MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ. Malzeme Üretim Laboratuarı I Deney Föyü TAHRİBATSIZ MUAYENE. DENEYİN ADI: Ultrasonik Muayene

Transkript

1 DENEYİN ADI: Ultrasonik Muayene MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ DENEYİN AMACI: Bu deneyin amacı; ultrasonik muayene yöntemini ve önemini tanıtmak, ultrasonik muayene yöntemi ile hata saptanması, boyut kontrolü yapmaktır. KULLANILAN ALET, CİHAZ VE MALZEMELER: Ultrasonik muayene cihazı, ultrasonik muayene probu, ultrasonik kalınlık ölçer, çelik kalibrasyon bloğu, hata kontrolü için çelik numune, kaynaklı çelik numune, hız tayini için bakır, prinç ve akrilik numuneler, boyut kontrolü için çelik boru, temas sıvısı (vazelin ya da ultrasonik jel) TEORİK BİLGİ: Ultrasonik muayene, malzeme içerisine gönderilen yüksek frekanslı ses dalgaları (ultraonik ses dalgaları) ile gerçekleştirilen tahribatsız bir hacim muayenesi yöntemidir. Ultrasonik ses dalgaları boşlukta yayınmazlar, her malzemedeki yayınma hızı ise malzemenin yoğunluğuna ve poisson oranına bağlı olarak değişiklik gösterir. Malzeme içine gönderilen yüksek frekanslı ses dalgaları ses yolu üzerinde bir engele çarparlarsa yansırlar. Çarpma açısına bağlı olarak yansıyan sinyal alıcı proba gelebilir veya gelmeyebilir. Alıcı proba ulaşan yansıyan sinyal ultrasonik muayene cihazının ekranında bir yankı belirtisi oluşturur. Yankının konumuna göre hatanın muayene parçası içindeki koordinatları hesaplanabilir. Ayrıca yankının yüksekliği de hatanın büyüklüğü hakkında fikir verir. Yankı sinyalinin şekline bakılarak hata türü hakkında da bir yorum yapmak mümkün olabilir. Ultrasonik ses dalgaları içerisinde piezoelektrik kristal bulunan prob tarafından üretilir. Metalik malzemelerin ultrasonik muayenesinde kullanılan frekans aralığı 500 khz ile 10 MHz arasında olabilir. Muayene parçasının mikroyapı özelliklerine göre uygun frekans belirlenir. Normal prob, açısal prob, daldırma prob, çift elemanlı prob ve geciktirme bloklu prob gibi prob çeşitleri vardır. Problar kullanma yerine göre uygun olarak seçilir. Prob muayene yüzeyine temas ettirildiğinde ses dalgalarının malzeme içine nüfuz edebilmesi için uygun bir temas sıvısı (yağ, gres, su, vb.) kullanılmalıdır. Prob muayene yüzeyinde gezdirilerek parça geometrisinden kaynaklanan yankılar dışında yankılar olup olmadığı gözlenir, varsa bu yankıların konumları ve yükseklikleri değerlendirilerek hata çözümlemesi yapılır. DENEYİN YAPILIŞI: Kalibrasyon bloğu üzerinde uygulama yapılarak cihazın çalışma prensibi öğrencilere gösterilir. Cihazın doğru ölçüm yapıp yapmadığı kontrol edilir. 1. uygulama : Çelik numune üzerinde hata kontrolü 2. uygulama : kaynaklı bir parçada hata kontrolü

2 Ultrasonik kalınlık ölçer cihazı öğrencilere tanıtılır, kalibrasyon bloğu üzerinde doğrulama yapılır. 3. uygulama : Çelik boru numunesinde cidar kalınlığı kontrolü 4. uygulama : Boyutları bilinen bakır, pirinç ve akrilik numunede ultrasonik hız tayini Hız = 5930 I I I 1 = numunenin gerçek boyutu I 2 = numunenin çeliğe göre kalibreli ultrasonik cihaz ile ölçülen boyutu

