IV
ULTRASONIC
TEST
Uraian Materi
Gelombang Ultrasonic adalah gelombang mekanik
seperti gelombang suara yang frekuensinya lebih besar dari 20 kHz. Gelombang
ini dapat dihasilkan dari probe yang
berdasarkan perubahan energi listrik menjadi energi mekanik. Sebaliknya probe juga dapat mengubah energi mekanik
menjadi
energi listrik. Selama perambatannya di dalam material, gelombang ini
dipengaruhi oleh sifat-sifat bahan yang dilalui, misalnya massa jenis, homogenitas, besar butiran, kekerasan dan sebagainya. Sehingga
gelombang ini dapat dipakai untuk mengetahui jenis bahan, tebal dan ada
tidaknya cacat di dalam bahan tersebut. Gelombang Ultrasonic dapat dipantulkan dan dibiaskan oleh permukaan batas
antara dua bahan yang berbeda. Berdasarkan sifat pantulan tersebut dapat
ditentukan tebal bahan, lokasi cacat serta ukuran cacat.
Prinsip
Dasar Ultrasonic
Pemeriksaan tebal bahan atau adanya cacat dalam bahan dengan
gelombang ultrasonic dapat dilakukan
dengan tiga cara yaitu : teknik resonansi, teknik transmisi dan, teknik gema.
Dari ketiga teknik tersebut, teknik gema kontak langsung paling sering digunakan
terutama pada pemeriksaan dilapangan.
a)
Pantulan/Gema
Pada teknik ini, probe
secara bergantian mengeluarkan dan menerima getaran. Tebal bahan dan letak
cacat ditentukan dari letak getaran/gema pada layar osiloskop, sedangkan besarnya ditentukan dari simpangan tinggi
getaran yang diterima kembali. (Gambar 4.1 Rangkaian pesawat ultrasonic
b)
Gelombang Ultrasonic
Gelombang ultrasonic adalah gelombang mekanik
seperti suara, yang frekuensinya lebih besar dari pada 20 kHz. Gelombang ini
mempunyai besaran fisis seperti pada suara yakni panjang gelombang, kecepatan rambat, waktu getar, amplitudo , frekuensi , fasa dan sebagainya. Formula yang berlaku bagi gelombang suara
berlaku pula pada gelombang ultrasonic,
misal
Hukum seperti
hamburan, difraksi, disfersi, disperse
dan hukum gelombang ultrasonic. Tetapi
dalam bahasan selanjutnya diutamakan perhitungan tentang jarak, panjang
gelombang, pantulan dan pembiasan. Dalam perambatannya pada bahan yang sama, kecepatan
dan frekuensi dianggap tetap. Dalam perambatannya dalam berbagai bahan, frekuensi
gelombang selalu dianggap tetap, sedangkan kecepatan rambat bergantung pada jenis
bahan dan mode gelombang. Frekuensi yang sering digunakan untuk uji tanpa rusak
umumnya antara 250 kHz-15 MHz, sedangkan pada pemeriksaan las digunakan
frekuensi 2 MHz-6 MHz.
c)
Mode
Dari cara
bergetar dan perambatannya maka gelombang ultrasonic
dapat menjalar di dalam bahan dalam berbagai mode :
1)
Mode Longitudinal
Mode Longitudinal terjadi bila gelombang ultrasonic
merambat pada suatu arah sejajar dengan arah gerakan atom yang digetarkan, misal
atom digerakkan kekanan dan kekiri sedangkan gelombang bergerak merambat kearah
kekiri atau kekanan. Gelombang longitudinal
dapat merambat pada semua bahan, baik gas, cair maupun padat.
2)
Mode Transversal
Mode Transversal terjadi bila gelombang ultrasonic
merambat pada suatu arah tegak lurus pada arah gerakan atom yang digetarkan, misal
atom digetarkan keatas dan kebawah, sedangkan gelombang merambat kearah kanan
dan kiri. Gelombang transversal hanya
bisa merambat pada benda padat (Gambar 4.2 Mode
Gelombang Transversal dan Longitudinal).
