DÖVME VE DÖKÜM MALZEMELERİN MAGNETİK PARTİKÜL ÇATLAK KONTROL TESTLERİNDE VE DC DEMAGNETİZASYON UYGULAMALARI AND DC DEMAGNEZITION APPLICATIONS IN THE MAGNETIC PARTICLE CRK DETECTION TESTS OF FORGING AND CASTING MATERIALS Hakan GÜNAY, Hasan YILDIZ TMM LTD ŞTİ, Gemlik-Bursa ÖZET Magnetik Partikül Çatlak Kontrolü, dövme ve döküm ferromagnetik parçaların yüzey ve yüzey altı hatalarını görüntüye getirmek amacıyla kullanılan en yaygın Tahribatsız Muayene yöntemidir. Bu yöntem, magnetize devrelerinde kullanılan akımların türüne göre Alternatif () ve Doğru (DC) akım olarak 2 kısımda incelenir. akımlarla yüzeydeki küçük kılcal hatalar tespit edilebilirken, DC akımlarla daha derinlerdeki boşluklar ve büyük hatalar tespit edilebilir. Her bir akım türü kendine has demagnetizasyon prosedürüne ihtiyaç duyar. Yapılan çalışmada sanayi kullanımı için üretilen alternatif ve doğru akım magnetik partikül test cihazları ve demagnetizasyon uygulamaları incelenmiştir. ve DC seçenekli kontrol amacıyla geliştirilen yeni bir test cihazı ile yapılan deneysel çalışmalar açıklanmış, 6000 Amper DC demagnetizasyonu için üretilen motorlu demagnetizasyon switchi uygulamasına yer verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Magnetik Partikül, Çatlak kontrol,, DC, demagnetizasyon. ABSTRT Magnetic Particle Crack Detection is the most common nondestructive testing method used to find the surface and subsurface defects in forging and casting ferromagnetic parts. The method is investigated under two sections namely Alternative () and Direct Current (DC) based on the type of the current used in magnetizing circuits. Small capillary defects can be detected by whereas deeper and bigger defects can be found by DC. Each current type requires different and unique demagnetization procedure. In this study and DC magnetic particle test equipments manufactured for industrial use and demagnetization methods are investigated. Experimental studies done by newly developed test equipment which has and DC operating modes are explained in detail. Also the application of demagnetization switch with motor produced for 6000A DC demagnetization is given. Keywords: Magnetic particle, Crack detection,, DC, demagnetization. 1. GİRİŞ Magnetik Partikül yöntemi 100 yıla yakın bir süredir endüstriyel anlamda ferromagnetik malzemelerin yüzey ve yüzey altı hatalarının muayenesinde kullanılmaktadır. 1930 yıllarından bu yana özellikle Amerika ve Avrupa da, Magnetik Partikül Çatlak Kontrol cihazlarını ve bunların yan ürünlerini üreten bir endüstri dalı oluşmuştur. Hızla gelişen sanayinin artan otomasyon talepleriyle zaman ayarlı, mikroprosesör kontrollü, akım geri beslemeli, demagnetizasyonlu, yükleme ve boşaltma olanaklarına sahip tam otomatik muayene ekipmanları üretilmiştir. Muayene ekipmanlarını birbirinden ayıran en önemli özellik kullanılan akım cinsi olmaktadır. Çok genel bir deyişle Magnetik Partikül Çatlak Kontrol Cihazları Alternatif, Yarı Dalga Doğru akım ve Tam dalga doğru akım cihazları şeklinde 3 ana başlık altında toplanabilmektedir. Alternatif ve doğru akım cihazlarının magnetizasyon ve demagnetizasyon şartları, kullanılan akımların farklı karakteristikleri nedeniyle birbirinden farklı olmaktadır.
