Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Dasar-dasar Keramik Piezoelektrik / Teknologi pengujian non-destruktif dan penerapannya (1)

Teknologi pengujian non-destruktif dan penerapannya (1)

Dilihat: 0 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 20-09-2019 Asal: Lokasi

Menanyakan

Gelombang bunyi merupakan salah satu jenis gelombang longitudinal yang dapat dirasakan oleh telinga manusia. Rentang frekuensinya adalah 16Hz~2KHz. Bila frekuensi gelombang bunyi lebih rendah dari 16 Hz disebut gelombang infrasonik, dan bila lebih tinggi dari 2 kHz disebut gelombang ultrasonik. Umumnya gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi pada rentang 2 kHz sampai 25 MHz disebut gelombang ultrasonik. Ini adalah gelombang getaran mekanis yang tereksitasi oleh sumber getaran mekanis dalam media elastis. Esensinya adalah mentransmisikan energi getaran dalam bentuk gelombang tegangan. Syarat yang diperlukan adalah memiliki sumber getaran dan media elastis yang mampu mentransmisikan getaran mekanis (sebenarnya mencakup hampir semua gas, cairan, dan padatan) menembus bagian dalam benda dan dapat merambat melalui benda. Menggunakan berbagai karakteristik propagasi transduser keramik piezoelektrik dalam suatu objek, seperti refleksi dan refraksi, difraksi dan hamburan, redaman, resonansi, dan kecepatan suara, adalah mungkin untuk mendeteksi ukuran, cacat permukaan dan internal, perubahan jaringan, dll. banyak objek, dan dengan demikian merupakan aplikasi. Teknologi pengujian non-destruktif yang paling luas dan penting memiliki teknologi pengujian ultrasonik. Misalnya untuk diagnosis USG medis (seperti USG B), sonar dalam oseanografi, deteksi ikan, topografi dasar laut, pemerdengaran laut, deteksi struktur geologi, deteksi cacat pada bahan dan produk industri, pengukuran kekerasan, pengukuran ketebalan, evaluasi struktur mikro, inspeksi komponen beton, pengukuran kelembaban piezceramic, analisis properti media gas, pengukuran kepadatan, dll.

USG memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1) Gelombang ultrasonik dapat merambat secara efektif pada media seperti gas, cairan, padatan, dan larutan padat.
2) Gelombang ultrasonik dapat memancarkan energi yang sangat kuat.
3) USG menghasilkan refleksi, interferensi, superposisi dan resonansi. 4) Ketika gelombang ultrasonik merambat dalam media cair, mencapai tingkat kekuatan suara tertentu dapat menghasilkan dampak yang kuat pada antarmuka objek dalam cairan (berdasarkan 'fenomena kavitasi') - sehingga mengarah ke teknologi 'aplikasi kekuatan ultrasonik' -- Misalnya, 'pembersihan ultrasonik', 'pengeboran ultrasonik', 'deburring ultrasonik' (secara kolektif disebut sebagai 'pemrosesan ultrasonik'), dan sejenisnya. Dapat juga digunakan untuk 'pengelasan ultrasonik' bahan seperti plastik dengan getaran gelombang ultrasonik berdaya tinggi.
~!phoenix_var121_6!~

Ultrasonic Testing (UT), yang diterapkan dalam teknologi pengujian non-destruktif industri, merupakan teknologi pengujian non-destruktif yang paling cepat berkembang dan paling banyak digunakan dalam teknologi NDT, dan memainkan peran yang sangat penting. Metode yang digunakan untuk menghasilkan dan menerima gelombang ultrasonik dalam teknologi pengujian ultrasonik yang terutama memanfaatkan efek piezoelektrik kristal, yaitu, kristal cakram keramik pizoelektrik (seperti kristal kuarsa, barium titanat, dan keramik piezoelektrik seperti timbal zirkonat titanat). Apabila terjadi deformasi akibat aksi maka akan terjadi fenomena kelistrikan, yaitu distribusi muatannya akan berubah (efek piezoelektrik positif). Sebaliknya, bila muatan diterapkan pada kristal piezoelektrik, kristal keramik piezoelektrik akan mengalami regangan, yaitu mengalami deformasi elastis. (efek piezoelektrik terbalik). Oleh karena itu, transduser ultrasonik (probe) dibuat dengan menggunakan kristal piezoelektrik, dan pulsa listrik frekuensi tinggi dimasukkan ke dalamnya, dan probe menghasilkan gelombang ultrasonik pada frekuensi yang sama untuk dipancarkan ke objek yang akan diperiksa, dan ketika menerima gelombang ultrasonik, probe menghasilkan frekuensi yang sama. Sinyal listrik frekuensi tinggi digunakan untuk mendeteksi tampilan. Selain penggunaan efek piezoelektrik, dalam beberapa kasus, efek magnetostriktif (fenomena bahwa bahan magnet kuat terdeformasi selama magnetisasi, yang dapat digunakan sebagai sumber getaran atau untuk pengukuran regangan), dan penggunaan metode elektrodinamik (misalnya, metode akustik-elektromagnetik atau suara eddy yang dijelaskan nanti dalam bab ini.

