Mühendislik

Ultrasonik Teknikler, Ekipmanlar ve Kalibrasyon

Ultrasonik Teknikler, Ekipmanlar ve Kalibrasyon | Ultrasonik Teknikler, Ekipmanlar ve KalibrasyonUltrasonik test; ses ötesi dalgaları katı, sıvı veya gaz ortamlara göndererek orada bulunan süreksizliklerden alınan geri yansımaların incelenmesini içeren bir muayene yöntemidir. Ses ötesi dalgalarla kontrol yöntemi son derece kapsamlı bir bilim ve aynı zamanda en güvenli ve verimli muayene şeklidir.

Ultrasonik test sağlık, radar sistemleri, denizcilik, havacılık, mühendislik, kaynak, madencilik gibi bir çok alanda kullanılır. Belli dalga boyu ve frekansta ses ötesi dalgalar kullanarak anne karnındaki bir bebeği bile ona hiçbir zarar vermeden görüntülüye bilirsiniz. Biz burada daha çok mühendislik ve kaynak kontrolünde kullanılan cihaz ve yöntemleri inceleyeceğiz!

Elektronik devre tesisatları birbirine benzeyen ultrasonik cihazlar, temel müşterek fonksiyonları gerçekleştiren test mekanizması araçlardır. Ancak üretici firmaya bağlı olarak belirli fonksiyonların terminolojisi bir cihazdan diğerine farklılık gösterir. Genelde her cihaz, aşağıdaki gerekli faktörler ile donatılmıştır.

Güç/enerji kaynağı (Power supply) ; Cihazın bütün temel fonksiyonları için akım sağlayan devreler, güç kaynağını oluşturur. Elektrik enerjisi, şehir şebekesinden ya da bazı ünitelerde cihazın içinde bulunan bir akümülatörden temin edilir.

Ultrasonik Ekipmanlar:

Transduser (Transducer) ; Transduser, kristal ile tutucudan oluşur. Elektrik enerjisini ultrasonik enerjiye çeviren kristal, test parçasına titreşimler gönderir.

Bunun yanı sıra test parçasından yansıyan titreşimleri, yükseltilmesi ve ekranda görüntülenmesi için elektrik sinyallerine dönüştürür.

Gönderici/Alıcı (Pulser / receiver) ; Gönderici (pulser) ya da diğer adıyla pals jeneratörü, transdusere verilen zaman ayarlayıcı tarafından başlatılan kısa yüksek enerji darbelerinin kaynağıdır.

Test parçasından geri dönen palsler, alınıp Görüntü Ünitesi/Zaman Ayarlayıcı (Display / timer) ; Görüntü ünitesi, genellikle test parçasından alınan sinyallerin görüntülenmesi için gerekli olan kontroller, tarama jeneratörü ve bazen bir işaretleyici zaman jeneratörü ile birlikte çalıştırılan bir osiloskopdan oluşur.

Zaman ayarlayıcı, pals jeneratörüne gelen bütün zaman ayar sinyallerinin kaynağı olup saat ya da hız jeneratörü olarak da adlandırılır. Yükseltildikten sonra görüntü ünitesine gönderilir.

Ultrasonik Problar!
Ultrasonik Problar!

Ultrasonik ses sinyalleri ve cihaz parçaları!

Cihazın takat kaynağı, gönderici, alıcı, zaman ayarlayıcı ve görüntü ünitesi ile benzeri sistemlerine ilişkin kontrol kumandaları bulunur. Kontrol kumandalarına ilişkin verilen terminoloji, cihaz türlerine göre farklılık gösterebilir.

Enerji kaynağı, genellikle bir ON/OFF anahtar ile bir sigorta vasıtasıyla kontrol edilir.

Takat açıldıktan sonra ısınma sürecinde devre parçalarını koruyan belirli zaman geciktirme mekanizmaları vardır.

  1. HASSASİYET “SENSITIVITY” (İNCE)
  2. HASSASİYET “SENSITIVTY” (KABA-COARSE)
  3. OSİLOSKOP EKRANI “OSILOSCOPE SCREEN”
  4. DİKEY “VERTICAL”
  5. YATAY “HORIZONTAL”
  6. YOĞUNLUK/ŞİDDET “INTENSITY”
  7. TARAMA GECİKMESİ,”SWEEP DELAY” (İNCE)
  8. TARAMA GECİKMESİ “SWEEP DELAY” (KABA)
  9. MALZEME HIZ KADRANI,”DRUM DIAL” (^ SEC.)
  10. TARAMA SELEKTÖRLERİ “SWEEP SELECTORS”

İşletme frekansı band selektörü, genellikle FREQUENCY (frekans) terimiyle işaretli olan ve mega saykıl (MHz) birimiyle ifade edilen frekansları kapsayan bir seçici anahtardır. Hassasiyet kontrolleri, genellikle ince (FINE) ve kaba (COARSE) hassasiyet seçici switch’ lerinden oluşan bir mekanizma ya da SENSITIVITY (duyarlılık) terimiyle işaretli olan bir kontrol düğmesinden oluşur. Düşük seviyeli gürültü ve karışımların giderildiği temiz bir görüntü elde etmek için parazit giderme (REJECT) kontrolü kullanılır.

Test parçasına aktarılan ultrasonik enerjinin palsi, Pals uzunluğu (PULSE LENGTH) ve pals ayar (PULSE TUNING) kontrolları ile ayarlanır. Tek transduserle yapılan bir test işleminde gönderme ve alma devreleri, aynı transduserde bir giriş jakına irtibatlanır.

Diğer taraftan geçiş ya da “pitch-and-catch” testi olarak adlandırılan çift transduser (dual) testinde gönderici olarak kullanılması tasarlanan bir transduserin irtibatlanmasını sağlayan bir -T-(gönderme) jakı ile yalnızca alıcı işlevi gören diğer transduserin irtibatlanmasında kullanılan bir R (alma) jakı bulunur. T ve R jaklarının kontrolünü, direk (THRU) ya da normal geçiş TEST switch’ i sağlar.

Görüntü kontrolleri ve fonksiyonları şöyledir;

Vert. (Vertical-dikey) ; Osiloskop ekranındaki görüntünün düşey pozisyonunu kontrol eder.

Horız. (Horizontal-yatay) ;Osiloskop ekranındaki görüntünün yatay pozisyonunu kontrol eder. Intensity; Görüntünün parlaklığını istenilen düzeyde değiştirir.

Focus; Osiloskop ekranındaki görüntü izinin odağını ayarlar.

Astıg.(astigmatizm); Osiloskop ekranından geçen elektron demetinin geçiş süresinin değişmesiyle ortaya çıkan çarpıklığı ya da astigmatizmi düzeltir.

Power; Bütün cihazlarda enerjiyi sağlar.

Scale illum.; Grid hatlarının aydınlatılmasını ayarlayan döner düğmedir.

Zaman ayarlayıcın kontrolleri kumandaları, genellikle test malzemesi ile kalınlık seviyesine uyan palsların oluşma hızını düzenleyen ve kaba ile ince ayarlar yapan tarama gecikmesi (SWEEP DELAY) ve tarama (SWEEP) kontrollerinden oluşur. İlk palsin, ekranın sağ kenarından görülecek şekilde bir veya birden fazla arka yüzey yansımalarıyla birlikte görüntünün sol kenarına yerleştirilmesinde gecikme (DELAY) kontrolünden faydalanılır.

Her zaman en ince ayarın yapılmasının mümkün olmadığı diğer kontroller, sırasıyla aşağıda verilmektedir.

Kontroller;

DAC “Mesafe Amplitüd Düzeltme – Distance Amplitude Correction” veya STC “Duyarlılık Zaman Kontrolü – Sensitivity time control” ; Bazı cihazlarda TCG (Time Corrected Gain) ya da TVG (Time Vorted Gain) olarak adlandırılan bu sistemler, test parçasının içinde oldukça derin bir seviyede bulunan süreksizliklerden yansıyan sinyallerin amplitüdünde kaydedilen düşüşleri denetlemek için kullanılır.

İşaretleyiciler “Markers” : İşaret devresi, tarama hattının hemen altında bir ölçek üzerinde bulunan işaretlerle aynı işlevi gören kare dalgalar oluşturur. Bu devre, ON-OFF seçici bir switch ile faal hale getirilir ya da tamamıyla ekranın dışına çıkartılır.

Genellikle işaret frekansının seçimini sağlayan bir işaret kalibrasyon (MARKER CALIBRATION) ya da işaret ayar (MARKER ADJUSTMENT) kontrolü da mekanizma içinde yer alır. İşaret aralık sayısı yükseldikçe kare dalgaların aralığı kısalır ve buna bağlı olarak daha doğru ölçümler elde edilir. İşaret devreleri, zaman ayarlayıcı ya da saatin zaman ayarlarıyla bağlantılı olduğu için işaret kontrollerini, zaman ayarlayıcının kontrol ünitesine yerleştirmek mümkündür.

Sönümleme “Damping” ; Pals süresi, transdusere verilen dalga demetinin boyunu ayarlayan sönümleme (DAMPİNG) kontrolü ile kısaltılır. Sönümleme artışıyla çözünürlük kapasitesinin artışı birbiriyle doğru orantılıdır.

Transduser Voltajı “Transducer voltage” ; Transduser için gerekli olan düşük veya yüksek voltajlı işletme akımı, transduser voltaj (TRANSDUCER VOLTAGE) switch’ i ile seçilir.

Açılı ve düz ultrasonik proplar!
Açılı ve düz ultrasonik proplar!

Kapı alarmı (Gate);

Kapı alarmı “Gated alarm” ; Kapı alarm sistemleri, süreksizlikler tespit edildiği zaman otomatik alarmların kullanımına olanak sağlar. Bu işlemi, test parçası içinde kapıya alarak ya da sınırlandırarak bölgeler oluşturarak gerçekleştirir.

Bu sinyaller, ayrıca otomatik olarak çalışan kayıt cihazları ile harici kontrol cihazlarına da geçirilebilir ve görsel veya sesli alarmla beraber çalışabilir. Kapı alarm sistemlerinde genellikle müteakip üç kontrol düğmesi bulunur. Bunlar;

.Başlatma veya Geciktirme: Kapı başlatma (START) veya geciktirme (DELAY) kontrolu, osiloskop ekranında kapının firar kenarının yerinin ayarlanmasında kullanılır.

.Uzunluk veya Genişlik: Kapı uzunluk (LENGTH) veya genişlik (WIDTH) kontrolu, kapı firar kenarının yerinin veya kapının uzunluğunun ayarlanmasında kullanılır.

Alarm Seviyesi veya Duyarlılığı: Alarm seviyesi (ALARM LEVEL) veya kapı seviyesi ( GATE LEVEL) kontrolu, sinyal lambalarının açılmasını veya bir alarm rölesinin çalıştırılmasını sağlayan kapı düşey eşiğinin ayarlanmasında kullanılır.

Ultrasonik Tarama sistemleri,

A-Tipi tarama sistemi, test malzemesinden geri dönen sinyallerin osiloskop akranında görüntülenmesini sağlayan bir veri gösterim yöntemidir. Osiloskop ekranında yatay baz hattı geçen zamanı (soldan sağa), düşey sapma ise sinyal amplitüdlerini gösterir. Test parçasındaki belirli bir ultrasonik hız değeri baz alındığında tarama, parçaya olan mesafe veya nüfuziyet derinliğine göre ekranda direk olarak kalibre edilebilir.

Diğer taraftan test parçasının boyutları bilindiği zaman ultrasonik hızların tespit edilmesi için tarama süresinden faydalanmak mümkündür. Belirtilerin veya sinyallerin yüksekliği, yansıtılan ses demetlerinin yoğunluğunu simgeler. Bu belirtiler, aynı zamanda süreksizliğin ebadını, derinliğini veya ön ya da yüzey ile süreksizlik arasındaki mesafeyi, ses demet yayılımını ve benzeri diğer faktörleri tespit etmek için kullanabilmektedir.

A-tipi tarama ünitelerinin çoğu ekranı orta düzeyde bir fosfor türüyle kaplı olan osiloskop ekranıyla birlikte kullanılır. Süreksizliğin boyutu ile yüzeye olan mesafesinin değerlendirilmesi için gereken amplitüd verisini temin etmesi, bu teçhizatın sağladığı en önemli avantajdır.