1.1. Magnetik Partikül Yöntemi ve Kullanım Alanları Magnetik partikül çatlak kontrol yöntemi ile magnetik permeabilitesi 100 ün üzerindeki ferromagnetik olan fakat östenitik olmayan bütün çelik ve alaşımları ile dövme ve dökme demirler muayene edilebilir. Genellikle yüzey ve yüzeyin hemen altındaki çatlak şeklindeki malzeme ayrılmaları tespit edilebilir. Belirli koşullar altında döküm ve dövme parçalarda ve kaynak dikişlerinde yüzey altı hatalar da görüntüye getirilebilir. Bu hatalar, parçaların üretimi sırasında oluşan çatlak ve malzeme ayrılmaları olabileceği gibi işletme koşullarında oluşan hasarlar da olabilmektedir. Magnetik Partikül Çatlak Kontrol yöntemi özellikle döküm ve dövme sektörü ile kaynak dikişi kontrollerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomotiv sektöründe işlenmiş ve ısıl işlem görmüş parçaların kontrolünde, çelik konstrüksiyonlarda, güç santralleri, petrokimya ve havacılık sektörlerinde yoğun bir uygulama alanı bulmaktadır. 1.2. Çatlak ve Süreksizliklerin Tespit Edilebilirliği Ferromagnetik malzemelerin magnetik iletkenliği iyidir (permeabiliteleri yüksektir). Magnetizasyon sırasında magnetik alan çizgileri çatlaklarda olduğu gibi daha az iletken bir bölgeye geldiğinde, değişen magnetik iletkenlikten dolayı bir magnetik alan saçılması oluştururlar. Magnetik alandaki bu değişim, magnetik partikül muayenesinde temel oluşturur. Bir çatlak veya malzeme ayrılmasının oluşturduğu bu saçılan alan, magnetizasyon sırasında yüzeye kuru veya süspansiyon içerisinde uygulanan ve serbest olan demir ve demir oksit tozlarını çekmeye ve hatalı bölge üzerinde magnetik bir köprü oluşturmaya başlar. Bu şekilde çatlak veya malzeme ayrılması üzerinde oluşan toz yığını gözle görülerek hatalı bölge olarak tanımlanabilir (Şekil 1). Şekil 1. Magnetik partikül çatlak kontrolünün temel prensibi 1.3. Magnetik Partikül Çatlak Kontrol Tekniklerinde Temel Parametreler Magnetik partikül çatlak kontrolünün temel parametreleri aşağıdaki gibi sıralanabilir: 1. Uygulanan metodun doğruluğu 2. Uygulanan akımların dalga formları (Alternatif, Yarım ve Tam Dalga doğru akım) 3. Magnetik akıların parça üzerindeki doğrultu ve büyüklükleri (A/cm veya Öersted) 4. Magnetikleştirme süresi 5. Demagnetizasyon 6. Hatayı gösteren ekipmanlar, aksesuarlar ve uygulama yöntemleri (Test sıvısı v.s) 7. Operatör Yukarıda belirtilen esaslar doğru bir magnetik partikül çatlak kontrolü için en uygun durumlarında olmalıdır. Uygulama metodu seçilirken parçanın her yerinde yeterli magnetik alan şiddetlerinin oluşturulabilmesi ve her yöndeki çatlakların görüntülenebilmesi esas alınır. Bir çatlak görüntüsü için en önemli şart, magnetik alan çizgileriyle çatlak veya malzeme ayrılması arasındaki açının belirli bir değerden az olmamasıdır. Bu açı izlenen test standardına göre farklılık gösterebilmektedir. Avrupa normlarında (EN) 30 iken ASME kısım V ve ASTM E709 normlarında 45 olarak kabul görmektedir (Şekil 2)( TEKKON, 2004).