Ketika gelombang ultrasonik merambat dalam media elastis, tergantung pada hubungan antara pola getaran titik tumpu medium dan arah rambat gelombang ultrasonik, gelombang ultrasonik dapat dibagi menjadi beberapa jenis berikut

(1) Gelombang longitudinal (gelombang L disebut juga gelombang kompresi, gelombang renggang) - Ciri-ciri gelombang longitudinal adalah arah getaran partikel medium bunyi sama dengan arah rambat gelombang ultrasonik (lihat gambar di sebelah kanan)

(2) Gelombang Geser (disebut gelombang S, disebut juga gelombang transversal, disebut gelombang T, disebut juga gelombang geser atau gelombang geser) - Ciri-ciri gelombang transversal adalah arah getaran partikel medium bunyi dan arah rambat gelombang ultrasonik. dan hubungan antara bidang getaran titik gambar dan arah rambat gelombang ultrasonik dibagi lagi menjadi gelombang transversal terpolarisasi vertikal (gelombang SV, yang merupakan gelombang transversal yang paling umum digunakan dalam pengujian ultrasonik industri) dan gelombang transversal terpolarisasi horizontal (gelombang SH, juga dikenal sebagai Love Wave-le Libo sebenarnya adalah mode getaran gelombang seismik).

Salah satu ujung batang sensor dalam probe gelombang longitudinal dipasang dengan benda kaku bermassa besar, dan ujung lainnya bertatahkan berlian. Bila indentor tidak bersentuhan dengan benda uji (kiri a), indentor berada dalam keadaan bebas. Setelah terbentuk getaran memanjang, ujung tetap batang sensor menjadi simpul gelombang getaran, dan ujung kepala menjadi antinode getaran karena amplitudo terbesar, sehingga panjang batang sama dengan 1/4 panjang gelombang getaran, dan frekuensinya adalah sensor berada pada frekuensi resonansi dalam keadaan bebas. Ketika ujung sensor dijepit sepenuhnya oleh benda uji dan benda tegar bermassa besar, idealnya kedua ujung batang sensor akan menjadi simpul gelombang getaran, dan panjang batang sama dengan panjang gelombang getaran 1/2, dan frekuensi resonansi saat ini sama dengan dua kali frekuensi awal ketika ujung indentor dalam keadaan bebas.

Ketika keramik piezo elektrik ditekan pada benda uji, umumnya berada di antara bagian atas. Di bawah beban tetap, untuk benda uji dengan modulus elastisitas yang sama, jika kekerasan benda uji lebih rendah, Semakin besar bidang kontak antara indentor dan permukaannya, semakin besar derajat penjepitan ujung indentor batang sensor, sehingga amplitudo getaran ujung tersebut lebih kecil, dan titik antinode getaran yang sesuai bergerak menuju ujung batang tetap. Oleh karena itu, semakin kecil panjang gelombang getaran, semakin tinggi frekuensi resonansi batang tersebut. Kekerasan benda uji dapat ditentukan dengan mengukur perubahan frekuensi resonansi batang sensor. Modulus elastisitas benda uji juga akan mempengaruhi bidang kontak, yaitu perubahan frekuensi resonansi batang sensor. Oleh karena itu, metode uji kekerasan ultrasonik merupakan metode pengukuran komparatif, dan pengaruhnya perlu dihilangkan dengan menggunakan benda uji yang mempunyai modulus elastisitas yang sama dan benda uji tersebut sebagai benda uji kalibrasi. Di dalam probe terdapat batang sensor dengan efek magnetostriktif, salah satu ujungnya dilas ke silinder baja, silindernya jauh lebih besar dari sensor, ujung lainnya dipasang dengan indentor piramida berlian 136, kumparan eksitasi ada di sekitar batang sensor, sepotong kristal piezoelektrik dipasang di dekat persimpangan batang sensor dan silinder.