3 Tahribatsız Malzeme Muayenesi

Transkript

1 une veya parçalar parafin tipinden olan ve genellikle flüoresanslı kimyasal leler içeren girici bir sıvı içerisine daldırılır. Yüzey çatlakları kılcallık iyle girici sıvıyı emer. Parça girici sıvı içerisinde yeterli bir süre tildikten sonra alınıp, kurulanır. Kurulanan parçanın yüzeyi developer adı en kireç tozu gibi emici beyaz bir madde ile kaplanır. Çatlaklardan tnla dışarı çıkan sıvı emici tozu renklendirir ve böylece yüzey çatlaklarının ını ortaya çıkarır. Yüzey çatlaklarının girici sıvı yöntemiyle enmesine ilişkin şematik resimler Şekil 1O.40 da verilmiştir. Bazı nlarda özel olarak geliştirilmiş ve ultraviyole ışık altında parlayan girici kullanılır ve böylece hatalar daha belirgin bir şekilde ortaya çıkarılır. k ultraviyole ışığın çok dikkatli kullanılması gerekir. Aksi takdirde deri ve ağlığını olumsuz etkileyebilir. 1 Malzeme Bilgisi ve Muayenesi 3 Tahribatsız Malzeme Muayenesi Tahribatsız malzeme muayenesi yöntemleri malzemelerin ve bunlardan ıl edilen ürün ve yarı ürünlerin yüzeylerinde ve iç kısımlarında bulunan ;urlann (hata) varlığının ve yerlerinin belirlenmesi amacıyla uygulanır. Bu tenle söz konusu yöntemler yüzeysel kusurların belirlenmesinde kullanılan ıtemler ve iç kusurların belirlenmesinde kullanılan yöntemler olmak üzere ana gruba ayrılabilir. Yüzeysel kusur veya hatalar göz, girici (penetran) sıvı manyetik parçacık (toz) yöntemleriyle; iç kusurlar ise çekiçle vurma, asonik muayene, eddy (girdap) akımıyla muayene ve radyografi (X-ışınları y-ışınları) yöntemleriyle belirlenebilir. Bu yöntemler aşağıda kısaca danmaktadır..i Muayene Yöntemleri.1.1 Gözle Muayene Tahribatsız muayene yöntemlerinin en basit ve en ucuz olanı gözle tyenedir. Bu muayene doğrudan gözle yapılabildiği gibi bir büyüteç veya mikroskobu yardımıyla da yapılabilir. Bu muayene yöntemiyle döküm alarm yüzeylerinde oluşan gözenek, çarpılma ve çatlama gibi hatalar ile ıak dikişlerindeki düzgünsüzlükler belirlenebilir..1.2 Girici (Penetran) Sıvı ile Muayene Bu yöntem gözle görülemeyecek kadar küçük olan çatlak ve çukur gibi [ann ortaya çıkarılması için kullanılan eski bir muayene tekniği olup, tmüzde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yöntemde incelenecek

