VII ULTRASONIK TEST
7.1 Tujuan
7.1.1 Tujuan umum
Mahasiswa dapat melakukan pengujian ultrasonic terhadap suatu material dengan
menggunakan prosedur yang benar.
7.1.2 Tujuan khusus
Pada percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat menggunakan pesawat ultrasonic
dalam memeriksa ketebalan suatu bahan ataupun cacat pada suatu bahan atau
material yang tidak dapat dilihat secara visual/langsung.
7.2 Dasar Teori
Gelombang ultrasonic adalah gelombang mekanik seperti gelombang suara
yang frekuensinya lebih besar dari 20kHz. Gelombang ini dapat dihasilkan dari
probe yang berdasarkan perubahan energi listrik menjadi energi mekanik. Sebaliknya
probe juga dapat mengubah energi mekanik menjdi energi listrik. Selama
perambatannya di dalam material, gelombang ini dipengaruhi oleh sifat-sifat bahan
yang dilaluinya missal masa jenis, homogenitas, besar butiran, kekerasan dan
sebagainya. Sehingga gelombang ini dapat dipakai untuk mengetahui jenis bahan,
tebal dan ada tidaknya cacat di dalam bahan tersebut. Gelombang ultrasonic dapat
dipantulkan dan dibiaskan oleh permukaan batas antara dua bahan yang berbeda.
Berdasarkan sifat pantulan tersebut dapat ditentukan tebal bahan, lokasi cacat serta
ukuran cacat. Jenis-jenis UT adalah sebagai berikut :
UT Wall Thickness (W.T.) digunakan untuk mengetahui ketebalan material yang
diuji. Pada UT jenis ini data yang ditampilkan pada alat merupakan data digital
berupa angka ketebalan dari metari yang diuji.
UT Flaw Detector (F.D.) adalah instrumen untuk pengujian bahan yang
digunakan untuk mendeteksi cacat yang ada di dalam material uji. Jenis cacat
yang bisa dideteksi oleh UT ini antara lain adalah crack, incomplete fusion,
incomplete penetration (kecuali yang dekat dengan permukaan material), slag,
dan porosity. Data yang ditampilkan oleh alat UT F.D. berupa pulsa.
1 | Ultrasonic Test
7.2.1 Prinsip Dasar Ultrasonic.
Pemeriksaan tebal bahan atau adanya cacat dalam bahan dengan gelombang
ultrasonic dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu : teknik resonansi, teknik tranmisi
dan teknik gema. Dari ketiga teknik tersebut, teknik gema kontak langsung paling
sering digunakan terutama pada pemeriksaan di lapangan. Pada teknik ini, probe
secara bergantian mengeluarkan dan menerima getaran. Tebal bahan dan letak cacat
ditentukan dari letak getaran/gema pada layar osiloskop, sedangkan besarnya
ditentukan dari simpangan tinggi getaran yang diterima kembali. Berikut adalah
Gambar 7.1 menunjukkan skema sistem pengujian.
Gambar 7.1 Skema sistem pengujian
7.2.2 Gelombang Ultrasonic.
Gelombang ultrasonic adalah gelombang mekanik seperti suara, yang
frekuensinya lebih besar dari pada 20 kHz. Gelombang ini mempunyai besaran fisis
seperti pada suara yakni panjang gelombang (λ ), kecepatan rambat (v), waktu getar
Ultrasonic Test | 2
osiloskop
probe
Benda uji
Penguat/pembangkit pulsa
Amplifier
Timer
(T), amplitudo (A), frekuensi (f), fasa (φ ) dan sebagainya. Formula yang berlaku
bagi gelombang suara berlaku pula pada gelombang ultrasonic, misal :
λ= vf (Persamaan 7.1)
sin αsin β
=v1
v2 (snellius) (Persamaan 7.2)
I 1
I 2
=r 2
2
r12
(least aquare law) (Persamaan 7.3)
I f =I 0e−γt(attenuation) (Persamaan 7.4)
s=v .t (Persamaan 7.5)
Hukum seperti hamburan, difraksi, disfersi, disperse dan hukum gelombang
ultrasonic. Tetapi dalam bahasan selanjutnya diutamakan perhitungan tentang jarak,
panjang gelombang, pantulan dan pembiasan. Dalam perambatannya pada bahan
yang sama, kecepatan dan frekuensi dianggap tetap. Dalam perambatannya dalam
berbagai bahan, frekuensi gelombang selalu dianggap tetap, sedangkan kecepatan
rambat bergantung pada jenis bahan dan mode gelombang. Frekuensi yang sering
digunakan untuk uji tanpa rusak umumnya antara 250 kHz-15 MHz, sedangkan pada
pemeriksaan las digunakan frekuensi 2 MHz-6MHz.
