Tabel Berat Baut dan Nilai Kekuatan: Semua yang Perlu Anda Ketahui

Berat teoretis baut, termasuk yang dengan dan tanpa mur, dapat dihitung dengan menggunakan pendekatan tersegmentasi.

Bagan Berat Teoritis Baut

Cara Menentukan Nilai Kekuatan Baut

Baut biasa dibagi menjadi Grade A, Grade B (baut halus), dan Grade C (baut kasar).

Baut Grade A dan B menggunakan baja Grade 5.6 dan 8.8, sedangkan baut Grade C menggunakan baja Grade 4.6 dan 4.8. Baut berkekuatan tinggi dibuat dari baja Grade 8.8 dan 10.9. Pada Grade 10.9, misalnya, 10 menunjukkan batas kekuatan tarik bahan baja adalah fu = 1000N/mm², dan 0,9 menunjukkan kekuatan luluh material baja adalah fy = 0,9fu. Model lain mengikuti konvensi ini. Baut jangkar menggunakan Q235 atau baja Q345.

Baut Kelas A dan B (baut yang disempurnakan) dibuat dari billet yang digulung menjadi bentuk tertentu. Permukaan batang baut halus, dimensinya akurat, dan lubang baut dibor menggunakan cetakan atau dilubangi terlebih dahulu pada masing-masing bagian dengan lubang yang lebih kecil, kemudian dibor kembali ke diameter yang dirancang pada komponen yang dirakit (dikenal sebagai lubang Kelas I). Celah antara diameter baut dan lubang sangat kecil, hanya sekitar 0,3 mm, sehingga memerlukan pemalu yang lembut selama pemasangan untuk kekuatan geser dan tarik.

Namun, pembuatan dan pemasangan baut Grade A dan B (baut yang disempurnakan) membutuhkan banyak tenaga kerja dan mahal. Pada struktur baja, baut ini hanya digunakan pada simpul instalasi yang penting atau pada sambungan baut yang menahan beban geser dan tarik dari gaya dinamis.

Baut Grade C (baut kasar) dibuat dengan menekan baja bulat. Permukaannya lebih kasar, dan dimensinya kurang presisi. Lubang baut dilubangi sekaligus atau dibor tanpa cetakan (lubang Kelas II), dan diameter lubangnya 1-2mm lebih besar dari diameter baut. Hal ini mengakibatkan deformasi geser yang signifikan di bawah gaya geser, dan masing-masing baut dapat menyentuh dinding lubang dan mengalami gaya internal yang berlebihan yang menyebabkan kegagalan dini.

Karena kesederhanaan dan biaya produksi yang lebih rendah dari baut Grade C (baut kasar), baut ini umumnya digunakan dalam berbagai proyek struktur baja, terutama cocok untuk sambungan yang menanggung gaya tarik di sepanjang sumbu baut, sambungan yang dapat dilepas, dan komponen pemasangan sementara.

Pada sambungan dengan gaya geser yang signifikan, penyangga atau tindakan struktural lainnya digunakan untuk menahan gaya geser, sehingga baut dapat memanfaatkan keunggulan kekuatan tariknya.

Baut Grade C juga dapat digunakan pada sambungan sekunder yang terkena beban dinamis statis atau tidak langsung sebagai sambungan geser.

Baut Baja Tahan Karat Berkekuatan Tinggi

Baut baja tahan karat berkekuatan tinggi memiliki kekuatan dan ketahanan yang tinggi terhadap korosi oleh udara, uap, air, dan media korosif lemah lainnya, serta asam, alkali, dan garam. Baut ini tidak mengalami korosi, lubang, karat, atau keausan.

Baja tahan karat juga merupakan salah satu bahan terkuat yang digunakan dalam konstruksi. Karena ketahanan korosinya yang sangat baik, baja tahan karat memastikan integritas permanen komponen struktural dalam desain teknik.

Struktur baja baut koneksi Nilai kinerja dibagi menjadi lebih dari sepuluh nilai termasuk 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9.

Baut dengan Grade 8.8 ke atas terbuat dari karbon rendah baja paduan atau baja karbon sedang dan menjalani perlakuan panas (quenching, tempering), umumnya dikenal sebagai baut berkekuatan tinggi, sedangkan sisanya dikenal sebagai baut biasa.

