Memilih bahan suku cadang: syarat layanan, padanan mutu, pengganti yang aman, pemeriksaan barang datang, dan dokumentasi

Sebuah laundry hotel harus mengganti segel dan selongsong segel poros drum washer-extractor. Suku cadang dari pabrik mesin perlu enam minggu, sedangkan pemasok lokal menawarkan selongsong buatan bengkel dengan ukuran yang sama dan harga sepertiganya, siap dalam tiga hari. Penyelia setuju karena mesin harus segera jalan. Selongsong itu dipasang bersama segel bibir baru.

Tiga bulan kemudian, air menetes dari saluran bocoran rumah bantalan. Saat dibongkar, permukaan selongsong aus bergaris di bawah bibir segel, segelnya robek, dan gemuk bantalan sudah bercampur air. Tidak ada yang tahu selongsong itu dibuat dari bahan apa, berapa kekerasannya, atau seberapa halus permukaannya, karena tidak ada sertifikat, tidak ada gambar, dan tidak ada catatan siapa yang menyetujuinya. Biaya bantalan, segel, dan hari mesin berhenti jauh lebih besar daripada selisih harga selongsong. Bab ini menjelaskan cara memilih bahan suku cadang supaya keputusan seperti itu dapat dipertanggungjawabkan.

Batas pembahasan

Bab ini membahas pemilihan bahan untuk suku cadang pengganti dan komponen yang dibuat sendiri: syarat layanan, spesifikasi asli, padanan mutu, pengganti yang aman, perbandingan kuantitatif, pemeriksaan barang datang, suku cadang palsu, dokumentasi, dan pemantauan setelah dipasang. Kerangka umum pemilihan bahan ada di Bab 1; sifat besi dan baja, baja tahan karat, dan logam bukan besi di Bab 2, Bab 3, dan Bab 4; cara uji dan sertifikat di Bab 5; perlakuan panas di Bab 6; mekanisme kegagalan di Bab 7; polimer dan elastomer di Bab 22 · Kimia; segel dan selongsong di Bab 9 · Mekanikal & Mekatronika; dokumentasi perbaikan dan serah terima di Bab 1 · Kerja Lapangan & Serah Terima. Pengadaan, harga, dan kontrak dengan pemasok tidak dibahas. Sumbernya adalah narasi Ilmu Material dan Mekanikal, manual washer-extractor di Drive pemilik yang dicatat rak Mekanikal, dan pengetahuan pemilihan bahan umum yang ditandai di peta sumber. Angka harga dan nilai dalam contoh adalah angka latihan; sifat bahan adalah nilai literatur umum.

Urutan memilih

Pemilihan bahan suku cadang mengikuti urutan yang sama untuk komponen kecil maupun besar:

1. Rumuskan fungsi dan syarat layanan: apa yang dikerjakan komponen, dan dalam keadaan apa.
2. Cari spesifikasi asli: nomor suku cadang, gambar, daftar suku cadang manual, atau keterangan pabrik.
3. Kenali bahan asli bila spesifikasinya tidak ada, dengan uji lapangan dan, untuk komponen penting, analisis laboratorium.
4. Kumpulkan calon pengganti dan bandingkan dengan setiap syarat, tidak hanya satu atau dua.
5. Putuskan dan minta persetujuan dari orang yang berwenang untuk tingkat risiko komponen itu.
6. Periksa barang datang sebelum dipasang.
7. Dokumentasikan dan pantau komponen setelah dipasang.

Penyelia pada kasus pembuka melompat dari langkah pertama, yang hanya berisi "ukuran sama", langsung ke langkah kelima.

Syarat layanan

Syarat layanan adalah daftar keadaan yang harus ditahan komponen. Daftar periksa berikut dipakai supaya tidak ada yang terlewat:

Buku perancangan teknik kimia dalam narasi Ilmu Material menyajikan tabel petunjuk harga logam yang umum dipakai, mengingatkan bahwa biaya adalah salah satu syarat, tidak boleh menjadi satu-satunya. Untuk selongsong segel di kasus pembuka, syarat yang terlewat adalah kekerasan dan kehalusan permukaan di bawah bibir segel, ketahanan terhadap air panas dan deterjen, dan pasangan bahannya dengan segel. Bab 9 · Mekanikal & Mekatronika menjelaskan bahwa manual mesin memakai selongsong supaya yang aus adalah selongsong, tidak porosnya, dan peran itu hanya terpenuhi bila selongsongnya sendiri cukup tahan aus.

