7.Fix Ultrasonik

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