Kalkulator Utas untuk Ukuran Sekrup & Baut

Pengenalan Ukuran Utas

Pengukuran utas adalah parameter penting bagi insinyur, tukang mesin, dan penggemar DIY yang bekerja dengan pengikat seperti sekrup, baut, dan mur. Kalkulator Utas menyediakan cara yang sederhana namun kuat untuk menentukan dimensi utas yang penting termasuk kedalaman utas, diameter minor, dan diameter pitch berdasarkan diameter mayor dan pitch (atau utas per inci). Baik Anda bekerja dengan sistem utas metrik atau imperial, kalkulator ini membantu memastikan kecocokan, fungsi, dan saling tukar komponen berulir dalam perakitan mekanis, proses manufaktur, dan aplikasi perbaikan.

Memahami geometri utas sangat penting untuk memilih pengikat yang tepat, mengebor lubang dengan benar, dan memastikan komponen saling cocok dengan baik. Panduan komprehensif ini menjelaskan dasar-dasar pengukuran utas, rumus perhitungan, dan aplikasi praktis untuk membantu Anda bekerja dengan percaya diri dengan pengikat berulir di berbagai industri dan proyek.

Dasar-Dasar Pengukuran Utas

Istilah Kunci Utas

Sebelum menyelami perhitungan, penting untuk memahami istilah dasar yang digunakan dalam pengukuran utas:

• Diameter Mayor: Diameter terbesar dari utas, diukur dari puncak ke puncak di sepanjang profil utas.
• Diameter Minor: Diameter terkecil dari utas, diukur dari akar ke akar di sepanjang profil utas.
• Diameter Pitch: Diameter teoritis yang terletak di tengah antara diameter mayor dan minor.
• Pitch: Jarak antara puncak utas yang berdekatan (utas metrik) atau kebalikan dari utas per inci (utas imperial).
• Kedalaman Utas: Jarak radial antara diameter mayor dan minor, yang menunjukkan seberapa dalam utas dipotong.
• Utas Per Inci (TPI): Jumlah puncak utas per inci, digunakan dalam sistem utas imperial.
• Lead: Jarak aksial yang dicapai komponen berulir dalam satu putaran penuh.
• Sudut Utas: Sudut yang terbentuk antara sisi utas (60° untuk metrik, 55° untuk imperial).

Standar dan Sistem Utas

Dua sistem pengukuran utas utama digunakan di seluruh dunia:

1. Sistem Utas Metrik (ISO):

   • Ditandai dengan huruf 'M' diikuti oleh diameter mayor dalam milimeter
   • Menggunakan pitch yang diukur dalam milimeter
   • Sudut utas standar adalah 60°
   • Contoh: M10×1.5 (diameter mayor 10mm dengan pitch 1.5mm)

2. Sistem Utas Imperial (Unified/UTS):

   • Diukur dalam inci
   • Menggunakan utas per inci (TPI) alih-alih pitch
   • Sudut utas standar adalah 60° (awal 55° untuk utas Whitworth)
   • Contoh: 3/8"-16 (diameter mayor 3/8" dengan 16 utas per inci)

Rumus Pengukuran Utas

Perhitungan Kedalaman Utas

Kedalaman utas menunjukkan seberapa dalam utas dipotong dan merupakan dimensi kritis untuk keterlibatan utas yang tepat.

Untuk Utas Metrik:

Kedalaman utas (h) dihitung sebagai:

$h = 0.6134 \times P$

Di mana:

• h = kedalaman utas (mm)
• P = pitch (mm)

Untuk Utas Imperial:

Kedalaman utas (h) dihitung sebagai:

$h = 0.6134 \times \frac{25.4}{TPI}$

Di mana:

• h = kedalaman utas (mm)
• TPI = utas per inci

Perhitungan Diameter Minor

Diameter minor adalah diameter terkecil dari utas dan sangat penting untuk menentukan jarak bebas dan kecocokan.