Penandaan tingkat kinerja baut terdiri dari dua angka, yang menunjukkan kekuatan tarik nominal dan rasio kekuatan luluh bahan baut.

Baut Kekuatan Tinggi terbuat dari baja berkekuatan tinggi, atau baut yang membutuhkan gaya pra-pengencangan yang signifikan. Baut ini banyak digunakan pada jembatan, rel kereta api, sambungan peralatan bertekanan tinggi dan sangat tinggi. Baut ini sering kali gagal karena patah rapuh.

Baut berkekuatan tinggi yang digunakan pada peralatan bertekanan sangat tinggi perlu menerapkan tekanan awal yang signifikan untuk memastikan segel wadah.

Beberapa konsep tentang baut berkekuatan tinggi: 1. Baut dengan nilai performa di atas 8,8 dikenal sebagai baut berkekuatan tinggi. Standar nasional saat ini hanya mencantumkan hingga M39, dan untuk ukuran yang lebih besar, terutama yang panjangnya lebih besar dari 10 ~ 15% kali diameter, produksi dalam negeri masih terbatas.

Perbedaan Antara Baut Tarik Tinggi dan Baut Biasa

Baut berkekuatan tinggi berbeda dengan baut biasa karena dapat menahan beban yang lebih besar daripada baut standar dengan spesifikasi yang sama. Baut biasa terbuat dari baja Q235 (A3). Baut berkekuatan tinggi dibuat dari baja 35# atau bahan berkualitas tinggi lainnya dan menjalani perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatannya. Perbedaan utama terletak pada kekuatan material.

Dari perspektif bahan baku, baut berkekuatan tinggi dibuat dari bahan berkekuatan tinggi. Sekrup, mur, dan washer dari baut berkekuatan tinggi semuanya terbuat dari baja berkekuatan tinggi, umumnya menggunakan baja 45#, baja boron 40, baja mangan 20 titanium baja boron, 35CrMoA, dll. Baut biasa biasanya dibuat dari baja Q235 (setara dengan baja A3).

Dalam hal tingkat kekuatan, baut berkekuatan tinggi, yang semakin banyak digunakan, biasanya memiliki nilai 8.8 dan 10.9, dengan 10.9 lebih umum. Baut biasa memiliki tingkat kekuatan yang lebih rendah, umumnya 4,4, 4,8, 5,6, dan 8,8.

Mengenai karakteristik penahan gaya, baut berkekuatan tinggi menerapkan tegangan awal dan menyalurkan gaya eksternal melalui gesekan. Sambungan baut biasa mengandalkan ketahanan geser batang baut dan tekanan dinding lubang untuk menyalurkan gaya geser. Ketegangan awal yang dihasilkan saat mengencangkan mur sangat minimal dan dapat dianggap dapat diabaikan.

Sebaliknya, baut berkekuatan tinggi, selain kekuatan materialnya yang tinggi, diaplikasikan dengan tegangan awal yang signifikan, sehingga menciptakan gaya tekan di antara komponen yang terhubung. Hal ini menghasilkan gesekan yang substansial tegak lurus terhadap sumbu baut. Ketegangan awal, koefisien tahanan selip, dan jenis baja material secara langsung memengaruhi kapasitas penahan beban baut berkekuatan tinggi.

Berdasarkan karakteristik bantalan gaya, mereka dibagi menjadi tipe bantalan dan tipe gesekan. Kedua tipe ini memiliki metode perhitungan yang berbeda. Standar terkecil untuk baut berkekuatan tinggi adalah M12, ukuran yang umum digunakan berkisar dari M16 hingga M30, dan performa baut super besar tidak stabil, sehingga memerlukan pertimbangan yang cermat dalam desain.

Perbedaan antara sambungan tipe gesekan dan tipe bantalan pada baut berkekuatan tinggi:

Sambungan baut berkekuatan tinggi menjepit pelat yang terhubung dengan erat melalui gaya pra-pengencangan yang signifikan di dalam poros baut, menghasilkan gesekan yang substansial, sehingga meningkatkan integritas dan kekakuan sambungan secara keseluruhan. Ketika mengalami gaya geser, sambungan ini dapat dibagi menjadi sambungan baut berkekuatan tinggi tipe gesekan dan tipe bantalan, yang pada dasarnya berbeda dalam kondisi batasnya.