3)
Mode Permukaan
4)
Mode Plat
Mode plat terjadi pada bila gelombang
transversal merambat pada bahan pelat tipis yang tebalnya kurang dari
setengah panjang gelombang. Gerakan atom yang bergetar berbentuk elips. Gelombang
pelat merambat pada seluruh benda uji tipis tersebut, baik dalam bentuk
gelombang simetris atau gelombang asimetris.
d)
Perubahan Mode
Gelombang ultrasonic yang
merambat dalam suatu bahan dapat merubah mode
dari satu mode ke mode lainnya. Perubahan mode ini terjadi misalnya karena
pantulan atau pembiasan. Bila mode
berubah maka kecepatan rambatnya berubah, sedangkan frekuensinya tetap, akibatnya
panjang gelombangnya juga akan berubah.
e) Kemampuan Deteksi
Cacat kecil dapat memantulkan kembali gelombang ultrasonic bila permukaannya cukup
luas. Cacat terkecil yang dapat dideteksi oleh gelombang ultrasonic adalah bila :
f) Kecepatan rambat dan
panjang gelombang
Kecepatan rambat (v) gelombang ultrasonic dalam suatu bahan tergantung pada jenis bahan yang
dilalui oleh mode gelombang tersebut.
g)
Transmisi
Bila gelombang ultrasonic
menjalar dari bahan yang satu ke bahan dua tegak lurus pada permukaan batas
pada kedua bahan tersebut, maka sebagian bahan akan diteruskan sedangkan
sebagian lagi dipantulkan. Intensitas yang diteruskan atau dipantulkan
tergantung pada koefisien transmisi atau refleksinya.
h) Probe (Transducer)
Dalam suatu probe dapat berisi suatu kristal yang
disebut probe tunggal, tetapi dapat
pula berisi dua kristal yang identik (probe
kembar). Bila bidang permukaan kristal sejajar dengan bidang permukaan probe, maka disebut probe normal. Dalam probe normal gelombang yang keluar dari
probe adalah gelombang longitudinal dan arah tegak lurus
terhadap permukaan probe. Bila bidang
permukaan tidak sejajar dengan probe
maka disebut probe sudut. Gelombang yang masuk ke benda uji adalah gelombang transversal dan membentuk sudut
tertentu terhadap garis normal permukaan probe.
Jadi ada empat macam probe yakni : probe normal (tunggal dan kembar) dan Probe sudut (tunggal dan kembar).
Selain empat
macam probe diatas terdapat satu
jenis probe tunggal lainnya yaitu probe universal dimana kristal dapat
diputar dari luar probe sehingga
dapat berfungsi sebagai probe normal
maupun probe sudut.
1)
Probe normal
Probe normal digunakan untuk
mengukur tebal bahan, menentukan lokasi cacat yang sejajar dengan permukaan
benda uji dan menetukan ukuran cacat tersebut.
a)
Pengukuran tebal bahan
Untuk mengukur
tebal bahan, range harus dipilh berdasarkan perkiraan tebal benda uji. Setelah
kalibrasi dengan range yang sesuai, probe diletakkan pada benda uji untuk
memperoleh indikasi.
Tebal bahan
ditentukan dari :
D = (Sk/10) x range...........................................................................................................(4.10)
b)
Penentuan lokasi cacat
Perhitungan
jarak dapat dilakukan seperti pada pengukuran tebal, bila indikasi yang muncul
banyak maka indikasi harus dianalisa satu-persatu, dimulai dari indikasi
pertama.
c)
Kalibrasi probe normal
Setiap kali digunakan, pesawat ultrasonic harus dikalibrasi dengan bantuan blok kalibrasi, misal blok
kalibrasi V1 stepwedge dan sebagainya
Kalibrasi
dimaksudkan untuk menyesuaikan skala 0-10 pada layar dengan jangkauan dari
gelombang ultrasonic dalam benda
uji/blok kalibrasi. Jarak yang
dikalibrasi adalah jarak tempuh yakni jarak yang dilalui oleh
gelombang-gelombang dalam benda uji/blok kalibrasi. Untuk mengkalibrasi range 100 mm maka mula-mula pulsa harus
timbul pada skala 0. Tombol range
kasar di set pada 100 mm dan probe
diletakkan pada ketebalan 25 mm dari blok
kalibrasi V1. Indikasi yang timbul pada layar harus berjumlah 100/25 = 4
buah dan terletak pada skala :
Agar indikasi
menempati skala yang seharusnya,tombol range
halus dan tombol penggeser pulsa harus diputar secara bergantian. Bila seluruh
indikasi menempati skala-skala tersebut secara tepat, maka kalibrasi telah
selesai dan pesawat siap digunakan untuk pengukuran. Kalibrasi harus diulang
bila terjadi pergantian probe, kabel probe maupun bila alat dinyalakan
kembali. Perlu diperhatikan bahwa untuk kalibrasi jarak diperlukan timbulnya
minimum 2 buah indikasi tidak termasuk pula awal. Karena jarak yang sesuai
dengan ketebalan bahan adalah jarak antara dua indikasi, bukan jarak antara dua
buah pulsa awal dan indikasi pertama.