Untuk Utas Metrik:

Diameter minor (d₁) dihitung sebagai:

$d_1 = d - 2h = d - 1.226868 \times P$

Di mana:

• d₁ = diameter minor (mm)
• d = diameter mayor (mm)
• P = pitch (mm)

Untuk Utas Imperial:

Diameter minor (d₁) dihitung sebagai:

$d_1 = d - 1.226868 \times \frac{25.4}{TPI}$

Di mana:

• d₁ = diameter minor (mm atau inci)
• d = diameter mayor (mm atau inci)
• TPI = utas per inci

Perhitungan Diameter Pitch

Diameter pitch adalah diameter teoritis di mana ketebalan utas sama dengan lebar ruang.

Untuk Utas Metrik:

Diameter pitch (d₂) dihitung sebagai:

$d_2 = d - 0.6495 \times P$

Di mana:

• d₂ = diameter pitch (mm)
• d = diameter mayor (mm)
• P = pitch (mm)

Untuk Utas Imperial:

Diameter pitch (d₂) dihitung sebagai:

$d_2 = d - 0.6495 \times \frac{25.4}{TPI}$

Di mana:

• d₂ = diameter pitch (mm atau inci)
• d = diameter mayor (mm atau inci)
• TPI = utas per inci

Cara Menggunakan Kalkulator Utas

Kalkulator Utas kami menyederhanakan perhitungan kompleks ini, memberikan pengukuran utas yang akurat dengan hanya beberapa input. Ikuti langkah-langkah ini untuk menggunakan kalkulator dengan efektif:

1. Pilih Jenis Utas: Pilih antara sistem utas metrik atau imperial berdasarkan spesifikasi pengikat Anda.

2. Masukkan Diameter Mayor:

   • Untuk utas metrik: Masukkan diameter dalam milimeter (misalnya, 10mm untuk baut M10)
   • Untuk utas imperial: Masukkan diameter dalam inci (misalnya, 0.375 untuk baut 3/8")

3. Tentukan Pitch atau TPI:

   • Untuk utas metrik: Masukkan pitch dalam milimeter (misalnya, 1.5mm)
   • Untuk utas imperial: Masukkan utas per inci (misalnya, 16 TPI)

4. Lihat Hasil: Kalkulator akan secara otomatis menampilkan:

   • Kedalaman utas
   • Diameter minor
   • Diameter pitch

5. Salin Hasil: Gunakan tombol salin untuk menyimpan hasil untuk dokumentasi atau perhitungan lebih lanjut.

Contoh Perhitungan

Contoh Utas Metrik:

Untuk baut M10×1.5:

• Diameter Mayor: 10mm
• Pitch: 1.5mm
• Kedalaman Utas: 0.6134 × 1.5 = 0.920mm
• Diameter Minor: 10 - 1.226868 × 1.5 = 8.160mm
• Diameter Pitch: 10 - 0.6495 × 1.5 = 9.026mm

Contoh Utas Imperial:

Untuk baut 3/8"-16:

• Diameter Mayor: 0.375 inci (9.525mm)
• TPI: 16
• Pitch: 25.4/16 = 1.588mm
• Kedalaman Utas: 0.6134 × 1.588 = 0.974mm
• Diameter Minor: 9.525 - 1.226868 × 1.588 = 7.574mm
• Diameter Pitch: 9.525 - 0.6495 × 1.588 = 8.493mm

Aplikasi Praktis dan Kasus Penggunaan

Rekayasa dan Manufaktur

Perhitungan utas sangat penting dalam berbagai proses rekayasa dan manufaktur:

1. Desain Produk: Insinyur menggunakan pengukuran utas untuk menentukan pengikat yang memenuhi persyaratan beban dan batasan ruang.

2. CNC Machining: Tukang mesin perlu dimensi utas yang akurat untuk memprogram operasi pemotongan utas pada mesin bubut dan frais.

