan menarik.
Gambar sekrup dan gambar hasil pemasangannya :
e. Dome Head Screw
Dapat digunakan untuk mengepas peralatan yang tetap, seperti cermin. Kepalanya
yang berbentuk seperti kubah umumnya terbuat dari bahan krom atau dari bahan
kuningan.
Gambar :
f. Chipboard Screw
Sekrup jenis ini sangat bagus digunakan di chipboard pada rangkaian komputer.
Gambar :
g. Self-Tapping Screw
Jenis sekrup ini sering didengar biasanya digunakan untuk bahan metal dengan cara
membuat suatu lubang yang didrill / dibor dulu, lubang yang terbentuk akan lebih kecil
dibanding lebar sekrup dan lalu sekrup masuk ke dalam lubang memotong ulir
didalamnya.
Gambar :
Jenis tipe – tipe sekrup yang lain adalah:
1. Cap Screw (Sekrup tap), digunakan ketika diperlukan daya cengkeram yang kuat dan
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
sekrup jenis ini mempunyai kepala cembung, memiliki sudut hexagonal dan didesain
untuk digunakan oleh kunci Inggris (spanner).
Wood Screw (Sekrup kayu), mempunyai suatu batang diruncingkan sehingga mudah
untuk menembus kayu, tidak didrilll / dibor lagi.
Machine Screw (Sekrup mesin), mempunyai suatu batang silindris dan digunakan untuk
rangkaian mesin-mesin.
Self-tapping screw atau thread cutting screw, sekrup jenis ini mempunyai ulir yang tajam
dan biasanya sering digunakan untuk pelat logam atau plastik.
Thread-rolling screw, sekrup jenis ini biasa digunakan untuk baja.
Drywall screw, adalah suatu sekrup self-tapping khusus dengan bentuk suatu batang
silindris.
Set screw (Sekrup penyetelan), digunakan untuk mencegah atau mengurangi getaran
yang terjadi pada sambungan benda kerja yang sering mengalami getaran.
Dowel screw (Sekrup pasak), adalah sebuah sekrup kayu dengan 2 ujung yang lancip
dan tidak mempunyai kepala. Digunakan untuk menghubungkan sambungan
tersembunyi antara 2 potongan kayu.
Tabel beberapa tingkatan dari Cap Screw (Sekrup tap) :
Grade
Material
Tensile Strength
Yield Strength Proof Load
SAE
2
Low or Med. Carbon Steel 74,000 psi
57,000 psi
55,000 psi
5
Med. Carbon steel Q&T
120,000 psi
92,000 psi
85,000 psi
8
Alloy steel Q&T
150,000 psi
130,000 psi
120,000 psi
Metric
5.8
Low or Med. Carbon Steel 520 MPa
420 MPa
380 MPa
8.8
Med. Carbon steel Q&T
830 MPa
660 MPa
600 MPa
10.9
Alloy steel Q&T
1040 MPa (150,000psi) 940 MPa
830 MPa
Gambar proses pemasangan sekrup, yaitu:
Metoda penyambungan sekrup ada 3 jenis, yaitu:
Contoh metode penyambungan material kayu dengan sekrup :
1. Tandai dulu bagian mana dari kayu yang akan disekrup.
2. Bor sebuah lubang yang diameternya kira-kira sama dengan diameter dari sekrup
tersebut.
3. Buat lubang dengan sekrup jika menggunakan sekrup sebagai pelubangnya.
4. Ambil dan taruh kedua material secara bersama-sama, kemudian buat lubang dengan
mengebor material yang kedua dengan diameter yang lebih kecil.
5. Taruh sekrup yang bagian atas di lubang yang bagian atas pada material yang pertama
dan eratkan secara hati-hati dengan obeng sekrup.
Gambar metode pemasangan sekrup :
Bentuk-bentuk kepala sekrup yaitu:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Pan Head
Button atau Dome Head
Round Head
Truss Head
Flat Head
Oval Head
Alat-alat yang digunakan untuk mencapkan kebanyakan sekrup disebut suatu obeng sekrup
(screw driver). Alat lain yang dapat digunakan untuk mengerjakan pekerjaan yang sama adalah bor
motor. Jika daya cengkeram sambungan yang disekrup adalah tidak begitu kuat, torque-measuring dan
torque-limiting obeng dapat digunakan untuk mengurangi kelebihan kekuatan dari sekrup itu. Alat
tangan untuk mengatur baut tap dan jenis lainnya ini disebut spanner (di Inggris) atau wrench (kunci
Inggris, di AS).
Saat ini, jenis-jenis sekrup yang modern sudah mulai didesain suatu alat pengarah yang luas,
masing-masing menuntut semacam bentuk-bentuk yang berbeda untuk menancapkan atau
menyambungkan sekrup tersebut. Pengarah sekrup yang paling umum adalah tipe slotted dan Phillips,
tipe lainnya adalah hex, Robertson, dan torx. Beberapa jenis pengarah sekrup diharapkan juga dapat
digunakan untuk perakitan otomatis dalam produksi massal, misalnya seperti untuk perakitan mobil.
Beberapa tipe screw drive (pengarah untuk sambungan sekrup / obeng sekrup) tersebut antara lain:
a.
b.
c.
d.
e.
Slotted
Phillips
Pozidriv
Torx
Hex
f.
g.
h.
i.
Robertson
Tri-Wing
Torq-Set
Spanner
Penjelasannya adalah sebagai berikut :
 Slotted (Slot-head), mempunyai slot tunggal dan didalamnya terdapat suatu obeng flat-bladed.
Pengarah sekrup jenis ini umumnya digunakan untuk pengerjaan kayu, dan bila pengarah sekrup
ini keluar atau meleset dari kepala pengarahnya dapat berpotensi merusak material yang sedang
dikerjakan tersebut.