2)
Probe sudut
Probe sudut hanya digunakan untuk
menentukan lokasi dan besar cacat yang memiliki permukaan yang membentuk sudut
tehadap permukaan benda uji. Hal yang memudahkan dalam pengukuran dengan probe sudut adalah bahwa dari suatu
cacat umumnya menghasilkan satu indikasi sehingga mudah dianalisa.
a)
Penentuan lokasi cacat
Penetuan lokasi
cacat dengan probe sudut memerlukan
ketelitian yang lebih tinggi dibandingkan dengan probe normal karena dituntut suatu kondisi dimana indikasi yang
muncul pada layar harus maksimum, agar dapat diyakini bahwa cacat berada pada central beam.
b)
Kalibrasi Probe
Sudut
Pelaksanaan probe sudut lebih sulit dibandingkan dengan kalibrasi probe normal. Hal ini disebabkan karena
posisi probe harus tepat yang dapat
diketahui dari amplitudo indikasi yang timbul pada layar. Posisi probe yang tepat akan menimbulkan indikasi
yang amplitudonya maksimum. Bila amplitudo belum maksimum maka posisi probe belum benar dan hasil kalibrasi
maupun pengukurannya belum benar.
1)
Sebelum melakukan kalibrasi hal
yang harus dilakukan terlebih dahulu adalah menentukan exit point pada probe dan
mengecek sudut dari probe yang akan
kita gunakan,apakah masih presisi atau tidak, karena probe yang sering digunakan akan
mengalami keausan sehingga sudutnya tidak presisi lagi. Sudut bias gelombang
yang masuk kedalam benda uji dapat dapat diukur dengan beberapa macam.
2)
Pengukuran sudut dengan blok
kalibrasi dapat dilakukan dengan cara meletakkan probe pada V1 menghadap lengkung 100 mm. Probe digeser maju-mundur disekitar skala
yang sesuai dengan sudut probe
sehingga diperoleh indikasi maksimum.
3)
Kalibrasi jarak
·
Jarak tempuh
Indikasi 1 =
100/200 x 10 = 5 mm
Indikasi 2 =
(2x100)/200 x 10 = 10 mm
Penempatan indikasi pada skala diatas dilakukan dengan cara mengatur
tombol range dan tombol penggeser
pulsa.
·
Kalibrasi dengan blok V2
Blok V2 memiliki 2 lengkungan konsentris berjari-jari 25
mm dan 50 mm. Untuk itu dapat memahami terjadinya indikasi pada layar maka perlu
diikuti perambatan gelombang pada blok kalibrasi V2. Secara umum bila
lengkungan adalah r1 dan r2 maka indikasi mewakili jarak-jarak:
r1= r1+(r1+r2); r1+2(r1+r2) dan seterusnya (probe menghadap r1)
r2= r2(r1+r2); r2+2(r1+r2) dan seterusnya (probe menghadap r2)
4.4 Bahan
1) Couplant / Oli
2) Tissue
4.5 Langkah Kerja
Pada pelaksanaan
pengujianUltrasonic ini, terdapat beberapa prosedur yang harus dilakukan. Prosedur tersebut
adalah sebagai berikut :
1)
Mempersiapkan peralatan dan
bahan-bahan yang akan digunakan.
2)
Menentukan Range, sesuai dengan ketebalan material yang akan diinspeksi
kemudian melakukan kalibrasi menggunakan blok kalibrasi V1 pada ketebalan 25
sehingga didapat indikasi
3)
Mengoleskan oli pada blok, kemudian menempelkan probe yaitu probe normal pada bidang tersebut sehingga muncul indikasi pada layar pesawat ultrasonic.
Indikasi yang timbul pada layar berjumlah 4 buah sesuai perhitungan
sebelumnya dan terletak pada skala
4) Jika kalibrasi sudah dilakukan dengan benar, ambil spesimen,
mengoleskan
oli dan probe normal diletakkan pada
sisi yang akan diuji, lihat skala pada layar kemudian lakukan pengukuran tebal spesimen diperoleh 30 mm. Setelah itu baru
mencari indikasi pada spesimen.
5) Mencatat pada titik berapa indikasi yang muncul pada layar pesawat ultrasonic setelah probe diletakkan pada spesimen.
a)
Indikasi yang muncul pada monitor
b) Penandaan
indikasi pada benda uji pesawat ultrasonic
6)
Menggambar ukuran serta posisi cacat pada spesimen.
4.6 Hasil
Pengujian dan Analisa
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Benda Uji
|
No
|
Bentuk
Indikasi
|
Ukuran
|
Tebal Benda Uji
|
Panjang Benda Uji
|
|
1.
|
Balok A
|
30 x 30 mm
|
30 mm
|
145 mm
|
|
2.
|
Tabung B
|
Ø40 mm
|
30 mm
|
145 mm
|
|
3.
|
Balok C
|
35 x 35 mm
|
30 mm
|
145 mm
|
Tidak ada komentar:
Posting Komentar