Meskipun jenis bautnya sama, metode perhitungan, persyaratan, dan cakupan aplikasinya sangat bervariasi. Dalam desain tahan geser, kondisi batas untuk sambungan baut berkekuatan tinggi tipe gesekan adalah gaya gesek maksimum yang mungkin diberikan oleh gaya pengencangan baut di antara permukaan kontak pelat, untuk memastikan bahwa gaya geser eksternal tidak melebihi gaya gesek maksimum ini selama masa pakai.

Pelat tidak mengalami deformasi geser relatif (mempertahankan celah asli antara poros baut dan lubang), dan pelat yang terhubung tunduk pada gaya elastis secara keseluruhan. Pada sambungan baut berkekuatan tinggi tipe bantalan, gaya geser eksternal dibiarkan melebihi gaya gesek maksimum, menyebabkan deformasi geser relatif di antara pelat yang terhubung hingga poros baut menyentuh dinding lubang.

Selanjutnya, sambungan mentransfer gaya melalui geseran poros baut, tekanan pada dinding lubang, dan gesekan antara permukaan pelat, dengan kegagalan geser utama sambungan berupa geseran poros baut atau tekanan pada dinding lubang.

Singkatnya, baut kekuatan tinggi tipe gesek dan tipe bantalan pada dasarnya adalah baut yang sama, hanya berbeda dalam hal apakah selip dipertimbangkan dalam desain. Baut kekuatan tinggi tipe gesekan tidak boleh tergelincir; baut ini tidak menahan gaya geser, dan setiap slip dianggap sebagai kegagalan dalam desain, sebuah pendekatan yang matang secara teknis. Baut berkekuatan tinggi tipe bantalan dapat tergelincir dan juga menahan gaya geser, dengan kegagalan akhir yang serupa dengan baut biasa (baik geseran baut atau kompresi pelat baja).

Dalam hal penggunaan: Untuk sambungan baut pada komponen struktur utama pada bangunan, baut berkekuatan tinggi umumnya digunakan. Baut biasa dapat digunakan kembali, sedangkan baut berkekuatan tinggi tidak bisa dan biasanya digunakan untuk sambungan permanen.

Baut berkekuatan tinggi adalah baut pratekan. Pada aplikasi tipe gesekan, tegangan awal yang ditentukan diterapkan dengan menggunakan kunci torsi, sedangkan pada aplikasi tipe bantalan, spline dicukur. Baut biasa, dengan ketahanan geser yang lebih buruk, dapat digunakan di area struktural yang tidak terlalu kritis dan hanya perlu dikencangkan. Baut biasa umumnya memiliki kelas 4.4, 4.8, 5.6, dan 8.8. Baut berkekuatan tinggi umumnya memiliki grade 8,8 dan 10,9, dengan 10,9 lebih umum.

Kelas 8.8 dan 8.8S setara. Performa penahan gaya dan metode perhitungan baut biasa berbeda dengan baut berkekuatan tinggi. Baut berkekuatan tinggi menahan gaya terutama melalui gaya pra-pengencangan internal P, menciptakan hambatan gesekan pada permukaan kontak komponen yang terhubung untuk menahan beban eksternal, sedangkan baut biasa secara langsung menahan beban eksternal.

Lebih khusus lagi: Sambungan baut berkekuatan tinggi menawarkan keuntungan seperti konstruksi sederhana, performa penahan gaya yang baik, mudah diganti, tahan lelah, dan tahan terhadap pelonggaran di bawah beban dinamis, sehingga menjadikannya metode sambungan yang menjanjikan.

Baut berkekuatan tinggi dikencangkan dengan kunci pas khusus, menghasilkan tegangan awal yang besar dan terkontrol. Ketegangan awal ini, yang disalurkan melalui mur dan mesin cuci, menciptakan gaya pra-tekanan yang setara pada komponen yang terhubung. Di bawah gaya pra-tekanan ini, gesekan yang signifikan dihasilkan di sepanjang permukaan komponen yang terhubung.

Selama gaya aksial lebih kecil dari gaya gesek ini, komponen tidak akan tergelincir, dan sambungan akan tetap utuh. Ini adalah prinsip di balik sambungan baut berkekuatan tinggi.