3 DENEYİN ADI: Radyografi DENEYİN AMACI: Radyografi yöntemini tanıtmak, referans radyografları kullanarak kaynaklı parçalarda radyografi ile tespit edilebilecek hatalar hakkında bilgi vermektir. KULLANILAN ALET, CİHAZ VE MALZEMELER: X ışını tüpü (radyasyon nedeni ile çalıştırılmadan öğrencilere tanıtılacaktır.), radyografi filmi, telli panatrametre, dozometre, referans radyograflar, radyograf görüntüleme cihazı TEORİK BİLGİ: Radyografi yöntemi parça içerisindeki hacimsel hataların tespit edilebildiği, oldukça hassas bir muayene yöntemi olması ve muayene sonuçlarının kalıcı olarak kaydedilebilir olmasından dolayı sanayide en yaygın olarak kullanılan tahribatsız muayene yöntemlerinden biridir. Radyografi yöntemi ile ferromagnetik olan ve ferromagnetik olmayan metaller ve diğer tüm malzemeler muayene edilebilir. Test parçası bir kaynaktan çıkan radyasyon demeti (x veya gama ışınları) ile ışınlanır. Radyasyon malzeme içinden geçerken malzemenin özelliğine bağlı olarak belli oranda yutularak kayba uğrar ve sonra parçanın arka yüzeyine yerleştirilmiş olan filme ulaşarak filmi etkiler. Süreksizlikler radyasyonu farklı zayıflatacaklarından, süreksizliklerin olduğu bölgelerden geçen radyasyonun şiddeti ve film üzerinde oluşturacağı kararma da farklı olacaktır. Filmin banyo işleminden sonra film üzerindeki kararmalar süreksizliklerin belirtisi olarak görünür hale gelir.

4 Şekil 1. Radyografi yönteminin çalışma prensibi Yöntemde radyasyon kaynağı olarak Elektriksel olarak üretilen x ışınları ve radyoaktif izotoplardan yayılan gama ışınları kullanılır. X ve gama ışınları elektromanyetik dalgalar olup aralarındaki fark dalga boylarının farklı olmasıdır. X ışınları malzemelere zarar vermeden iç yapılarını inceleme olanağı sağladığından, tahribatsız muayenede yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Şekil 2 de bir X ışını tüpünün şeması görülmektedir. Şekil 2. X ışını tüpü Endüstriyel radyografide temel kural, malzemenin bir tarafında ışın kaynağının, diğer tarafında ise bir algılayıcının (detektör) bulunmasıdır. Radyasyon kaynağı olarak X yada

5 Gama ışın kaynağı, detektör olarak da film kullanılmaktadır. Enerjinin geçebilme kabiliyetini belirleyen parametre ışığın dalga boyudur. Dalga boyu küçüldükçe nüfuz edebilme gücü artar. X ışını radyografisinde X ışınlarının nüfuziyet gücü, X ışın tüpüne uygulanan voltaj ile ayarlanır. Malzemeyi geçerek diğer tarafa ulaşan ışınları algılayan film genellikle ışık geçirmez bir zarf içerisine konularak test edilen malzemenin arka tarafına yerleştirilmektedir. X ışınlarının film üzerinde oluşturduğu görüntü, normal bir ışık kaynağının oluşturduğu gölgeye benzemektedir. Gölgeden farklı olarak malzemenin kalınlığına ve yoğunluğuna bağlı olarak film üzerinde oluşan görüntünün yoğunluğu da değişmektedir. Görüntünün netliği ve büyüklüğü, radyasyon kaynağının büyüklüğüne, radyasyon kaynağının filme olan uzaklığına, malzemenin filme olan mesafesine bağlıdır. Kaset içerisindeki film, test parçasının arkasına yerleştirildikten sonra belli bir süre X ışınları ile pozlanır. Daha sonra film banyo edilir. Filmin sağlıklı okunup değerlendirilebilmesi için ışıklı film okuma cihazları kullanılmalıdır ve ayrıca, uygulanan muayene yönteminin yeterli olup olmadığını, görüntü kalite seviyesini (hassasiyetini) belirleyebilmek için delikli, telli ve basamaklı olarak üç tipte olan panatrametreler kullanılmalıdır. DENEYİN YAPILIŞI: Deneyde öncelikle öğrencilere X ışını tüpü tanıtılır. Ancak herhangi bir radyasyon tehlikesi olasılığı nedeni film çekimi yapılmayacaktır. Öğrencilere film çekiminde dikkat edilmesi gereken hususlar açıklanır. Panatrametreler hakkında bilgi verilir. ASTM e göre Referans Radyograflar tanıtılır. Film görüntüleme cihazı ile referans radyograflar incelenir. Her öğrenciye farklı bir referans radyograf verilir. Öğrenciler kendilerine tanınan süre içerisinde radyografları inceler.