3. Kontrol Kualitas: Inspektur memverifikasi dimensi utas untuk memastikan kepatuhan terhadap spesifikasi dan standar.

4. Pemilihan Alat: Memilih pahat, die, dan pengukur utas yang tepat memerlukan pengetahuan tentang dimensi utas.

5. 3D Printing: Merancang komponen berulir untuk manufaktur aditif memerlukan spesifikasi utas yang tepat.

Perbaikan Otomotif dan Mekanik

Bahkan untuk proyek rumah, memahami ukuran utas bisa sangat berharga:

1. Perakitan Furnitur: Mengidentifikasi pengikat yang tepat untuk perakitan atau perbaikan.

2. Perbaikan Pipa: Mencocokkan jenis dan ukuran utas untuk fitting dan perlengkapan pipa.

3. Pemeliharaan Sepeda: Bekerja dengan standar utas khusus yang digunakan dalam komponen sepeda.

4. Kandang Elektronik: Memastikan keterlibatan utas yang tepat untuk sekrup pemasangan dalam perangkat elektronik.

5. Peralatan Taman: Memperbaiki atau mengganti komponen berulir dalam alat pemotong rumput dan taman.

Alternatif untuk Perhitungan Utas Standar

Sementara rumus yang diberikan dalam kalkulator ini mencakup utas V standar (utasan metrik ISO dan utas Unified), ada bentuk utas lain dengan metode perhitungan yang berbeda:

1. Utas Acme: Digunakan untuk transmisi daya, ini memiliki sudut utas 29° dan perhitungan kedalaman yang berbeda.

2. Utas Buttress: Dirancang untuk beban tinggi dalam satu arah, dengan profil utas asimetris.

3. Utas Persegi: Menawarkan efisiensi maksimum untuk transmisi daya tetapi lebih sulit untuk diproduksi.

4. Utas Meruncing: Digunakan dalam fitting pipa, memerlukan perhitungan yang memperhitungkan sudut meruncing.

5. Utas Multi-start: Memiliki beberapa heliks utas, memerlukan penyesuaian pada perhitungan lead dan pitch.

Untuk bentuk utas khusus ini, rumus dan standar spesifik harus dirujuk.

Sejarah Standar dan Pengukuran Utas

Perkembangan sistem utas standar memiliki sejarah yang kaya yang berlangsung selama beberapa abad:

Perkembangan Awal

Sebelum standarisasi, setiap pengrajin membuat komponen berulir mereka sendiri, membuat pertukaran tidak mungkin. Upaya pertama untuk standarisasi muncul pada akhir abad ke-18:

• 1797: Henry Maudslay mengembangkan mesin bubut pemotong sekrup pertama, memungkinkan produksi utas yang lebih konsisten.
• 1841: Joseph Whitworth mengusulkan sistem utas standar di Inggris, dengan sudut utas 55° dan pitch tertentu untuk setiap diameter.
• 1864: William Sellers memperkenalkan sistem utas yang disederhanakan di Amerika Serikat, dengan sudut utas 60°, yang menjadi standar Amerika.

Evolusi Standar Modern

Abad ke-20 melihat kemajuan signifikan dalam standarisasi utas:

• 1948: Standar Utas Unified (UTS) ditetapkan sebagai kompromi antara sistem Amerika dan Inggris.
• 1960-an: Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO) mengembangkan standar utas metrik, yang telah menjadi sistem dominan di seluruh dunia.
• 1970-an: Banyak negara mulai beralih dari sistem imperial ke metrik.
• Hari Ini: Baik sistem utas metrik ISO maupun imperial Unified coexist, dengan metrik lebih umum dalam desain baru secara global, sementara utas imperial tetap umum di Amerika Serikat dan sistem warisan.