2 Manyetiklik (manyetizma) esasına dayanan bu yöntem demir ve çelik gibi ıknatıslanabilen (ferromanyetik) malzemelere uygulanır. Bu yöntemde, anyetik alan veya manyetik kuvvet çizgilerinin (manyetik akı) mıknatıslanan trçanın yüzey hatası bulunan bölgelerinde dışarıya doğru zorlanmasından trarlanılır. Bunun için parça Şekil de görüldüğü gibi güçlü bir ıknatısın iki kutbu arasında oluşan manyetik alan içerisine yerleştirilir ve izeyi manyetik parçacıklar (Fe veya Fe304 tozu) içeren parafin veya yağ ile ıplanır. Parça yüzeyine paralel olarak uzanan manyetik alan çizgilerini dik arak kesen çatlak ya da kırık gibi yüzey hataları birer manyetik kutup uşturarak demir veya demir oksit tozunu çeker. Böylece demir veya demir sit tozu manyetik alan veya akı şiddetinin kuvvetli olduğu çatlak veya kırık bi hata bölgelerinde toplanır. Sonuçta manyetik alan veya manyetik akı zgilerine dik olan (enlemesine) çatlak veya kırık gibi hatalar belirgin bir kilde ortaya çıkarılır, Şekil Ancak parça eksenine paralel olarak anan (boylamasına) çatlak veya kırıklar bu yöntemle tespit edilemezler. oyuna hataların belirlenebilmesi için farklı bir manyetikleştirme yöntemi nizlenip kurulanması, (b) parçanın girici sıvıya daldırılması, (c) parça Lzeyimn girici sıvıdan temizlenmesi, (d) yüzeye emici toz (developer) kil Girici sıvı yönteminin şematik resmi (a) parça yüzeyinin Malzeme Muayenesi 335 Çatlak Penetran sıvı ppyj ııııı; Penetran sıvı Çatlak belirtisi Penetran sıvı 1 Developer gulanarak yüzey çatlağının ortaya çıkarılması Manyetik Parçacık (Toz) Yöntemi (c) (d) (a) (1,)

3 Manyetik parçacıklar (toz),.- 7J z: S sz / Çatlak Manyetik alan çizgileri il Parça yüzeyine veya manyetik alan çizgilerine dik olan bir hatanın rlenmesini gösteren şematik resim. 6 Malzeme Bilgisi ve Muayenesi gulamak gerekir. Bunun için, Şekil de görüldüğü gibi parça risinden eksen boyunca kuvvetli bir elektrik akımı geçirilerek akıma dik ğrultuda bir manyetik alan oluşturulur. Oluşan bu manyetik alan sayesinde rça eksenine paralel durumda bulunan hatalar rahatlıkla belirlenebilir. Manyetik alan çizgileri N Elektromıknatıs Bobin İncelenen parça VVVJVVVJVVkJ J\i Yumuşak demir çekirdek Doğru akını güç kaynağı dl Manyetik alan oluşturulmasını gösteren şematik resim.

4 Hata (a) (b) Ultrasonik Muayene Yöntemi Ultrasonik muayene yöntemi eski bir demirci tekniği olan metale çekiçle urup, çıkan sesi dinleme esasına dayanır. Ancak bu yöntemde duyulabilir ses erine ultrases olarak adlandırılan çok yüksek frekanslı ses dalgaları kullanılır. i1indiği gibi insanlar frekansı 18 khz dan daha düşük olan sesleri duyabilirler. 3u sınır değerinden (18 khz) daha yüksek fcekanslara sahip olan ses [algalarına ultrases veya ultrasonik dalgalar denir. Ultcasonik muayenede :ullanılan ses dalgalarının frekansı genelde 1 15 MHz arasında değişir. meğin çelik parçaların muayenesinde genelde frekansı 1 3 MHz arasında teğişen dalgalar kullanılır. Ayrıca dalga frekansı hata büyüklüğüne bağlı olarak eçilir ve hata boyutu küçüldükçe dalga frekansı artırılır. Ultrases dalgaları netaller içerisinde büyük bir hızla doğrusal olarak yayılırlar. Ancak bu dalgalar naizeme içerisinde bulunan boşluk, gözenek, çatlak ve kalıntı gibi ekil Parça eksenine paralel olan bir hatanm ortaya çıkarılmasını Malzeme Muayenesi 337 Manyetik alan çizgileri Parça yüzeyi zzzz:zzd:::zzz zz Nzz:z Doğru akım kaynağı Manyetik alan çizgileri österen şematik resim.