Suku cadang asli, setara, dan buatan sendiri

Ada tiga jenis sumber suku cadang:

1. Suku cadang pabrik mesin: dibuat menurut gambar dan spesifikasi pabrik. Daftar suku cadang manual washer-extractor yang dicatat rak Mekanikal, misalnya, mencantumkan nomor untuk segel, O-ring, selongsong, pasak, dan baut, dengan bahan untuk sebagian di antaranya seperti pasak poros utama dari baja tahan karat. Manual pemasangan dari pabrik yang sama memuat ketentuan garansi, termasuk masa untuk bagian yang aus normal. Memakai suku cadang lain dapat memengaruhi garansi; ketentuannya dibaca sebelum memutuskan.
2. Suku cadang setara dari pemasok lain: dibuat menurut spesifikasi yang dinyatakan setara, misalnya bantalan dengan kode standar yang sama, baut dengan kelas kekuatan yang sama, atau O-ring dengan ukuran dan bahan elastomer yang sama. Kesetaraan dapat diperiksa karena ada kode dan standarnya.
3. Suku cadang buatan sendiri atau buatan bengkel: dibuat dengan menyalin komponen lama. Pilihan ini paling berisiko karena bahan, perlakuan panas, dan kehalusan permukaan komponen asli sering tidak diketahui.

Jenis kedua dan ketiga sah bila setiap syarat layanan terpenuhi dan dibuktikan. Kode bantalan, kelas baut, dan bahan O-ring adalah contoh spesifikasi yang lengkap; "ukuran sama" bukan spesifikasi.

Padanan mutu

Tabel padanan antarstandar dari Bab 2 dan Bab 3 menunjukkan mutu yang mirip di sistem penamaan lain. Tabel itu berguna untuk mencari stok, tetapi tiga hal tetap dicek:

1. Batas komposisi: padanan dapat berbeda dalam kadar karbon paling tinggi, belerang, atau unsur yang menentukan mampu las dan ketahanan korosi.
2. Keadaan pasokan dan perlakuan panas: mutu yang sama dalam keadaan berbeda mempunyai sifat yang sangat berbeda (Bab 6).
3. Cara uji dan jenis sertifikat: syarat ketangguhan atau kekerasan dapat diuji dengan cara yang berbeda (Bab 5).

Untuk komponen yang tidak penting, padanan dekat sudah cukup. Untuk komponen penahan beban atau bertekanan, padanan diputuskan oleh pabrik atau insinyur dengan membandingkan kedua standar.

Pengganti yang aman: setara di setiap syarat

Aturan dasarnya: pengganti harus sama atau lebih baik di setiap syarat yang relevan. Kesalahan yang sering terjadi adalah memilih bahan yang lebih baik di satu sifat dan lebih buruk di sifat lain:

Setiap baris di tabel ini sudah dibahas di bab sebelumnya: kekerasan dan perlakuan panas di Bab 6, baja tahan karat di Bab 3, baut di Bab 3 · Mekanikal & Mekatronika, aluminium dan paduan tembaga di Bab 4, mulur dan penggetasan di Bab 7, plastik dan elastomer di Bab 22 · Kimia. Pemilihan bahan suku cadang adalah tempat semua bab itu dipakai bersama.