Kemajuan Teknologi

Teknologi modern telah merevolusi pengukuran dan manufaktur utas:

• Mikrometer dan Kaliper Digital: Memungkinkan pengukuran dimensi utas yang tepat.
• Pengukur Pitch Utas: Memungkinkan identifikasi cepat pitch utas atau TPI.
• Kompilator Optik: Memberikan inspeksi visual yang detail dari profil utas.
• Mesin Pengukur Koordinat (CMM): Menawarkan pengukuran utas otomatis dan presisi tinggi.
• Pemindaian 3D: Membuat model digital dari utas yang ada untuk analisis atau reproduksi.

Contoh Kode Pengukuran Utas

Berikut adalah contoh cara menghitung dimensi utas dalam berbagai bahasa pemrograman:

1' Fungsi Excel VBA untuk Perhitungan Utas Metrik
2Function MetricThreadDepth(pitch As Double) As Double
3    MetricThreadDepth = 0.6134 * pitch
4End Function
5
6Function MetricMinorDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
7    MetricMinorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch)
8End Function
9
10Function MetricPitchDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
11    MetricPitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch)
12End Function
13
14' Penggunaan:
15' =MetricThreadDepth(1.5)
16' =MetricMinorDiameter(10, 1.5)
17' =MetricPitchDiameter(10, 1.5)
18

1def calculate_thread_dimensions(major_diameter, thread_type, pitch=None, tpi=None):
2    """Menghitung dimensi utas untuk utas metrik atau imperial.
3    
4    Args:
5        major_diameter (float): Diameter mayor dalam mm atau inci
6        thread_type (str): 'metrik' atau 'imperial'
7        pitch (float, opsional): Pitch utas dalam mm untuk utas metrik
8        tpi (float, opsional): Utas per inci untuk utas imperial
9        
10    Returns:
11        dict: Dimensi utas termasuk kedalaman utas, diameter minor, dan diameter pitch
12    """
13    if thread_type == 'metrik' and pitch:
14        thread_depth = 0.6134 * pitch
15        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch)
16        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch)
17    elif thread_type == 'imperial' and tpi:
18        pitch_mm = 25.4 / tpi
19        thread_depth = 0.6134 * pitch_mm
20        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch_mm)
21        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch_mm)
22    else:
23        raise ValueError("Parameter input tidak valid")
24        
25    return {
26        'thread_depth': thread_depth,
27        'minor_diameter': minor_diameter,
28        'pitch_diameter': pitch_diameter
29    }
30
31# Contoh penggunaan:
32metric_results = calculate_thread_dimensions(10, 'metrik', pitch=1.5)
33imperial_results = calculate_thread_dimensions(0.375, 'imperial', tpi=16)
34
35print(f"Utas M10x1.5 - Kedalaman Utas: {metric_results['thread_depth']:.3f}mm")
36print(f"Utas 3/8\"-16 - Kedalaman Utas: {imperial_results['thread_depth']:.3f}mm")
37

1function calculateThreadDimensions(majorDiameter, threadType, pitchOrTpi) {
2  let threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter, pitch;
3  
4  if (threadType === 'metrik') {
5    pitch = pitchOrTpi;
6  } else if (threadType === 'imperial') {
7    pitch = 25.4 / pitchOrTpi; // Konversi TPI ke pitch dalam mm
8  } else {
9    throw new Error('Tipe utas tidak valid');
10  }
11  
12  threadDepth = 0.6134 * pitch;
13  minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
14  pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
15  
16  return {
17    threadDepth,
18    minorDiameter,
19    pitchDiameter
20  };
21}
22
23// Contoh penggunaan:
24const metricResults = calculateThreadDimensions(10, 'metrik', 1.5);
25console.log(`M10x1.5 - Kedalaman Utas: ${metricResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
26
27const imperialResults = calculateThreadDimensions(9.525, 'imperial', 16); // 3/8" = 9.525mm
28console.log(`3/8"-16 - Kedalaman Utas: ${imperialResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
29