B-tipi tarama cihazları, A-tipi tarama cihazının temel unsurlarının yanı sıra Kalıcılığı uzun süreli olan bir fosfor kaplama kullanarak osiloskop ekranındaki görüntünün korunması, test parçası boyunca transduser hareketiyle aynı zamanda osiloskop ekranındaki görüntüdeki sapmaların izlenmesi ve görüntü izleme noktası parlaklık modülasyonu veya parlaklığının alınan sinyallerin amplitüdüyle orantılı olması gibi fonksiyonları da gerçekleştirir.

B-tipi tarama sistemi, özellikle parça içinde büyük boyutlu süreksizliklerin dağılımı ve şeklinin incelenmesinde çok kullanışlıdır. Şekil 2-3’de gösterildiği gibi osiloskopdaki tarama hatları, katot ışın tüpünün Y eksenine ve yükselteç pozisyon sinyalleri ise yatay X eksenine gönderilir.

Parçanın ve içindeki süreksizliklerin uzun süre kalıcılığı koruyan kesit görüntüsünü vermesi, B-tipi tarama teçhizatının sağladığı en önemli avantajdır. Aslında yüksek hızda yapılan tarama işleminde kesit görüntüsü, test parçasının komple değerlendirilip osiloskop ekranındaki görüntünün daimi kayıt için fotoğrafını alacak bir ölçeğe dayanır.

C-tipi tarama teçhizatı, ultrasonik test işleminde yüksek hızda otomatik tarama yapılarak testin daimi kaydının elde edilmesini sağlar. C-tipi tarama teçhizatı, süreksizlikleri üstten görüntülediği için bu sistem ile derinlik ve yöne ilişkin veri temin etmek mümkün değildir. En yaygın şekilde kullanılan kayıt cihazlarında şekil 3-4′ de gösterildiği gibi bir baskı çubuğu ile helezon silindir arasına geçirilen kimyasal olarak işlenmiş bir kâğıt bulunur. Oldukça dar kenarı olan baskı çubuğu, ultrasonik test cihazında bulunan yükseltecin çıkış terminallerinden birine elektriksel olarak irtibatlanır.

C tipi tarama,

Yükseltecin diğer terminali silindir üzerine monteli olan helezona irtibatlanır. Silindir döndükçe çubuk ile helezon arasındaki temas noktası kağıt üzerinde ileri geri hareket eder. Temas noktasındaki elektrik akımında kaydedilen varyasyonlar, kâğıt üzerinde oluşan yazılı veri miktarını tespit eder. Silindirin bir dönüşü sırasında bir tarama çizgisi oluşur. Kâğıdın ileri hareketi, transduserin test yüzeyindeki ileri hareketi ile senkronize durumdadır.

Yükselteç aynı zamanda osiloskoba irtibatlı olduğu için amplitüdü önceden tespit edilmiş bir sinyal görüntülendiği zaman baskı çubuğu temas noktasında akım değişikliği meydana gelir. Dolayısıyla bu sayede transduser test yüzeyini tararken süreksizlikler kayıt edilir

C-tipi tarama kaydı, test parçasının genel yapısal kesiti ile süreksizliklerin uzunluğu ve genişliği direk olarak test parçasının üzerinden görüntülenmiş gibi yansıtır. Bu nedenle C-tipi tarama kaydı ile süreksizliğin test parçasındaki derinlik seviyesini tespit etmek mümkün değildir. Bazı kayıt cihazları, süreksizliğin şeklini belirtmek için gölgeli bir tarama hattı oluştururken diğerlerinde sürekli şekli şekil 2-5’de gösterildiği gibi beyaz (tamamıyla çizgisiz) bölgelerin süreksizlikleri simgelediği baz alanlar ile belirtilir.

Bazı kayıt cihazlarının yazılı verinde ise bunun tam tersi gerçekleşir. Bir başka deyişle süreksizlikler çizgisel, test parçasının geri kalan kesiti ise baz alanı ile gösterilir. Elde edilen kayıtın işaretli ya da işaretsiz alanının boyutu, süreksizliğin gerçek ebadını gösterir. A-tipi taramada yükseltileri oluşturan sinyaller, C-tipi tarama kaydında bir değişikliğe neden olur. Test parçasından gelen ön ve arka yüzey sinyalleri, cihaz kapı devreleri vasıtasıyla kayıttan çıkarılırken alarm duyarlılık kontrol düzeni, kayıttaki değişikliği oluşturmak için gereken sinyalin amplitüd seviyesini tespit eder.

Ultrasonik tank, test parçasına uyum sağlaması açısından istenilen şekil ya da ebatta olabilir. Test parçasının 30 cm ya da daha fazla suyla kaplanması, genellikle yeterli olur. Tank tabanında test parçasını desteklemesi için ayarlanabilir destek rayları ve döner levhalar bulunur.
Ultrasonik tanklar ve köprü/manipülatör, daldırma testinde test parçalarının çok hızlı bir şekilde taranabilmesi için gerekli olan teçhizatlardır.

Su kuplajı,

Test cihazı ile kayıt cihazını desteklemek için oldukça büyük bir su tankının üzerine monte edilen bir köprü ve manipülatörden oluşur. Doğrusal takat üniteleri, kenar rayları boyunca köprüyü hareket ettirirken dikey takat üniteleri manipülatörü köprü boyunca bir taraftan diğer tarafa hareket ettirir. İlk üretilen cihazlardan bazıları manuel çalıştırılmasına rağmen bu tür cihazların büyük bir bölümü otomatiktir. Otomatik cihazların büyük bir bölümünde köprüye bir C-tipi tarama kayıt cihazı da monte edilmiştir.

Tanktaki su kuplajı, her zaman için bir kimyasal ıslatma maddesi (wetting agent) içeren temiz ve havadan arındırılmış sudur. Operatörün çalışma şartlarını kolaylaştırmak için suyun ısısı, otomatik kontroller vasıtasıyla 70 °F’de tutulur. Ultrasonik test işleminde sistemin işitme ve algılama duyusu transduserdir.

Ses enerjisini aktardıktan sonra transduser, malzemenin mevcut durumundan kaynaklanan ekoları algılayıp elde ettiği bu veriyi, osiloskop ekranında görsel olarak görüntülendiği cihaza gönderir. Aslında bir transduser ve dolayısıyla test sisteminin olanaklarını ve kapasitesini, duyarlılık ya da hassasiyet “sensitivity” ve çözünürlük ya da ayırt etme “resolution” olmak üzere iki terimle tanımlamak mümkündür.

Bir transduserin duyarlılığı kısaca çok küçük süreksizliklerden gelen yansımaları tespit edebilme yeteneğidir. Transduser duyarlılığı, bir standart referans bloğundaki yapay bir süreksizlikten gelen tepkimenin/sinyalin amplitüdü ile ölçülür. En yüksek düzeyde transduser duyarlılığı, bir transduseri eşsiz kılan çok özel bir yetenektir. Aslında aynı üretici firmanın aynı ebat, frekans ve malzemeyi baz alarak ürettiği transduserler bile belirli bir osiloskop ekranında her zaman aynı belirtileri oluşturamaz.

Duyarlılık;

Transduser duyarlılığı, transduserin bir standart referans blokta, belirli bir derinlikte bulunan ve boyutu bilinen özel bir düz taban deliğini (FBH – Flat-bottomed hole) tespit etme kapasitesine göre değerlendirilir.

Bir transduserin çözünürlüğü ya da ayırt etme gücü, kısaca ön yüzey ekosu ile yüzeyin hemen altında bulunan küçük bir süreksizlikten gelen yansıma gibi birbirine yakın iki hedeften gelen ekoları birbirinden ayırt edebilme yeteneğidir. Transduserin, büyük bir voltaj palsi verdikten sonra mekanik titreşime son vermesi için gereken süre ayırt etme gücünü gösteren bir değeridir. Mekanik titreşim yapan bir transduserden gelen ses enerji patlamaları, geniş ve yüksek amplitüdlü bir ön yüzey ekosuna neden olur. Bunun yanı sıra yüzeyin hemen altında bulunan küçük bir süreksizlik, birbirine benzeyen bu çoklu sinyaller nedeniyle gizli kalabilmektedir.

Kuartz, lityum ve sülfat ile polarize seramik, ultrasonik testte en yaygın şekilde kullanılan piezoelektrik materyallerdir. Baryum titanat, kurşun metoniobet ve kurşun zikronat titanat, bugün en yaygın kullanılan seramik türleridir.

Kuartz “Quartz” ; Geçmişte bu tür çalışmalarda kullanılan tek araç olan kuartz transduserler, yeni sistemler ve teçhizatlar geliştirildikçe daha az kullanılmaya başlanmıştır. Kuartz, olağanüstü kimyasal ve elektriksel özellikler ile termal dengeye sahip olan mükemmel bir materyaldir. Sıvıların büyük bir bölümünde çözünmeyen kuartz, çok sert olup aşınmaya karşı oldukça dayanıklıdır. Aynı zamanda düzgün bir yapıya sahip olan kuartz, çok zor yıpranır. Ancak bütün bu olumlu özelliklerine rağmen maalesef en etkisiz ve verimsiz akustik enerji üreteci olarak bilinir.

Prob kesiti!
Prob kesiti en altta kristal!

Kristal malzemeleri,

Mod değişim girişiminden dolayı büyük bir problem yaşayan kuartzın, düşük frekanslarda çalıştırılabilmesi için oldukça yüksek voltaj değerlerinin kullanılması gerekir.

Seramik “Ceramic” ; Seramik transduserler, en etkin ultrasonik enerji üreteci olarak bilinirler. Düşük voltaj değerlerinde çalışabilen ve nemden etkilenmeyen seramikler, 300 °C’ye kadar olan yüksek ısı seviyelerinde kullanılabilir.

Mekanik güçlerinin oldukça düşük olması, belirli ölçüde mod değişim girişimine maruz kalması ve yıpranmaya meyilli olması, seramiklerin kullanımını sınırlayan olumsuz özelliklerdir.

Lityum Sülfat “Lithium sulfate” ; Lityum Sülfat transduserleri, en etkili ultrasonik enerji alıcıları ve orta düzeyde çalışan ultrasonik enerji üreteci olarak işlev görür.

Kesinlikle yıpranmayan bu kristaller, mod değişim girişiminden de çok az etkilenirler. Diğer taraftan çok kolay kırılabilmesi, suda erimesi ve 165 °F’ın altında kalan ısı seviyelerinde kullanılması, bu kristallerin kullanımını sınırlayan olumsuz özelliklerdir.

Transduserlerde kullanılan kuartz ve benzeri doğal kristaller, iki farklı düzlemde kesilirler.

Kristal kesimi,

X-eksenine dikey kesilen X-kesimli kristaller, boyuna ses dalgaları oluşturur. Y-eksenine dikey kesilen Y-kesimli kristaller ise enine ses dalgaları oluşturur.

Transduserler çok küçük tiplerden başlayıp 6 inç genişliğindeki fırça transduserlerine uzanan çok farklı boyut ve şekillerde üretilebilmektedir. Transduser şekillerinin büyük bir bölümü, zamanla kazanılan tecrübe ve özel uygulamalara ilişkin ihtiyaçlar sonucunda ortaya çıkmıştır.

Gerçekte bir transduserin boyutu, cihazın verimliliğine etki eden temel faktörlerden biridir. Örneğin; transduserin ebadı büyüdükçe belirli bir frekans için ses demeti daha da düz olacaktır. Bir başka ifadeyle ses demeti daha az yayılacaktır.

Diğer taraftan küçük olmasına rağmen frekans seviyeleri oldukça yüksek olan transduserlerin dar ses demetleri, çok küçük süreksizliklerin tespit edilmesinde oldukça etkilidir. Büyük ebatlı transduserler test parçasına daha fazla ses enerjisi aktardığı için derin nüfuziyeti gerekli olduğu durumlarda kullanılır. Çok ince olan yüksek frekanslı transduserler kırılmaya ve hasarlanmaya maruz kalabileceği için büyük ebatlı tek kristal transduserler, genellikle düşük frekans seviyelerinde kullanılırlar.

Ultrasonik Transedürler;

Geniş ebatlı fırça transduserler, demetin parlaklığı transduser boyunca çok az farklılık gösterecek şekilde özenle birleştirilmiş olan küçük kristallerden oluşan mozaik bir yapıya sahiptir. Bu yapısal form, duyarlılığın her noktada aynı seviyede olabilmesi için son derece gerekli olan bir faktördür.

Fırça transduserleri büyük yüzeylerin taranabilmesi için gerekli olan uzun, dar ve dikdörtgen ses demeti sağlar. Bu tür ses demetleri aracılığıyla test parçasındaki süreksizlikler hızlı bir şekilde saptanabilmektedir. Daha duyarlı olan küçük transduserler ise saptanan süreksizliklerin boyutunun, şeklinin, yönünün ve tam yerinin tespit edilmesinde kullanılır. Şekil 2-8’de tipik bir fırça transduseri gösterilmektedir.