Phillips (Cross-head atau cross-point), mempunyai bentuk “+” tajam dan didalamnya terdapat
suatu obeng cross-head (obeng kepala silang) yang didesain untuk digunakan dengan mesin
pemotongan mekanik. Jenis ini mempunyai sudut yang sedikit bulat di sekitarnya dan telah
dirancang sehingga pengarah akan keluar sehingga akan mencegah terjadinya over-tightening.
Perusahaan Sekrup Phillips yang telah menemukannya di Oregon pada tahun 1933 oleh Henry F.
Phillips, yang telah membeli desain itu dari J.P. Thompson. Phillips tidak diperbolehkan untuk
merancang desain itu, sehingga mereka memberikan hak patennya kepada Perusahaan Sekrup
Amerika, dimana mereka adalah yang pertama membuat desain tersebut.

Pozidriv telah dipatenkan, hampir sama dengan bentuk Phillips tetapi telah didesain sedemikian
rupa sehingga tidak sampai slip keluar. Jenis ini tidak mempunyai sudut yang dibulatkan,
sedangkan pada jenis obeng sekrup Phillips mempunyai. Obeng sekrup Phillips pada umumnya
juga akan dapat bekerja pada sekrup Pozidriv, tetapi Obeng sekrup Pozidriv mungkin untuk
menghindari tergelincirnya atau robeknya sekrup masih lebih baik daripada obeng sekrup Phillips
sekrup. Pozidriv juga sama-sama dipatenkan oleh Perusahaan sekrup Phillips dan Perusahaan
sekrup Amerika.
Torx, berbentuk seperti bintang. Jenis ini dapat ditemukan pada penemuan awal dari komputer
Apple Macintosh. Jenis ini tahan terhadap panas (tamper-resistant).
Beberapa obeng sekrup termasuk Phillips, Torx, dan Hexagonal juga dibuat agar tahan terhadap
panas (tamper-resistant).
Contoh bentuk gambar obeng sekrup Torx yang tahan panas :


Hexagonal atau hex screw head mempunyai lubang yang berbentuk hexagonal dan didalamnya
terdapat kunci Inggris yang berbentuk hexagonal (biasa disebut dengan Allen key).

Robertson drive head mempunyai bentuk lubang kotak. Sekrup didesain untuk memindahkan
daya puntir secara maksimal dan tidak terjadi slip. Umumnya jenis ini dapat ditemukan di Kanada
di daerah-daerah pertukangan dan pembuatan aplikasi-aplikasi dari kayu dan juga untuk segala
sesuatunya yang berhubungan dengan elektrik, seperti pembuatan lemari pemutus hubungan
(circuit breaker).