Komponen yang tidak boleh diganti sembarangan

Untuk beberapa jenis komponen, teknisi tidak memutuskan substitusi bahan sendiri, walaupun penggantinya tampak setara:

1. Komponen keselamatan: interlock pintu, rem, pengunci, sakelar pengaman getar, katup pengaman, dan pegasnya. Perubahan bahan dapat mengubah gaya, umur, atau cara gagalnya.
2. Komponen bertekanan: bejana, tangki tekan, pipa uap, dan alat sambungnya, yang bahannya ditentukan aturan bejana tekan dan standar.
3. Komponen angkat dan penahan beban berat: alat angkat, kait, pena, dan dudukan mesin.
4. Bagian yang bersentuhan dengan makanan atau air minum: bahannya harus dinyatakan aman untuk itu. Peraturan tentang bahan kontak pangan dan tentang alat plambing air minum mengatur hal ini, termasuk batas timbal pada paduan tembaga untuk air minum; nomor dan angkanya diambil dari peraturan yang berlaku.
5. Penyekat listrik dan bagian yang harus tahan api: bahannya harus memenuhi kelas yang ditentukan.

Untuk komponen ini, pengganti diambil dari pabrik mesin, atau perubahan bahan disetujui tertulis oleh pabrik atau insinyur yang berwenang.

Membandingkan calon dengan angka

Bila ada beberapa calon bahan, perbandingan dengan angka mencegah keputusan karena kebiasaan. Dua cara sederhana sering cukup.

Penilaian berbobot: setiap syarat diberi bobot menurut pentingnya, setiap calon diberi nilai untuk setiap syarat, lalu jumlah perkalian bobot dan nilai dibandingkan. Syarat yang mutlak, misalnya kecocokan kimia, diperlakukan sebagai saringan: calon yang tidak lulus dibuang sebelum dinilai, tidak diberi nilai rendah saja.

Indeks kinerja: untuk memilih bahan yang paling ringan atau paling murah untuk satu fungsi, sifat bahan digabung menjadi satu angka. Contoh yang sering dipakai (nilai literatur umum):

1. Untuk pelat yang harus kaku terhadap lentur dengan lebar tetap, massa paling kecil dicapai dengan nilai $E^{1/3}/\rho$ paling besar.
2. Untuk batang tarik yang harus kuat, massa paling kecil dicapai dengan nilai $R_e/\rho$ paling besar.
3. Untuk biaya, harga per kilogram dikalikan massa jenis dan dibagi kekuatan, sehingga didapat biaya per satuan kekuatan.

Indeks ini dipakai untuk membandingkan, lalu calon terbaik diperiksa terhadap semua syarat lain.

Pemeriksaan barang datang

Suku cadang yang datang diperiksa sebelum masuk gudang atau dipasang:

1. Cocokkan dengan pesanan: nomor suku cadang, jumlah, dan pemasok.
2. Ukur dimensi yang menentukan dengan alat yang sesuai, seperti dijelaskan di Bab 12 · Mekanikal & Mekatronika, terutama diameter suaian, kehalusan permukaan, dan ulir.
3. Periksa tanda: cap kelas baut, kode bantalan, tanda bahan, dan nomor lot atau peleburan.
4. Periksa sertifikat bila diminta dalam pesanan: nomor peleburan cocok dan nilai di dalam batas (Bab 5).
5. Uji lapangan bila perlu: magnet untuk membedakan keluarga baja tahan karat, kekerasan untuk komponen yang dikeraskan.
6. Karantina barang yang tidak cocok dengan label yang jelas, sampai diputuskan dikembalikan atau diterima dengan persetujuan.

Narasi Mekanikal mengutip bahwa nilai tegangan untuk baja tahan karat 304 tidak sama dengan 304L, contoh kecil bahwa huruf tambahan di belakang nama mutu ikut menentukan apakah barang yang datang sesuai pesanan.

Suku cadang palsu dan meragukan

Bantalan, baut berkekuatan tinggi, segel, dan komponen listrik sering dipalsukan. Tanda yang perlu dicurigai:

1. Harga jauh di bawah harga pasar yang wajar.
2. Kemasan dengan cetakan kabur, salah eja, atau kode yang tidak cocok dengan isinya.
3. Tanda pada benda yang dicetak tidak rata, terlalu dangkal, atau berbeda dari contoh asli.
4. Kehalusan permukaan, warna, atau berat yang berbeda dari suku cadang asli.
5. Pemasok yang tidak dapat menunjukkan asal barang atau sertifikat.

Barang yang meragukan tidak dipasang pada komponen penting. Untuk bantalan dan baut, pemasok resmi atau distributor yang ditunjuk pabrik lebih aman daripada pasar umum.

