Pengujian ultrasonik

1.Prinsip dasar ultrasonic.

 

 Pemeriksaan tebal bahan atau adanya cacat dalam bahan dengan gelombang ultrasonic dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu : teknik resonansi, teknik tranmisi dan teknik gema. Dari ketiga teknik tersebut, teknik gema kontak langsung paling sering digunakan terutama pada pemeriksaan di lapangan.

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.

2. 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 (v), waktu getar (T), amplitudo (A), frekuensi (f), fasa dan sebagainya. Formula yang berlaku bagi gelombang suara berlaku pula pada gelombang ultrasonic, missal :

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-6MHz.

3. 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 di getarkan , missal atom digetarkan keatas dan ke bawah, sedangkan gelombang merambat kea rah kanan dan kiri .

· Gelombang transversal hanya bisa merambat pada benda padat . 

Gambar Mode Gelombang Transversal dan Longitudinal

3.Mode Permukaan.

· Mode transversal terjadi bila gelombang transversal merambat pada permukaan. Gerakan atom yang bergetar berbentuk elips. Sesuai dengan namanya gelombang permukaan hanya merambat pada permukaan padat dengan kedalaman maksimum satu panjang gelombang.

Gambar Mode Permukaan

4.Mode Plat.

· Mode pelat 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. 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.

Gambar Mode Plat

5.Kemampuan deteksi.

· Cacat kecil dapat memantulkan kembali gelombang ultrasonic bila permukaannya cukup luas. Cacat terkecil yang dapat dideteksi oleh gelombang ultrasonic adalah bila :minimum = 

6.Kecepatan rambat dan panjang gelombang.

· Kecepatan rambat (v) gelombang ultrasonic dalam suatu bahan tergantung pada jenis bahan yang dilalui oleh mode gelombang tersebut.

7.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.

 D= 1-R

dimana :
R = Koefisien refleksi
D = Koefisien transmisi
W = Impedansi akustik
 = Massa jenis
V = Kecepataqn rambat.

4.Couplant
Couplant adalah bahan (biasanya cair) yang memfasilitasi transmisi energi ultrasonik dari transduser ke dalam benda uji. Couplant umumnya diperlukan karena ketidakcocokan impedansi akustik antara udara dan padatan (yaitu seperti benda uji) adalah besar. Oleh karena itu, hampir semua energi tercermin dan sangat sedikit yang diteruskan ke dalam bahan uji. couplant ini menggantikan udara dan memungkinkan untuk mendapatkan lebih banyak energi suara ke dalam benda uji sehingga sinyal ultrasonik yang dapat digunakan dapat diperoleh. Dalam pengujian ultrasonik film tipis, minyak, gliserin atau air yang umumnya digunakan antara transduser dan permukaan uji.

Ketika memeriksa bagian atas atau membuat pengukuran yang tepat, suatu teknik rendaman sering digunakan. Dalam pengujian ultrasonik transduser perendaman baik dan bagian yang direndam dalam couplant, yang biasanya air. Metode kopling membuatnya lebih mudah untuk mempertahankan kopling konsisten saat bergerak dan memanipulasi transduser. 

 

Gambar : couplant

5.Blok Kalibrasi

1. Blok kalibrasi V1 :

· Ketebalan 25 mm untuk kalibrasi probe normal untuk range kelipatan 25 mm.

· Lucite (23 mm) untuk pengecekan hasil kalibrasi probe normal tebal baja 50 mm.

· Lebar 100 mm untuk kalibrasi probe normal untuk range kelipatan 100 mm dan untuk pengecekan hasil kalibrasi.

· Lebar 200 mm untuk kalibrasi probe normal untuk range kelipatan 200 mm dan untuk pengecekan hasil kalibrasi.

· Lengkungan radius 100 mm untuk kalibrasi titik indeks probe sudut range probe sudut kelipatan 100 mm.

· Lubang bor sisi diameter 15 mm untuk cacat referensi probe normal maupun probe sudut.

· Celah 4 mm untuk retakan referensi untuk probe sudut.

· Jarak 85 mm, 91 mm dan 100 mm untuk pemeriksaan resolusi pesawat dan probe.

· Skala sudut untuk pemeriksaan sudut dari probe sudut.

· Celah 30 mm untuk refleksi ulang pada kalibrasi probe sudut dan pemeriksaan titik indeks.

2. Kegunaan blok V2 :

· Ketebalan 12.5 mm untuk kalibrasi probe normal untuk range kelipatan 12.5 mm

· Lengkungan radius 25 mm dan 50 mm untuk kalibrasi probe sudut range 100 mm.

· Lubang 5 mm adalah cacat referensi.

3. Kegunaan blok VW

· Untuk kalibrasi probe normal kembar range 10 mm.

  

Gambar : Blok V1, V2, VW

6.Probe

Macam – macam Probe :

· Probe Normal

· Probe Sudut

Probe Normal digunakan untuk mengukur tebal bahan, menentukan lokasi cacat yang sejajar dengan permukaan benda uji dan menentukan ukuran cacat tersebut.

 

Probe Normal : Kristal Ganda Dan Kristal Tunggal

Probe Sudut digunakan untuk menentukan lokasi dan besar cacat yang memiliki permukaan yang membentuk sudut terhadap permukaan benda uji. Probe sudut tidak biasa digunakan untuk mengukur tebal benda uji. Hal yang memudahkan dalam pengukuran dengan proses probe sudut adalah bahwa dari suatu cacata umumnya menghasilkan satu indikasi sehingga mudah di analisa.

 

Gambar : probe sudut kristal ganda dan tunggal

sumber: http://www.karim.web.id/2012/02/prinsip-dasar-ultrasonic.html