Prob çeşitleri,

Ultrasonik kontrolde tek veya çiftli transduserler kullanılır. Tek transduserler, gönderici (transmitter)- algılayıcı (receiver) veya hem gönderici hem de algılayıcı olabilirler. Çiftli transduserler ise düz ses demet testi veya açılı demet testi için yan yana monte edilmiş transduserlerdir. Her iki durumda da transduserlerden biri gönderici diğeri de algılayıcıdır ve bir ses bariyeri tarafından birbirinden ayrılmıştır.

Ultrasonik kontrolde tek veya çiftli transduserler kullanılır. Tek transduserler, gönderici (transmitter)- algılayıcı (receiver) veya hem gönderici hem de algılayıcı olabilirler. Çiftli transduserler ise düz ses demet testi veya açılı demet testi için yan yana monte edilmiş transduserlerdir. Her iki durumda da transduserlerden biri gönderici diğeri de algılayıcıdır ve bir ses bariyeri tarafından birbirinden ayrılmıştır.

Çiftli transduserin en büyük avantajı; gönderici ve alıcı transduser birbirlerinden ayrıldığı için, süreksizlikten gelen sinyallerin gönderici işlevini tamamlamadan algılanmasından dolayı ölü bölge etkisini azaltarak yüzeydeki ayırt etme kabiliyetini artırmasıdır. Gönderici transduser ile algılayıcı transduser arasında herhangi bir akustik, karşılıklı olmadığı içinde ölü bölge kısalır.

Transduserler aynı zamanda düz demet transduserleri ya da açılı demet transduserleri olarak da sınıflandırılabilir. “Düz demet” terimi ile transduserden gelen ses enerjisinin test yüzeyine dikey bir yönde test parçasına aktarıldığı ifade edilmektedir.

Açılı problar,

“Açılı demet” transduserleri, ses demetini 900 haricinde herhangi bir açıyla test parça yüzeyine gönderir. Gerçekte açılı demet transduserleri, yüzeye belirli bir açı oluşturacak şekilde oluşmuş olan süreksizliklerin yerinin saptanması ve yüzeyle arasında 900 ile 1800 arasında kalan bir açı oluşturmuş olan süreksizliklerin boyutlarının belirlenmesinde kullanılır. Açılı transduserler, aynı zamanda mod değişimiyle test parçasına enine, yüzey ve düzlem dalgaları yaymak amacıyla kullanılır.

Temas testinde ses enerjisini test yüzeyine istenilen açıdan gönderebilmek için genellikle plastikten yapılmış olan ve transduser yüzü ile test parçasının yüzeyi arasına yerleştirilen bir takoz, açılı demet transduserleriyle birlikte kullanılır. Daldırma testinde ses demetinin açı pozisyonu, ses demetini test parçasına istenilen açıyla gönderebilmek için düz demet transduserinin açısı değiştirilerek ayarlanır.

Çeşitli faktörlerden dolayı transdusere takozların yanı sıra diğer ön parçalardan biri de eklenebilir. Örneğin; temas transduserlerinde ön koruyucu ile dış etkenlere karşı oldukça duyarlı olan kristali yabancı cisim veya sıvıların neden olduğu aşınma, kırılma ya da benzeri zararlı etkilere karşı korumak için sisteme, kayıcı aşınma levhaları eklenir.

Akustik lensler,

Eğri yüzeylerde ses enerjisinin bütün noktalarda yüzeye dikey yöneltecek şekilde oluşturulan ön üniteler, şekil düzeltme lensleri olarak bilinir. Silindir şeklinde olan bu lensler, transduser ile test yüzeyi arasındaki ses yayılım mesafesini eşitleyerek ön yüzey belirtisini keskinleştirir.

Diğer akustik lensler, transduserden gelen ses demetini ışık demetleri gibi odaklar. Odaklanmış transduserler, ses enerjisini oldukça küçük bir alanda çok küçük süreksizlikleri tespit edebilecek ölçüde yoğunluğu arttırılmış olan uzun, dar ve keskin olmayan ses demeti şeklinde yoğunlaştırır. Odaklaşan ses demetinin, maksimum parlaklık noktası transdusere doğru hareket etmesine rağmen kullanılabilme kapasitesi azalır.

Temas transduserleri, gerek düz ve gerekse açılı demet testinde kullanılır. Düz demet transduserleri, iki farklı yöntemle topraklanır.  Bu transduserler, yalnızca yüzeyleri oldukça pürüzsüz ve düzgün olan elektriksel olarak iletken malzemelerde kullanılır.

Temas transduserleri, şekil 2-10’de gösterildiği gibi bir kayıcı aşınma levhasıyla karşılaştığı zaman kristalin ön yüzeyinde bulunan bir elektrot, dâhili toprak hattı sağlar. Gerçekte bütün açılı demet ve daldırma transduserleri dâhili topraklanır. Bunun yanı sıra daldırma tip transduserler, kullanım sırasında tamamıyla suya batacağı için su sızdırmaz/geçirmez bir yapıya sahiptir.

Kalibrasyon kütükleri!
Kalibrasyon kütükleri!

Prob frekansları,

Duyarlılık konsepti, boyuyla yakından bağlantılıdır. Bir başka ifadeyle frekans yükseldikçe dalga boyu kısalır ve buna bağlı olarak dalga boyunun kısalmasıyla ters orantılı olarak duyarlılık artar.
Bir transduserin frekansı, kullanımını etkileyen temel bir faktördür. Temel yapısal özellikler, duyarlılık/hassasiyet gereksiniminden oldukça etkilenir.

Transduser frekansı ve kristal kalınlığı da birbiriyle yakından bağlantılı olan konseptlerdir. Bir başka deyişle, frekans yükseldikçe kristal incelir. Ultrasonik test işlemlerinin büyük bir bölümü 0.2 ile 25 MHz arasındaki frekans seviyelerinde yapılmasına rağmen 10 MHz’ nin üzerindeki frekans seviyelerinde kullanılmak üzere topraklanan kristaller fiili uygulamalarda çok ince bir yapıya sahip olacağı ve dış etkenlere karşı da oldukça duyarlı olacağı için temas testi genellikle 10 MHz ve altındaki frekans seviyelerinde gerçekleştirilir. Bu konuyla ilgili olarak şu faktörler de dikkate alınmalıdır:

Bir transduserin frekansı yükseldikçe ses demeti düzleşecek, demet yayılımı asgari düzeyde olacak ve duyarlılık ile ayırt edebilme gücü yükselecektir. Ancak diğer taraftan enerji kaybı da maksimum düzeyde olacağı için nüfuziyet yetersiz kalacaktır.

Bir transduserin frekansı düştükçe nüfuziyet derinliği fazlalaşacak ve buna bağlı olarak enerji kaybı çok az olacaktır. Ancak demet yayılımı en yüksek düzeyde olacağı için duyarlılık ve ayırt edebilme gücü düşecektir.

Belirli bir frekans seviyesinde transduser büyüdükçe ses demeti düzleşecek ancak duyarlılık az olacaktır.

Ultrasonik enerjinin kaynaktan test parçasına aktarılması ultrasonik testinin sorunlarından birisidir.

Bir transduser kuru bir parçanın yüzeyine temas edecek şekilde yerleştirilirse transduser ile test parçası arasında hava bulunması nedeniyle ara yüzeyden malzemenin içine çok az enerji geçecektir. Hava, ara yüzeyde büyük boyutlu bir akustik empedans farklılığına (empedans uygunsuzluğuna) neden olur. Kuplaj, transduserden test yüzeyine etkin ses aktarımı sağlamak için transduser yüzü ile test yüzeyi arasında kullanılan bir maddedir.

Kuplaj malzemesi;

Kuplaj, adından da anlaşılacağı üzere test yüzeyindeki pürüzleri düzgünleştirip transduser ile test yüzeyi arasındaki havayı tamamıyla yok ederek transduseri test parçasının yüzeyine ultrasonik olarak bağlar.

Kuplaj bazı özellikleri ve ihtiyaçları karşılaması koşuluyla istenilen sıvı, yarı sıvı, jel ve hatta bazı katı malzemelerden bile oluşabilir. Kuplajda aranan bu özellikler Kuplaj, test parçasının yüzeyi ile transduser yüzeyini ıslatarak aralarında bulunan havayı tamamıyla yok edecek özelliğe sahip olmalıdır,

. Uygulanması oldukça kolay olmalıdır,

. Hava kabarcıklarından ve katı olmaması halinde katı taneciklerden tamamıyla arınmış, homojen bir yapıya sahip olmalıdır,

. Transdusere, test parçasına ve operatöre zarar vermemelidir,

. Test parçasının yüzeyinde kalma eğilimine sahip olmalı, ancak kolaylıkla çıkarılabilmelidir,

. Transduser yüzeyinin empedans değeri ile test parçasının empedans değeri arasında ve tercihen test parçasının empedans değerine yakın bir akustik empedans değerine sahip olmalıdır.

Daldırma yöntemi,

Daldırma testinde ıslatma maddesi eklenmiş ve havadan arındırılmış olan musluk suyu, en uygun kuplaj maddesidir. Operatörün rahatça çalışabilmesi için otomatik kontroller vasıtasıyla suyun ısısı 70 0F (210C)’de tutulur. Yüzeyin tamamıyla ıslanıp hava kabarcıklarından arınması için suya ıslatma maddeleri eklenir.

Temas testinde kuplaj seçimi aslında test koşullarına bağlıdır. Bir başka ifadeyle test yüzeyinin durumu (pürüzlü ya da düzgün), test yüzeyinin ısısı ve test yüzeyinin pozisyonu (yatay, meyilli ya da düşey), seçilecek kuplaj maddesini belirleyen temel faktörlerdir.

Oldukça düzgün olan yatay yüzeylerde çoğunlukla ikiye bir oranında karıştırılmış su ve gliserin (2 birim su, bir birim gliserin) ile ıslatma maddesinden oluşan bir karışım kullanılır. Çok az pürüzlü olan yüzeylerde ıslatma maddeleri eklenmiş olan ince yağlar (SAE 20 motoryağı gibi) tercih edilir.

Tamamıyla pürüzlü olan sert ve düşey yüzeyler ise ağır bir yağ ya da gress’ in kuplaj olarak kullanılmasını zorunlu kılar. Bununla birlikte yüzey türü ne olursa olsun kuplajın mümkün olduğu ölçüde ince olması gerektiği unutulmamalıdır. Ultrasonik testte bütün süreksizlik belirtileri, bir referans standardının test edilmesiyle elde edilen belirtiler ile karşılaştırılır.

Referans standardı, belirli bir test için oluşturulan bloklar dizisi ya da bir çok referans bloğundan biri olabilir.

Ultrasonik test ve değerlendirme blokları!

Ultrasonik testte, ultrasonik teçhizatı standardize etmek ve test parçasından alınan süreksizlik belirtisini değerlendirmek için çoğunlukla test blokları olarak adlandırılan ultrasonik standart referans blokları kullanılır.

Standardize işlemi; cihaz/transduser kombinasyonunun istenilen şekilde çalıştığını onaylamak ve belirtilen ebatta ya da daha büyük boyutlu olan bütün süreksizliklerin tespit edilmesinin mümkün olduğu bir duyarlılık kapasitesi oluşturmak olmak üzere iki fonksiyonu gerçekleştirir.

Aynı malzemeden yapılmış bir standart referans bloğunda aynı derinlikte bulunan ve boyutu bilinen yapay bir süreksizlikten alınan belirtilerle gerçek süreksizliğe ilişkin belirtiler karşılaştırılarak test parçası içindeki süreksizlikler değerlendirilir.

Standart test blokları, önceden tespit edilen ses kaybı, tanecik boyutu ve ısıl işlem standardına uygun olan dikkatli bir şekilde seçilmiş metallerden yapılır. Süreksizlikler, özenle oyulmuş düz tabanlı delikler (FBH) ile simgelenir.

Test blokları, mevcut tek süreksizliğin, bilerek eklenmiş olan süreksizlik olduğundan emin olmak için dikkatli bir şekilde test edilmelidir. En yaygın kullanılan referans blokları sırasıyla; A Alcoa Serisi Alan/amplitüd blokları (Alcoa series A area/amplitude blocks), B Alcoa Serisi ya da Hitt mesafe/amplitude blokları (Alcoa series B or Hitt distance/amplitude blocks), alan/amplitüd (area/amplitude) ile mesafe/amplitüd (distance/amplitude) bloklarını bir dizi halinde birleştiren ASTM bloklarıdır.