1.4. Magnetizasyon Teknikleri Şekil 2. Süreksizlik yönlenme açıları (a)en, b) ASTM ye göre Magnetik partikül muayenesinde, muayene parçasında bir magnetik alan oluşturmak için doğrudan ve dolaylı magnetizasyon teknikleri uygulanır (Şekil 3). Şekil 3. Magnetizasyon Teknikleri Boyuna hataların tespitinde pratikte en çok uygulan malzemenin kendisi üzerinden veya yardımcı iletken üzerinden akım geçirme yöntemidir. Bu yöntemde ferromagnetik malzeme, kendisi üzerinden veya belirli bir bölümünden ya da yardımcı iletken üzerinden alternatif, yarı dalga veya tam dalga doğru akım geçirilerek magnetize edilir. İçerisinden akım geçen iletkenin çevresinde magnetik alan oluşacağı ve alan çizgilerini dik kesen hataların tespit edilebilirliği prensibi gereği, olası boyuna çatlaklar görüntüye getirilir. Malzemeden geçirilmesi gereken akımlar malzeme kesiti ile doğru orantılıdır ve bu yüzden malzemenin temas noktalarında yanma noktaları oluşmaması için çok iyi bir temas sağlanması gerekmektedir. Doğrudan magnetizasyonda parça üzerinden akıtılması gereken minimum akımlar, parça üzerinde yeterli magnetik alan şiddeti oluşturulabilmesi ve doğru yönlendirilebilmesi ile ilişkilidir. Magnetik alan şiddetini etkileyen unsurlar; malzemenin cinsi, boyutları, şekli, et kalınlığı ve uygulanan magnetizasyon tekniğidir. Bu çok geniş değişkenler dolayısıyla her bir farklı duruma uygun kesin bir magnetik alan şiddeti formülü vermek oldukça zordur. Bu yüzden gerekli magnetik alan şiddetleri şu aşağıdaki 4 yöntemle belirlenmektedir: a) Önceden bilinen süreksizlikler: Varlığı daha önceden kanıtlanmış hataları bulunan eşdeğer parçaların test edilmesi b) Yapay süreksizlikler: Pie gage veya Prof.Berthold gibi üzerinde yapay hatalar bulunan indikatörler kullanmak c) Teğetsel alan şiddeti ölçüm cihazları: Akım uygulandığında teğetsel alan şiddetinin parça üzerinde oluşan değeri Hall effect probu kullanılarak ölçülür. Minimum 24A/cm ile 48A/cm arasında değişen (30 Gauss ile 60Gauss) alan şiddeti değerleri günümüzde pek çok standart tarafından kabul görmektedir. d) Deneye dayalı formüller: Malzemeden geçirilmesi gereken akımlar malzemenin çapı ile orantılıdır. Şayet parça tam yuvarlak değil ise eşdeğer çap hesaplanır (D eş =Çevre/π).
Şayet parça çapları çok fazla değişiklik gösteriyorsa en büyük çap esas alınmalıdır. Uygulanması gereken akım yoğunlukları için aşağıdaki tablo kullanılabilir (Tablo 1). Tablo 1. Parça çapı-akım yoğunluğu ilişkisi Parça Çapı (mm) Akım Yoğunluğu (A/mm)...125 28...36 125...250 20...28 250...380 12...20 380... 4...13 Tasarım aşamasında ve deneysel doğrudan akım uygulamalarında kullanılan deneye dayalı formül aşağıdaki gibidir ve yardımcı iletken ile magnetizasyon uygulamalarında da aynen geçerlidir (DEUTSCH, 2002). Parçadan geçirilmesi gereken minimum akım= D eş x 10 Amper Enine hataların tespiti için ise parça magnetik akı tesiri altında bırakılır. Bu yöntemde magnetizasyon bobinleri veya elektromıknatıslar kullanılır. Her iki yöntemde de boyuna magnetik akı oluşturularak enine hataların tespiti yapılır. Dolaylı magnetizasyon tekniklerinin tümünde magnetik akılar parça içerisinden geçmektedir. Akı çizgilerine dik hatalar en iyi tespit edilebilen hatalardır. Test parçası bobin içerisine yerleştirildiğinde magnetik alan tesirine girer. Bobinin kesit alanının parçanın kesit alanına oranı 10 dan büyükse düşük doldurma faktörlü bobinler olarak adlandırılır. Gerekli akım yoğunluklarının hesabında aşağıdaki formül kullanılır. Bu formülde N: bobinin sarım sayısı, I: Bobine uygulanan akım (Amper), K: sabit (45.000), L: Parça boyu (mm) D: Parça çapı (mm) dır. N. I = K L D Örneğin, 30cm boyunda ve 10cm çapında bir parçanın testinde gerekli amper