5 parçanın alt yüzeyindeki hava ortamından, gerekse parçanın içerisinde ıan çatlak, boşluk veya kalıntı gibi süreksizlik ortamlarından yansıyarak ı geri döner. Yansıyarak geri dönen bu dalgalar algılanıp sinyale ştürülerek bir katot ışınları tüpü (ossiloskop) ekranında tepecikler (pik) ade gösterilir. Böylece incelenen parçanın kusurlu olup olmadığı ılabilir. Şöyle ki, parçanın kusursuz olması durumunda ossiloskopun tında yalnız iki sinyal oluşur. Bunlardan biri ultrasonik dalgaların parçaya nde oluşan giriş sinyali, diğeri de parçanın arka yüzeyindeki yansımadan ıklanan arka yüzey sinyalidir, Şekil Parçanın çatlak, boşluk ve :ı gibi kusurlar içermesi durumunda ise ikiden fazla sinyal oluşur. Giriş ve yüzey sinyalleri arasında yer alan sinyaller parça içerisindeki kusurları rir. Giriş ve arka yüzey sinyalleri arasındaki uzaklık parça kalınlığı ile lıdır. Ultrasonik dalganın yayılma hızı sabit olduğundan ossiloskopun 8 Malzeme Bilgisi ve Muayenesi eksizlikler tarafından oluşturulan ara yüzeylerden yansıdıklarından bunların detlerinde azalma meydana gelir. Bu muayene yönteminde hatalardaki ısıma nedeniyle dalgaların şiddetinde meydana gelen azalma, hatasız izemeden elde edilen değerlerle karşılaştırılarak belirlenir. Ultrasonik dalgalar mıknatıslama ve piezoelektrik etkileri adı verilen iki ıtemle elde edilebilir. Mıknatıslama etkisiyle ultrasonik ses dalgası üretimi air gibi ferromanyetik metallerin boyutlarının manyetik alan içerisinde ;işmesi esasına dayanır. Bunun için içerisinden alternatif akım geçen bir in içerisine küçük bir demir çubuğu yerleştirilir. Bobin içerisinde oluşan yetik alanın şiddeti uygulanan alternatif akımın azalıp artmasına göre işir. Manyetik alan şiddetinin değişimi demir çubuğun boyunun işmesine yol açar. Demir çubuğun boyunda, manyetik alanın frekansına lı olarak meydana gelen değişim de titreşime dönüşür ve böylece ultrasonik alar üretilir. Piezoelektrik etki ise mekanik etkinin elektriksel yüke, elektriksel etkinin mekanik tepkiye dönüşmesi anlamına gelir. Orneğin kuartz gibi bazı taller elastik şekil değişimine neden olan mekanik gerilmelerin etkisinde [ıklarrnda elektrikle yüklenirler. Aynı kuartz kristalinin içerisinden natif akım geçirildiğinde boyunda değişim meydana gelir ve bu değişim ılanan alternatif akımın yüksek frekanslı olması durumunda titreşime işür. Piezoelektrik titreşim cihazlarının dalgaları hem yayınlama hem de alma özellikleri vardır. Orneğin piezoelektrik etki ile çalışan dönüştürücü zlar (prob veya transducer) hem alıcı hem de verici olarak kullanılabilir. Ultrasonik muayenenin prensip şeması Şekil lo.44 de görülmektedir. Bu yene için muayene probu parça üzerine takılır. Ancak ultrasonik ses aları hava ortamından geçemedikleri için prob yerleştirilmeden önce parça yine yoğunluğu havanın yoğunluğundan daha yüksek olan su, yağ veya rin gibi maddeler sürülür. Alıcı ve verici görevi yapan problar parçaya ii aralıklarla çok kısa süreli sinyal gönderir. Gönderilen ultrasonik dalgalar