A alcoa serisi, her biri 3-% inç uzunluğunda ve 1-15/16 inç eninde olan sekiz adet bloktan oluşur. Her bloğun tabanının ortasında % inç derinliğinde düz bir taban deliği (FBH) bulunur.

Ultrasonik kalibrasyon bloğu!
Ultrasonik kalibrasyon bloğu!

Bloklar,

1.No’lu blokta 1/64 inçten başlayıp 8 No’ lu blokta 8/64 inç ile sona erer. Daha önceden belirtildiği gibi blok sayıları, FBH delik çapını gösterir. Örneğin; 3 No’ lu bloğun tabanında 3/64 inç çapında bir düz taban deliği bulunur.

Alan/amplitüd blokları, test sisteminin doğrusallığının kontrol edilmesini sağlayan bloklardır. Bir başka ifadeyle osiloskop ekranındaki belirtinin amplitüdünün (yüksekliğinin), süreksizlik boyutunda kaydedilen artışla orantılı olarak arttığını teyit eder.

B Alcoa serisi ya da Hitt blokları, her birinin bir kenarının tam ortasında aynı çapta ve % inç derinliğinde düz taban deliği bulunan dokuz adet 2 inç çapında silindir bloktan oluşur. Test yüzeyi ile düz taban deliği arasında 1/16 inç ile 5-% inç arasında değişen metal mesafeleri elde edebilmek için bu blokların uzunlukları birbirinden farklıdır.

3/64, 5/64 ya da 8/64 inç çapında delikleri olan bloklar dizisi mevcuttur. Her blok dizisindeki metal mesafeleri sırasıyla 1/16 inç’ ten başlayıp sekiz inçlik artışlarla 1 inç’ e ; 1-% inç’ ten başlayıp yarım inç’ lik artışlarla 5 inç’ e çıkmaktadır.

Mesafe blokları,

Mesafe/amplitüd blokları, test parçası içinde çeşitli derinliklerde bulunan süreksizliklerin boyutlarının değerlendirilebileceği bir referans olarak kullanılır.

Bunun yanı sıra bu bloklar ile test sisteminin duyarlılık kapasitesi standartlaştırılarak sistemin belirli bir ebat ve üzerinde kalan bütün süreksizliklere ilişkin olarak osiloskop ekranındaki okunabilir belirtiler göstermesi sağlanır. Ancak sistem, ekranı operatörün ilgi alanı dışında kalan daha küçük boyutlu süreksizliklerin belirtileriyle kaplamayacaktır.

Bu amaç doğrultusunda dizayn edilmiş cihazlarda bu bloklar vasıtasıyla STC (Duyarlılık Zaman Kontrol) ya da DAC (mesafe amplitüde düzeltme) ayarlanarak belirli ebatta bir süreksizliğin, ön yüzeye olan mesafesi ne olursa olsun osiloskop ekranında aynı amplitüd de belirti oluşturması sağlanır.

ASTM blokları, her birinin bir kenarının tam ortasında % inç derinliğinde düz taban deliği bulunan 2 inç çapında on adet bloktan oluşur. Birinci blokta çapı 3/64 inç olan bir düz taban deliği bulunurken test yüzeyinin düz taban deliğine olan metal mesafesi 3 inç’tir. Birinci bloktan sonra gelen yedi bloğun her birinde çapı 5/64 inç olan birer düz taban deliği bulunurken test yüzeyinin düz taban deliğine olan metal mesafeleri sırasıyla 1/8, 1/4, 1/2, 3/4, 1-1/2, 3 ve 6 inç’tir.

Geri kalan iki bloğun her birinde 8/64 inç çapında birer düz taban deliği bulunurken metal mesafeleri 3 ve 6 inç’tir. ASTM bloklarında metal mesafesi 3 inç olan 3, 5 ve 8 nolu bloklar alan/amplitüd ilişkisini temin ederken 5/6 inç çapında düz taban deliği (NO:5) içeren ve metal mesafeleri değişken olan yedi blok ise mesafe/amplitüd ilişkisini sağlar.

DÜZ TABAN DELİCİ ÇAPI METAL MESAFESİ

Metal Mesafesi 1/8 1/4 ½ 3/4 1 34 3 3 3 6
Düz Taban Deliği Çapı 5 5 5 5 5 3 8 5 8

 

Test blok malzemesinin test parçasıyla aynı ya da benzer malzemeden yapılmış olması zorunludur. Alaşım durumu, ısıl işlem, dövme ya da haddelemeden kaynaklanan sıcak ve soğuk işlem seviyesi ve benzeri bütün faktörler, malzemenin akustik özelliklerini etkiler.

Aynı malzemeden yapılmış test blokları mevcut olmadığı takdirde ses kaybı, hız ve empedans değerleri aynı bloklar seçilmelidir.

IIW (International Institute of Welding – Uluslararası Kaynak Enstitüsü) referans bloğu ve  minyatür açılı demet alan kalibrasyon bloğu, en yaygın kullanılan diğer referans standartlarındandır.

Düzensiz şekilli parçalar söz konusu olduğunda düz tabanlı delikler, kesikler, çentikler ve benzeri şekillerle yapay süreksizlikler ekleyerek test parçalarından birinin bir referans standardına dönüştürülmesi gerekmektedir.

Blok ve süreksizlik,

Bazı durumlarda bu yapay süreksizlikler, parça üzerinde yapılacak bir sonraki makine işlemi sırasında sökülecek şekilde yerleştirilebilirken çoğunlukla bir parçayı ultrasonik olarak dikkatli bir şekilde inceledikten sonra tahribatlı bir kontrol ile parça içinde bulunan süreksizliklerin mevcudiyetinin onaylandığı özel bir standardize tekniği oluşturma yoluna gidilir.

Bu kontrol ve incelemenin sonuçları, test standardının temelini oluşturur.

Ultrasonik test yöntemi, diğer NDI test teknikleri gibi tutarlı test sonuçları verecek şekilde tasarlanan bir işlemler dizisini uygular.

ULTRASONİK TEKNİKLER;

Ultrasonik test, şu temel işlem basamaklarından oluşur.

Test sisteminin kalibresi . Test sisteminin standardizasyonu . Testin uygulanması . Elde edilen verilerin yorumlanması

Özel bir parça için gerekli olan test türü, genellikle operatöre araştıracağı süreksizlik türü ile süreksizlikleri tespit etmek için gereken test türünü gösterip kabul edilebilirlik limitlerini tanımlayan ve teste ilişkin diğer test gerçeklerini açıklayan kontrol şartnamesinde belirtilir.

Ultrasonik kontrollerin yeterli ve istenildiği şekilde yürütülebilmesi için gereken bazı aşamalar vardır. Bu aşamalar takip eden konularda anlatılmaktadır.

Ultrasonik kontrol cihazının kalibre edilmesi, ultrasonik kontrolün ilk aşamasında yapılması gereken öncelikli işlemdir. Cihazın kalibre edilmesiyle test cihazının düzgün çalışması ve farklı boyut ve derinliklerde bulunan süreksizliklere doğru tepki verebilmesi sağlanır. Cihazın elektronik tepkimesi, süreksizliğin yansıyan alanının boyutu ve derinliğiyle orantılı olmalıdır.

Kontrolde kullanılacak test sisteminin standardize edilmesi, test yönteminin ikinci işlem aşamasını oluşturur. Test sisteminin standardizasyonu, kısaca operatörün bulmak istediği süreksizlikleri cihaz vasıtasıyla bulacağından emin olmasını sağlayacak şekilde teçhizat kumandalarının ayarlanmasıdır.

Test sisteminin standardizasyonu çerçevesinde cihaz sistemi, testte kullanılabilecek şekilde kurulduktan sonra referans standartlarında bilinen boyut ve derinlikte bulunan süreksizliklere istenilen elektronik tepkimeyi verecek şekilde kumandalar ayarlanır.

Süreksizlik ebadı,

Süreksizliklerin boyut ve derinliğe ilişkin bilgiler ise kontrol şartnamesinde bulunur. Test sistemi standartlaştırıldıktan sonra fiilen test işlemine başlanır. Kumandaların ayarlanması, yapılan standardizasyonu etkisiz hale getirip cihazın yeniden standardize edilmesini zorunlu kılacağı için test cihaz kumandaları, fiili test uygulamaları sırasında ayarlanmalıdır. Ultrasonik kontrol teknikleri, temas “contact” ya da daldırma “immersion” olmak üzere iki temel yöntemden biri ile uygulanır.

Temas testinde; transduser, kuplaj olarak kullanılan ince bir sıvı tabakası vasıtasıyla direk olarak test parçasına temas edecek şekilde yerleştirilir. Bazı temas transduserlerinde kristal yüzeyine plastik takozlar, kayıcı aşınma levhaları ya da esnek zarlar monte edilir.

Temas testinde elde edilen görüntüde ilk pals ile ön yüzey yansıması birleşik ya da birbirine çok yakın olarak görülür. Test parçasından belirli bir uzaklıkta su sızdırmaz bir transduserin kullanıldığı daldırma testinde ultrasonik ses demeti, malzemeye bir suyolu ya da sütunu vasıtasıyla aktarılır. Su mesafesi, sesin hızının suda azalmasından dolayı görüntüde ilk pals ile ön yüzey yansıması arasında oldukça geniş bir aralık olarak görülür.

Yorumlama,

Ultrasonik kontrol yapıldıktan sonra elde edilen sonuçlar yorumlanır. Ultrasonik testin yorumlanmasında birçok faktör göz önüne alınmalıdır. Bu faktörler, bu bölümde detaylı bir şekilde ele alınacaktır.

Daldırma yönteminde; Transduser ve test parçasının suya daldırıldığı daldırma tekniği; ses demetinin bir akarsu sütunu vasıtasıyla aktarıldığı su sütunu ya da diğer adıyla su tabancası tekniği ve transduserin, test yüzeyine dolanan su dolu bir lastiğin aksına monteli olduğu tekerlek tipi transduser tekniği olmak üzere üç teknikten biri kullanılabilmektedir.

Tekerlek tipi transduser tekniğinde su dolu bir borunun üzerine monteli olan transduserle birleşik olan bir sistem kullanılır. Borunun alt kenarında bulunan esnek zar, bu sistemi test yüzeyine bağlar. Aslında, bu tekniklerin üçünde de ses demetini, bir büyüteçten geçerken konsantre olan ışık demetleri gibi toplayan odaklanmış transduserlerin kullanılması daha ileri ve uygun bir tekniktir. Su sütunu ve tekerlek tipi transduser teknikleri

Su sütünu tekniği!
Su sütünu tekniği!

Daldırma tekniği,

Daldırma tekniğinde transduser ve test parçası suya daldırılır. Boyuna dalgalar oluşturmak için düz demet tekniği ya da enine dalgalar oluşturmak için çeşitli açılı demet tekniklerinden birini kullanarak ses demeti, su aracılığıyla test parçasına gönderilir. Otomatik tarama işlemlerinin büyük bir bölümünde yüzeye yakın süreksizlikleri tespit etmek ya da konsantre ses demetiyle çok küçük süreksizlikleri tanımlamak için odaklanmış ses demetleri kullanılır.

Daldırma testinde kullanılan transduserler, çoğunlukla manipülasyon ve ses demetinin kontrolu vasıtasıyla düz ve açılı demet testini gerçekleştirebilen transduserlerdir.

Aslında transduser yüzü ile test parçasının yüzeyi arasında bulunan mesafe olan suyolu mesafesi, daldırma testinde göz önüne alınması gereken önemli bir faktördür. Bu mesafe, genellikle ses demetini su vasıtasıyla göndermek için gereken zaman sesin test parçası boyunca yayılması için gereken zamandan daha büyük olacak şekilde ayarlanır.

Bu ayar düzgün bir şekilde yapıldığı takdirde ikinci yüzey yansıması, osiloskop ekranında birinci ön ve birinci arka yüzey yansımaları arasında görülmeyecektir.

Su ortamında sesin hızı yaklaşık olarak alüminyum ya da çelikte kaydedilen değerin dörtte birine eşdeğer olduğu için osiloskop ekranında bir inç’ lik suyolu, çelikteki 4 inç’ lik metal yoluna eşdeğer olarak görülecektir. Dolayısıyla bu çerçevede hareket ederek transduser su mesafesi parça kalınlığının dörtte birine eşit olacak şekilde yerleştirilmelidir.