Sambungan baut berkekuatan tinggi mengandalkan gesekan antara permukaan kontak komponen yang terhubung untuk mencegah pergeseran. Untuk memastikan gesekan yang cukup, perlu untuk meningkatkan menjepit gaya antar komponen dan meningkatkan koefisien gesekan permukaan kontak.

Gaya penjepitan antar komponen dicapai dengan menerapkan tegangan awal pada baut, sehingga memerlukan penggunaan baja berkekuatan tinggi untuk bautnya, oleh karena itu disebut sebagai "sambungan baut berkekuatan tinggi."

Pada sambungan baut berkekuatan tinggi, koefisien gesekan secara signifikan mempengaruhi kapasitas penahan beban. Eksperimen menunjukkan bahwa koefisien gesekan terutama dipengaruhi oleh sifat permukaan kontak dan material komponen.

Untuk meningkatkan koefisien gesekan permukaan kontak, konstruksi sering kali melibatkan metode seperti sandblasting atau penyikatan kawat untuk merawat permukaan kontak di dalam area sambungan.

Baut berkekuatan tinggi sebenarnya terdiri dari dua jenis: tipe gesekan dan tipe bantalan. Kriteria desain untuk baut berkekuatan tinggi tipe gesekan adalah gaya geser yang diakibatkan oleh beban desain tidak melebihi gaya gesek. Untuk baut berkekuatan tinggi tipe bantalan, kriterianya adalah poros baut tidak tergores atau pelatnya tidak hancur.

Ketahanan Korosi Baut Baja Tahan Karat Berkekuatan Tinggi

Baut baja tahan karat berkekuatan tinggi dikenal dengan karakteristik ketahanan korosinya.

Semua logam bereaksi dengan oksigen di atmosfer, membentuk lapisan oksida pada permukaannya. Sayangnya, oksida besi yang terbentuk pada baja karbon biasa terus teroksidasi, menyebabkan karat mengembang dan akhirnya menciptakan lubang. Permukaan baja karbon dapat dilindungi dengan cat atau logam tahan oksidasi (seperti seng, nikel, dan kromium) melalui pelapisan listrik. Namun, seperti yang umum diketahui, lapisan pelindung ini hanya berupa lapisan tipis. Jika lapisan pelindung rusak, baja di bawahnya mulai berkarat.

Ketahanan korosi baja tahan karat bergantung pada kromium. Namun, karena kromium adalah komponen baja, maka metode perlindungannya pun berbeda. Ketika kandungan kromium mencapai di atas 11,7%, ketahanan baja terhadap korosi atmosfer meningkat secara signifikan.

Meskipun kandungan kromium yang lebih tinggi masih dapat meningkatkan ketahanan korosi, namun efeknya tidak terlalu terasa. Hal ini karena baja paduan dengan kromium mengubah jenis oksida permukaan, mirip dengan oksida yang terbentuk pada logam kromium murni. Oksida kaya kromium yang melekat erat ini melindungi permukaan dari oksidasi lebih lanjut. Lapisan oksida ini sangat tipis, memungkinkan kilau alami baja untuk bersinar, memberikan tampilan khas pada baja tahan karat.

Selain itu, jika lapisan permukaan rusak, permukaan baja yang terpapar akan bereaksi dengan atmosfer untuk memperbaiki diri, mereformasi lapisan oksida "pasif" ini dan melanjutkan peran perlindungannya. Oleh karena itu, semua baja tahan karat elemen baja memiliki karakteristik yang sama: kandungan kromiumnya di atas 10,5%.

Arti Tingkat Kinerja Sekrup dan Baut

Tingkat kinerja sekrup dan baut untuk sambungan struktur baja dibagi menjadi lebih dari sepuluh tingkat, termasuk 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9, 12,9.

Baut dengan grade 8.8 ke atas terbuat dari baja paduan karbon rendah atau baja karbon sedang dan menjalani perlakuan panas (pendinginan dan penempaan), umumnya dikenal sebagai baut berkekuatan tinggi. Sisanya umumnya disebut sebagai baut biasa.