tur miktarı (N.I = 45.000/3)parça üzerinde 15.000 amper tur alan şiddeti oluşturur. Beş turlu bir bobin sarılmışsa bobinden geçirilmesi gereken akım ( I = 15000 / 5 ) 3.000 Amper olurken, 500 turlu bir bobinden geçirilmesi gereken akım ( I = 15.000 / 500) 30Amper olacaktır. Yukarıdaki formül L/D oranı 2 ile 15 arasında ve parça kesitinin bobin kesitinin %10 undan düşük olmadığı durumlarda geçerlidir. Bu formül parçanın bobin kenarına yakın olması ve eksene paralel tutulması hallerinde kullanılır. Farklı test şartları için formüller de değişecektir. Elektromıknatıs kullanılan dolaylı magnetizasyon tekniklerinde parça iki elektromıknatısın kutupları arasında sıkıştırılır ve sarım sayıları parça üzerindeki alan şiddeti minimum 24A/cm olacak şekilde sarılır. Resim 1. Doğrudan akım ve bobin magnetizasyonu ile dövme krank mili kontrolü
Resim 2. Doğrudan akım ve elektromıknatıs ile dövme biyel kolu kontrolü Her iki yöntemin de temel uygulama şekli, test cihazının temas kafaları arasına test parçasının sıkıştırılarak, üzerinden akım geçirilmesi ve bobin ya da elektromıknatıs ile elde edilen doğrusal akının parça üzerinden iletilmesi şeklindedir (Resim 1 ve 2). Parçadan geçirilmesi gereken minimum akımlar ve akılar açıklandığı gibi parçanın kritik bölgelerinde bile minimum alan şiddetini oluşturabilecek şekilde seçilir. Boyu 800mm den kısa parçalar için bobin uygulaması yerine elektro mıknatıs uygulamaları tercih edilebilmektedir (Resim 2). 2. MATERYAL VE METOT Standart bir Magnetik Partikül Test sisteminin işleyişi aşağıdaki şekilde gösterilebilir (Şekil 4). Tristörler aracılığı ile şebeke akım ve gerilimi kontrol edilerek yüksek akım transformatörlerinin primer gerilimleri ayarlanır. Yüksek akım transformatörlerinin sekonder çıkışı üzerindeki akım trafolarından akım geri beslemeleri alınır ve PLC ile kumanda edilir. Elde edilen yüksek akım ile parça üzerinde magnetik akı indükte edilir. Bu esnada parça üzerine gönderilen magnetik partikül test sıvısı içerindeki magnetik partiküller kaçak akı bölgelerinde toplanarak UV ışık altında hataları belirgin hale getirirler. Şekil 4. Standart Magnetik Partikül Test akış şeması 2.1. Magnetik Partikül Testlerinde Kalıcı Mıknatıslık Yukarıda bahsedilen değişik yöntemler kullanılarak magnetize edilen parça üzerinde, test esnasında magnetik kutuplaşma oluşturulduğu için, test sonrasında üzerinde kalıcı mıknatıslık oluşabilmektedir. Alternatif akım cihazlarında deri etkisi nedeniyle bu mıknatıslık yüzeysel oluştuğu için kolaylıkla giderilebilmektedir. Yarı dalga ve tam dalga doğru akım cihazlarında ise mıknatıslığı gidermek oldukça zor ve uzun olmaktadır. Magnetizasyon ve demagnetizasyonu açıklamak için malzemenin atomal boyutlarına inmek gerekmektedir. Bilindiği gibi malzemenin yapı taşı atomlardır ve bir çekirdek etrafında dönen elektronlardan meydana gelmiştir. Ferromagnetik malzemelerde ise aynı doğrultuda bir araya gelen atomlar magnetik nüfuz bölgeleri oluşturmaktadır. Bu bölgelere magnetik domainler adı verilmektedir. Magnetik domainler malzemenin içerisindeki küçük mıknatısçıklar şeklinde de düşünülebilir. Magnetikleşmemiş bir malzemede magnetik domainler dağınık vaziyette bulunmaktadır. Malzeme, yoğun bir magnetik alan içerisinde veya etkisi altında magnetikleştirildiğinde ise magnetik kutuplar aynı doğrultuyu işaret ederler ve metal bir mıknatıs haline gelirler (Şekil 5). Şayet magnetik domainler çabucak rastgele dizilmiş durumlarına döndürülürse de demagnetize edilmiş olur. Yumuşak ferromagnetik metaller çabucak magnetize edilebildiği gibi magnetikliklerini de uzun süre koruyamazlar. Alaşımlı sert metallerin magnetizasyonu çok zor olmasa da demagnetize edilmesi zorlaşmaktadır.