Mesafeler,

Suyolu mesafesinin doğru olması, özellikle osiloskop ekranında görülen test alanı otomatik sinyal gönderme ve kayıt işlemleri için ayarlandığında (gated) zaman daha büyük önem kazanır. Suyolu mesafesi, test alanını karışıklığa ve muhtemel yanlış yorumlamalara neden olan istenilmeyen sinyallerden arındıracak şekilde ayarlanır.

Su sütunu tekniği, daldırma yönteminin bir değişik bir şeklidir. Bu teknikte ses demeti, bir su sütunu vasıtasıyla test parçasına gönderilir. Genellikle levha, dar şerit parçalar ve silindir şeklinde materyaller ile düzgün şekilli benzeri diğer test parçalarının süratle test edilebilmesi için otomatik bir sistemle birlikte kullanılır.

Ses demeti, test parçasına bir akarsu sütunu vasıtasıyla yansıtıldıktan sonra boyuna dalgalar oluşturmak için test yüzeyine dikey doğrultuda gönderilir ya da enine dalgalar oluşturmak için yüzeyle bir açı oluşturacak şekilde ayarlanır.

Kuplaj seçimi,

Tekerlek tipi transduser tekniği, ses demetinin su dolu bir lastik vasıtasıyla test parçasına gönderildiği bir daldırma yöntemidir. Tekerlek aksına monteli olan transduser, tekerlek ve lastik serbestçe dönerken sabit durumda tutulur. Tekerlek, malzemenin üzerinde kayarak yol alan hareketli bir cihazın üzerine ya da malzemenin üzerinden geçtiği sabit bir donanım üzerine monte edilebilir.

Temas testi, istenilen ses demet dalga moduna göre belirlenen üç farklı yönteme ayrılır. Bunlar sırasıyla; test parçasına boyuna dalgalar aktarmak için düz demet tekniği, enine dalgalar oluşturmak için açılı demet tekniği ve Rayleigh ya da düzlem dalgaları oluşturmak için yüzey dalga tekniği olarak sıralanabilir. Bu tekniklerde kullanılan transduserler, kuplaj olarak kullanılan ince bir sıvı tabakası vasıtasıyla malzemeye direk temas ettirilir.

Seçilen kuplajın yapışkanlığı, test işlemi boyunca test yüzeyinde kalacak ölçüde yüksek olmalıdır.

Düz demet teknikleri, kısaca arka yüzeyden ya da iki yüzey arasında bulunan süreksizliklerden darbe yankı yansımaları temin etmek için bir ses demetinin test yüzeyine dikey olarak gönderilmesidir. Bu teknik, aynı zamanda içi süreksizliklerin ses demetini keserek alınan sinyalin azalmasına neden olduğu ortamlarda iki transduserin kullanılmasıyla gerçekleşen direk iletim “through-transmission” tekniğinde de kullanılır.

Darbe-yankı tekniklerinde tek ya da çift düz demet transduserlerinden biri kullanılabilir. Tekli modelde hem verici ve hem de alıcı olarak işlev gören transduser, test parçasına palsli boyuna dalgalar demeti gönderip demet yolu üzerinde bulunan muhtemel süreksizlikler ile arka yüzeyden yansıyan ekoları alır.

Çift Prob,

Çift transduser ise, test yüzeyi pürüzlü ya da parçanın şekli düzensiz ve arka yüzey ön yüzeye paralel olmadığı zaman çok faydalı ve kullanışlı olan bir sistemdir.

Transduser ses demetini gönderirken diğeri almaktadır. Bu durumda verici transduser direk olarak süreksizliğin üzerinde olmasa bile alıcı transduser, arka yüzey ve süreksizlik ekolarını alır.

Test parçasının karşılıklı kenarına birer adet olmak üzere iki transduser kullanılır. Bu transduserlerden biri alıcı, diğeri ise gönderici olarak işlev görür. Gönderici transduser test parçasına bir ses demeti gönderir. Test parçasına giren ses demeti diğer yüzeye doğru yol alarak alıcı transduser tarafından diğer yüzeyde toplanır.

Ses demetinin yol güzergâhında bulunan süreksizlikler, alıcı transdusere ulaşacak ses enerji miktarının düşmesine neden olur. Bu teknikten mümkün olan en iyi sonucu elde edebilmek için seçilen gönderici transduserin mevcut en iyi akustik enerji üreticisi, alıcı transduserin ise mevcut en iyi akustik enerji alıcısı olmasına dikkat edilmelidir. Örneğin bir lityum sülfat alıcı transduseri ile baryum titanat verici transduser kullanılabilir.

Açılı kontrol,

Açılı demet tekniği, ses dalgalarının test yüzeyine belirli bir açı oluşturacak şekilde test parçasına aktarılmasında kullanılır. Test parçasında oluşan dalga modları, seçilen açıya göre boyuna ve enine kombinasyonu, yalnız enine veya yüzey modları olabilmektedir. Açılı demet testinde, genellikle enine dalga transduserleri kullanılır.

Açılı demet transduser ile kontrol edilen levha ile boru test parçaları gösterilmektedir. Düz demet transduserlerinde görülen ve ölü bölge ile yakın bölgenin etkilerinden kaynaklanan karışıklığı engellemek için açılı demet test transduserleri ile yalnızca kalınlığı 5/8 inçten daha az olan parçalar test edilir.

Bu teknikte test parçasına belirli bir açıyla giren ses demeti, aksi yönde geri dönüp transdusere geri yansıtılacağı bir sınır ya da süreksizlik tarafından kesilinceye kadar parça sınırlarında zig zag sapmalara uğrayarak ilerler. Ses demetini azalan nüfuziyet derinliği göz önüne alınarak açılı demet test cihazının yerleştirilmesi sırasında belirli bir tolerans payı bırakılır.

Açılı demet teknikleri, kaynakların, boru ya da tüp tesisatlarının levha ya da tabaka şeklindeki materyallerin ve düz demet transduserlerinin bütün yüzeye temas etmesinin mümkün olmadığı düzensiz şekilli parçaların test edilmesinde kullanılır.

Açılı demet transduserleri, bir okla ses demet yönünü gösteren ve enine dalgalar için çelikteki kırılma açısını belirten yüzey yön işaretleri ile tanınırlar.

Ultrasonik yüzey dalgası!
Ultrasonik yüzey dalgası!

 

Yüzey dalga yöntemi,

Yüzey dalga tekniği, ses demetinin tamamına yakınının yansımasına yol açan bir açıyla test parçasına aktaran özel açılı demet transduserlerinin kullanılmasını gerektirir. Yüzeye yakın süreksizliklerin bulunduğu test parçalarında test parçası içinde yüzey “rayleigh” dalgaları oluşturmak için yüzey dalga transduserleri kullanılır.

Daldırma testinde test frekanslarının yüksek olması tercih edilir. Temas testinde ise 10 MHz, genellikle en yüksek frekans değeri olarak kabul edilir. Düşük frekanslar, ultrasonik dalgaların malzemeye daha fazla nüfuz etmesini sağlamasına rağmen doku yüzey çözünürlüğü ve duyarlılık kapasitesinin azalmasına neden olabilir.

Yüksek frekanslı bir transduser (daldırma testi için 10-25 MHz . Temas testi için ise 5-10 MHz) ile ses demetinin nüfuziyet kapasitesini değerlendirmek ve toplam geri yansıma miktarını gözlemek için örnek bir test parçası kullanılır.

Arka yüzey ekosu olmadığı takdirde düşük bir frekansın kullanılması gerekir. Bu durumda çeşitli arka yüzey yansımaları elde edilinceye kadar sürekli düşük frekanslar uygulanır. Diğer taraftan yakın yüzey çözünürlüğü olduğu takdirde parçanın ters çevrilip diğer yüzden yeniden test edilmesi gerekebilir ya da düşük frekans taramasını takiben geçici olarak bir yüksek frekanslı transduserin kullanılması zorunlu olabilir.

Ultrasonik Prob seçimi,

Transduser seçimi, önceki paragrafta belirtildiği gibi çoğunlukla en uygun frekans seçimine göre yönlendirilir. Örneğin; Daldırma testinde büyük süreksizlikleri tespit etmek amacıyla hızlı tarama yapılabilmesi için fırça transduserin kullanılması ya da 2 inç’ ten daha derin olmayan yüzeye yakın alanlarda bulunan küçük süreksizliklerin tespit edilebilmesi için duyarlılığı oldukça yüksek olan odaklanmış transduserin kullanılması olasılığı ön plana çıkabilmektedir. Belirli bir transduser çapı baz alındığında demet yayılımının, frekans yükseldikçe azaldığına dikkat edilmelidir.

Örneğin; Birinin frekansı 10 MHz, diğerinin frekansı ise 15 MHz olan 3/8 inç çapında iki transduserden frekansı 15 MHz olan transduserin demeti yayılımı daha düzdür.

Temas testinde kaynaklı birleştirmeleri ve çok ince olan malzemeleri test etmek için açılı demet transduseri                                  kullanılır.

Ultrasonik referans standartları ile test parçası arasındaki akustik özelliklerin aynı ya da yaklaşık seviyede olması şartıyla bu standartlar, muhtemel birçok kontrol uygulaması için yeterli sayılır. Birçok uygulamada test parçasındaki süreksizliklerden gelen sinyaller, test blok deliğinden alınan belirtilerden farklılık gösterir.

Bundan dolayı örnek test parçası, kesitlere ayrılıp metalürjik analiz yapıldıktan sonra yapısal içeriği ile bulunması muhtemel süreksizlikleri tespit etmek için dikkatli bir şekilde incelenmelidir. Bazen diğer parçalarda bulunan süreksizliklerle mukayese etmek için örnek parçaya çentikler şeklinde yapay süreksizlikler eklenir.

Yapılan bu incelemeler çerçevesinde test parçasında bulunması olası süreksizlik miktarı ve boyutlarını saptayan bir kabul seviyesi tespit edilir. Bununla birlikte testi oluşturan koşullar ne olursa olsun test parçası dikkatli bir şekilde incelenerek doğal yapısal özelliklerinin tespit edilmesi ve bunun yanı sıra temel teoriyi akılcı bir şekilde uyarlayarak fonksiyonel bir test programının saptanması gerektiği unutulmamalıdır.

Ultrasonik Test Parçası,

Test parçası içindeki yüzey altı süreksizliklerinden elde edilen ultrasonik belirtiler, genellikle standart test bloklarında bulunan değişik derinlik ya da çaplardaki düz taban deliklerinden elde edilen belirtilerle yakından bağlantılı olup bunlarla karşılaştırılmaktadırlar

Aslında bu karşılaştırmalar, süreksizliklerin boyut, şekil, pozisyon, yön ve empedans faktörleri açısından değerlendirilmesini sağlayan en uygun faktörlerdir. Bazen test koşulları ve süreksizlikler, yorumlanması oldukça güç ultrasonik belirtilerin oluşmasına neden olabilmektedir.

Bu tür bir problem, ancak test koşullarına göre bulunması muhtemel süreksizlik türü ile ultrasonik belirtiler arasında bağlantı kurarak çözümlenebilir. Bilinmeyen bir süreksizliğin boyutunu, bulunduğu yeri ve alınan belirtinin amplitüdü ile değerlendirirken; test parçasının empedansı, yüzey pürüzlülüğü, yüzey şekli ve geliş açısı göz önüne alınması gereken faktörlerdendir.

Söz konusu süreksizlik belirtisini alaşım, şekil ve arka yüzey yansımaları açısından test parçasına benzeyen bir test bloğundan alınan belirtilerle karşılaştırmak, bu konuyla ilgili uygulanacak en basit yöntemdir. Bunun yanı sıra deneyimli bir operatör, gerçek hatalara ilişkin belirtileri yanlış ya da ilişkisiz belirtilerden ayırt etmeyi öğrenmektedir.

Ultrasonik Tarama tipi,

Genellikle A-tipi tarama gösterimli cihazlarda gösterilen daldırma test belirtileri; Bir süreksizlikten gelen yansımanın amplitüdü, arka yüzey yansıma kaybı ve parça yüzeylerinin süreksizliğe olan mesafesi olmak üzere üç faktör analiz edilerek yorumlanır.

Transduser kristal çapına kıyasla oldukça küçük olan süreksizlikler, çoğunlukla test parça ekolarının amplitüdü ile test blok ekoları karşılaştırılarak değerlendirilir. Test parçasının yüzeyi ile parça içinde bulunan süreksizliğin yüzeyi test bloğu ile blok içindeki düz taban deliğinin yüzeyi kadar pürüzsüz olmayacağı için süreksizliğin tahmini boyutu, genellikle fiili boyutun biraz altında kalacaktır.