Tingkat performa baut dilambangkan dengan dua angka, yang menunjukkan kekuatan tarik nominal dan rasio kekuatan luluh material baut. Sebagai contoh:

Untuk baut kelas 4.6:

1. Kekuatan tarik nominal material baut adalah 400 MPa;
2. Rasio kekuatan luluh bahan baut adalah 0,6;
3. Kekuatan luluh nominal material baut adalah 400 × 0,6 = 240 MPa.

Untuk baut berkekuatan tinggi kelas 10.9, setelah perlakuan panas, baut ini dapat mencapai:

1. Kekuatan tarik nominal sebesar 1000 MPa;
2. Rasio kekuatan luluh sebesar 0,9;
3. Kekuatan luluh nominal sebesar 1000 × 0,9 = 900 MPa.

Pentingnya tingkat performa baut adalah kriteria yang terstandardisasi secara internasional. Baut dengan tingkat performa yang sama, terlepas dari bahan dan asalnya, memiliki performa yang sama, dan dalam desain, cukup memilih berdasarkan tingkat performa saja.

Nilai kekuatan, seperti 8,8 dan 10,9, mengacu pada ketahanan baut terhadap tegangan geser, masing-masing diukur pada 8,8 GPa dan 10,9 GPa.

• Grade 8.8 memiliki kekuatan tarik nominal 800 N/mm² dan kekuatan luluh nominal 640 N/mm².
• Umumnya, baut dilambangkan dengan "X.Y", di mana X100 sama dengan kekuatan tarik baut dalam MPa, dan X100*(Y/10) sama dengan kekuatan luluh baut (karena berdasarkan peruntukannya: kekuatan luluh/kekuatan tarik = Y/10).

Contohnya, baut kelas 4.8:

• Memiliki kekuatan tarik 400 MPa;
• Dan kekuatan luluh 400 * 8/10 = 320 MPa.

Selain itu, baut baja tahan karat sering ditandai sebagai A4-70, A2-70, dll., dengan arti yang berbeda.

Mengenai unit pengukuran: Dunia pada dasarnya menggunakan dua sistem untuk mengukur panjang. Salah satunya adalah sistem metrik, menggunakan meter (m), sentimeter (cm), milimeter (mm), dll., yang secara luas digunakan di Eropa, Tiongkok, Jepang, dan kawasan Asia Tenggara lainnya. Sistem lainnya adalah sistem imperial, menggunakan inci (inchi), setara dengan inci pasar Tiongkok kuno, yang sebagian besar digunakan di Amerika Serikat, Inggris, dan negara-negara Barat lainnya.

• Pengukuran metrik: (Sistem desimal) 1 meter = 100 sentimeter = 1000 milimeter
• Pengukuran imperial: (Sistem oktal) 1 inci = 8 pecahan inci; 1 inci = 25,4 mm; 3/8 inci × 25,4 = 9,52 mm
• Untuk produk di bawah 1/4 inci, ukuran dilambangkan dengan nomor pengukur, seperti: #4, #5, #6, #7, #8, #10, #12.

Jenis dan Karakteristik Benang

Jenis-jenis Benang

Ulir adalah suatu bentuk struktur heliks yang ditemukan pada permukaan eksternal atau internal benda padat, yang ditandai dengan punggungan heliks yang seragam. Berdasarkan fitur struktural dan aplikasinya, ulir dikategorikan ke dalam tiga jenis utama:

1. Benang Biasa: Ini memiliki bentuk gigi segitiga dan digunakan untuk menyambung atau mengencangkan komponen. Benang biasa dibagi menjadi benang kasar dan halus, dengan benang halus yang menawarkan kekuatan sambungan yang lebih tinggi.
2. Benang Transmisi: Benang ini memiliki berbagai bentuk gigi, termasuk trapesium, persegi panjang, gigi gergaji, dan segitiga.
3. Benang Penyegel: Digunakan untuk menyegel sambungan, jenis utama meliputi ulir pipa, ulir tirus, dan ulir pipa tirus.

Tingkat Kesesuaian Benang

Kesesuaian ulir mengacu pada seberapa longgar atau rapatnya ulir yang dikawinkan satu sama lain. Tingkat kesesuaian ditentukan oleh kombinasi deviasi dan toleransi yang diterapkan pada ulir internal dan eksternal.