2.2. Histeresiz Eğrileri Şekil 5. Ferromagnetik malzemelerde magnetizasyon Ferromagnetik malzemelerin magnetizasyon eğrileri histeresiz eğrileri olarak adlandırılır (Şekil 6). Bu eğriler, malzemenin kimyasal kompozisyonu ile değişim gösterir. Mıknatıslığı tamamen giderilmiş bir malzemeye değişken bir dış magnetik alan uygulandığında, bu alan ile akı yoğunluğu ölçülerek histeresiz eğrisi çizilebilir. Histeresiz, ferromagnetik malzeme kütlesine etki eden magnetik alan şiddeti değiştirildiğinde, magnetik etkinin gecikmesi anlamına gelmektedir. Eğrinin düşey ekseni B, malzemedeki akı yoğunluğunu, H ise uygulanan alan şiddetini göstermektedir. Eksenlerin kesişim noktası,0, mıknatıslamanın olmadığı ve hiçbir kuvvetin uygulanmadığı anı temsil eder. Magnetik alan şiddeti arttırıldığında, akı yoğunluğu önce hızlı, sonra maksimum ya da doyma noktasına ulaşıncaya kadar yavaşlayarak artar. Magnetik alan şiddetinin daha fazla arttırılması akı yoğunluğunda bir artış meydan getirmez. Akı yoğunluğunun yükselişi noktalı çizgi ile gösterilmiştir. Magnetik alan şiddeti ters yönde 0 a düşürüldüğünde B r noktasında malzemede bir miktar mıknatıslanma mevcut kalır. Buna malzemenin artık mıknatıslığı (remanens) adı verilir. Mıknatıslama akımı ters çevrilerek yavaşça 0 a düşürüldüğünde malzemedeki akı yoğunluğu azalır. Artık mıknatıslık c noktasında 0 olur. Yatay eksendeki mesafe, giderme kuvveti (koersitif) olarak adlandırılır. Giderme kuvveti, mıknatıslanma sonrasında malzemelerdeki magnetik akı yoğunluğunu 0 a indirgemek için gerekli olan magnetik alan şiddeti değeridir. Bu noktadan magnetik alan şiddeti daha da arttırılırsa malzeme tekrar doyuma ulaşır (d). Magnetik alan şiddeti tekrar yavaş yavaş 0 a düşürüldüğünde, akı yoğunluğu bir miktar azalır(e). Bu noktada da malzemede bir miktar artık mıknatıslanma görülür. Magnetik alan ilk yönde arttırılmaya devam edilirse artık akı yoğunluğu azalır ve f noktasında 0 olur. F noktasından magnetik alan arttırılmaya devam edilirse başlangıç doyma noktasına (a) ulaşılır (NAVE, 2005). Şekil 6. Histeresiz eğrisi Histeresiz eğrisinin daralması malzemenin kolay mıknatıslanabileceğini ve düşük artık mıknatısa sahip olacağını, genişlemesi ise malzemenin zor mıknatıslanabileceği ve daha kuvvetli bir artık mıknatıslığa sahip olacağını gösterir. Şekil 7 de sert ve yumuşak malzemelerin histeresiz eğrileri görülmektedir.