7.2.3 Macam Mode
Dari cara bergetar dan perambatannya maka gelombang ultrasonic dapat
menjalar di dalam bahan dalam berbagai mode :
1. Mode Longitudinal.
Mode longitudinal terjadi bila gelombang ultrasonic merambat pada suatu arah
sejajar dengan arah gerakan atom yang digetarkan, misal atom digerakkan
kekanan dan kekiri sedangkan gelombang bergerak merambat kearah kekiri
atau kekanan. Gelombang longitudinal dapat merambat pada semua bahan,
baik gas, cair maupun padat.
2. Mode Transversal
Mode transversal terjadi bila gelombang ultrasonic merambat pada suatu arah
tegak lurus pada arah gerakan atom yang di getarkan , misal atom digetarkan
Ultrasonic Test | 3
ke atas dan ke bawah, sedangkan gelombang merambat ke arah kanan dan
kiri .
Gelombang transversal hanya bisa merambat pada benda padat. Gambar 7.2
dan 7.3 di bawah ini menunjukkan perbedaan kedua gelombang :
Gambar 7.2 Gelombang Transversal dan Longitudinal
Gambar 7.3 Mode gelombang Transversal dan Longitudinal
3. Mode Permukaan.
Mode permukaan terjadi bila gelombang transversal merambat pada
permukaan. Gerakan atom yang bergetar berbentuk elips. Sesuai dengan
namanya gelombang permukaan hanya merambat pada permukaan padat
dengan kedalaman maksimum satu panjang gelombang. Berikut adalah
Gambar 6.4 menunjukkan mode permukaan.
Gambar 7.4 Mode permukaan
Ultrasonic Test | 4
4. Mode Plat.
Mode plat terjadi pada bila gelombang transversal merambat pada bahan
pelat tipis yang tebalnya kurang dari setengah panjang gelombang. Gerakan
atom yang bergetar berbentuk elips. Gelombang pelat merambat pada seluruh
benda uji tipis tersebut, baik dalam bentuk gelombang simetris atau
gelombang asimetris.
5. Perubahan Mode.
Gelombang ultrasonic yang merambat dalam suatu bahan dapat merubah
mode dari satu mode ke mode lainnya. Perubahan mode ini terjadi misalnya
karena pantulan atau pembiasan. Bila mode berubah maka kecepatan
rambatnya berubah, sedangkan frekuensinya tetap, akibatnya panjang
gelombangnya juga akan berubah. Berikut adalah Gambar 7.5 menunjukkan
mode plat.
Gambar 7.5 Mode Plat
6. Kemampuan deteksi.
Cacat kecil dapat memantulkan kembali gelombang ultrasonic bila
permukaannya cukup luas. Cacat terkecil yang dapat dideteksi oleh
gelombang ultrasonic adalah bila :
φ minimum = 1
2λ
(Persamaan 7.6)
7. Kecepatan rambat dan panjang gelombang.
Kecepatan rambat (v) gelombang ultrasonic dalam suatu bahan tergantung
pada jenis bahan yang dilalui oleh mode gelombang tersebut.
8. Transmisi.
Bila gelombang ultrasonic menjalar dari bahan yang satu ke bahan dua tegak
lurus pada permukaan batas pada kedua bahan tersebut, maka sebagian bahan
Ultrasonic Test | 5
akan diteruskan sedangkan sebagian lagi dipantulkan. Intensitas yang
diteruskan atau dipantulkan tergantung pada koefisien transmisi atau
refleksinya.
R=|W 2−W 1
W 2−W 1
|D = 1-R (Persamaan 7.7)
W 1=ρ 1V 1(Persamaan 7.8)
dimana :
R = koefisien refleksi
D = koefisien transmisi
W = impedansi akustik
ρ = massa jenis
V = kecepatan rambat.
7.2.4 Kriteria Kelulusan
Semua cacat yang menghasilkan amplitude lebih dari 20% dari level referensi
harus dibuktikan sehingga operator dapat menentukan bentuk,identitas dan lokasi dari aalt
tersebut dan evaluasinya dalam bentuk kriteria penerimaan standar sebagai berikut :
a) Cacat yang berupa retakan, fusi tak lengkap, penetras yang tidak sempurna ,
berapapun panjangnya harus ditolak
b) Semua tipe cacat linier tidak dapat diterima jika amplitudonya lebih dari level
referensi dan panjang cacatnya lebih dari yang ditentukan berikut ini
1 ) ¼ in untuk tebal material (t) sampai dengan ¾ in
2 ) 1/3 t untuk tebal (t) dan sampai ¼ in
3 ). ¾ untuk tabal (t) lebih dari ¼ in
Dimana t adalah tebal dari hasil pengelasan, tidak termasuk reinforcement.
