ULTRASONİK MUAYENE YÖNTEMİ

Transkript

1 ULTRASONİK MUAYENE YÖNTEMİ

2

3 Yüksek frekanslı ses dalgalarıyla malzeme kontrol yöntemidir. Malzeme içine gönderilen yüksek frekanslı ses dalgaları ses yolu üzerinde bir engele çarparlarsa yansırlar. Çarpma açısına bağlı olarak yansıyan sinyal alıcı başlığa (prop) gelebilir veya gelmeyebilir. Alıcı başlığa (prop) yansıyan sinyal, ultrasonik muayene cihazının ekranında dalga çizgileri (eko) oluşturur. Yankının konumuna göre yansıtıcının muayene parçası içindeki koordinatları hesaplanabilir. Ayrıca yankının yüksekliği de yansıtıcının büyüklüğü hakkında bir fikir verir. Yankı sinyalinin şekline bakılarak yansıtıcının türü hakkında da bir yorum yapmak mümkün olabilir

4 Akustik Spektrum Sonik / Duyulabilir İnsan 16Hz - 20kHz Ultrasonik > 20kHz = 20,000Hz K 10K 100K 1M 10M 100m Ultrasonik Test 0.5MHz - 50MHz Ultrasonik : 20 KHz in üstünde frekansa sahip ses

5 Ultrasonik laminasyon cihazı ile boru kontrol

6 Metalik veya metalik olmayan malzemelerde beklenen hacimsel hatalar ile çatlak türü yüzey hatalarının tespiti için kullanılabilir. Yüksek frekanslı ses dalgaları piezoelektrik özelliği gösteren kuartz kristallerinin değişen bir akım uygulanırsa, kuartz kristallerinde mekanik titreşimler meydana gelir. Piezoelektrik özelliği olan malzemeye mekanik titreşim verilirse malzemeden elektrik akımı doğar. Piezoelektrik özellik, malzemelere verilen elektrik akımı karşısında bu malzemelerde meydana gelen boyut değişmesi olayıdır

7 Üretici ve algılayıcı cihaz (kombine prop)

8 Ultrasonik Muayene Yöntemi ve Prensipleri İletme Yansıma Yöntemi İletme ve yansıma metodu ile muayenesi yapılacak parçaya bir noktadan yüksek frekanslı ses dalgaları gönderilir. Bu dalgalar üretici başlık (prob) tarafından algılanarak osiloskop ekranında ekolar halinde görülür veya üretici başlığın verdiği ses dalgaları alıcı başlık tarafından yakalanarak yine osiloskop ekranında ekolar halinde görülür. Ekolara bakılarak parçada hata bulunup bulunmadığı tespit edilir

9 Propla kaynaklı parçanın hata tespiti

10 Rezonans Metodu Rezonans yöntemi ile muayenede parça üzerine gönderilen frekans ses dalgaları sabit değildir. Malzemenin doğal frekansı ile vericiden gelen ses dalgalarının frekansı aynı olunca genişlik artar. Genişliğin artışı osiloskop ekranındaki ekoya bakarak dalga boyları arasındaki mesafeden anlaşılır. Bu yöntem paralel yüzeyli malzemelerin kalınlıklarının ölçülmesinde de kullanılır

11 Direnç kaynaklı parçanın hata tespiti

12 Osiloskop Ekranını Tanıma Sinüs, kare, testere dişi gibi sinyalleri üretebilen araç yardımıyla işaretleri, dalga şekli olarak görmemizi sağlayan cihaza osiloskop denir. Osiloskop dikey eksen genliği (V), yatay eksende (T) periyodu ifade eder

13

14

15

16 Ultrasonik Muayenede Kullanılan Dalga Çeşitleri ve Özellikleri Ultrasonik muayene için en yaygın kullanılan dalga türleri boyuna (basınç) ve enine (kesme) dalgalardır. Normal başlık (prob) denilen, sıfır derece giriş açısına sahip başlıklarla çalışılırken malzeme içinde ilerleyen dalgalar, boyuna dalgalardır. Açılı başlıklar ise malzeme içine genellikle 45, 60 ve 70 giriş açısı ile (bu değerler çelik malzeme içindir) enine dalgalar gönderir

17 Osiloskop Ekranındaki Eko Boyuna Bakarak Hatanın Boyunu, Ekolar Arasındaki Mesafeye Bakarak Hatanın Yerini Doğru Tespit Edebilme Osiloskop ekranındaki eko boyuna bakarak hatanın boyu ekrandaki ölçü değerlerine göre hesaplanabilir. Ekolar arasındaki mesafeye bakarak hatanın ekranda görülen grafikteki ölçü değerlerine göre yeri tam olarak tespit edilebilir