Dokumentasi dan persetujuan

Setiap substitusi bahan dicatat, supaya orang berikutnya tahu apa yang terpasang dan mengapa. Catatan minimal memuat:

1. Komponen, nomor suku cadang asli, dan mesin tempat dipasang.
2. Bahan dan spesifikasi asli, bila diketahui.
3. Pengganti yang dipakai: bahan, pemasok, nomor lot, sertifikat.
4. Alasan substitusi dan syarat layanan yang sudah dicek.
5. Nama dan jabatan orang yang menyetujui.
6. Tanggal pasang dan jadwal pemeriksaan pertama.

Catatan ini menjadi bagian dokumentasi perbaikan dan serah terima di Bab 1 · Kerja Lapangan & Serah Terima, dan menjadi bukti penting bila terjadi kegagalan yang perlu diinvestigasi.

Pemantauan setelah dipasang

Pengganti yang belum terbukti dipantau lebih sering daripada suku cadang asli. Jadwal pemeriksaan pertama ditetapkan cukup awal untuk menangkap mekanisme kegagalan sebelum merusak bagian lain, misalnya setelah beberapa ratus jam kerja untuk selongsong segel atau setelah beberapa minggu untuk komponen yang terkena bahan kimia. Hasilnya dicatat dan dibandingkan dengan umur suku cadang asli. Pemantauan kondisi seperti suhu, getaran, dan kebocoran dijelaskan di Bab 14 · Mekanikal & Mekatronika. Bila pengganti terbukti baik setelah beberapa kali pemeriksaan, jadwalnya dapat disamakan dengan suku cadang asli.

Contoh kerja

Contoh 1: menelusuri selongsong pada kasus pembuka. Syarat layanan selongsong segel adalah permukaan keras dan halus di bawah bibir segel, tahan air panas dan deterjen, dan ukuran suaian yang tepat. Selongsong pengganti diuji: tidak tertarik magnet, kekerasannya rendah, dan kehalusan permukaannya kasar dibanding bekas selongsong asli yang tersisa. Keputusan perbaikan: memakai selongsong dari pabrik mesin, atau membuat selongsong menurut spesifikasi pabrik yang diminta tertulis, lengkap dengan bahan, kekerasan, dan kehalusan permukaannya, lalu memeriksa poros dan bantalan yang sudah terkena air.

Contoh 2: penilaian berbobot untuk kepala pompa dosis. Calonnya polipropilena, PVDF, dan baja tahan karat 316. Saringan pertama: data kecocokan kimia deterjen menyatakan ketiganya cocok pada suhu kerja (anggapan latihan). Bobot: kecocokan jangka panjang 0,4, kekuatan dan kekakuan 0,2, biaya 0,2, ketersediaan 0,2. Nilai 1 sampai 5 (angka latihan): polipropilena 3, 3, 5, 5 memberi $0{,}4 \times 3 + 0{,}2 \times 3 + 0{,}2 \times 5 + 0{,}2 \times 5 = 3{,}8$; PVDF 5, 4, 3, 3 memberi $2{,}0 + 0{,}8 + 0{,}6 + 0{,}6 = 4{,}0$; 316 4, 5, 2, 3 memberi $1{,}6 + 1{,}0 + 0{,}4 + 0{,}6 = 3{,}6$. PVDF unggul tipis; karena selisihnya kecil, keputusan dicek ulang dengan data pabrik pompa.

Contoh 3: pelat kaku yang ringan. Pelat penutup harus sama kakunya terhadap lentur. Dengan $E$ 200 dan 70 gigapascal serta massa jenis 7,85 dan 2,7: baja $200^{1/3}/7{,}85 = 5{,}85/7{,}85 = 0{,}745$, aluminium $70^{1/3}/2{,}7 = 4{,}12/2{,}7 = 1{,}53$. Perbandingan massa pelat aluminium terhadap baja untuk kekakuan yang sama adalah $0{,}745/1{,}53 = 0{,}49$, jadi pelat aluminium yang lebih tebal sekitar separuh massa pelat baja.