6 Çatlak Ossiloskop ekranı (a) (b) ekil (a) Kusursuz ve (b) kusurlu parçalar üzerinde yapılan ultrasonik nuayenenin şematik gösterimi. roblardan biri ultrasonik dalgaları malzemeye belirli bir açıyla yani eğri olarak nderir, diğeri de hatalardan belirli bir açıyla yansıyan dalgaları alır. Ancak :i prob kullanılması durumunda hata derinliği ölçülemez. Ultrasonik muayene rici, diğeri alıcı olmak üzere iki adet açılı prob kullanmak gerekir. Açılı yorumu oldukça kolaydır. Ancak parça yüzeyine dik yani gönderilen gılanması mümkün olmayabilir. Bu tür hataların belirlenebilmesi için biri trasonik dalgaya paralel konumda bulunan dar ve uzun hataların bu yöntemle arak gösterilmiştir. Alıcı verici görevi yapan tek problu yöntemin kullanımı ob kullanılarak yapılan ultrasonik muayeneler Şekil 1O.45a ve b de şematik Ultrasonik muayene yönteminde bir veya iki prob kullanılır. Bir ve iki asında yer alan sinyalin giriş sinyaline uzaklığı ölçülerek parça içerisinde Ltay ekseni belirli bir birim uzunlukla bölümlenebilir. Böylece iki sinyal Malzeme Muayenesi 339 öntemi hem metal hem de metal olmayan malzemelere uygulanabilir. ılunan kusur veya hatanın yüzeyden uzaklığı (derinlik) belirlenebilir. Kusursuz parça Kusurlu parça Prob Prob Giriş sinyali Arka yüzey sinyali Çatlak sinyali

7 ksiyon akımı oluşmasını andırır. İçerisinde girdap akımı oluşan veya geçen ı etrafında bir manyetik alan meydana gelir. Bu manyetik alanın şiddeti bobinden geçen uyarıcı alternatif akımın hem de parça içerisinden geçen p akımının şiddetine bağlıdır. Parçada oluşan girdap akımının akışı da ının elektriksel özelliklerine bağlıdır. Parçadan geçen girdap akımı niyle meydana gelen manyetik alan bobin etraftnda oluşan manyetik alana tki (tepki) gösterir. Başka bir deyişle parça içerisinde oluşan girdap akımı a etrafındaki manyetik alanı etkiler. Bu muayene için ya bobin parça yinde, ya da parça bobin içerisinde hareket ettirilir. Parçanın kesit alanında kimyasal bileşiminde herhangi bir değişiklik yoksa hareket sırasında ıdan geçen girdap akımın şiddeti sabit kalır. Parça içerisinde çatlak veya ık gibi hatalar varsa girdap akımı geçici olarak kesilir ve bobin içerisinden ı akımın şiddeti değişir. Bu durum girdap akımı tarafından oluşturulan tetik alanın değişmesine yol açar. Parçanın hatalı olup olmaması durumu, Malzeme Bilgisi ve Muayenesi Hata (çatlak) Verici prob Alıcı prob (a) (b) (a) Bir ve (b) iki probla yapılan ultrasonik muayenenin şematik erimi..1.5 Eddy (Girdap) Akımı İle Muayene Bu muayene, içerisinden yüksek frekanslı alternatif akım geçirilen bir nin yanına yerleştirilen bir iletken parçanın içerisinde indüksiyonla girdap ii oluşturulması ve oluşan ilave manyetik alanın ya onu uyaran bobin ya da bir bobin aracılığı ile ölçülmesi esasına dayanır. Bu durum birincil ninden alternatif akım geçirilen bir transformatörün ikincil bobininde