18

19 İletme Yansıtma Metodunda Paralel Yüzeyli Malzemelerde Malzeme Kalınlığını Tespit Edebilmek Varsa Hatanın Yerini de Doğru Tahmin Edebilme Paralel yüzeyli malzemelerin yüzey kalınlığı osiloskop ekranına yansıyan ekoların arasında ki mesafe, malzeme kalınlığının ölçüsüdür. Malzemede hata varsa osiloskop ekranında ilk eko ile son eko arsında kısa bir eko algılanır. Ekoların arsındaki mesafe göstergesinden dalganın yeri tespit edilir

20 Ultrasonik teknik, malzeme içerisinde olan boşluk, çatlak, ve diğer süreksizlikleri, malzeme içerisine gönderilen ses dalgalarıyla tespit eder. Malzeme içine gönderilen yüksek frekanslı ses dalgaları ses yolu üzerinde bir engele çarparlarsa yansırlar. Ses dalgaları belirli bir yüzeye çarpıp geri döner. Prob bu geri yansıyan dalgalardan gelen bilgileri cihaza ileterek süreksizliğin konumu hakkında geri bildirim sağlar. Çarpma açısına bağlı olarak yansıyan sinyal alıcı başlığa (prop) gelir. Alıcı başlığa (prop) yansıyan sinyal, ultrasonik muayene cihazının ekranında dalga çizgileri (eko) oluşturur. Yankının konumuna göre yansıtıcının muayene parçası içindeki koordinatları hesaplanabilir.

21

22 Arka Duvar Arka Duvar Sinyali

23 Hata sinyali Arka duvar sinyali hata

24 mm

25 Kalınlık Ölçümü C B A C B A

26 Tek ve çift başlıkla çalışma

27

28

29

30

31

32

33

34

35 Ultrasonik Muayene Probları ve Yapıları Ultrasonik probu elektrik enerjisinin uitrasonik enerjiye dönüştüğü veya bunun tersinin yapıldığı yerdir. Bir ultrasonik cihazı devresinde ultrasonik enerjisi, devrenin en uç elemanı olan probda üretilir. Buradan muayene olunacak malzeme içine gönderilir ve gelen yankı yine bu elemanda uitrasonik enerjiden elektrik enerjisine çevrilir

36 Normal Prob Yüzey girişine dik bir şekilde uitrasonik titreşimler yayar. Darbe-yankı metodunda alıcı-verici, iletim usulünde ise alıcı veya verici olarak çalışırlar. Prob numune içerisine boyuna dalgalar göndererek arka yüzeyden ve çatlaktan dönen dalgalar ile malzeme muayenesi yapılır. Açılı Prob Açılı problarda sönüm bloku piezoelektrik elemanı ve temas yüzeyi arasında sabit bir açı vardır. Açılı problar enine dalga üretirler. Özellikle kaynak dikişlerinin muayenesinde kullanılırlar. Örneğin; levha, ince tabaka, boru kaynağı ile tüplerin muayenesinde kullanılmaktadırlar

37 Çift Kristalli Prob Çift elemanlı problarda elemanları birisi verici diğeri ise alıcı olarak çalışır. Özellikle yüzeye yakın hataların incelenmesinde kullanılırlar. Boyuna dalga üretirler ve algılarlar. Geciktirme Probu Geciktirme problarının en önemli uygulama alanları; kalınlık ölçümü, ince malzemelerde ve yüzeye yakın hataların yüksek hassasiyetle incelenmesinde kullanılırlar. Bu problarda probun algılama yapamadığı yüzeye yakın ölü bölge probun içine alınmıştır. Daldırma Probu Su ortamında (parça ve prob suya daldırılarak) kullanılan problardır. Hızlı muayeneye olanak verirler. Probun sızdırmaz olması önemlidir

38

39

40

41

42

43

44 Prob Seçimi Prob seçiminde; demet yönü, frekans ve kristal boyutu göz önüne alınır. Demet yönü seçiminde, önce normal veya açılı problardan birine karar verilir. Açılı prob kullanıldığında prob açısı hatadan maksimum yansıma elde edilecek şekilde seçilir; yani, beklenen hataya ses demetinin dik olarak çarpması düşünülür. Bunun için kaynak dikişlerinin muayenesinde açılı prob tercih edilir. Frekans seçiminde, malzeme kalınlığı ve metalurjik yapı ile görülebilecek en küçük hata boyutu göz önüne alınır. Mümkün mertebe yüksek frekans ile çalışmak, hem daha küçük hataların algılanmasını sağlar hem de ayırma gücünü iyileştirir. Frekans seçiminde asıl belirleyici faktör malzemenin tane boyutudur. Tane boyutu büyüdükçe artan, saçılma ve soğurulmayı azaltmak için düşük frekansları seçmek gerekmektedir. Ayrıca, malzeme kalınlığı arttıkça frekans düşürülmelidir. Yüksek frekans, kaba taneli malzemede saçılmaya ve ekranda gürültü veya çimlenme denilen sinyallerin oluşmasına neden olur

