MODUL 9. ULTRASONIK
MODUL 9. ULTRASONIK
9
9..1
1
S
Su
ub
b K
Ko
om
mp
peetteen
nssii
Kemampuan yang akan dimiliki oleh mahasiswa setelah memahami Kemampuan yang akan dimiliki oleh mahasiswa setelah memahami isi modul ini adalah sebagai berikut :
isi modul ini adalah sebagai berikut : 1)
1) DapDapat mat melakelakukaukan pn pengengujiujian an ultultrasorasonic nic terhterhadap adap suasuatutu material material dengan dengan menggunakan prosedur yang benar.
menggunakan prosedur yang benar. 2)
2) DaDapapat t memengnggugunanakakan n pepesawsawat at ulultrtrasoasoninic c dadalam lam memememeririksksa a keketebtebalaalann suatu bahan ataupun cacat pada suatu bahan atau material yang tidak suatu bahan ataupun cacat pada suatu bahan atau material yang tidak dapat dilihat secara visual/langsung..
dapat dilihat secara visual/langsung..
9
9..2
2
U
Urra
aiia
an
n M
Ma
atteerrii
elomelombang !ltrasonic bang !ltrasonic adalah gelombang mekanik adalah gelombang mekanik seperti gelombanseperti gelombangg su
suara ara yayang ng "re"rekukuenensinsinya ya lelebibih h bebesar sar dadari ri 2#2#k$k$%. %. eelomlombanbang g inini i dadapapatt dihasilkan dari probe yang berdasarkan perubahan energi listrik menjadi energi dihasilkan dari probe yang berdasarkan perubahan energi listrik menjadi energi mek
mekanianik. &ebak. &ebalikliknyanya probe probe jugjuga a dapdapat at mengubmengubah ah eneenergi rgi mekmekanianik k menmenjdijdi en
enerergi gi liliststrikrik. . &elam&elama a peperamrambabatantannya nya di di dadalamlam material material ' ' gegelolombmbanang g ininii di
dipepengngaruaruhi hi ololeh eh sisi"at"at(si(si"at "at babahahan n yang yang didilalaluluinyinya a mimissassal l mamasa sa jenjenis'is' homogenitas' besar butiran' kekerasan dan sebagainya. &ehingga gelombang homogenitas' besar butiran' kekerasan dan sebagainya. &ehingga gelombang ini dapat dipakai untuk mengetahui jenis bahan' tebal dan ada tidaknya cacat di ini dapat dipakai untuk mengetahui jenis bahan' tebal dan ada tidaknya cacat di dalam bahan
dalam bahan tersebutersebut. t. elomelombang ultrasonic dapat bang ultrasonic dapat dipandipantulkan dan tulkan dan dibiasdibiaskankan ole
oleh h permpermukaukaan an batbatas as antantara ara dua dua bahbahan an yanyang g berberbedbeda. a. ererdasadasarkarkan n si"asi"att pantulan tersebut dapat ditentukan tebal bahan' lokasi cacat serta ukuran cacat. pantulan tersebut dapat ditentukan tebal bahan' lokasi cacat serta ukuran cacat. *.2.1 +rinsip Dasar !ltrasonic
*.2.1 +rinsip Dasar !ltrasonic +e
+ememerikriksaasaan n tetebal bal babahahan n atatau au adanyadanya a cacacat cat dadalam lam babahahan n dedengnganan gelombang ultrasonic dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu : teknik
gelombang ultrasonic dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu : teknik
resonansi' teknik tranmisi dan teknik gema. Dari ketiga teknik tersebut' teknik resonansi' teknik tranmisi dan teknik gema. Dari ketiga teknik tersebut' teknik gema kontak langsung paling sering digunakan terutama pada pemeriksaan di gema kontak langsung paling sering digunakan terutama pada pemeriksaan di lapangan.
Benda uji probe Pantulan/ ema
+ada teknik ini' probe secara bergantian mengeluarkan dan menerima getaran. ,ebal bahan dan letak cacat ditentukan dari letak getaran/gema pada layar osiloskop' sedangkan besarnya ditentukan dari simpangan tinggi getaran yang diterima kembali.