1public class ThreadCalculator {
2    public static class ThreadDimensions {
3        private final double threadDepth;
4        private final double minorDiameter;
5        private final double pitchDiameter;
6        
7        public ThreadDimensions(double threadDepth, double minorDiameter, double pitchDiameter) {
8            this.threadDepth = threadDepth;
9            this.minorDiameter = minorDiameter;
10            this.pitchDiameter = pitchDiameter;
11        }
12        
13        public double getThreadDepth() { return threadDepth; }
14        public double getMinorDiameter() { return minorDiameter; }
15        public double getPitchDiameter() { return pitchDiameter; }
16    }
17    
18    public static ThreadDimensions calculateMetricThreadDimensions(double majorDiameter, double pitch) {
19        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
20        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
21        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
22        
23        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
24    }
25    
26    public static ThreadDimensions calculateImperialThreadDimensions(double majorDiameter, double tpi) {
27        double pitch = 25.4 / tpi; // Konversi TPI ke pitch dalam mm
28        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
29        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
30        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
31        
32        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
33    }
34    
35    public static void main(String[] args) {
36        // Contoh: U10x1.5 utas metrik
37        ThreadDimensions metricResults = calculateMetricThreadDimensions(10.0, 1.5);
38        System.out.printf("U10x1.5 - Kedalaman Utas: %.3f mm%n", metricResults.getThreadDepth());
39        
40        // Contoh: 3/8"-16 utas imperial (3/8" = 9.525mm)
41        ThreadDimensions imperialResults = calculateImperialThreadDimensions(9.525, 16.0);
42        System.out.printf("3/8\"-16 - Kedalaman Utas: %.3f mm%n", imperialResults.getThreadDepth());
43    }
44}
45

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa perbedaan antara pitch dan utas per inci (TPI)?

Pitch adalah jarak antara puncak utas yang berdekatan, diukur dalam milimeter untuk utas metrik. Utas per inci (TPI) adalah jumlah puncak utas per inci, digunakan dalam sistem utas imperial. Mereka saling terkait dengan rumus: Pitch (mm) = 25.4 / TPI.

Bagaimana cara menentukan apakah utas itu metrik atau imperial?

Utas metrik biasanya memiliki diameter dan pitch yang dinyatakan dalam milimeter (misalnya, M10×1.5), sementara utas imperial memiliki diameter dalam pecahan atau desimal inci dan jumlah utas dalam TPI (misalnya, 3/8"-16). Utas metrik memiliki sudut utas 60°, sementara beberapa utas imperial yang lebih lama (Whitworth) memiliki sudut 55°.

Apa itu keterlibatan utas dan seberapa banyak yang dibutuhkan untuk koneksi yang aman?

Keterlibatan utas mengacu pada panjang aksial kontak utas antara bagian yang saling terkait. Untuk sebagian besar aplikasi, keterlibatan utas minimum yang direkomendasikan adalah 1× diameter mayor untuk pengikat baja dan 1.5× diameter mayor untuk aluminium atau bahan lembut lainnya. Aplikasi kritis mungkin memerlukan lebih banyak keterlibatan.

Bagaimana utas kasar dan halus berbeda dalam aplikasi mereka?

Utas kasar memiliki nilai pitch yang lebih besar (lebih sedikit utas per inci) dan lebih mudah dirakit, lebih tahan terhadap penyilangan, dan lebih baik digunakan dalam bahan lembut atau di mana perakitan/pembongkaran sering diperlukan. Utas halus memiliki nilai pitch yang lebih kecil (lebih banyak utas per inci) dan memberikan kekuatan tarik yang lebih besar, lebih baik tahan terhadap getaran yang dapat mengendorkan, dan kemampuan penyesuaian yang lebih presisi.

Bagaimana cara mengonversi antara ukuran utas metrik dan imperial?

Untuk mengonversi dari imperial ke metrik:

• Diameter (mm) = Diameter (inci) × 25.4
• Pitch (mm) = 25.4 / TPI

Untuk mengonversi dari metrik ke imperial:

• Diameter (inci) = Diameter (mm) / 25.4
• TPI = 25.4 / Pitch (mm)

Apa perbedaan antara diameter mayor, minor, dan pitch?