6 DENEYİN ADI: Manyetik Parçacıklarla Muayene MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ DENEYİN AMACI: Manyetik özellik gösteren parçaların manyetik parçacıklarla tahribatsız olarak muayenesini hakkında bilgi vermek, yöntemi tanıtmak KULLANILAN ALET, CİHAZ VE MALZEMELER: Muayene parçası (çelik plaka), manyetik toz (Fe tozu), manyetik çatal, floresans etkili manyetik toz (Fe tozu), ultraviyole lamba TEORİK BİLGİ: Bu yöntem ile ferromanyetik malzemeler (Fe, Co, Ni ve alaşımları) tahribatsız olarak kontrol edilebilir. Yöntemde, elektrik akımından istifade etmek suretiyle muayene parçası magnetlenir. Sonra parça üzerine manyetik tozlar tatbik edililir. Manyetik tozlar, muayene parçalarının içerisindeki hatalar nedeniyle, manyetik geçirgenliğin değişken olduğu kısımda hatanın şekline benzer şekilde toplanmak suretiyle yüzey ve yüzeyden en fazla 6 mm derinlikte olan hataları belirgin hale getirir. Eğer hatalar manyetik alan yönüne dik geliyor ise en iyi bir şekilde algılanır. Buna karşın manyetik alan yönüne paralel hatalar iyi bir şekilde algılanmaz. Yöntemde muayene parçasının durumuna göre farklı magnetleme seçenekleri mümkündür; - bobinle magnetleme - çerçeve yöntemi (manyetik çatal) - prodlar ile magnetleme - merkezi iletken Ayrıca uygulamada bu tahribatsız muayene yöntemi kuru ve ıslak olmak üzere iki şekilde de uygulanabilir: - Kuru yöntem: Manyetik tozların hava ile birlikte bulut şeklinde deney parçasına püskürtüldüğü yöntemdir. Çalışma ortamında hava akımının çok iyi olması gerekir. Zira hava akımı olmadan tozlar aniden çökelir, hatalı ve kalitesiz görüntü oluşur. Bu etkiyi önlemek amacıyla düşey konumda çalışmak tercih edilir. Kuru yöntemle 300 C sıcaklığa kadar çalışmak mümkündür. Eğer iş parçasında nem vs. varsa tozlar burada topaklaşacağından hatalı algılamalara neden olabilir. Sonuç olarak, sıcak çalışma koşullarının dışında kuru yöntem genelde tercih edilmeyen bir yöntem olarak bilinir. - Islak yöntem: Manyetik tozların taşıyıcı bir sıvıyla uygulandığı yöntemdir. 60 C sıcaklığa kadar çalışılabilir. Bu sıcaklığın üzerinde buharlaşma olduğundan çalışma sıcaklığı sınırlaması vardır. Islak yöntemle daha küçük süreksizlikler örneğin yüzeyden 0,02 mm derinlikteki yorulma ve taşlama çatlakları algılanabilir. Tozlar ıslak olduğunda çok daha fazla hareket yeteneği kazandıklarından pürüzlülüğü fazla olan yüzeylerde başarı ile uygulanırlar.

7 Taşıyıcı sıvılar su ve düşük viskoziteli parlama noktası yüksek petrol türevi maddelerdir. Suyun sakıncalı yönü korozif etkili olması ve korozyon geciktirici inhibitör, topaklaşmayı önleyici dispersiyon maddeleri, 0 C nin altında çalışıldığı durumda antifriz gereksinimlerindendir. Şekil 1. Çerçeve ile manyetik alan oluşturup kaynak dikişinin muayenesi DENEYİN YAPILIŞI: Çelik plaka manyetik çatal ile magnetlenir. Üzerine manyetik tozlar tatbik edilerek parça kontrol edilir. Hataların algılanması sağlanır. Aynı parça, manyetik alan çizgileri hataya paralel olacak şekilde manyetikleştirilerek hata algılamasındaki değişiklikler gözlenir. İkinci deney parçası, manyetik çatal ile magnetlenir. Bu kez ultraviyole ışık altında, floresans etkili manyetik tozlar kullanılarak inceleme yapılır.