Dapat dilihat pada gambar berikut :
ambar * 1 &kema sistem pengujian
*.2.2 elombang !ltrasonic.
elombang ultrasonic adalah gelombang mekanik seperti suara' yang "rekuensinya lebih besar dari pada 2# k$%. elombang ini mempunyai besaran "isis seperti pada suara yakni panjang gelombang - λ )' kecepatan rambat -v)'
waktu getar -,)' amplitudo -)' "rekuensi -")' "asa -φ ) dan sebagainya. ormula yang berlaku bagi gelombang suara berlaku pula pada gelombang ultrasonic' misal :
f
v
=λ
-*.1)MODUL 9. ULTRASONIK
2 1 sin sinv
v
=β
α
- snellius) -*.2) 2 1 2 2 2 1 r r I I = -least aquare law) -*.0) f I te
I
−γ # -attenuation) -*.) t v s = . -*.3)$ukum seperti hamburan' di"raksi' dis"ersi' disperse dan hukum gelombang ultrasonic. ,etapi dalam bahasan selanjutnya diutamakan perhitungan tentang jarak' panjang gelombang' pantulan dan pembiasan.
Dalam perambatannya pada bahan yang sama' kecepatan dan "rekuensi dianggap tetap. Dalam perambatannya dalam berbagai bahan' "rekuensi gelombang selalu dianggap tetap' sedangkan kecepatan rambat bergantung pada jenis bahan dan mode gelombang. rekuensi yang sering digunakan untuk
uji tanpa rusak umumnya antara 23# k$%(13 4$%' sedangkan pada pemeriksaan las digunakan "rekuensi 2 4$%(54$%.
*.2.0 4ode +erambatan elombang !ltrasonic
Dari cara bergetar dan perambatannya maka gelombang ultrasonic dapat menjalar di dalam bahan dalam berbagai mode :
1. Mode Longitudinal.
4ode 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. elombang longitudinal dapat merambat pada semua bahan' baik gas' cair maupun padat.
2. Mode Transversal
4ode transversal terjadi bila gelombang ultrasonic merambat pada suatu arah tegak lurus pada arah gerakan atom yang di getarkan ' misal atom
digetarkan ke atas dan ke bawah' sedangkan gelombang merambat ke arah kanan dan kiri .
elombang transversal hanya bisa merambat pada benda padat .
ambar *.2 dan ambar *.0 di bawah ini menunjukkan perbedaan kedua gelombang :
ambar * 2 elombang ,ransversal dan 6ongitudinal
3. Mode +ermukaan.
4ode transversal terjadi bila gelombang transversal merambat pada permukaan. erakan atom yang bergetar berbentuk elips.
&esuai dengan namanya gelombang pada permukaan padat dengan kedalaman maksimum satu panjang gelombang.
Dapat dilihat pada ambar *.0 berikut :
ambar * 0 4ode permukaan
MODUL 9. ULTRASONIK
4ode pelat terjadi pada bila gelombang transversal merambat pada bahan pelat tipis yang tebalnya kurang dari setengah panjang gelombang. erakan atom yang bergetar berbentuk elips. elombang pelat merambat pada seluruh benda uji tipis tersebut' baik dalam bentuk gelombang
simetris atau gelombang asimetris.
!. +erubahan Mode.
elombang ultrasonic yang merambat dalam suatu bahan dapat merubah mode dari satu mode ke mode lainnya. +erubahan mode ini terjadi misalnya karena pantulan atau pembiasan. ila mode berubah maka kecepatan rambatnya berubah' sedangkan "rekuensinya tetap' akibatnya panjang gelombangnya juga akan berubah' seperti ditunjukkan pada
ambar *. berikut:
ambar * 4ode +lat
". Kemampuan deteksi.
7acat kecil dapat memantulkan kembali gelombang ultrasonic bila permukaannya cukup luas. 7acat terkecil yang dapat dideteksi oleh
gelombang ultrasonic adalah bila :
φ minimum 2λ 1
8. Kecepatan rambat dan panjang gelombang.
Kecepatan rambat -v) gelombang ultrasonic dalam suatu bahan tergantung pada jenis bahan yang dilalui oleh mode gelombang tersebut.
#. Transmisi.
ila gelombang ultrasonic menjalar dari bahan yang satu ke bahan dua tegak lurus pada permukaan batas pada kedua bahan tersebut' maka
9ntensitas yang diteruskan atau dipantulkan tergantung pada koe"isien transmisi atau re"le inya.
1 2 1 2 $ $ $ $ % − − = D 1(; -*.5) 1 1 1& $ = ρ dimana : ; koe"isien refleksi D koe"isien transmisi < impedansi akustik ρ massa jenis = kecepatan rambat.
