Fungsi utama “locknut” atau mur pengunci adalah untuk mencegah sambungan baut mengendur sendiri akibat getaran dan beban dinamis dengan cara menciptakan gaya gesek atau hambatan mekanis tambahan pada ulir.
Pada setiap proyek konstruksi baja, dari jembatan baja hingga gudang baja, integritas setiap sambungan baut (bolted joint) adalah hal yang krusial. Getaran, baik dari lalu lintas, mesin industri, maupun beban lingkungan seperti beban angin (wind load) dan beban gempa (seismic load), menjadi ancaman senyap yang dapat menyebabkan mur kendur. Fenomena ini, jika tidak diantisipasi, dapat mengurangi stabilitas struktur dan berpotensi menyebabkan kegagalan katastropik. Di sinilah peran vital locknut atau mur pengunci menjadi sangat penting.
Penelitian dan pengujian standar, seperti Junker Test (DIN 65151), menunjukkan bahwa getaran transversal (tegak lurus sumbu baut) adalah penyebab utama mur kendur. Dalam pengujian ini, sambungan baut tanpa pengunci dapat kehilangan seluruh beban pra-tariknya (preload) hanya dalam hitungan detik, membuktikan betapa berbahayanya getaran bagi elemen struktur baja.
Mengapa Getaran Menjadi Musuh Utama Sambungan Baut pada Struktur Baja?
Getaran menyebabkan gerakan mikro transversal antara permukaan ulir baut dan mur. Gerakan berulang ini secara bertahap mengatasi gaya gesek statis yang menahan mur di tempatnya, mengakibatkan rotasi balik (kendur) dan hilangnya gaya jepit (preload) secara signifikan.
Untuk memahami mengapa getaran begitu merusak, kita perlu melihat fisika di balik sambungan baut (bolted joint). Saat baut (bolt) dikencangkan menggunakan kunci pas torsi (torque wrench), baut tersebut meregang seperti pegas, menciptakan gaya jepit yang disebut preload. Gaya inilah yang sebenarnya menyatukan komponen struktur baja. Gaya gesek pada ulir dan di bawah kepala mur (nut) mencegah mur berputar kembali.
Namun, ketika getaran transversal terjadi, terjadi slip sesaat pada permukaan kontak. Setiap siklus getaran memungkinkan mur untuk berputar sedikit demi sedikit ke arah yang lebih longgar. Proses ini menyebabkan hilangnya preload secara bertahap. Tanpa preload yang cukup, sambungan menjadi tidak efektif dan komponen yang disambung bisa bergeser, yang sangat berbahaya pada proyek konstruksi baja kritis.
Analisis Getaran:
- Getaran Transversal Paling Berbahaya: Getaran yang sejajar dengan sumbu baut (aksial) tidak terlalu berbahaya dibandingkan getaran transversal (geser).
- Pentingnya Preload: Preload yang tidak mencukupi adalah salah satu penyebab utama kegagalan sambungan. Jika preload hilang, kekuatan sambungan akan anjlok.
- Standar Pengujian: Junker Test (DIN 65151/ISO 16130) adalah metode standar industri untuk menguji ketahanan sebuah sistem pengunci terhadap getaran. Tes ini secara kuantitatif menunjukkan seberapa cepat sebuah sambungan kehilangan preload di bawah getaran terkontrol.
Bagaimana Cara Kerja Locknut untuk Mengunci Baut Secara Efektif?
Locknut bekerja melalui dua mekanisme utama: (1) Prevailing Torque, di mana mur memberikan hambatan gesek konstan selama pemasangan dan pelepasan, atau (2) Tension-Induced, di mana mur baru mengunci saat dikencangkan pada permukaan, menciptakan gaya tambahan untuk menahan getaran.
