Apa itu Flaw Detection ?
Flaw Detection (Deteksi cacat) adalah teknik yang paling umum digunakan di antara semua aplikasi pengujian ultrasonik industri. Umumnya, gelombang suara dengan frekuensi tinggi tercermin dari kekurangan dan menghasilkan pola gema yang jelas. Instrumen portabel merekam dan menampilkan pola gema ini. Pengujian ultrasonik adalah metode pengujian yang aman yang banyak digunakan di berbagai industri jasa dan proses produksi, terutama pada aplikasi dimana lasan dan logam struktural digunakan. Makalah ini memberikan gambaran umum tentang teori, praktik dan penerapan deteksi cacat ultrasonik.
Dasar Teori
Gelombang suara adalah getaran mekanis yang melewati media seperti cairan, padat atau gas. Gelombang ini melewati media dengan kecepatan tertentu dalam arah yang diharapkan. Bila gelombang ini bertabrakan ke dalam batas yang memiliki media yang berbeda, maka gelombang tersebut akan ditransmisikan kembali. Ini adalah prinsip di balik deteksi cacat ultrasonik.
Frekuensi, Kecepatan dan Panjang gelombang
Sebagian besar aplikasi deteksi cacat ultrasonik menggunakan frekuensi antara 500 KHz dan 10 MHz per detik. Pada frekuensi di kisaran megahertz, energi suara bergerak dengan mudah melalui bahan dan cairan yang paling umum, namun tidak lolos secara efisien melalui udara atau gas serupa. Selain itu, gelombang suara dari berbagai jenis perjalanan pada tingkat kecepatan yang berbeda.
Selain itu, panjang gelombang mengacu pada jarak antara dua titik berikutnya dalam siklus gelombang saat melewati media. Hal ini terkait dengan kecepatan dan frekuensi. Dalam deteksi cacat ultrasonik dan ketebalan ultrasonik gaging, batas minimum deteksi adalah setengah panjang gelombang dan ketebalan terukur minimum adalah satu panjang gelombang.
Dalam keadaan padat, gelombang suara dapat hadir dalam mode propagasi yang berbeda yang ditandai oleh jenis gerakan yang terlibat. Modus umum yang digunakan dalam deteksi cacat ultrasonik adalah gelombang geser dan gelombang longitudinal.
Variabel yang membatasi transmisi suara
Bila dibandingkan dengan bahan lembut, heterogen atau granular, material keras dan homogen dapat memantulkan gelombang suara lebih efisien. Tiga faktor, seperti penyebaran balok, atenuasi dan hamburan, mengendalikan jarak yang akan dilalui gelombang suara dalam media tertentu.
Refleksi di Batas
Jumlah koefisien refleksi atau energi yang tercermin dikaitkan dengan hambatan akustik relatif dari kedua bahan tersebut. Dalam aplikasi deteksi cacat ultrasonik, batas logam dan udara biasanya terlihat, dimana koefisien refleksi mencapai 100%. Ini adalah prinsip dasar yang terlibat dalam deteksi cacat ultrasonik.
Sudut Refleksi dan Refraksi
Pada frekuensi ultrasonik, energi suara sangat terarah dan balok suara yang digunakan untuk mendeteksi cacat didefinisikan dengan jelas. Sesuai Hukum Pembatalan Snell, energi suara yang mentransmisikan dari satu bahan ke material lainnya akan membengkokkan. Sinar yang melaju lurus akan bergerak ke arah yang lurus; Namun, balok yang menyentuh batas di tikungan akan membengkokkan.
Ultrasonik transduser
Transduser adalah instrumen yang mampu mengubah energi dari satu negara ke negara lain. Transduser ultrasonik dapat mengubah energi listrik menjadi energi suara dan sebaliknya.
Untuk deteksi cacat ultrasonik, transduser standar menggunakan elemen aktif yang terbuat dari keramik polimer, komposit, atau piezoelektrik. Bila pulsa listrik tegangan tinggi diterapkan pada elemen ini, getaran bergetar melalui spektrum frekuensi tertentu dan menghasilkan gelombang suara. Saat gelombang suara masuk menggetarkan elemen ini, ia menghasilkan pulsa listrik.
Gambar 1. Cross section dari transduser kontak biasa
Dalam aplikasi deteksi cacat, lima jenis transduser ultrasonik biasanya digunakan. Mereka termasuk transduser kontak, transduser pencelupan, transduser garis tunda, transduser sudut sinar, dan transduser elemen ganda.
Portabel Ultrasonic Flaw Detectors
Seri TUD310 adalah detektor cacat ultrasonik yang merupakan instrumen kompak dan portabel berdasarkan mikroprosesor. Mereka ideal untuk aplikasi toko dan lapangan dan menampilkan bentuk gelombang ultrasonik yang mudah dipahami oleh operator terlatih, yang mendeteksi dan mengklasifikasikan kekurangan pada potongan uji. Seri ini terdiri dari tampilan bentuk gelombang, pulser / penerima ultrasonik, modul data logging, dan perangkat lunak dan perangkat keras untuk pengambilan dan analisis sinyal. Untuk mengoptimalkan kinerja transduser, amplitudo pulsa, redaman dan bentuknya bisa dikontrol. Demikian juga, untuk rasio signal-to-noise, gain penerima dan bandwidth dapat dimodifikasi.
Prosedur Deteksi Fleksi Ultrasonic
Operator yang terlatih dapat mengidentifikasi pola gema tertentu yang terkait dengan respons echo dari kekurangan representatif dan bagian yang baik. Hal ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan standar referensi yang benar dan prosedur uji yang diterima bersamaan dengan pengetahuan propagasi gelombang suara yang baik. Dua standar kalibrasi seperti pengujian balok lurus dan pengujian sinar sudut digunakan pada deteksi cacat ultrasonik. Teknik yang terakhir ini biasa digunakan dalam inspeksi las.
Gambar 2. Kursi sudut khas
Kesimpulan
Deteksi cacat ultrasonik adalah metode komparatif. Meskipun beberapa detektor cacat berbasis analog masih diproduksi, kebanyakan instrumen modern menggunakan pemrosesan sinyal digital untuk meningkatkan stabilitas dan akurasi yang ditingkatkan.