(1) Standar Benang Terpadu:

Ulir eksternal memiliki tiga kelas: 1A, 2A, dan 3A. Ulir internal memiliki tiga kelas: 1B, 2B, dan 3B. Semua ini adalah ukuran jarak bebas, dengan nomor kelas yang lebih tinggi mengindikasikan ukuran yang lebih ketat.

Pada Unified thread, deviasi hanya ditentukan untuk kelas 1A dan 2A. Kelas 3A memiliki deviasi nol, dan deviasi kelas 1A dan 2A sama. Semakin besar nomor grade, semakin kecil toleransinya.

• Grade 1A dan 1B mewakili tingkat toleransi yang sangat longgar, cocok untuk pemasangan jarak bebas pada ulir internal dan eksternal.
• Grade 2A dan 2B adalah tingkat toleransi benang yang paling umum digunakan untuk pengencang mekanis dalam seri Unified.
• Kelas 3A dan 3B memberikan kesesuaian yang paling ketat, cocok untuk pengencang yang ditoleransi dengan ketat yang digunakan dalam desain keselamatan yang kritis.
• Untuk ulir eksternal, nilai 1A dan 2A memiliki toleransi yang pas, sedangkan 3A tidak. Toleransi 1A adalah 50% lebih besar daripada 2A dan 75% lebih besar daripada 3A. Untuk ulir internal, toleransi 2B adalah 30% lebih besar daripada 2A, 1B adalah 50% lebih besar daripada 2B, dan 75% lebih besar daripada 3B.

(2) Benang Metrik:

Benang eksternal memiliki tiga tingkatan: 4H, 6H, dan 6G. Benang internal memiliki tiga tingkatan: 5H, 6H, dan 7H. (Tingkat akurasi ulir standar Jepang dibagi ke dalam level I, II, dan III, dengan level II sebagai yang paling umum). Pada ulir metrik, deviasi dasar untuk H dan h adalah nol. Deviasi dasar untuk G adalah positif, dan untuk e, f, dan g, deviasi dasarnya adalah negatif.

• H adalah posisi toleransi yang umum digunakan untuk ulir internal, biasanya digunakan tanpa lapisan permukaan atau dengan lapisan fosfat yang sangat tipis. Deviasi dasar G adalah untuk acara-acara khusus, seperti pelapisan yang lebih tebal, dan jarang digunakan.
• g sering digunakan untuk pelapisan tipis 6-9um. Sebagai contoh, jika gambar produk menentukan baut 6h, ulir pra-pelapisan akan menggunakan pita toleransi 6g.
• Kesesuaian ulir terbaik biasanya merupakan kombinasi H/g, H/h, atau G/h. Untuk pengencang presisi seperti baut dan mur, kesesuaian 6H/6g direkomendasikan sebagai standar.

(3) Penandaan Benang

• Parameter Geometris Utama dari Ulir Sadap Sendiri dan Pengeboran Sendiri:
• Diameter Utama/Diameter Luar (d1): Diameter silinder imajiner di mana puncak ulir bertepatan. Pada dasarnya, ini mewakili diameter nominal ulir.
• Diameter Kecil/Diameter Akar (d2): Diameter silinder imajiner di mana akar benang berimpit.
• Pitch (p): Jarak aksial antara titik-titik yang bersesuaian pada ulir yang berdekatan di sepanjang garis pitch. Pada sistem imperial, ini ditunjukkan oleh jumlah ulir per inci (25,4mm).

Di bawah ini adalah spesifikasi umum untuk pitch (metrik) dan jumlah ulir (imperial):

• Ulir Penyadapan Mandiri Metrik:

Spesifikasi: ST 1.5, ST 1.9, ST 2.2, ST 2.6, ST 2.9, ST 3.3, ST 3.5, ST 3.9, ST 4.2, ST 4.8, ST 5.5, ST 6.3, ST 8.0, ST 9.5

Pitch: 0.5, 0.6, 0.8, 0.9, 1.1, 1.3, 1.3, 1.3, 1.4, 1.6, 1.8, 1.8, 2.1, 2.1

• Ulir Sadap Mandiri Imperial:

Spesifikasi: #4, #5, #6, #7, #8, #10, #12, #14

Jumlah Benang: Benang AB 24, 20, 20, 19, 18, 16, 16, 14, 14; Benang A 24, 20, 18, 16, 15, 12, 11, 10