45 Sonuç olarak, malzemenin yapısı müsaade ettiği sürece, mümkün olan en yüksek frekans kullanılmalıdır. Kristal boyutu seçiminde yakın alan uzunluğu ve eğri yüzeyli malzemelerde temas yüzdesi göz önüne alınır. Prob çapı küçüldükçe yakın alan kısalmaktadır. Yakın alan içersinde merkez demetin ses enerjisi karmaşık bir değişim gösterdiğinden, hataların uzak alanda değerlendirilmesi arzu edilir

46

47 Ultrasonik Muayene Yöntemi ile Yapılabilecek Ölçümler Boyut ölçülmesi (kalınlık gibi) Boy ve kalınlık Ultrasonik termometre (bir çubuğun sıcaklıkta boyut değiştirmesi tespit edilebilir). Yüzey sertliğinin ölçülmesi Özelliklerin tespiti Elastik modülü Tane büyüklüğü, ayrışan fazlar, kalıntılar, soğuk ve sıcak işlem dereceleri İç gerilmelerin tespiti Hataların (süreksizlerin ) tespiti

48 Ultrasonik Muayene Tekniklerinin Üstünlükleri Malzemedeki hataları üç boyutlu olarak tespit etmek mümkündür. Uygulama kolaylığı mevcuttur. Malzeme içerisindeki hataların tespitinde hassastır. Sarf malzemesi daha azdır. Özellikle kalın parçalarda, düzlemsel hataların daha duyarlı bir şekilde belirlenmesini sağlar. Geniş uygulama alanına sahiptir (hata, içyapı, elastiklik modülü, kalınlık ölçme v.b.). Yüzey ve yüzey altı hatalar incelenebilir Muayene derinliği diğer TMM yöntemlerinden fazladır. Daha kalın malzemeler incelenebilir. Çok ince çatlakların ( 004 mm'ye kadar) muayenesine imkan verir. Bir yüzeyden yanaşarak muayene yapılabilir. Hızlı sonuç verir ve kalıcı kayıt yapma olanağı vardır. Diğer tahribatsız deneylere göre iç çatlakları, hata büyüklüğünü ve yönlenmeleri daha doğru şekilde karakterize etmektedir. Cihazlar taşınabilir, personel sağlığına ve çevre kirliliğine zararlı etkisi yoktur. Yeni geliştirilen bilgisayar bağlantılı cihazlarla iç yapı hataları üç boyutlu olarak görüntülenebilir

49 Dezavantajları Kaba yüzeyli, karmaşık şekilli, çok küçük ve çok ince çatlakların incelenmesi zordur. Ultrasonik dalgaların malzemeye etkin bir biçimde girmesini sağlamak için yüzeyde kuplaj sıvısına ihtiyaç vardır. Yüzeye çok yakın hatalardan dönecek ışınlar algılanamayabilir. Muayene işlemi iyi yetişmiş ve teknisyen düzeyinde eleman gerektirir. Dökme demirlerin ve iri taneli malzemelerin muayenesi zordur. Ultrasonik dalgalara paralel veya belirli açısal pozisyondaki çizgisel hatalar incelenemez. Bu tür hatalar için açılı prob gerekir. Cihazın kalibrasyonu ve hata karakterizasyonu için standartlara ihtiyaç vardır

50 İşlem Basamakları Öneriler İletme yansıtma metodunda malzemeye verici başlık tarafından yüksek frekanslı ses dalgası gönderiniz. Geri yansıyan dalgaları başlık aracılığı ile algılayarak osiloskop ekranında ekolar halinde görünüz. Eğer hata varsa osiloskop ekranında hatanın yerini ve büyüklüğünü tespit ediniz. Rezolans metodunda ise malzemeye başlık aracılığı ile devamlı değişen frekanslar gönderiniz. Yansımalara göre osiloskop ekranından malzemenin kalınlığını tespit edip ve eğer varsa hatanın nerede olduğunu tahmin ediniz

51

52

53

54

55

56

57