8 sistemi --- Ölçüm Eddy akımı ) Radyasyon (Radyografi) Yöntemi Radyografi yönteminde ya X-ışınları ya da y ışınları kullanılır. Her iki ırumda da incelenen parça radyasyon kaynağından belirli uzaklıkta bir yere )nulup, arkasına radyasyona duyarlı bir film yerleştirilir. Gönderilen dyasyon parçadan geçtikten sonra film üzerine düşer. Film üzerinde siyah ve yaz bölgelerden oluşan görüntü meydana gelir. Malzemenin hatasız ilgelerine göre radyasyonu daha az tutan iç hatalar film üzerinde karanlık ilgeler oluştururlar. Bu yöntemin prensip şeması Şekil de verilmiştir. Laboratuarda yapılan radyografik incelemelerde daha çok X-ışınları tercih lilir. Bu durum da X-ışınlarının şiddetinin büyük oranda kontrol edilebilmesi X-ışınlarıyla daha net görüntü elde edilebilmesinden kaynaklanır. binden geçen akımının şiddetinde meydana gelen farklılıklar parça ya ossiloskopun ekranından sürekli olarak izlenir. Muayene sırasında reket ettirilirken bobin içerisinden geçen akımın şiddeti bir katot ışın tüpü dy akımı tarafından oluşturulan manyetik alanın uyarıcı bobinin ıpedansına ve oluşan gerilim farkı veya bobinden geçen akımın şiddetine risindeki çatlak, boşluk ve süreksizlik gibi hataları ortaya çıkartır. Girdap ptığı etkiler izlenerek belirlenebilir. Bu nedenle, bobin parça yüzeyinde Malzeme Muayenesi 341 ımı ile muayenenin prensip şeması Şekil 1O.46 da gösterilmiştir. [Alternatif akım kil Girdap akımı muayenesinin prensip şeması. 3irincil manyetik alan Bobın - dncil manyetik alan

9 vi yapan bir metal parçası bulunur. Yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılan rrıandan elde edilen elektronlar, filaman (katot) ile anot arasına uygulanan sek gerilim sayesinde hızlandırılırlar. Hızlandırılan elektronlar anoda )tıklarında kinetik enerjilerinin büyük bir kısmı ısıya dönüşür, nispeten daha ük bir kısmı da X-ışınlarının üretimi için harcanır. Üretilen X-ışınlarının tlikleri anot olarak kullanılan metalin cinsine, bileşimine ve elektronların na yani uygulanan yüksek gerilimin seviyesine bağlıdır. X-ışınlarının dalga u (7) görünür ışığın dalga boyundan çok daha küçüktür. Dalga boylarına X-ışınları üç gruba ayrılabilir. Bunlar kısa dalga boyuna sahip (?< 0,7 A) X-ışınları, orta büyüklükte dalga boyuna sahip (2 = 0,7 3,0 A) orta X Ları ve uzun dalga boyuna sahip (X> 3,0 A) yumuşak X-ışınları şeklinde ndırılır. X-ışınları tüpüne uygulanan gerilim farkı arttıkça üretilen X Malzeme Bilgisi ve Muayenesi *- Radyasyon kaynağı Q Parça Boşluk Film Karanlık bölgeler :il Radyografi yönteminin prensip şeması X-Işını Radyografisi Belirli bir gerilim farkı altında hızlandırılan elektronlar bir metal ;asının yüzeyine çarptığmda meydana gelen etkileşim sonucunda X-ışınları :ilir. X-ışını üretmek için X-ışını tüpü kullanılır. Şekil 10.48a da tipik bir X ı tüpünün şematik resmi görülmektedir. Bu şekilde görüldüğü gibi X-ışını inde elektron kaynağı veya katot olarak kullanılan bir filaman ile anot

10 Elektronlar X-ışınları Gözenek (a) - Fotoğraf Gözeneğin görüntüsü kısım (beyaz) (b) rçanın X-ışını görüntüsü. ilime göre adlandırılır. Bir X-ışını cihazı X-ışını tüpü, yüksek gerilim kv-1 MV arasında değişir ve kullanılan X-ışını cihazı da uygulanan fiarının dalga boyu kısalır. Endüstriyel radyografide uygulanan gerilim farkı Malzeme Muayenesi 343 akını kaynağı Filaman için X-ışınlarını tamamen soğuran filmi Deney parçası Yüksek gerilime sahip ekil (a) X-ışını radyografisinin şematik gösterimi, (b) hatalı bir doğru akım kaynağı ynağı ve kontrol birimlerinden oluşur. ir fioresanslı ekran ya da bir fotoğraf filmi üzerinde oluşturduğu görüntünün X-ışını radyografisi, incelenen malzemeden geçen X-ışını demetinin ya eğerlendirilmesi esasına dayanır. Bu yöntemle elde edilen görüntünün ontrastı (zıtlık veya karşıtlık) X-ışınlarının absorpsiyonuna (soğurulma veya utulma) bağlıdır. Malzeme içerisindeki boşluk, çatlak ve porozite gibi hatalar -ışınlarını parçanın kusursuz kısmına göre daha az absorbe ederler. Bu