Diğer taraftan kristal çapından daha büyük olan süreksizlikler ise bir belirti sabit tutulurken kristalin test parçası üzerinde hareket ettiği mesafe kaydedilerek değerlendirilir.

Bu durumda amplitüdün nicel bir değeri olmayacağı için amplitüdün sabit tutulduğu süre, bir düzlemde bulunan süreksizliğin boyutunu gösteren temel faktördür. Arka yüzey yansıma kaybı ya da hiç olmaması aktarılan sesin, transdusere dönmeyecek şekilde absorbe edildiğini, kırıldığını ya da yansıtıldığını kanıtlar.

Ancak bu kaybın değerlendirilmesi, küçük süreksizliklerde kullanılan karşılaştırma yöntemi kadar kesin bir şekilde süreksizliğin boyutunu tespit edemez. Oldukça büyük süreksizliklerle karşılaşıldığı zaman ses demeti süreksizlikten aktarılmadığı için süreksizlik, arka yüzey yansımasını yok edebilmektedir.

Malzeme,

Dövme alüminyum üzerinde yapılan ultrasonik kontrol sırasında karşılaşılan süreksizliklerin büyük bir bölümü oldukça küçüktür. Dövme külçede görülen yabancı maddeler ya da porosite, imalat sırasında yapılan dövme, haddeleme ya da ekstrüzyon işlemleri sonucunda çok ince süreksizliklere dönüşmektedir. Aslında imalat sırasında kullanılan kuvvet ve güç kapasitesi, süreksizliğin bulunduğu düz düzlemi, parça yüzeyine paralel olacak şekilde yönlendirebilir.

Süreksizlik belirtisi ile amplitüdü arasındaki ilişki çeşitli test blok düz taban deliği yansımaları ile karşılaştırılarak tespit edilir.

Süreksizlik ses enerjisinin tamamına yakınını yansıttığı için arka yüzey yansımasının kısmen ya da tamamıyla yok olması kaçınılmazdır. Transduser bir belirti alırken kat ettiği mesafeyi ölçerek, süreksizliğin boyutları tespit edilebilir. Süreksizlik düz olmayıp üç boyutlu olması halinde, parçayı ters çevirip arka kenardan tarayarak üçüncü boyutun uzunluğu tespit edilebilir. İki süreksizliğin bir arada bulunmasından şüphe ediliyorsa parça, dört kenardan test edilebilmektedir.

Test parçasında önemli boyutta olan süreksizlikler olmadan arka yüzey yansımasında kaydedilen kaybın değerlendirilmesi çok büyük önem kazanır. Bu tür durumlarda arka yüzey yansımasının azalmasına ya da tamamıyla yok olmasına Büyük tanecik boyutu, porosite ve tortu şeklindeki çok ince taneciklerin dağılması gibi faktörler neden olur.

Gözenekli parçadan elde edilen arka yüzey yansımalarının önemli ölçüde azaldığına dikkat ediniz. Transduser, test parçasından geçerken amplitüd ve görünüş açısından olağanüstü tutarsızlıklar gösteren bütün belirtilerden ilgisiz belirti olarak şüphelenilmelidir.

Belirtileri,

Gerçekte eğri kesitler ya da iç bükey yüzeylerden kaynaklanan yansımalar, ön ve arka yüzeyler arasında sinyal ve belirtilerin oluşumuna yol açabilmektedir. Bu belirtiler. Bazen süreksizliklerden kaynaklanan yansımalar gibi algılanabilir.

Şüpheli bir belirti, şekillendirilmiş bir yüzeyden kaynaklanıyorsa transduser ön yüzeyin düz alanı üzerinde hareket ettikçe belirtinin amplitüdü azalacaktır. Düz alandan gelen belirtinin amplitüdü ise aynı anda artacaktır. Transduserin yeniden şekillendirilmiş yüzeyine üzerine getirilmesi, şüpheli sinyalin amplitüdünü artırırken düz alan belirtisinin azalmasına neden olacaktır.

Gerçek bir süreksizlikten gelen yansımanın lokal kesitlerde çok güçlü olması halinde transduser, şekillendirilmiş yüzey boyunca hareket ederken gerçek ya da hatalı bir ilişkinin tutarlı bir görüntü sergilediği görülür. Şekillendirilmiş bir yüzey boyunca izlenebilen süreksizlikler, ses demeti metal levha (kaşık) ya da benzeri yabancı bir cisimle kesilerek yok edilebilir. Dar ve belirgin sinyallerin aksine geniş yapılı sinyaller, şekillendirilmiş bir yüzeyden kaynaklanan yansımalar olabilir.

Dikdörtgen şekillerin kenarlarının yakınında kenar yansımaları, bazen hiç arka yüzey yansıması olmamış gibi gözlemlenebilir. Bu tür belirti, genellikle transduser parça kenarına % inç boyutunda girmişse oluşur.

Yüzey,

Pürüzsüz ve açık yüzeyleri olan parçalarda bazen hatalı belirtiler verebilir.

Örneğin pürüzsüz bir yüzeyi alacak şekilde işlenmiş kalın bir alüminyum levhada parçanın takriben 3’de 1’lik derinliğinde bulunan bir süreksizlikten kaynaklanmış gibi görülen hatalı sahte belirtiler alınmıştır. Transducer levha yüzeyinde hareket ettirildiğinde belirtinin şekli ve büyüklüğünün aynı seviyede kaldığı görülmüştür.

Bu tür süreksizliğin, aşırı düzgün yüzeylerde oluştuğu ve muhtemelen yakın bir kenardan yansıtıldığı çok bariz bir gerçektir. Aslında yüzey, ince bir katı petrol tabakası ya da mum krayon (pastel boya) ile kaplandığı zaman bu belirtilerin oluşumu engellenebilir.

Bulundukları düzlemde ön yüzeyle belirli bir açı oluşturacak şekilde yönlenmiş olan süreksizliklerin tespit edilip değerlendirilmesi bazen oldukça zordur. Bu tür durumlarda öncelikle açılı düzlem süreksizliklerini tespit etmek amacıyla oldukça yüksek bir duyarlılık seviyesini baz alarak tarama yapmak genellikle en iyi yöntemdir.

Süreksiliğin edabı,

Taramadan sonra ilgili süreksizliğin büyüklüğünü tespit etmek için transduser, süreksizlik alanının çevresinde elle hareket ettirilir. Manipülasyon, ses demetinin asıl düzlemine dik açı oluşturacak şekilde süreksizliğe çarpmasını sağlar.

Oldukça düz ve pürüzsüz bir yüzeyi olmasına rağmen yüzeye belirli bir açı oluşturan büyük süreksizlikler söz konusu olduğunda ses yayılım mesafesinin değişmesinden dolayı transduser hareket ettikçe belirt görüntüsünün baz hattı boyunca hareket ettiği görülür. Büyük boyutlu dövme parçalarda görülen patlamalar bu kategoriye girer. Patlamalar, yüzeyde 45° lik bir açı oluşturur.

Test parçasındaki büyük tanecik boyutu,  “çimlenme – hash” ya da gürültü belirtileri oluşturabilir. Bazı durumlarda tanecik boyutunun anormal büyüklükte olması, arka yüzey yansımasının tamamıyla kaybolmasına yol açar. Bu oluşumlar, genellikle test parçası üzerinde yapılan sıcak işlem ve bunu takiben gerçekleştirilen hatalı tavlama sırasında ısının yüksek olması ya da dövme ısısının yetersiz kalmasından kaynaklanır.

Temas test belirtileri, birçok durumda daldırma test belirtilerine benzer. Dolayısıyla bu çerçevede yalnızca daldırma belirtilerine benzeyen temas belirtileri hakkında çok az bilgi vermek yeterlidir.

Ultrasonik belirtiler!

Ultrasonik Puls ve ölü bölge!

Test parçasının ön yüzeyinde ilk palstan kaynaklanan girişim ile kuplaj verimliliğine ilişkin varyasyonlar, temas testinde keşfedilmesi bazen oldukça zor olan ilgisiz belirtiler oluş yüzeyine olan mesafesi, daldırma testinde olduğu gibi bu yöntemde de görüntünün değerlendirilmesinde esas alınan temel faktörlerdir. Maşına yol açar. Sinyal amplitüdü, geri yansıma kaybı ve süreksizliğin parça

Ölü bölge, direk olarak ön yüzeyin hemen altında bulunan ve ilk palsın engellenmesinden dolayı hiçbir yansımanın görülmediği alandır. Temas testlerinin büyük bir bölümünde ilk pals, Yakın yüzey süreksizliklerinin düz demet transduseriyle tespit edilmesi, ilk pals titreşiminden dolayı oldukça zor olabilmektedir. İlk palsin yakın yüzey süreksizliklerini gizlemesi halinde ilk palsın kısaltılması oldukça etkin bir çözüm yöntemi olabilir.

Daldırma testinde ilk pals, su yolu ile ön yüzey sinyalinden ayrılır. Temas testinde ise yalnızca plastik blok gibi bir geciktirme hattını sisteme sokarak bu tür ayrım yapılabilir.

Haddelenmiş levha ve plakalardaki laminasyonlar, (tabakalanma) çoklu arka yüzey yansımaları arasındaki mesafenin azalması ile sembolize edilmektedir. “A” görüntüsünde normal bir levha düzleminden alınan bir görüntü şematik olarak gösterilirken “B” görüntüsünde transduser laminasyon üzerinde hareket ettirilirken alınan arka yüzey yansımaları sembolize edilmektedir.

Tane büyüklüğü,

İri taneli bir parçada test; yüksek bir frekans seviyesi baz alınarak yapıldığı zaman, görüntünün eni boyunca yansımalar ya da “çimlenme” oluşmasına neden olur. İstem dışı oluşan bu yansımaları azaltmak ya da tamamıyla ortadan kaldırmak için frekans düşürülmeli ve bir açılı transduseri kullanarak ses demetinin yönü değiştirilmelidir.

Uzun test parçalarının kontrolünde ses demetinin test parçasının kenarlarına çarpması sonucu test parçası içerisinde mod değişimi oluşur. Ses dalgalarının enine dalgalara dönüşmesi gösterilmiştir. Büyük çapa sahip parçalarda bu problem nispeten azalır.

Transduserdeki kristalin kullanıma bağlı olarak gevşeme ya da kırılma ihtimali oldukça yüksektir. Bu tür bir olumsuzlukla karşılaşıldığı zaman elde edilen belirti, helezonik bir uzantı şeklinde görülür. Aslında bu helezonik uzantı, sistemin süreksizlikleri tespit etme k

Test cihazlarının kalibre edilmesi ile standardize işlemlerinde çoğunlukla kullanılan standart referans blokları, daha önce detaylı bir şekilde açıklanmıştı. Bu bloklar, sırasıyla; A Serisi Alcoa alan/amplitüd blokları, B serisi Alcoa mesafe/amplitüd blokları ve mesafe/amplitüd ile alan/amplitüd bloklarının kombinasyonundan oluşan ASTM bloklarıdır.apasitesini oldukça azaltacağı için transduser ya onarılmalı ya da kullanımdan alınmalıdır.

Ultrasonik Cihazların Doğrulanması:

Bir ultrasonik kontrol uygulamasında elde edilen belirtilerin doğrusallığını (linearity) saptamak ve cihazın istenilen seviyede çalışmasını sağlamak için ultrasonik kontrol cihazlarının düzenli aralıklarla kalibre edilmesi gerekir.

Cihaz sistemi referans standartları ile kalibre edildiği takdirde test cihazının içindeki ilgisiz oluşumlar ortadan kalkar. Teçhizat, bilinen standartlar ile kalibre edildikten sonra operatör, cihazı test parçasının değerlerine göre ayarlayıp standart hale getirir.

Test cihazı kalibre edilip standartlaştırıldığı zaman operatör, test parçası içindeki süreksizliklerin doğru bir şekilde görüntülenmesini sağlar. Test parçasının kabulü, sabit ayarlı bir test standardını esas aldığı zaman, cihaz sisteminin kalibresi ile cihazın bilinen değişkenlere göre standartlaştırılmasına öncelik verilir.

Kalibre edilmiş cihazın standartlaştırılması, “Standart Referans Blokları” olarak adlandırılan özel test blokları vasıtasıyla gerçekleştirilir. Test parçasıyla aynı malzemeden yapılan bu bloklar, test parçasının boyutları ile fiziki özelliklerine mümkün olduğu ölçüde uymaktadır.

Ultrasonik Kalibre standardizasyon!

Kalibre ve standardizasyon işlemlerinde kullanılan diğer özel bloklar olan IIW referans bloğu ile minyatür açılı demet alan kalibre bloğu da daha önce detaylı bir şekilde açıklanmıştır.