2.3. Demagnetizasyon Şekil 7. Sert ve yumuşak malzemelerde histeresiz eğrileri Kalıcı mıknatıslık talaşlı imalat esnasında takım ömrünü azaltması, elektronik ekipmanlara zarar vermesi, kaynaklı birleştirmeler sırasında ark üflemesi oluşturması ve malzeme üzerine toplanan metal parçacıkların aşınmayı arttırması gibi pek çok sebepten dolayı istenilmeyen bir oluşumdur. Demagnetizasyon işleminin zorluğu veya kolaylığı pek çok faktöre bağlıdır ve gerekli giderme kuvveti; parçanın şekli, malzeme türü, uygulanan akımın türü ve yöntemi ile değişir. Yumuşak çelik parçalarda kalıcı mıknatıslık kolayca azaldığından demagnetizasyona ihtiyaç duyulmayabilir. Kalıcı magnetik alanın ürün performansını etkilemeyeceği yapısal parçaların da demagnetizasyonu gerekmez. Isıl işlem görecek malzemeler için, özellikle ~700 C Curie sıcaklığı üzerinde, demagnetizasyona ihtiyaç duyulmaz (EPİK,2001). Magnetik domainlerin rastgele dizilişlerine döndürülebilmesi için pek çok yöntem kullanılabilir. En kolayı malzemenin Curie sıcaklığının üzerine ısıtılmasıdır. Curie sıcaklığı düşük karbonlu bir çelik için yaklaşık 770 C dir. Çelik bu sıcaklığın üzerine ısıtıldığında östenitik yapıya geçer ve magnetiklik özelliğini kaybeder. Soğutulduğunda ise üzerinde kalıcı magnetiklik bulunmaz. Malzemelerin, yerin magnetik alanının etkisinden kurtulması için doğu-batı doğrultusunda bekletilmesi de demagnetizasyon için önemli bir husustur. Domainlerin rastgele dizilmelerinin sağlanması malzemenin bir alternatif akım bobininden geçirilmesi ile de sağlanabilir. Elektromıknatısların kullanıldığı durumlarda da alternatif akımın yavaşça azaltılması yolu ile de malzemeler demagnetize edilebilir. Bütün demagnetizasyon işlemlerinde esas prensip parçanın, yönü sürekli değişen ve şiddeti giderek azalan bir magnetik alan tesiri altında bırakılmasıdır (Şekil 8). Şekil 8. Demagnetizasyon eğrileri Alan yönünün sürekli değiştirilmesi, ya parçanın magnetik alan içinde ters çevrilmesi ya da akım yönünün sürekli değiştirilmesi ile sağlanır. Alan şiddetinin değiştirilmesi ise, ya akımın azaltılması, ya da parçanın veya bobinin birbirinden uzaklaştırılması ile sağlanabilir.