Locknut dirancang secara cerdas untuk melawan mekanisme pelonggaran akibat getaran. Berbeda dengan mur standar, locknut memiliki fitur internal yang secara aktif mencegah rotasi balik. Berikut adalah dua kategori utamanya:
Prevailing Torque Locknuts (Mur Torsi Konstan)
- Mekanisme: Jenis ini memiliki fitur yang terdeformasi secara elastis atau elemen non-logam yang menciptakan gesekan konstan pada ulir baut (bolt) bahkan sebelum mur dikencangkan sepenuhnya. Anda akan merasakan hambatan saat memutarnya dari awal hingga akhir.
- Contoh:
- Nylon Insert Locknut (Nyloc): Memiliki cincin nilon di bagian atas yang mencengkeram ulir baut dengan kuat.
- All-Metal Locknut (Stover/Top Lock): Bagian atas mur sengaja dibuat tidak simetris atau terdistorsi untuk menjepit ulir baut.
- Kelebihan: Tetap di posisinya bahkan jika preload hilang sepenuhnya, cocok untuk digunakan sebagai mur penghenti (stop nut).
Free-Spinning / Tension-Induced Locknuts (Mur Putar Bebas)
- Mekanisme: Mur jenis ini dapat diputar dengan bebas di sepanjang ulir baut hingga menyentuh permukaan kerja. Penguncian baru aktif saat torsi akhir diterapkan, yang mengaktifkan mekanisme pengunciannya.
- Contoh:
- Serrated Flange Nut: Memiliki flensa (kerah) dengan gerigi di bagian bawahnya. Gerigi ini “menggigit” permukaan material saat dikencangkan, mencegah mur berputar mundur.
- Castellated Nut: Memiliki slot seperti mahkota yang dipasangkan dengan pin (cotter pin) yang dimasukkan melalui lubang pada baut, memberikan penguncian mekanis positif.
Apa Saja Kelebihan dan Kekurangan Jenis Locknut Paling Umum?
Nylon Insert Locknut sangat baik untuk aplikasi suhu sedang dan tidak merusak permukaan, namun performanya menurun setelah beberapa kali pakai. Serrated Flange Locknut menawarkan ketahanan getaran yang superior pada permukaan logam, tetapi dapat merusak permukaan dan kurang ideal untuk penggunaan berulang.
Setiap jenis locknut memiliki keunggulan dan keterbatasan yang membuatnya cocok untuk aplikasi yang berbeda dalam konstruksi baja berat.
Nylon Insert Locknut (Nyloc)
- Kelebihan:
- Tidak Merusak Ulir: Cincin nilon bersifat lunak dan tidak merusak ulir baut, memungkinkan penggunaan pada baut mutu tinggi (high-strength bolt).
- Fungsi Penyegelan: Cincin nilon dapat memberikan sedikit perlindungan terhadap masuknya kotoran dan kelembapan.
- Dapat Digunakan Kembali (Terbatas): Umumnya dapat digunakan beberapa kali, meskipun torsi pengunciannya akan berkurang setiap kali dilepas.
- Kekurangan:
- Batasan Suhu: Tidak cocok untuk aplikasi suhu tinggi (biasanya di atas 120°C) karena nilon dapat meleleh atau kehilangan elastisitasnya.
- Kerentanan Kimia: Kinerja dapat terpengaruh oleh bahan kimia tertentu.
- Penurunan Performa: Efektivitas penguncian berkurang secara signifikan setelah penggunaan pertama.
Serrated Flange Locknut
- Kelebihan:
- Ketahanan Getaran Ekstrem: Gerigi yang menggigit permukaan memberikan ketahanan yang sangat baik terhadap pelonggaran akibat getaran hebat.
- Desain Satu Bagian: Menggabungkan fungsi mur dan ring pengunci (washer lock) dalam satu komponen, menyederhanakan proses perakitan (assembly).
- Tahan Suhu Tinggi: Karena seluruhnya terbuat dari logam, jenis ini ideal untuk aplikasi suhu tinggi di mana nyloc tidak dapat digunakan.
- Kekurangan:
- Merusak Permukaan: Gerigi dapat merusak permukaan material yang disambung, terutama pada material yang lebih lunak atau yang memiliki lapisan pelapis anti korosi.