8 DENEYİN ADI: Penetrasyon Muayenesi MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ DENEYİN AMACI: Penetrasyon ile hata kontrolünü tanıtmak KULLANILAN ALET, CİHAZ VE MALZEMELER: Muayene parçası, penetrant, developman, yüzey temizleyici, üstübü TEORİK BİLGİ: Temel ilkelere göre sıvı penetrasyon muayenesi, rijit ve gözeneksiz cisimlerin yüzeylerinde gözle görünmeyen çatlak ve hataların saptanmasında kullanılan tahribatsız malzeme muayenesi yöntemi olarak tanımlanır. Yöntemin fiziksel ilkesi, cisim üzerine serbest olarak bırakılan bir sıvı damlası ile cisim yüzeyi arasındaki kohezyon kuvveti nedeniyle oluşan yüzey gerilimi ile açıklanır. Bu özellikten yararlanarak, yüzey süreksizliği içeren cismin üzerine ıslatma özelliği iyi olan bir sıvı sürüldüğünde, hatalı yerde sıvı kılcallık özelliğinden dolayı birikecek, bu sıvıyı belirgin hale getiren geliştiriciler ile de (developer) yüzey süreksizlikleri izlenebilecektir. Değişik maksat ve yerlerde kullanılan üç ana sistem mevcut olup bunlar; a) Su ile yıkanabilir sistem b) Emülsiyonlayıcı sistem c) Solvent ile çıkarılabilir sistem Tatbik edilen işlemin şekli ile kullanılan penetrantın tipi ne olursa olsun, sıvı penetrant muayenesi beş sırayı gerektirir. 1. Yüzeyin hazırlanması: Muayene yapılmadan önce muayenesi yapılacak parçanın bütün yüzeyleri temizlenip tamamen kurulanacaktır. Muayenesi yapılacak sahanın en azından 2,54 cm ötesindeki sahada dahil olmak üzere çatlakların, aralıkların meydana çıkması için yağdan, sudan ve diğer kirlerden temizlenmiş olmalıdır. 2. Penetrasyon: Parça temizlendikten sonra sıvı penerant, yüzeye bir film tabakası teşkil edecek şekilde tatbik edilir. Bu tabaka yüzeydeki her bir açığa, çatlağa nüfuz edecek zaman kalmalıdır. 3. Fazla penetrantın alınması: Daha sonra yüzeydeki penetrantın fazlası alınarak yüzey, kullanılan penetrantın cinsine göre suyla veya bir eritici ile temizlenir. 4. Developman işlemi: Daha sonra yüzeye tatbik edilen developman işlemi ile aralara sızmış olan penetrantın etrafa yayılarak yüzeydeki çatlak ve oyukların görünmesi sağlanır. 5. Muayene: yeterli developman tatbikinden sonra yüzeydeki boşluklardan, başka penetrantın gelip gelmediğine bakılır. Gözle yapılan muayenede iyi bir beyaz ışık lüzumludur. Floresans ışık kullanıldığında yerin karanlık olması gerekir.

9 Şekil 1. Yüzey hatalarına penetrasyon sıvısının girmesi ve developer ile gözlenmesi DENEYİN YAPILIŞI: Deney parçası olarak yüzey hatası bulunan bir kalıp parçası kullanılır. - Deney parçasının yüzeyi, yüzey temizleyici solvent ile temizlenir. - Basınçlı tüp yardımı ile yüzeye penetrant tatbik edilir. Yüzey en az 15 dakika kurmaya bırakılır. - Fazla penetrant üstübü yardımı ile yüzeyden temizlenir. - Basınçlı tüp ile yüzeye developman tatbik edilir. En az dakika beklenir. - Yüzey gözlemlenir. - Parça üzerindeki hataların yeri ve büyüklüğü üzerine yorum yapılır.

10 DENEYİN ADI: Girdap Akımları İle Muayene (Eddy Current) DENEYİN AMACI: İletken malzemelerin yüzey hatalarının girdap akımları kullanarak tespit edilmesi KULLANILAN ALET, CİHAZ VE MALZEMELER: Eddy current cihazı, referans bloklar, prob TEORİK BİLGİ: Tahribatsız muayene yöntemlerinden biri de iletken malzemelerin yüzey hatalarını tespit etmekte kullanılan elektromagnetizma esasına dayanan girdap akımları ile muayene yöntemidir. Bu yöntem kullanılarak çatlak, korozyon, iletken bir malzeme üzerindeki boya veya kaplama kalınlığının ölçülmesi ve iletkenlik ölçümü mümkündür. Bir bobinden alternatif akım (AC) geçirildiğinde bu bobin etrafında bir manyetik alan meydana gelir. Bu bobin elektriksel olarak iletken bir malzeme yüzeyine yaklaştırıldığında, bobinin değişken manyetik alanı malzeme yüzeyinde indüksiyon akımları oluşturur. Bu akımlar kapalı bir devre halinde akarlar ve girdap akımları (eddy current) olarak adlandırılırlar. Girdap akımları da bobinin manyetik alanına zıt yönde kendi manyetik alanlarını yaratırlar. Malzeme içindeki var olan kusurlar, geometrik ve metalürjik değişmeler elektriksel iletkenlik ve geçirgenlikte, dolayısıyla endüklenen girdap akımlarında yerel değişmelere neden olur. Girdap akımlarındaki bu değişmeler detektör yardımıyla uygun bir okuma cihazına (osilograf veya voltmetre) gönderilir. Böylece malzemenin elektriksel, manyetik ve geometrik süreksizlikleri endirekt olarak ölçülmüş olmaktadır. Şekil 1. Girdap akımları ile muayene yöntemi

11