Ultrasonic Test

LAPORAN RESMI

ULTRASONIC TEST

Disusun Oleh :

LELY DWI P (6507040023)

TEKNIK KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2005

BAB I

PENDAHULUAN

I. TUJUAN

Pada percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat menggunakan pesawat ultrasonic dalam memeriksa ketebalan suatu bahan ataupun cacat pada suatu bahan atau material yang tidak dapat dilihat secara visual/langsung.

II. DASAR TEORI

Gelombang Ultrasonic adalah gelombang mekanik seperti gelombang suara yang frekuensinya lebih besar dari 20kHz. Gelombang ini dapat dihasilkan dari probe yang berdasarkan perubahan energi listrik menjadi energi mekanik. Sebaliknya probe juga dapat mengubah energi mekanik menjdi energi listrik. Selama perambatannya di dalam material, gelombang ini dipengaruhi oleh sifat-sifat bahan yang dilaluinya missal masa jenis, homogenitas, besar butiran, kekerasan dan sebagainya. Sehingga gelombang ini dapat dipakai untuk mengetahui jenis bahan, tebal dan ada tidaknya cacat di dalam bahan tersebut. Gelombang Ultrasonic dapat dipantulkan dan dibiaskan oleh permukaan batas antara dua bahan yang berbeda. Berdasarkan sifat pantulan tersebut dapat ditentukan tebal bahan, lokasi cacat serta ukuran cacat.

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.

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

f v = λ s =v.t 2 1 sin sin v v = β α (snellius) 2 1 2 2 2 1 r r I I

= (least aquare law)

f I _{=I e}−γt 0 (attenuation) Timer AMPLIFIER Penguat/ Pembangkit pulsa Benda uji probe osiloskop

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.

Mode

Dari cara bergetar dan perambatannya maka gelombang ultrasonic dapat menjalar di dalam bahan dalam berbagai mode :

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.

Mode Permukaan.

Mode permukaan 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.

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.

Kemampuan deteksi.

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

φminimum =

1

₂

λ

Kecepatan rambat dan panjang gelombang.

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

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. 1 2 1 2 W W W W R − − = D= 1-R 1 1 1V W =ρ

dimana : R = Koefisien refleksi D = Koefisien transmisi W = Impedansi akustik

ρ _{= Massa jenis}

Probe.

Dalam suatu probe dapat berisi suatu kristal yang disebut probe tunggal, tetapi dapat pula berisi dua kristal yang identik (probe kembar). Bila bidang permukaan kristal sejajar dengan bidang permukaan probe, maka disebut probe normal. Dalam probe normal gelombang yang keluar dari probe adalah gelombang longitudinal dan arah tegak lurus terhadap permukaan probe. Bila bidang permukaan tidak sejajar dengan probe maka disebut probe sudut. Gelombang yang masuk ke benda uji adalah gelombang transversal dan membentuk sudut tertentu terhadap garis normal permukaan probe. Jadi ada empat macam probe yakni :

1. Probe normal : - tunggal - kembar 2. Probe sudut : - tunggal

- kembar

Selain empat macam probe diatas terdapat satu jenis probe tunggal lainnya yaitu probe universal dimana kristal dapat diputar dari luar probe sehingga dapat berfungsi sebagai probe normal maupun probe sudut.

Kalibrasi.

Setiap kali digunakan, pesawat ultrsonik harus dikalibrasi dengan bantuan blok kalibrasi, misal blok kalibrasi V1, V2 stepwedge dan sebagainya. Sementara itu harus diperiksa linieritasnya baik linieritas horizontal dan linieritas vertikalnya.

25mm 100mm 91mm 85mm 100mm 30m m 35mm 300mm

Pemeriksaan Linieritas Horisontal.

Pemeriksaan untuk meyakinkan bahan skala horizontal/ jarak adalah linier. Pemeriksaan dilakukan dengan cara meletakkan probe dengan ketebalan 25 mm dari blok kalibrasi, dengan mengambil range 250 mm. Bila setiap indikasi tepat terletak pada skala 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 maka skala horisontalnya masih linier.

Pemeriksaan linieritas vertical.

Pemeriksaan ini tebagi atas dua yaitu :  Pemeriksaan linieritas layer.

Yaitu untuk meyakinkan bahwa kala vertical adalah linier. Untuk itu diusahakan pada layer dapat ditimbulakan dua buah indikasi yang amplitudonya 2 : 1 pada saat amplitude indikasi pertama mencapai 80 %. Indikasi tertinggi diatur agar mencapai 100 %, kemudian diturunkan dengan step 10 % sampai amplitudonya menjadi 20 %. Skala vertical layer disebut linier bila setiap kali amplitude indikasi kedua tingginya 50 ±5% dari amplitude indikasi pertama.

 Pemeriksaan linieritas tombol gain.