2.3.1. Alternatif akım () ile demagnetizasyon Yüzey ve yüzeyin hemen altındaki küçük ve ince hataların hassas tespit edilmesi için alternatif akımla magnetizasyon kullanılır. Oluşan kalıcı magnetikliği gidermek için de yine alternatif akımla beslenen bobinlerden faydalanılır. Bobin veya parça birbirinden uzaklaşırken magnetik alanın yönü ve şiddeti sürekli değiştiğinden demagnetizasyon kolaylıkla yapılabilmektedir. Demagnetizasyon bobinlerinde parçanın bobinin etkin alanının dışarısına çıkartılması gerekir. Bu yapılmazsa parçada ilave kalıcı mıknatıslık oluşturulması da söz konusu olabilir. Alternatif akım demagnetizasyonu, PLC ve kontrol kartları ile kumanda edilen tristör devreleri ile kolaylıkla yapılabilmektedir. 2.3.2. Doğru akım (DC) ile demagnetizasyon Boyutları ve kütlesi büyük parçalarda yüzey altındaki hataların (boşluk v.s) tespiti için doğru akım tercih edilmektedir. Deri etkisinin ortadan kalkmasıyla, akımın şiddetine bağlı olarak magnetik alan daha derinlere nüfuz edebilmektedir. Kalıcı mıknatıslığın giderilmesi için böyle bir durumda doğru akım kullanılması gereklidir. Doğru akım kullanılması durumunda ise akımın şiddetinin ve yönünün değiştirilebilmesi şarttır. Akımın yön değiştirme sıklığı yaklaşık 1Hz civarında tutulmalıdır. Doğru akım demagnetizasyonu oldukça zor ve uzun zaman alan bir işlemdir. Bu amaçla özel cihaz ve düzeneklere ihtiyaç duyulmaktadır (BAYNES, 2002). Şekil 9. DC demagnetizasyon eğrisi Yapılan yarı dalga ve tam dalga doğru akım uygulamalarında magnetizasyon akım değeri bir önceki değerin %3 ila %5 arasında azaltılarak yönü değiştirilir. Demagnetizasyon eğrileri logaritmik fonksiyonlar şeklinde oluşturulmaktadır. DC Demagnetizasyon uygulamasında demagnetizasyon eğrisi Şekil 9 de görüldüğü gibidir. Enine ve boyuna magnetize devrelerinde demagnetizasyon birbirinden farklı yöntemlerle yapılabilmektedir. Özellikle boyuna magnetizasyon devrelerinde yüksek akım ihtiyacını karşılamak üzere (örneğin 6000amper) büyük güçlü transformatörler ve yine büyük güçlü redresör grupları kullanılmaktadır. Boyuna /DC Magnetik Partikül testlerinin akış şeması ve gerçek uygulaması aşağıda görüldüğü gibi özetlenebilmektedir. (Şekil 10., Resim 3-4.) Şekil 10. Boyuna /DC Magnetik Partikül Test Akış Şeması
Resim 3-4.Boyuna magnetizasyon devresinin 6000amper redresör grubu. DC demagnetizasyon PLC kumandalı motorize demagnetizasyon şalteri ile Göreceli düşük akım değerlerinde DC demagnetizasyonda (örneğin enine demagnetizasyonda) bu azalma ve yön değiştirmelerin gerçekleştirilebilmesi amacıyla tristör devreleri (Resim 5) kullanılmaktadır. Enine /DC Magnetik Partikül testlerinin akış şeması da aşağıdaki gibi özetlenebilmektedir (Şekil 11). Şekil 11. Enine /DC Magnetik Partikül Test akış şeması Resim 5. Enine magnetizasyon devresinin tristör grubu. DC demagnetizasyon, PLC kumandalı sürücü kartları ile
3. SONUÇLAR Sanayi kullanımı için üretilen ve DC magnetik partikül test cihazları ve demagnetizasyon uygulamaları Tablo 2 de özetlenmiştir. Farklı boyutlardaki döküm ve dövme parçaların ve DC akımlarla kontrollerinde boyuna ve enine çatlaklar için elde edilen magnetik alan şiddetleri ile uygun demagnetizasyon prosesleri sonucunda parçalar üzerinde kalıcı mıknatıslık değerleri gösterilmiştir. Tablo 2. Çeşitli döküm ve dövme malzemelerde magnetizasyon ve demagnetizasyon deney sonuçları Magnetik Alan Şiddeti (A/cm) Parça Adı Akım Boyuna Enine Kalıcı Boyuna Enine Tipi (Amper) (A-tur) Magnetik Alan (A/m) Palet 700 4500 30 42 200 Çatalı Çatal Altlığı 700 4500 34 45 150 Rotil Gövde 650 5000 35 38 200 Rot Kolu 450 4000 28 40 100 Kanca 350 3500 32 36 200 Kam Mili 600 5000 29 35 250 Biyel Kolu 750 4000 40 42 350 Yön Çatalı 900 4500 38 46 400 Krank Mili 1100 5500 35 40 300 Vana Klapesi DC 3000 6500 35 39 500 Dizel Lokomotif Cer Dişlisi DC 2500 6000 25 37 450 Dizel Lokomotif Krank Mili DC 4500 8000 32 45 600