- Tidak Ideal untuk Penggunaan Ulang: Efektivitas gerigi berkurang setelah dikencangkan dan dilepas karena dapat menumpulkan gerigi atau meratakan permukaan material.
- Membutuhkan Permukaan Keras: Kurang efektif pada permukaan yang sangat keras di mana gerigi tidak dapat “menggigit” dengan baik.
Locknut vs. Mur Standar + Ring Pengunci (Lock Washer)?
Locknut secara signifikan lebih unggul daripada kombinasi mur standar dan split lock washer dalam menahan getaran. Banyak studi, termasuk dari NASA, menunjukkan bahwa split lock washer tidak efektif dan bahkan dapat mempercepat hilangnya preload karena hanya berfungsi sebagai pegas saat pengencangan awal.
Banyak yang masih mengandalkan split lock washer (ring per belah) sebagai solusi anti-getaran. Namun, pengujian modern menunjukkan bahwa metode ini sudah usang dan tidak dapat diandalkan untuk aplikasi kritis.
| Kriteria | Locknut (Nyloc/All-Metal) | Mur Standar + Split Lock Washer | Mur Standar + Toothed Washer |
| Mekanisme Utama | Gesekan internal atau deformasi elastis. | Efek pegas saat pengencangan awal. | Menggigit permukaan material. |
| Efektivitas Getaran | Sangat Tinggi | Sangat Rendah (terbukti tidak efektif) | Sedang |
| Retensi Preload | Baik hingga Sangat Baik | Buruk (cepat kehilangan preload) | Cukup |
| Kerusakan Permukaan | Rendah (Nyloc) hingga Sedang (All-Metal) | Minimal | Tinggi |
| Rekomendasi Aplikasi | Sambungan momen, mesin bergetar, infrastruktur baja kritis. | Aplikasi statis non-kritis. | Aplikasi non-kritis dengan permukaan yang boleh tergores. |
Intinya, split lock washer memberikan rasa aman yang palsu. Begitu baut dikencangkan, ring tersebut menjadi rata dan hanya berfungsi seperti plat washer biasa tanpa kemampuan penguncian aktif. Untuk setiap pekerjaan yang ditangani oleh kontraktor baja di bali, penggunaan locknut yang tepat adalah pilihan yang jauh lebih aman dan andal.
Kesimpulan
Getaran adalah musuh yang tak terhindarkan dalam banyak aplikasi struktur baja. Mengabaikan efeknya pada sambungan baut (bolted joint) dapat membahayakan keselamatan dan integritas seluruh proyek. Locknut bukanlah komponen opsional, melainkan sebuah solusi rekayasa esensial untuk memastikan keandalan jangka panjang.
- Getaran transversal adalah penyebab utama mur kendur dengan menghilangkan preload.
- Locknut bekerja dengan menciptakan gesekan tambahan atau penguncian mekanis untuk melawan rotasi balik.
- Jenis locknut (prevailing torque vs. free-spinning) harus dipilih berdasarkan kebutuhan aplikasi spesifik seperti suhu, getaran, dan frekuensi perawatan.
- Metode tradisional seperti split lock washer terbukti tidak efektif untuk aplikasi getaran dinamis dan harus dihindari pada sambungan kritis.
Selalu evaluasi kondisi operasional sebuah sambungan baja. Untuk sambungan yang akan mengalami getaran, beban dinamis, atau siklus termal, berinvestasi pada locknut yang sesuai dengan standar AISC atau SNI 1729 adalah langkah yang bijaksana.
Untuk proyek Anda berikutnya, ganti semua split lock washer pada sambungan dinamis dengan serrated flange nut untuk permukaan logam atau nylon insert locknut untuk aplikasi yang lebih sensitif. Ini adalah peningkatan sederhana yang secara drastis meningkatkan keamanan dan mengurangi kebutuhan perawatan di masa depan.