Contoh 4: biaya per satuan kekuatan. Dengan angka latihan: baja karbon yang dicelup dan ditemper Rp25.000 per kilogram, massa jenis 7,85, kekuatan luluh 550 megapascal memberi $25.000 \times 7{,}85/550 = 357$; baja tahan karat 304 Rp75.000 per kilogram, massa jenis 7,9, kekuatan luluh 210 megapascal memberi $75.000 \times 7{,}9/210 = 2.821$. Untuk kekuatan yang sama, baja tahan karat sekitar delapan kali lebih mahal. Pilihannya bergantung pada apakah ketahanan korosi memang syarat; bila ya, perbandingan dilakukan antarbahan yang tahan korosi.

Contoh 5: baut yang lebih kuat bukan jawaban. Baut kelas 8.8 di rangka mesin cuci yang basah usul diganti kelas 12.9 "supaya lebih kuat". Baut kelas sangat tinggi lebih rentan penggetasan hidrogen di lingkungan basah dan berbahan kimia (Bab 7), torsinya berbeda, dan sambungan sebelumnya gagal karena kendur, bukan karena bautnya kurang kuat. Tindakan yang tepat adalah kelas yang ditentukan pabrik dengan torsi dan pengunci ulir yang benar (Bab 3 · Mekanikal & Mekatronika).

Contoh 6: pena engsel buatan bengkel. Pena engsel penutup dibuat bengkel dari baja kromium-molibdenum menurut gambar yang meminta 28 sampai 32 HRC. Barang datang diuji kekerasannya dengan cara di Bab 5 dan memberi 30 HRC rata-rata, diameter diukur dengan mikrometer, dan sertifikat bahan dicocokkan nomor peleburannya. Pena diterima, dicatat, dan diperiksa lagi setelah tiga bulan.

Contoh 7: bantalan yang meragukan. Bantalan dari pemasok baru berharga separuh harga distributor, kemasannya berbeda warna dari biasanya, dan tanda pada cincinnya dangkal. Bantalan dikarantina dan pemasok diminta bukti asal barang. Sementara itu, mesin memakai bantalan dari distributor resmi.

Contoh 8: alat sambung kuningan untuk air minum. Alat sambung kuningan untuk jalur air minum dapur dipesan. Pemeriksaan barang datang mencari tanda atau sertifikat bahwa paduannya memenuhi ketentuan kandungan timbal untuk air minum dan tahan dezinkifikasi (Bab 4). Alat sambung tanpa bukti itu dipakai untuk jalur yang tidak membawa air minum, atau dikembalikan.

Contoh 9: mengisi catatan substitusi. Pasak poros asli dari baja tahan karat tidak tersedia, dan pasak dari mutu tahan karat lain yang lebih mudah didapat diusulkan. Catatan diisi: komponen dan nomor suku cadang, mutu asli dari daftar suku cadang, mutu pengganti dan sertifikatnya, alasan, pemeriksaan bahwa kekuatan dan ketahanan korosinya tidak lebih rendah, persetujuan penyelia teknik, tanggal pasang, dan pemeriksaan pertama saat perawatan berikutnya.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan minta keputusan pabrik, insinyur, atau penyelia bila:

1. Pengganti diusulkan untuk komponen keselamatan, bertekanan, angkat, kontak pangan, atau penyekat listrik.
2. Spesifikasi bahan asli tidak diketahui dan komponen menahan beban atau bahan kimia berbahaya.
3. Pengganti lebih baik di satu sifat tetapi belum dicek di syarat lain.
4. Barang datang tanpa sertifikat yang diminta, dengan nomor lot yang tidak cocok, atau dengan tanda yang meragukan.
5. Garansi mesin masih berlaku dan pengaruh suku cadang pengganti terhadap garansi belum diketahui.
6. Tidak ada orang yang berwenang menyetujui substitusi dan mencatatnya.