Diameter mayor adalah diameter terbesar dari utas, diukur dari puncak ke puncak. Diameter minor adalah diameter terkecil, diukur dari akar ke akar. Diameter pitch adalah diameter teoritis di tengah antara diameter mayor dan minor, di mana ketebalan utas sama dengan lebar ruang.

Bagaimana cara mengukur pitch utas atau TPI dengan akurat?

Untuk utas metrik, gunakan pengukur pitch utas dengan skala metrik. Untuk utas imperial, gunakan pengukur pitch utas dengan skala TPI. Tempatkan pengukur di sepanjang utas sampai Anda menemukan kecocokan yang sempurna. Sebagai alternatif, Anda dapat mengukur jarak antara sejumlah utas tertentu dan membaginya dengan jumlah tersebut untuk menemukan pitch.

Apa itu kelas toleransi utas dan bagaimana pengaruhnya terhadap kecocokan?

Kelas toleransi utas mendefinisikan variasi yang diizinkan dalam dimensi utas untuk mencapai berbagai jenis kecocokan. Dalam sistem metrik ISO, toleransi ditandai dengan angka dan huruf (misalnya, 6g untuk utas eksternal, 6H untuk utas internal). Angka yang lebih tinggi menunjukkan toleransi yang lebih ketat. Huruf menunjukkan apakah toleransi diterapkan ke arah atau menjauh dari material.

Apa perbedaan antara utas tangan kanan dan tangan kiri?

Utas tangan kanan mengencang saat diputar searah jarum jam dan mengendur saat diputar berlawanan arah jarum jam. Mereka adalah jenis yang paling umum. Utas tangan kiri mengencang saat diputar berlawanan arah jarum jam dan mengendur saat diputar searah jarum jam. Utas tangan kiri digunakan dalam aplikasi khusus di mana operasi normal dapat menyebabkan utas tangan kanan mengendur, seperti di sisi kiri kendaraan atau pada fitting gas.

Bagaimana sealant dan pelumas utas mempengaruhi keterlibatan utas?

Sealant dan pelumas utas dapat mempengaruhi kecocokan yang dirasakan dari koneksi berulir. Sealant mengisi celah antara utas, berpotensi mengubah dimensi efektif. Pelumas mengurangi gesekan, yang dapat menyebabkan pengencangan berlebih jika spesifikasi torsi tidak memperhitungkan pelumas. Selalu ikuti rekomendasi produsen untuk sealant dan pelumas.

Referensi

1. ISO 68-1:1998. "ISO utas sekrup tujuan umum — Profil dasar — Utas metrik."
2. ASME B1.1-2003. "Utas Sekrup Inch Unified (UN dan UNR Thread Form)."
3. Machinery's Handbook, Edisi ke-31. Industrial Press, 2020.
4. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. (2016). Machinery's Handbook (Edisi ke-30). Industrial Press.
5. Smith, Carroll. "Menghitung Dimensi Utas." American Machinist, 2010.
6. Spesifikasi Utas Whitworth Standar Inggris (BSW) dan Halus Standar Inggris (BSF).
7. ISO 965-1:2013. "ISO utas sekrup metrik tujuan umum — Toleransi."
8. Deutsches Institut für Normung. "DIN 13-1: ISO utas sekrup metrik tujuan umum."
9. Komite Standar Industri Jepang. "JIS B 0205: Utas sekrup metrik tujuan umum."
10. American National Standards Institute. "ANSI/ASME B1.13M: Utas Sekrup Metrik: Profil M."

---

Siap untuk menghitung ukuran utas untuk proyek Anda? Gunakan Kalkulator Utas kami di atas untuk dengan cepat menentukan kedalaman utas, diameter minor, dan diameter pitch untuk utas metrik atau imperial. Cukup masukkan spesifikasi utas Anda dan dapatkan hasil yang akurat secara instan untuk memastikan kecocokan dan fungsi komponen berulir Anda.