Alan/amplitüd kontrollerinde sık sık kullanılan bir başka temel referans standardı ise, çelik pimler üzerine monteli olan çeşitli çaplardaki çelik toplardan oluşur. Bu toplar, genellikle diğer referans standartlarının doğruluğunun kontrol edilmesinde kullanılır.

Daldırma yöntemi ile alan ve mesafe/amplitüd kontrolları, aşağıdaki paragraflarda taslak halinde açıklanmaktadır. Bu kalibre yönteminde, aşağıda belirtilen teçhizat ve şartları baz alınmaktadır.

Test Cihazı; Ticari olarak piyasalardan temin edilen ultrasonik test cihazları.

Test Frekansı; Test frekansı,15 MHz’dir.

Transduser ; İşletme frekansı 15 MHz ve çapı 3/8 inç olan bir quartz daldırma transduseri.

Takat/Güç Kaynağı ; Ana takat kaynağından gelen ve bir voltaj ayar transformatörü ile ayarlanan voltaj hattı.

Ultrasonik Kalibrasyon aşamaları,

Daldırma tankı ; İçinde kuplaj muhafaza edebilen ve transduserin istenilen şekilde yerleştirilmesini mümkün kılacak ölçüde büyük olan ve referans bloğu yeterli olan tank.

Kuplaj ; Temiz, havası alınmış su, kuplaj olarak kullanılabilir. Farklı referans bloklarından gelen tepkileri mukayese ederken aynı ısı seviyesinde su kullanılmalıdır.

Köprü ve Manipülatör ; Köprü, manipülatörü destekleyecek ölçüde güçlü ve transduserin düzgün bir şekilde yerleştirilmesini mümkün kılacak ölçüde sert olmalıdır. Transduseri yeterli ölçüde destekleyen manipülatör, birbirine dikey olan iki düşey düzlemde ince açı ayarının yapılmasını sağlamaktadır.

Cihazın doğrusallık seviyesi, aşağıda gösterildiği gibi alan/amplitüd türü referans bloklarının her birinden ultrasonik tepkimeler elde ederek tespit edilmektedir.

  1. 5 Nolu alan/amplitüd referans bloğunu (5/64 inç çapında delik içeren blok) delik aşağıda olacak şekilde daldırma tankına yerleştirilir. Blok yüzeyi ile kristal yüzü arasında ± 1/32 inç’lik tolerans payı kapsamında 3 inç’lik su mesafesi bırakarak transduseri, blok yüzeyinin üzerinde merkezi orta noktanın biraz uzağına yerleştirilir. İstenilen su mesafesi, blok ile kristal arasında bir ölçme aleti kullanılarak ayarlanabilir.

b- Bloğun ön yüzey yansımasından maksimum sinyal yüksekliğini elde etmek için transduser manipülatör ile ayarlanır. Bu belirti, ses demetinin bloğun üst yüzeyine dikey olduğunu kanıtlar. Maksimum sayıda arka yüzey yansıma sinyali de aynı amaca hizmet eder.

Ultrasonik Kalibrasyon bloklar!

c- Düz taban deliğinden maksimum tepki alınıncaya kadar transduseri yana doğru hareket ettirilir.

d- Delik sinyal yüksekliği, CRT ekranında elde edilebilen maksimum miktarın %31’ine eşdeğer oluncaya kadar cihaz kazanç kontrolu ayarlanır. Serideki diğer bloklar için bu işlem tekrar edilir.

e- Bu referans bloğu serideki diğer blokların her biriyle değiştirilir. Her blok için b ve c basamakları tekrarlandıktan sonra elde edilen belirtileri kaydedilir. Su mesafesinin 6 inç seviyesinde olmasını gerektiren 7 ve 8 nolu bloklar haricinde kalan her blok için su mesafesi 3 inç seviyesinde tutulur.

f- Kaydedilen belirtiler,  bir grafik eğri üzerinde gösterilir. Gösterilen bu örnekte tepki eğrisinin düz hattan saptığı nokta, cihazdaki doğrusallık limitini tanımlar. Bu örnekteki lineer tepki limitinin altında işaretlenen amplitüdleri cihazın lineer limitlerini aşmadığı için herhangi bir düzeltmeye gerek yoktur. Diğer taraftan limit noktasının üzerinde işaretlenen belirti amplitüdleri, lineer bandında olmayacağı için ideal lineerlik eğrisine çıkacak şekilde arttırılır. İdeal eğri kesilinceye kadar fiili belirti yüksekliğinden yukarıya doğru dikey hat çizilerek bu artış gerçekleştirilir.

Ultrasonik Düzeltme faktörü,

Kesme noktası, cihazın görüntüleyebileceği maksimum amplitüd yüzdesiyle ifade edilen düzeltilmiş belirti yüksekliğini (CH) tanımlar. Düzeltilmiş yükseklik (CH) ile fiili yükseklik (AH) arasındaki fark, düzeltme faktörüdür (CF). Sapmanın sabit olmaması nedeniyle lineer bandının dışında görülen her belirti için, farklı bir düzeltme faktörü (CF) işaretlenir.

Fiili belirti yüksekliği görüntülendiği zaman düzeltilmiş belirti yüksekliği, aşağıda gösterildiği gibi direk olarak düzeltme faktörünü fiili belirti yüksekliğine ekleyerek hesaplanır.

AH + CF = CH

Her birinde 5/64 inç çapında birer delik bulunan ve metal mesafeleri farklı seviyelerde olan bloklardan oluşan bir seride yer alan referans bloklarında ultrasonik tepkiler elde ederek cihazın mesafe/amplitüd özellikleri tespit edilebilir. Elde edilen belirtiler, aşağıdaki işlem safhalarına göre bir eğri üzerine kaydedilir.

Ultrasonik Kalibrasyon Sinyali,

a- Üst yüzeyden taban deliğine olan metal mesafesi 3.000 inç olan ve 5/64 inç çapında bir düz taban deliği içeren bir referans bloğu seçilerek daldırma tankına yerleştirilir. Transduser ile blok yüzeyi arasında 3 inç’lik su mesafesi bırakılarak transduser, blok yüzeyinin üzerinde merkezi orta noktanın biraz uzağına yerleştirilir. Transduser ile blok arasına yerleştirilen bir ölçme aleti vasıtasıyla ± 1/32 inç’lik tolerans payı bırakılarak bu mesafe düzgün bir şekilde ayarlanır.

b- Bloğun ön yüzey yansımasından maksimum sinyal yüksekliği elde etmek için transduser manipülatör ile ayarlanır. Bu belirti, ses demetinin bloğun üst yüzeyine dikey olduğunu kanıtlar. Maksimum sayıda arka yüzey yansımaları da, aynı amaca hizmet eder.

c- Düz taban deliğinden maksimum tepki alınıncaya kadar transduser yana doğru hareket ettirilir.Sinyal yüksekliği, CRT ekranında elde edilebilen maksimum miktarın %25’ine eşdeğer oluncaya kadar cihaz kazanç kontrolu ayarlanır.

d- Referans bloğu serideki diğer blokların her biriyle değiştirilir. Her blok için b ile c basamakları tekrarlandıktan sonra elde edilen belirtiler kaydedilir. Temel blok serisi kullanılmıyorsa her blok için su mesafesi 3 inç seviyesinde tutulur. Ancak metal mesafesi 3.000 inç olan ve 8/64 inç çapında bir delik içeren blok için su mesafesinin seviyesinde olması gerekmektedir.

e- Kaydedilen belirtiler, bir grafik eğri üzerinde gösterilir. Gösterilen bu örnekte yakın alan (fresnel) bölgesi, Î4 inç’lik metal mesafe belirtisinden başlayıp 2 inç’lik metal mesafe belirtisine kadar uzanmaktadır. Metal mesafesi 2 inç’in üzerine çıktığı için belirtilerin yükseklik seviyesi düşecektir.

Ultrasonik Üst ve Alt doğrusallık!

Üst doğrusallık sınırı, bir A tipi tarama (A-Scan) ekranındaki belirtilerin genliği ile bilinen büyüklükteki reflektörlerden alınan yansıtılmış ultrasonik ses dalgasının buna karşılık gelen büyüklüğü arasında izlenen sabit ilişkisinin üst sınırını tanımlayan dikey sapmanın seviyesidir. Tam ekran yüksekliğinin kabul edilebilir minimum sınırı % 95 dir.

Alt doğrusallık sınırı, Bir A tipi tarama ekranındaki belirtilerin genliği ile bilinen büyüklükteki reflektörlerden alınan yansıtılmış ultrasonik dalgasının buna karşılık gelen büyüklüğü arasında izlenen sabit ilişkinin alt sınırını tanımlayan dikey sapmanın seviyesidir. Tam ekran yüksekliğinin kabul edilebilir maksimum sınırı % 10′ dur.

Dikey sınırları belirleme prosedürü (Procedure for determining vertical limits) :

  1. Bu işlemde üç adet ASTM bloğu kullanılır. Bunların tümü 3 inç’ lik metal içinde hareket etme mesafesi içerisinde olmalıdır. Birer tanesinde 3/64″, 5/64″ ve 8/64 inç çapında düz tabanlı delik (FBH) bulunur.
  2. 5/64 inç FBH olan bloğun yüzeyinde, FBH dan maksimum cevap elde edilinceye kadar transduser gezdirilir. Reject kontrol ve filtrelerin “off” veya minimum pozisyonda olmalıdır. FBH sinyali, CRT üzerinde % 35′ lik doyum noktasına ulaşıncaya kadar cihazın kazanç düğmesi ayarlanır.
  3. Kazancı “b” maddesinde ayarlandığı şekilde sabit bırakılır. 3/64 ve 8/64 FBH blokları üzerindeki FBH sinyali maksimuma çıkartılır. FBH sinyal genlikleri kaydedilir.
  4. Eğer teçhizat lineer (doğrusal) ise, 3/64 ve 8/64 FBH’ lardan alınan sinyallerin doyum noktaları sırasıyla % 13 (± % 3) ve % 90 (± % 5)’ i kadar olacaktır. Böylece doyum noktasının %     10′      u  ve   % 16′ sı arasında yer alan bir 3/64 FBH sinyali lineer olarak kabul edilir. Doyum                noktası % 85  ve %   95’İ arasında yer alan bir 8/64 FBH sinyali lineer olarak kabul edilir.
  5. Yukarıdaki limitler arasında lineer olmayan cihazlar tamir edilir veya değiştirilir.

Ultrasonik yatay sınır,

Yatay sınır, bir ultrasonik test cihazının A-tipi tarama ekranındaki bir elektriksel veya fiziksel bir sınırlama ile belirlenen yatay sapmanın maksimum okunabilir uzunluğudur.

Yatay sınır, zaman tabanını temsil eden yatay çizginin sol tarafından veya başlangıcından itibaren izlenen inç cinsinden maksimum sapma olarak ifade edilir.

Yatay sınır tam ölçüdedir.

Yatay doğrusallık sahası, A-tipi tarama üzerindeki dikey belirtilerin artımlı yatay yer değiştirmeleri ile yansıtılan dalgaların düzgün bir transmisyon (aktarım) ortamında bilinen bir uzunluk üzerinden geçmesi için gereken artımlı zaman arasında sabit bir ilişkinin var olduğu yatay sapma sahasıdır. Kabul edilebilir yatay doğrusallık, yatay doğrusallık sahasının % 85′ idir.

Belirli bir doğrusallık gereksinmesi olması haricinde, yatay doğrusallık aşağıdaki şekilde kontrol edilebilir.

  1. Bu işlemde IIW bloğu ve düz demet transduseri kullanılır.
  2. Transduser IIW bloğu üzerine yerleştirilir ve CRT üzerinde 6 adet geri yansıma elde edecek şekilde kazanç, tarama (sweep) ve tarama geciktirmesi (sweep delay) ayarlanır. Birinci geri yansıma taban çizgisinin sol tarafında yer alacaktır. (Başlangıç palsi ekranın dışında olacaktır) ve altıncı geri yansıma taban çizgisinin sağ tarafında yer alacaktır.
  3. Birbirine bitişik geri yansımaların başlangıç kenarları arasındaki mesafe ölçülür.

Transduseri bir IIW blok üzerinde,  P-1, P-2 veya P-3 konumlarına yerleştirilir. Çoklu geri yansımaların arasındaki bu mesafe aşağıdaki gibi olacaktır;

  • P-1′ de : 1.00 inç
  • P-2′ de : 4.00 inç
  • P-3′ de : 8.00 inç

Uygulanabilir mesafe kalibrasyonu için zaman tabanı ayarlanır.