9.3
Rangkuman
elombang !ltrasonic adalah gelombang mekanik seperti gelombang suara yang "rekuensinya lebih besar dari 2# k$%. elombang ini dapat dihasilkan dari probe yang berdasarkan perubahan energi listrik menjadi energi mekanik. &ebaliknya probe juga dapat mengubah energi mekanik menjdi energi listrik. &elama perambatannya di dalam material' gelombang ini dipengaruhi oleh si"at(si"at bahan yang dilaluinya missal masa jenis' homogenitas' besar butiran' kekerasan dan sebagainya. &ehingga gelombang ini dapat dipakai untuk mengetahui jenis bahan' tebal dan ada tidaknya cacat di dalam bahan tersebut.
elombang !ltrasonic dapat dipantulkan dan dibiaskan oleh permukaan batas antara dua bahan yang berbeda. erdasarkan si"at pantulan tersebut dapat ditentukan tebal bahan' lokasi cacat serta ukuran cacat. +emeriksaan 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.
9.4
Referensi
a) Daniel' . randt. 1*>3. 4etallurgy undamental' ,he oodheart ? <illco. 9nc'!&
MODUL 9. ULTRASONIK
b) Dosen 4etallurgi. 1*>5. +etunjuk +raktikum 6ogam' @urusan ,eknik 4esin ,9. 9,&
c) 4.4. 4unir. 2###. 4odul +raktek !ji ahan' =ol 1' @urusan ,eknik angunan Kapal. ++A&
d) &uherman <achid' 9r .1*>8. Diktat pengetahuan ahan. @urusan ,eknik 4esin ,9. 9,&
9.5
Tugas
1. &ebutka 0 si"at gelombang !,B
2. @ika suatu bahan dengan ketebalan 8# mm diuji dengan range 123' tentukan jumlah indikasi yang muncul beserta letaknyaC
0. &ebutkan 0 keunggulan pengujian menggunakan !,C
9.6Proseur Ker!a
9.6.1. "#at an $a%an
+eralatan yang digunakan dalam praktek uji ultrasonic adalah: 1. lat pemancar sekaligus penerima gelombang ultrasonic 2. lat kalibrasi awal
ahan(bahan yang digunakan adalah : 1. &pecimen 1 berbentuk balok baja 2. &pesimen dengan cacat buatan
9.6.2. Proseur Kese#amatan
+rosedur keselamatan kerja yang dilakukan adalah: 1. +akaian dan 7elana engkel
2. &a"ety &hoes 0. &a"ety loves
9.6.3. &angka% Ker!a
6angkah(langkah melakukan pengujian ultrasonic' adalah sebagai berikut : 1. +ersiapan alat -memasang' menyalakan alat)
2. 4enentukan besar range yang akan digunakan'range dari pada benda yang diukur. +ada percobaan ini menggunakan range 3# -2 titik indikasi).
0. Kalibrasi awal' yaitu dengan menekan tombol on call dan meletakkan probe di atas suatu material -tebal 23 mm) yang khusus digunakan untuk kalibrasi. Kemudian mengatur tombol pada alat sehingga muncul 2 garis sebagai indikasi ' dimulai dari skala paling kanan display.
. @ika garis sudah tarbentuk dan tebal material kalibrasi telah ditemukan' tekan tombol call lagi agar kalibrasi tidak berubah.
3. 6etakan probe di atas material yang akan diuji. 7ari angka yang paling stabil 7atat data laporan sementara.
A B C A B C A B C
MODUL 9. ULTRASONIK
9.6.4. &embar Ker!a'(ob S%eet
ULTRASONIC TEST
(STRAIGHT-BEAM PROBE)
Date
!!!!!!!!!!!!
Material
!!!!!!!!!!!!
Eqi!"e#t
!!!!!!!!!!!"" S# !!!!!!!!"
!!!!!!!!!!!"" S# !!!!!!!!
Re$ere#%e
!!!!!!!!!!!!
Operator : Range : Display read A = B = C = Result A = mm B = mm C = mm Spesimen No : Operator : Range : Display read A = B = C = Result A = mm B = mm C = mm Spesimen No : Operator : Range : Display read A = B = C = Result A = mm B = mm C = mm Spesimen No :$AMI#ASI
Aama / Arp : EEEEEEEEEEEE
Kode ,est +iece/,anggal : EEEEEEEEEEEE
;ange : EEEEEEEEEEEE
+robe : EEEEEEEEEEEE