Salah tafsir yang sering terjadi

1. "Ukuran sama berarti suku cadang sama." Bahan, perlakuan panas, dan kehalusan permukaan sama pentingnya.
2. "Lebih mahal berarti lebih baik." Bahan yang lebih mahal dapat lebih buruk untuk syarat tertentu.
3. "Lebih kuat selalu aman." Bahan atau baut yang lebih kuat dapat lebih getas atau lebih rentan penggetasan hidrogen.
4. "Tabel padanan cukup untuk semua komponen." Padanan hanya titik awal; komponen penting memerlukan perbandingan standar.
5. "Catatan substitusi hanya formalitas." Tanpa catatan, kegagalan berikutnya tidak dapat diselidiki dan kesalahan yang sama terulang.
6. "Suku cadang yang sudah dipasang tidak perlu dipantau." Pengganti yang belum terbukti perlu pemeriksaan pertama yang lebih awal.

Hubungan dengan bab lain

Bab ini menutup rak Ilmu Material dengan memakai semua bab sebelumnya. Bab 1 memberi kerangka pemilihan bahan, Bab 2 sampai Bab 4 sifat bahan, Bab 5 cara uji dan sertifikat, Bab 6 perlakuan panas, dan Bab 7 mekanisme kegagalan yang harus dihindari pengganti. Bab 9 · Mekanikal & Mekatronika, Bab 3 · Mekanikal & Mekatronika, dan Bab 4 · Mekanikal & Mekatronika membahas segel, baut, dan bantalan yang paling sering diganti, Bab 22 · Kimia polimer dan elastomer, Bab 12 · Mekanikal & Mekatronika pengukuran barang datang, Bab 1 · Kerja Lapangan & Serah Terima dokumentasi dan serah terima, Bab 14 · Mekanikal & Mekatronika pemantauan kondisi, dan Bab 19 · Kimia korosi galvanik pada pasangan bahan baru.

Latihan dan pembahasan

1. Susun syarat layanan untuk bus engsel penutup mesin pencuci piring yang terkena air panas berdeterjen dan uap.
2. Mengapa "ukuran sama" tidak cukup sebagai spesifikasi untuk selongsong segel?
3. Dengan indeks $E^{1/3}/\rho$, bandingkan pelat baja tahan karat (E 193 gigapascal, massa jenis 8,0) dengan pelat baja karbon untuk kekakuan lentur yang sama.
4. Sebutkan dua risiko mengganti baut baja karbon dengan baut baja tahan karat pada rangka aluminium yang basah.
5. Apa yang dilakukan bila kiriman pena yang dikeraskan datang tanpa sertifikat, padahal sertifikat diminta dalam pesanan?
6. Mengapa pengganti yang belum terbukti diperiksa lebih awal daripada suku cadang asli?

Kunci jawaban beralasan

1. Bergesekan dengan pena baja, mungkin tanpa pelumas; suhu air panas dan uap; deterjen basa dan sanitiser; beban kecil tetapi berulang; kecocokan dengan pangan bila berada di daerah pangan; dan mudah didapat. Dari syarat itu, perunggu atau plastik teknik yang tahan suhu dan kimia menjadi calon yang dibandingkan.
2. Selongsong segel harus keras dan halus permukaannya agar bibir segel tidak mengausnya dan segel tidak robek. Bahan, kekerasan, dan kehalusan permukaan menentukan umur segel dan bantalan, dan semua itu tidak terlihat dari ukuran.
3. Baja tahan karat $193^{1/3}/8{,}0 = 5{,}78/8{,}0 = 0{,}72$ dibanding baja karbon $0{,}745$. Massanya untuk kekakuan yang sama sekitar $0{,}745/0{,}72 = 1{,}03$ kali, jadi hampir sama.
4. Ulir baut baja tahan karat dapat macet saat dikencangkan, dan pasangan baja tahan karat dengan aluminium di tempat basah membentuk sel galvanik yang mengorosi aluminium. Kekuatan baut dan torsinya juga perlu dicek.
5. Kiriman dikarantina dan pemasok diminta sertifikat dengan nomor peleburan yang cocok. Bila sertifikat tidak ada, pena diuji di laboratorium atau dikembalikan; pena tidak dipasang sebelum keputusan.
6. Pengganti belum mempunyai riwayat umur, jadi mekanisme kegagalan yang tidak terduga perlu ditangkap sebelum merusak bagian lain. Pemeriksaan awal memberi data untuk membandingkan dengan umur suku cadang asli.

Referensi