Tri-Wing screws, mempunyai bentuk atau menyerupai bentuk segitiga dan digunakan untuk
pembuatan Nintendo atau Game Boys untuk game anak-anak.

Torq-Set adalah salah satu bentuk obeng sekrup yang tidak lazim / tidak umum dan berbentuk
hampir sama dengan Phillips.

Spanner, obeng sekrup ini mempunyai 2 lubang yang terpisah satu sama lain dan didesain untuk
tahan terhadap panas. Umumnya dapat kita lihat pada elevator di US.
Kerusakan pada sambungan sekrup dapat saja terjadi. Sambungan sekrup bila tidak diperhatikan
bahan-bahan pembuatnya maupun cara penyambungan yang baik maka kemungkinan terjadinya
kerusakan pada sambungan sekrup atau sekrup itu sendiri sangat besar.
Kerusakannya sendiri dapat kita lihat pada gambar berikut :
Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Sekrup dan baut pada umumnya selalu berhubungan dengan tegangan. Kebanyakan aplikasinya
tidak dirancang untuk dapat menahan kekuatan yang besar. Sebagai contoh, ketika 2 batang baja
dihubungkan oleh suatu baut dan sambungan diinginkan akan memanjang / membujur maka baut harus
cukup kuat agar tidak terjadi pergeseran. Jika baut tersebut tidak cukup kuat untuk menahan pergeseran
yang terjadi pada sambungan itu, maka akan melemahkan sambungan tersebut dan bila sambungan
tersebut digunakan untuk sesuatu yang lebih besar maka akan kerusakan baik pada sekrup maupun pada
benda kerja hasil sambungan sekrup tersebut.
Baut mempunyai suatu rating kekuatan (strength rating) yaitu 8,8 dan 12,9. Satuannya adalah N/mm2
atau Mpa. Ini adalah tekanan dimana baut akan gagal, yaitu menerobos hanya separuh benda kerja.
Mild steel bolts mempunyai rating 4.6 pada beban maksimumnya. High-Tensile Bolts mempunyai rating
8.8 atau lebih pada beban maksimumnya.
Sistem Pengukuran Sekrup (Screw Measurements)
Banyak sekali sistem yang digunakan untuk menyespesifikasikan dimensi-dimensi dari sekrup,
tetapi menurut aturan ISO menggunakan satuan metric meskipun banyak juga sistem-sistem lainnya
yang dapat dilihat di Unified Thread Standard.
Sistem pengukuran sekrup dibagi menjadi 2 macam, yaitu:
a. Ukuran Metrik
b. Ukuran non-metrik
a. Ukuran Metrik
Diameter pada sekrup menurut aturan ISO adalah milimeter (mm) dengan awalan huruf
besar M, seperti M5 untuk diameter sekrup 5 mm. Garis tengah suatu sekrup adalah garis
tengah yang berada diluar diameter ulir tersebut, dimana kurang lebih berukuran sama dengan
diameter dari batang / lubang sebelum sekrup dimasukkan.
Satuan Metrik sekrup pernah terdapat 2 versi dimana kedua versi tersebut bagus dan
kasar di masa lalu. ISO mengadopsi ikatan dengan menjadi satuan standard dan mendesainnya
sebagai satuan yang lebih mudah dimengerti. Satuan metric yang baik pernah digunakan untuk
satuan pembuatan alat di Timur Jauh, tetapi telah berubah sesuai dengan standard ISO yang
telah ditetapkan.
b. Ukuran non-Metrik
Sebelum sistem metrik umum, banyak perusahaan ahli tekhnik mempunyai standard
ukuran sekrup sendiri. Orang pertama yang membuat standard ukuran sekrup adalah seotang
ahli tekhnik dari Inggris, Joseph Whitworth (tahun 1841). Sistem ukuran sekrup Whitworth
masih digunakan, kedua-duanya digunakan untuk memperbaiki permesinan yang sudah tua dan
jika suatu ulir lebih kasar dibanding ulir yang lainnya maka sistem metrik digunakan. Sistem ini
mempunyai dua ukuran ulir, yaitu kasar (BSW) dan bagus (BSF). Sudut Ulirnya adalah 55°.
Standard lainnya yang digunakan di UK (Inggris) adalah sistem BA, dinamakan
menurut British Association for Advancement of Science. Sekrup dideskripsikan menjadi
"2BA", " 4BA", dll.., yang bernomor ganjil jarang digunakan. Saat tidak berhubungan dengan
ukuran standard sekrup ISO, metric, ukuran benar-benar digambarkan secara terminologi
metrik, suatu ulir 0BA mempunyai pitch sebasar 1 mm. Ini merupakan ukuran ulir yang paling
umum dalam beberapa aplikasi dibeberapa tempat. Jenis permesinan bagus seperti moving-coil
meter, cenderung untuk memakai standard ukuran BA untuk segala benda yang mereka
hasilkan.
Amerika mempunyai sistem sendiri yaitu Unified Thread Standard. Versi standard
ini dinamakan SAE (Society of Automotive Engineers), yang telah digunakan di dalam Industri
Permobilan Amerika. SAE masih dihubungkan dengan satuan inci berdasarkan orang /
masyarakat banyak, walaupun industri-industri AS (dan industri berat lainnya yang bersandar
pada aturan SAE) telah berpaling ke aturan ISO setelah sekitar tahun 1970 dan seterusnya.
Sekrup dideskripsikan sebagai 4-40, 6-32, 8-32, 10-32, 10-24, dan lain lain (untuk
ukuran numerik, nomor ganjil adalah jarang) atau 1/4"-20, 1/4"-28, dsb (untuk satuan ukuran
inci), dengan nomor yang pertama menunjukkan ukuran diameter batang (numerik atau inci)
dan nomor yang kedua menunjukkan ukuran ulir per inci.
Sekrup ini kadang-kadang ditemukan diluar AS untuk model komputer pribadi yang
sudah tua berdasarkan spesifikasi IBM. Sejak industri komputer bertempat di Asia (kebanyakan
Taiwan), standard ukuran yang digunakan adalah sistem metrik. Semakin banyak produk yang
dibuat di luar AS dan kemudian diimport ke dalam AS, penggunaan inci semakin merosot
sehingga sepertinya hanya menunggu waktu saja agar satuan inci hilang atau tidak pernah
dipakai lagi untuk selamanya.
Beberapa standard pengukuran yang ada, yaitu:
 British standard whitworth (BSW) threat
Aplikasi : untuk menahan vibrasi, aero dan automobile.