Untuk sambungan tumpil (butt joint) yang memiliki ketebalan berbeda pada hasil las ,
maka t yang diambil adalah yang memiliki ketebalan lebih kecil. Jika hasil las berupa
penetrasi penuh termasuk sambungan fillet , tebal kaki lasan fillet harus dimasukkan dalam
t
Ultrasonic Test | 6
7.3 Peralatan dan bahan
Peralatan dan bahan yang digunakan pada pengujian ultrasonik adalah sebagai
berikut:
7.3.1 Peralatan
Alat pemancar sekaligus penerima gelombang ultrasonic.(probe)
Alat kalibrasi awal .(blok Kalibrasi V1)
Kabel Coaxial
Display (layar CRT)
7.3.2 Bahan
1 specimen berbentuk balok baja untuk uji laminasi
7.4 Langkah Kerja
1. Setting range pada pesawat UT, setting range melebihi ketebalan benda kerja.
Range pada uji laminasi sebesar 100.
2. Menempatkan probe normal pada block kalibrasi, lalu akan muncul indikasi
sinyal. Setting sinyal sesuai dengan ketebalan pada block kalibrasi.
3. Menambahkan oli pada permukaan benda kerja agar mengurangi gesekan antara
probe dan surface benda kerja supaya getarannya merambat
4. Mencari indikasi dengan menggeser probe normal secara perlahan pada surface
benda kerja.
5. Melihat ketebalan benda kerja sesuai dengan sinyal yang tertera pada pesawat
UT. Beri titik indikasi pada benda kerja menggunakan pensil.
6. Menggeser probe untuk menemukan titik cacat. Menempatkan probe sehingga
muncul 2 sinyal, yaitu sinyal ketebalan asli dan sinyal kedalaman cacat.
7. Menemukan titik indikasi dan menghubungkan titik tersebut sehingga terbentuk
indikasi cacat
Ultrasonic Test | 7
7.5 Hasil Pengujian dan Pembahasan
Berikut adalah Gambar 7.7 menunjukkan spesimen yang telah diuji.
Gambar 7.7 Indikasi cacat spesimen
7.6 Pembahasan
Dari Hasil Pengujian specimen yang telah di lakukan di uji ultrasonic pada
specimen E2 didapatkan adanya 3 indikasi setelah menggeser probe pada surface
benda kerja dan dilakukan pembacaan sinyal yang nampak pada display .terdapat
adanya 3 Indikasi cacat antara lain sebagai berikut :
1. Indikasi 1 , dengan dimensi p = 38.56 mm dan l= 37.89 mm
2. Indikasi 2 , dengan dimensi p = 62.10 mm dan l= 23.44 mm , kedalaman =
19.53 mm
3. Indikasi 3 , dengan dimensi p = 22.36 mm dan l = 41.56 mm ,kedalaman =
24.57 mm
Ultrasonic Test | 8
3
2
1
7.7 Kesimpulan
Dari pengujian Ultrasonic yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan.
Adapun kesimpulan yang diperoleh sebagai berikut :
Teknik gema merupakan teknik yang sering digunakan
Untuk mencari cacat pada material dapat dilakukan dengan melihat adanya
gelombang pada display pasawat ultrasonik , kemudian dapat mengetahui indikasi ,
kedalaman dan dimensi dari suatu indikasi tersebut.
Dalam pengujian ultrasonic didapatkan adanya 3 Indikasi cacat antara lain sebagai
berikut :
Indikasi 1 , dengan dimensi p = 38.56 mm dan l= 37.89 mm
Indikasi 2 , dengan dimensi p = 62.10 mm dan l= 23.44 mm , kedalaman =
19.53 mm
Indikasi 3 , dengan dimensi p = 22.36 mm dan l = 41.56 mm ,kedalaman =
24.57 mm
Ultrasonic Test | 9
Daftar Pustaka
1. Harsono, Dr, Ir & T.Okamura, Dr, [1991], Teknologi Pengelasan Logam, PT. Pradya
Paramita, Jakarta
2. Wachid Suherman, Ir, [1987], Diktat Pengetahuan Bahan, Jurusan Teknik Mesin
3. FTI, ITS
4. Dosen Metallurgi, [1986], Petunjuk Praktikum Logam, Jurusan Teknik Mesin FTI,
ITS
5. M.M. Munir, [2000], Modul Praktek Uji Bahan, Vol 1, Jurusan Teknik Bangunan
Kapal, PPNS
6. Budi Prasojo, ST [2002], Buku Petunjuk Praktek Uji Bahan, Jurusan Teknik
Permesinan Kapal, PPNS
Ultrasonic Test | 10
Top Related