Transduser minyatür blok üzerinde P-1 ve P-2 pozisyonlarına yerleştirilir. Çoklu geri yansımalar arasındaki mesafe aşağıdaki gibi olur.

  • P-1′ de : 0.250 inç
  • P-2′ de : 1.000 inç

Uygulanabilir mesafe kalibrasyonu için zaman tabanı ayarlanır

Mesafe kalibrasyonu, ASTM bloklarındaki FBH’ lardan veya geri yüzeylerden alınan çoklu yansımaların kullanılmasıyla yapılabilir. Bu prosedürler, yukarıda IIW bloğu ve minyatür açılı demet bloğunun kullanımıyla ilgili olarak açıklanan prosedürlerle aynıdır.

Bu prosedür sadece 45° açılı demet ile gerçekleştirilir.

Transduseri şekil 4-6′ da gösterildiği gibi P-1 pozisyonunda yerleştirilir. R-2 ve R-4′ den eşit genlik sinyalleri elde etmek üzere bu pozisyon yan olarak ayarlanır.

R-2 ve R-4 sinyalleri arasındaki mesafe 2 inç’ dir. Zaman tabanı sahasını uygulanabilir mesafe kalibrasyonu için ayarlanır.Kullanılabilecek bir başka metot da şekil 4-6′ da gösterildiği gibi transduserin “C” skalası üzerine yerleştirmek ve delikten tepe sinyali elde etmektir. Mesafe direkt olarak skala üzerinden okunur. P-2, 2.5 inç’ i gösterir, P-3 ise 5 inç’ i gösterir.

P-2 de 2.00 inç olur. Daha uzun mesafeleri kalibre etmek için çoklu geri yansımalar kullanılır.

Ultrasonik Cihazların Kullanımı ve Kalibrasyonu!
Ultrasonik Cihazların Kullanımı ve Kalibrasyonu!

Ultrasonik Transducer Doğrulama:

Hassasiyet, bir kontrol sisteminin (transduser veya cihaz), büyüklüğü, geometrisi veya konumu nedeniyle nispeten düşük genlikli sinyaller üreten süreksizlikleri algılama kabiliyetinin ölçülmesidir. Gürültü belirtileri maskeleyerek süreksizliklerin algılanabilmesini sınırlayabilir. Genel olarak, hassasiyet, rezolasyon (ayırt edilebilirlik-çözünürlük) ve sinyal-gürültü oranı birbiriyle bağımlıdır ve bunların benzer test koşullarında değerlendirilmesi gerekir.

Ayrıntılı prosedürde başka şekilde belirtilmediği sürece, düz tabanlı delikleri (FBH) olan ASTM referans blokları kullanılır. Tablo 5-1’de ilgili frekanslarla algılanabilecek FBH’ lar gösterilmektedir.

  1. 3 inç derinliğinde uygun FBH’ si olan ASTM bloğunu seçilir.
  2. Uygun FBH’ dan bir tepe (peak) sinyali elde edilir.
  3. Cihazın kazanç düğmesi, süreksizlik belirtisi tam ekran yüksekliğinin % 60′ ına ulaşıncaya kadar ayarlanır.
  4. Test bölgesindeki (FBH göstergesine bitişik alan) taban çizgisi gürültüsü kaydedilir. Gürültü tam ekran yüksekliğinin % 20′ sinden daha yüksek olmamalıdır.
  5. Ayrıntılı kontrol prosedüründe belirtilen referans standardı kullanıldığında, minimum sinyal-gürültü oranı da 3′ e karşı 1 (3/1) olur.
  6. Eğer kontrol sistemi bu hassasiyet gereksinimlerine karşılık vermiyorsa, transduser ve/veya kablosu değiştirilir ve hassasiyeti tekrar kontrol edilir. Kontrol sistemi yine yukarıdaki gereksinimlere karşılık vermiyorsa, cihaz tamir edilir veya değiştirilir.

Tablo 5-1

Frekans 1 2.25 5 10 16
FBH Ölçüsü (inç/64) 8 4 2 1 1
1 MHz ve 15 MHz gereksinimleri yalnızca bu frekanslar kullanılacağı zaman uygulanabilecektir. Bunlar tüm cihazlara ait belirgin gereksinimler değildir.

 

Giriş yüzeyi ayırt edebilirliğini değerlendirmeden önce, bir süreksizlikten alınan çoklu eko belirtisini ilk eko belirtisi olarak tanımlama yanılgısına düşmemek için mesafe kalibrasyonu yapılmalıdır.

Ayırt edebilirlik, kendilerinden ayrı ayrı ve belirgin ultrasonik eko sinyalleri alınabilen süreksizlikler arasındaki minimum aralık mesafesidir. Boylamsal ayırt edebilirlik, süreksizliklerin yanal (lateral) ayırımını belirtir. Derinlik ayırt edebilirliği, isminden anlaşılacağı gibi, dâhili süreksizlikler arasındaki veya bir süreksizlikle sınır yüzeyi arasındaki derinlik ayırımını belirtir.

Aşağıdaki prosedürler yalnızca giriş ve alt yüzey ayırt edebilirliği ile ilgilidir. Bunlar test materyalinin ilgili yüzeylerine en yakın olan muayene edilebilir mesafeler olarak tanımlanır. Ayırt edebilirlik, belirtildiği zaman kontrol edilecektir ve tablo 5-2′ de verilen minimum gereksinmelere karşılık verecektir.

Bu değerlendirme, referans süreksizliklerinin standarda uygun yüzeylerinden kendilerine karşılık gelen mesafelerde bulunduğu bir referans standardın kullanılmasını gerektirir.

Tablo 5-2

Frekans 1 2.25 5 10 15
Alüminyumdaki Giriş Yüzeyi Ayırt Edilebilirliği (inç) 0.5 0.375 0.25 0.125 0.125
Alüminyumdaki Alt Yüzey Ayırt Edilebilirliği (inç) 0.5 0.3 0.2 0.1 0.1
1 MHz ve 15 MHz gereksinimleri yalnızca bu frekanslar kullanılacağı zaman uygulanabilecektir. Bunlar tüm cihazlara ait belirgin gereksinimler değildir.

 

Herhangi bir ayırt edebilirlik özel olarak belirtilmediği sürece, ayırt edebilirliği IIW bloğu ile kontrol etmek üzere aşağıdaki prosedürler kullanılabilir.

Alt yüzey ayırt edilebilirliği (Back surface resolution):

  1. IIW bloğu üzerine yerleştirilir ve “A” reflektöründen gelen sinyali tepeye (peak) ulaştırılır.
  2. “A”, “B” ve “C” reflektörlerinden alınan sinyallerin ayırımını en üst düzeye çıkartılır.
  3. Sinyal paternlerini (kalıplarını, şekillerini) eşlemek suretiyle ayırt edebilirlik değerlendirilir. İyi bir ayırt edebilirlik ilgili sinyallerin taban çizgisine geri dönmesiyle belirtilir.
  4. Eğer 2.25 MHz’ lik transduser, test sisteminin ayırt edebilirliğinin gereksinmelerine karşılık vermiyor ise, transduser ve/veya kablosu değiştirilir ve ayırt edebilirlik tekrar kontrol edilir. Bundan sonra, kontrol sistemi yine yukarıdaki gereksinmelere karşılık vermiyor ise cihaz tamir edilir veya yenisi ile değiştirilir.

Giriş yüzeyi ayırt edebilirliği – dead zone (Entry surface resolution):

  1.  P-1 veya P-2′ ye yerleştirilir. P-1 büyük deliğin kenarına kadar 0.2 inç’ lik bir metal hareket mesafesi verir. P-2, 0.4 inç’ lik metal hareket mesafesi verir.
  2. Başlangıç palsi ile delik sinyali arasındaki ayırımı maksimuma çıkartılır. Sinyal paternleri kriterlere bağlı olarak değerlendirilir.
  3. Dalga şekli (wave form) göstergesinin kalibreli mesafe skalası üzerinde delik sinyalinin pozisyonunu tespit ederek delik sinyalinin gerçekten delikten alınan ilk ekranın göstergesi olduğu kontrol edilir. Bu mesafe deliğin gerçek derinliği olmalıdır.
  1. Deliğin kenarından gelen ilk eko, başlangıç palsinden tamamıyla ayrı olacaktır. Başlangıç palsi  aşağıdaki durumlarda taban çizgisine (base line) geri dönecektir.
  • 10 MHz : P-1 ve P-2′ de iyi
  • 5 MHz : P-2′ de iyi
  • 25 MHz : P-2′ de iyi
  1. Eğer deliğin kenarından gelen ilk eko gerektiği gibi başlangıç palsinden tamamen ayrı olmazsa, transduser ve/veya kablosu değiştirilir ve ölü bölge tekrar kontrol edilir. Bundan sonra kontrol sistemi yine de yukarıdaki gereksinmelere karşılık vermiyorsa cihaz tamir edilir veya yenisi ile değiştirilir.

Giriş noktası,

Transduserin takozundan (kama) çıkan ses demetinin orta noktası olarak tanımlanır.

Giriş noktası, genellikle ışının çıkış noktası üzerinden geçen hayali çizginin takozun kenarıyla kesiştiği noktada takozun yan tarafı üzerine çizilen bir işaretle gösterilir.

Bu prosedürlere uygun olarak belirtilen giriş noktası, transduseri üreten firma tarafından transduser üzerine yerleştirilen giriş noktasına karşılık gelmeyebilir.

  1. Eğik yüzeyden R-2′ den itibaren ileri geri hareket ettirilir ve R-2′ den tepe sinyali alıncaya kadar bu hareketi sürdürülür.
  2. Transduserin giriş noktası şimdi blok üzerinde “0” ile işaretli çizgi ile aynı olacaktır. Transduserin yan tarafı üzerine giriş noktası işaretlenir.

“A” skalası veya “B” skalası üzerine yerleştirilir. Delikten tepe sinyali alınıncaya kadar transduseri ileri geri hareket ettirilir.

“A” veya “B” skalası üzerinde giriş noktasına karşılık gelen pozisyondan kırılma açısı okunur.  P-1′ de 60°’ yi gösterir. P-2 ise 45°’ yi gösterir.

Ultrasonik Düzeltme işlemi,

Düzeltme işlemi, aşınma plakası/kamayı 600-grit veya daha ince bir zımpara kağıdı veya zımpara bezi kullanarak çok yavaş bir şekilde ve ıslak olarak zımparalamaktan ibarettir. Zımparalama işlemi sırasında aşınma plakası / kamanın ısısının yükseltilmemesine çok dikkat etmek gerekir. Sıcaklığın artışı aşınma plakası/kamanın akustik empedansını ve buna bağlı olarak transduserin hassasiyetini etkileyecektir.

Transduserlerin giriş noktası, bir ultrasonik kontrol gerçekleştirmek için gerekli olan değerin en fazla 2o altında veya üzerinde olacak şekilde muhafaza edilecektir. Bu parametreler içerisinde kalmayan transduserler ultrasonik kontrollerinde kullanılmamalıdır.

Tolerans dışında kalan transduserler mümkün olduğu takdirde yararlı kullanım sürelerini uzatmak üzere bu gereksinimlere cevap verecek şekilde düzeltilmeye çalışılacaktır.

  1.  “A” veya “B” skalası üzerine yerleştirilir. Delikten tepe sinyali alınıncaya kadar transduseri ileri geri hareket ettirilir
  2. “A” veya “B” skalası üzerinde giriş noktasına karşılık gelen pozisyondan kırılma açısını okunur. P-1, 45°’ yi gösterir ve P-2′ ise 70°’ yi gösterir.

Sapma açısı,

Sapma açısı, ultrasonik demet ile transduserin simetri ekseni arasındaki ayarsızlık (sapma) açısının ölçümüdür.

  1. IIW bloğu, yan tarafına düz olarak yerleştirilir. Transduser bloğun diğer köşesinden alınan ekoyu maksimuma çıkartacak şekilde ayarlanır.Bloğun üzerinde skala işaretleri olmayan köşesi kullanılacaktır.
  2. Bloğun üzerine bir iletki yerleştirilir ve skew açısı ölçülür.
  3. Alternatif olarak, dik açılı köşeli olan ve sabit kalınlıktaki herhangi bir referans bloğu skew açısı ölçümü için kullanılabilir.

 

 

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Reklam Engelleyici Algılandı

Merhaba. Sitemiz yoğun bir emeğin ürünüdür! Sitede dolaşmak için lütfen Reklam Engelleyicinizi Kapatın.