British Association (BA) threat
Aplikasi : Untuk mengulir pekerjaan yang presisi.

American National Standart threat
Aplikasi : general purpose.

Unified Standard threat
Aplikasi : merupakan persetujuan tiga negara British, US dan Canada, merupakan
standar yg banyak digunakan.

Square threat
Aplikasi : power transmisi, machine tools, valves, screw jacks.

Acme threat
Aplikasi : cutting lathe, brass valves, bench vices.

Knuckle threat
Aplikasi : digunakan untuk tugas berat, railway carriage couplings, hydrant,
dll.

Buttress threat
Aplikasi : Mentransmisikan daya pada satu arah.

Metric threat
Aplikasi : umum
Beberapa tipe sekrup menurut standard yang ada adalah:
EN ISO 4762/ Cylindric screw with hexagonal recess
DIN 912
Standard thread M1.4 - M100
Fine thread M1.4 - M100
EN ISO 4014/ Hexagonal cap screw with shank (former DIN 931 T1)
DIN EN 24014 Standard thread M1.6 - M160
EN ISO 4017/
Hexagonal cap screw with thread to the screw head
(former DIN 933)
DIN EN 24017 Standard thread M1.6 - M48
EN ISO 1207/ Cylinder screw with slot
DIN 84
Standard thread M1.0 - M20
EN ISO 8765
Hexagonal cap screw with shaft
Fine thread M8.0 - M64
EN ISO 8676
Hexagonal cap screw without shank
Fine thread M8.0 - M64
ISO 1662
Hexagonal cap screw with flange, light serie, form F
Standard thread M5.0 - M16
ISO 1662
Hexagonal cap screw with flange, light serie, form U
Standard thread M5.0 - M16
ISO 1665
Hexagonal cap screw with flange, strong serie, form F
Standard thread M5.0 - M20
ISO 1665
Hexagonal cap screw with flange, strong serie, form U
Standard thread M5.0 - M20

Download Report