Pemeriksaan dimaksudkan untukmeyakinkan bahwa step tombol gain dari pesawat ultrasonic adalah linier. Untuk itu amati amplitude dari suatu reflector. Kemudian tombol gain diputar agar diperoleh penambahan ±6 dB dan ±12 dB.

Kalibrasi Probe Normal.

Kalibrasi dimaksudkan untuk menyesuaikan skala 0-10 pada layar dengan jangkauan dari gelombang ultrasonic dalam benda uji/blok kalibrasi adalah gelombang longitudinal.

Jarak yang dikalibrasi adalah jarak tempuh yakni jarak yang dilalui oleh gelombang-gelombang dalam benda uji/blok kalibrasi. Untuk mengkalibrasi range 100 mm maka mula mula pulsa harus timbul pada skala 0. Tombol range kasar di set pada 100 mm dan probe diletakkan pada ketebalan 25 mm

dari blokkalibrasi V1. Indikasi yang timbul pada layar harus berjumlah 100/25 = 4 buah dan terletak pada skala :

Indikasi I : 25 x 10 = 5 50 Indikasi II : 2 x 25 x 10 = 10 50 Indikasi III : 3 x 25 x 10 = 15 50 Indikasi IV : 4 x 25 x 10 = 20 50

Agar indikasi menempati skala yang seharusnya,tombol range halus dan tombol penggeser pulsa harus diputar secara bergantian. Bila seluruh indikasi menempati skala-skala tersebut secara tepat, maka kalibrasi telah selesai dan pesawat siap digunakan untuk pengukuran.

Kalibrasi harus diulang bila terjadi pergantian probe, kabel probe maupun bila alat dinyalakan kembali. Perlu diperhatikan bahwa untuk kalibrasi jarak diperlukan timbulnya minimum 2 buah indikasi tidak termasuk pula awal. Karena jarak yang sesuai dengan ketebalan bahan adalah jarak antara dua indikasi, bukan jarak antara dua buah pulsa awal dan indikasi pertama.

BAB II

METODOLOGI

II.1ALAT & BAHAN

Peralatan dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:  Pesawat Ultrasonic  Probe  Block Kalibrasi  Oli  Speciment

II.2. LANGKAH PERCOBAAN.

Pada pelaksanaan percobaan Ultrasonic ini, terdapat beberapa prosedur yang harus dilakukan. Prosedur tersebut adalah sebagai berikut :

 Mempersiapkan peralatan dan bahan-bahan yang akan digunakan.

 Menentukan Range, kemudian melakukan kalibrasi mnggunakan block kalibrasi pada ketebalan 25 sehingga didapat indikasi (

blok tebal range indikasi .. = ∑ ).

 Mengoleskan oli pada block, kemudian menempelkan Probe yaitu probe Normal pada bidang tersebut sehingga muncul indikasi pada layar pesawat ultrasonic.

 Letakkan indikasi tersebut pas pada titik I1,I2,dst..

    ₌ × × range kaan skalapermu block t n I indikasi( ) .

 Setelah itu ambil speciment dan probe diletakkan pada sisi yang akan di uji.  Catat pada titik berapa indikasi yang muncul pada layar pesawat ultrasonic

BAB III

PEMBAHASAN

Pada pengujian ultrasonic ini, hanya dilakukan untuk mencari ketebalan suatu speciment saja tanpa mencari cacat yang berada pada bagian dalam dari speciment dengan menggunakan teknik gema. Pada percobaan inipun hanya menggunakan 5 speciment, yang di mana kelima spesiment tersebut berbentuk balok baja, dan tebal specimen dicari melalui indikasi terakhir yang muncul dengan rumus :

xRange n SkalaScree ncul IndikasiMu Tebal=

sehingga kelima hasil pengujian speciment speciment tersebut antara lain :

 Speciment 1, didapatkan hasil pengukuran dengan Tebal A mm dan A sebenarnya adalah mm. Kemudian tebal B mm. dan tebal B sebenarnya adalah mm. Tebal C mm dan tabal c sebenarnya adalah mm. Pada specimen ini menggunakan probe normal, range 50, dan dengan kekuatan 2 db.

BAB IV

PENUTUP

KESIMPULAN.

Dari pengujian Ultrsonic yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan. Adapun kesimpulan yang diperoleh sebagai berikut :

 Pada pengujian ultrasonic ini adalah suatu gelombang suara berfrekuensi tinggi dirambatkan ke dalam material yang di uji dengan menggunakan probe. Probe yaitu alat yang dapat memancarkan dan menerima gelombang suara.

 Bila cacat, suara yang dikirim tersebut akan dipantulkan dan diterima kembali oleg probe, sinyal penerimaan oleh probe tersebut selanjutnya ditampilkan dengan tabung sinar katoda.

VII. DAFTAR PUSTAKA.

 Metode Ultrasonic, 1997, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

 ST, Budi Prasojo (2002), Buku Petunjuk Praktek Uji Bahan, Jurusan Teknik Permesinan Kapal,PPNS