11 na işini yönteminde X-ışını yöntemine göre daha uzun bir poz süresi kir, ancak daha düşük bir kontrast (netlik) elde edilir. Gama ışını yöntemi :trik ve su gibi madde ve enerji kullanımı gerektirmediği için hem )ratuarda hem de laboratuar dışında rahatlıkla uygulanabilir. Malzemelerdeki iç hataların incelenmesine yönelik çalışmalarda ellikle birden fazla tahribatsız muayene yöntemi uygulanır. Bunun için önce asonik veya girdap akımı yöntemiyle malzeme içerisindeki hataların yerleri rlenir ve daha sonra hata içeren kritik bölgeler X veya y ışını radyografisi muayene edilir. Bazı uygulamalarda bu tür muayeneler periyodik olarak tlarak hataların şekli, büyüklüğü, konumu ve zaman içerisinde bu hatalarda dana gelen değişimler hakkında ayrıntılı bilgi edinilir. 4 Malzeme Bilgisi ve Muayenesi lenle, kusurlu bölgelerden geçen X-ışınları film üzerinde karanlık bölgeler tştururlar, Şekil lo.48b. Elde edilen X-ışını görüntüsündeki beyaz bölgeler elenen numunenin hatasız bölümlerini, karanlık bölgeler ise numune cisindeki kusur veya hataları gösterir Gama İşini Radyografisi Gama (y) işini radyoaktif elementlerin çekirdeklerinin parçalanması mcunda oluşur. Radyoaktif maddeler doğada bulunduğu gibi, yapay olarak üretilebilirler. y işini üretiminde kullanılan radyoaktif izotoplara örnek rak tulyum 170 ( 70Tm), kobalt 60 (60Co), sezyum 137 (137Cs), iridyum ( 921r) ve radyum (Ra) verilebilir. Gama kaynaklarının aktiviteleri ve ayısıyla yayınladıkları y ışınlarının şiddeti zamanla zayıflar. Bir radyoaktif mentin başlangıçtaki aktivitesinin yarıya düşmesi için geçen zamana o ment veya izotopun yarı ömrü denir. Bir radyoaktif kaynaktan yayınlanan y ılarının enerjileri, izafi şiddetleri ve yarı ömürleri kullanılan kaynağın iliklerine bağlıdır. Radyoaktif izotoplar yüksek enerjili radyasyon rınlarlar. Bu nedenle söz konusu izotopların radyasyonu geçirmeyen zırh risine alınmaları gerekir. Bununla birlikte y cihazlarının kullanımında ktrik enerjisine ihtiyaç yoktur ve bu cihazlar X-ışını cihazlarına göre daha edir. Ayrıca arıza yapmamaları, küçük boyutlu olmaları ve ucuz olmaları y azlarının üstünlükleri olarak sayılabilir. Gama ışınlarının dalga boyu X-ışınlarının dalga boyundan daha kısadır. nedenle gama ışınları malzemeye daha fazla nüfuz ederler veya girerler. Bu ıtemle yapılan muayenede, numune radyoaktif izotoptan belirli uzaklıkta bir e konulup, arkasına bir fotoğraf filmi yerleştirilir. Numuneden çıkan gama ları fotoğraf filminin üzerine düşer. Film üzerinde siyah ve beyaz gelerden oluşan görüntü meydana gelir. Bu görüntünün kontrastı, auneden geçerek fotoğraf filmi üzerine düşen gama ışınlarının şiddetleri ;ındaki farktan kaynaklanır. Bu nedenle malzeme içerisindeki hatalar film rinde karanlık, hatasız kısımlar ise aydınlık bölgeler şeklinde görünürler.