Ultrasonik muayene yöntemi, malzeme içerisinde bulunan hataların tespitinde kullanılan yöntemdir. İncelenmek istenen malzemedeki süreksizlikleri tespit edebilmek için prob tarafından üretilen yüksek frekanstaki ses dalgalarının test malzemesi içerisinde yayılması ve süreksizliğe çarptıktan sonra tekrar proba yansıyarak prob tarafından algılanması esasına dayanır. Aslında bu yöntem eski bir demirci tekniği olan metale çekiçle vurup çıkan sesi dinleme olayıdır.
İnsanlar frekansı 18 kHz’den daha düşük olan sesleri duyabilirler. Bu sınır değerinden daha yüksek frekanslara sahip olan ses dalgalarına ultrases veya ultrasonik dalgalar denir. Ultrasonik muayenede kullanılan ses dalgalarının frekansı genellikle 1-15 MHz arasında değişir. Örneğin çelik malzemelerin muayenesinde 1-3 MHz arasında değişen dalgalar kullanılır.
Dalga frekansı hata büyüklüğüne bağlı olarak seçilir. Hata boyutu küçüldükçe dalga frekansı artırılır. Ultrasonik dalgalar metaller içerisinde büyük bir hızla doğrusal olarak yayılır fakat malzeme içerisindeki süreksizlikler (boşluk, gözenek, çatlak vb.) tarafından oluşmuş ara yüzeylerden yansıdıkları için şiddetlerinde azalma gözlemlenir. Süreksizliklerden kaynaklanan dalga şiddeti azalması, hatasız malzemeden elde edilen değerlerle kıyas yapılarak belirlenir.
Ultrasonik dalgalar mıknatıslanma ve piezoelektrik etki olarak iki yöntemle elde edilir.
Mıknatıslanma ile ultrasonik ses dalgası üretimi ferromanyetik metallerin (demir, nikel, kobalt vs.) boyutlarının manyetik alan içerisinde değişmesi esasına dayanır. Bunun için içerisinden alternatif akım geçen bobin içerisine demir çubuk yerleştirilir. Bobin içerisinde oluşan manyetik alanın şiddeti uygulanan alternatif akımın azalıp artmasına göre değişir. Bu değişim demir çubuğun boyunun değişmesine yol açar ve bu değişim titreşime dönüşür. Böylece ultrasonik dalgalar üretilmiş olur.
Piezoelektrik etki ise mekanik etkinin elektriksel yüke, elektriksel etkinin de mekanik tepkiye dönüşmesidir. Bu dönüşüm kristal sayesinde yapılır. Kristal bir enerjiyi başka bir enerjiye dönüştüren düzenektir. Örneğin kuartz gibi bazı kristaller elastik şekil değişimine neden olan mekanik gerilmelerin etkisinde kaldıklarında elektrikle yüklenirler. Aynı kuartz kristalinin içerisinde alternatif akım geçirildiğinde boyunda değişim meydana gelir. Uygulanan alternatif akım yüksek frekanslı olduğunda bu değişim titreşime dönüşür. Piezoelektrik titreşim cihazlarının dalgaları hem yayınlama hem de geri alma özellikleri vardır.
Ultrasonik muayene yönteminde bir veya iki adet prob kullanılmaktadır. Alıcı verici görevi yapan tek problu yöntem kullanımı oldukça kolaydır. Fakat parça yüzeyine dik gönderilen ultrasonik dalgaya paralel konumda olan dar ve uzun süreksizliklerin bu yöntemle anlaşılması güçtür. Bu tür hatalar için iki adet açılı prob kullanmak gerekir. Bu problardan biri ultrasonik dalgaları malzemeye belirli bir açı ile verir, diğeri de belirli açıyla yansıyan dalgaları toplar. Ancak iki prob kullanıldığında hata derinliği ölçülemez.
Ultrasonik Muayene Yöntemi Avantajları
- Otomatik ve hızlı teste izin verir.
- Yüksek sıcaklıklarda uygulama imkanı sağlayan birkaç yöntemden biridir.
- Malzemenin sadece bir tarafından giriş yeterlidir.
- Portatif bir yöntemdir.
- Yüksek nüfuziyet yeteneği vardır.
- Radyografik muayene yöntemine göre temiz, güvenli ve düşük maliyetlidir.
Ultrasonik Muayene Yöntemi Dezavantajları
- Pürüzlü yüzeylerin muayenesi sorun yaratabilir.
- Sadece iletken malzemelere uygulanabilir.
- Referans, standartlar ve kalibrasyon gerektirir.
- Yüksek operatör deneyimi gerektirir.
Mühendislik kategorisindeki diğer makaleleri de okumanızı tavsiye ederiz!