Döküm ve dövme parçaların Magnetik partikül testlerinde elde edilen sonuçlar aşağıda özetlenmiştir: 1. Alternatif akım test cihazlarında demagnetizasyon PLC kumandalı akım kontrol kartları ile alternatif akımın şiddetinin azalarak yön değiştirmesi ile sağlanır. 2. Yarı dalga ve tam dalga doğru akım test cihazlarında demagnetizasyon özel elektriksel, elektronik ve mekanik donanımlarla gerçekleştirilebilir. 6000 amper gibi yüksek test akımları için yağ soğutmalı redresör grupları ile motorize demagnetizasyon switchleri kullanılmalıdır. 3. Yarı dalga ve tam dalga doğru akım uygulamalarında magnetizasyon akım değeri bir önceki değerin %3 ila %5 arasında azaltılarak yönü değiştirilir. Akımın yön değiştirme sıklığı yaklaşık 1Hz civarında tutulmalıdır. 4. Dövme yöntemleriyle imal edilmiş göreceli küçük parçaların yüzey çatlaklarının, dövme katlanmalarının ve hatalarının tespit edilmesinde aksi belirtilmedikçe Alternatif akım () test metotlarının kullanılması yeterlidir. 5. Döküm yöntemleriyle imal edilmiş parçalarda ise yüzey altındaki döküm boşlukları, gerilme çatlakları, metalik olmayan inklüzyonlar ve çekinti gibi kusurların tespitinde alternatif akım metotlarının yanı sıra Doğru akım (DC) test metotlarının kullanılması önerilir. 6. Büyük magnetikleştirme kuvvetlerine ihtiyaç duyulan büyük ve ağır dövme ve döküm parçaların testlerinde ve DC kombinasyonlu test üniteleri kullanılmalıdır. 4. KAYNAKLAR ASTM E709-95, Standard Guide for Magnetic Particle Examination, 1998, American Society for Testing and Materials, USA ASTM E1444-94, Standard Practice for Magnetic Particle Examination, 1998, American Society for Testing and Materials, USA BAYNES, T.M., RUSSEL,G.J., BAILEY, A., Comparison of Stepwise Demagnetization Techniques, IEEE Transactions on Magnetics, Volume 38,No. 4, July 2002 DEUTSCH, V., 2002, The Magnetic Particle Crack Detection (3). Wuppertal: Castell-Verlag GmbH. EPİK, Ö., KARADENİZ, S.,2001, Ferromagnetik parçaların girdap akımı yöntemiyle muayenesi, II. Makine Malzemesi ve İmalat Teknolojisi Sempozyumu, Manisa NAVE, C., 2005, Georgia State University, USA, http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html SCHULL, P., 2005, Nondestructive Evaluation Theory, Techniques and Applications. New York: M.Dekker Inc. TEKKON LTD. ŞTİ., Magnetik Parçacık Muayenesi Seviye 1 Eğitim Notları, Mayıs 2004, Ankara TEKKON LTD. ŞTİ., Magnetik Parçacık Muayenesi Seviye 2 Eğitim Notları, Mayıs 2004, Ankara TS EN 9934-1, Türk Standartları, 2002., Tahribatsız Muayene-Magnetik Parçacıkla Muayene, Bölüm 1:Genel İlkeler, Türk Standartları Enstitüsü. Ankara TS EN 10228-1, Türk Standartları, Nisan 2004, Dövme Çeliklerin Tahribatsız Muayenesi, Bölüm 1:Magnetik Parçacık Muayenesi, Türk Standartları Enstitüsü. Ankara TS EN 1369, Türk Standartları, 2003, Dökümler- Magnetik Parçacık Muayenesi, Türk Standartları Enstitüsü. Ankara