BAB IV ANALISA 4.1 Analisis Simulasi Salah satu teknik untuk memodelkan perambatan ultrasonik dalam medium adalah dengan pulse echo single probe. Pulse echo single probe adalah salah satu probe ultrasonik yang pada umumnya digunakan untuk mengukur ketebalan material baja atau mendeteksi adanya diskontinuitas penyambungan pada proses pengelasan. Pengukuran menggunakan probe tersebut menghasilkan tampilan A-scan. Pada penelitian ini dengan menggunakan type probe ultrasonik tersebut diaplikasikan untuk pendeteksian cacat dalam pada material baja. Dengan men scan luasan sepanjang x dan y dan merekonstruksikan kembali profil cacat yang terdeteksi ke dalam tampilan c- scan. Proses scanning menggunakan mekanis manual untuk melakukan gerakan x y. Pre prosessing terhadap sinyal pemantulan ultrasonik menggunakan metode contact testing through transmission. 4.2 Propagasi Gelombang Ultrasonik Sumber bunyi dihasilkan dari piezoelectric yang diberi sinyal DC dengan frekwensi f. Gelombang ultrasonik yang dipancarkan di dalam medium benda padat mengalami perambatan secara longitudinal. Gelombang tersebut menjalar melalui material oleh getaran partikel. Panjang gelombang yang merambat di dalam material padat tergantung dari cepat rambat bunyi (velocity) pada material dan frekwensi dari sumber bunyi. 47
Gelombang ultrasonik yang dipantulkan ke permukaan membawa beberapa informasi dalam bentuk frekwensi resonansi. 4.3 Ultrasonic Contact Testing Pulse Echo Ultrasonic Test Pulse Echo merupakan salah satu teknik pemeriksaan yang paling banyak digunakan oleh para penguji. Dikarenakan memungkinkan pengujian ketika akses ke hanya satu sisi dari bahan yang mungkin, dan memungkinkan lokasi reflektor untuk ditentukan secara tepat. Selain itu sinyal reflektor yang menerobos dari suatu indikasi akan merefleksikan ke CRT ketika terjadi tabrakan antara sinyal reflektor dengan suatu indikasi. Untuk metode ini, dengan tranduser yang sama bisa difungsikan sebagai transmitter dan receiver Probe ultrasonik yang digunakan adalah pulse echo single element dengan frekwensi 4MHz. Dengan metode pengujian contact testing. Probe ultrasonik kita gerakkan secara manual dengan tangan untuk menghasilkan gerakan scanning arah x dan y terhadap luasan material uji. Pulsa ultrasonik dibangkitkan dari pulser-receiver dengan PRF (Pulse Repetition Frequency). Akuisisi data hasil pemantulan menggunakan krautkramer USN52. Data akuisisi selanjutnya dikirim ke layar CRT. Hasil transformasi sinyal di treshold untuk mendapatkan lokasi dari frekwensi sinyal pantul. Selanjutnya setiap yang terdeteksi dianalisa dalam susunan posisi atau lokasi dengan tingkat kedalaman, jenis cacat dan jarak dari tranduser ke las-an. Material yang diuji adalah baja rendah karbon steel dengan profil uji seperti pada gambar. 48
4.4 Hasil dan Pembahasan Data akuisisi hasil pembacaan dari layar alat mempunyai nilai FSH 80% DAC dengan frekwensi 4 MHz. Data tersebut dibaca dan dilakukan pemrosesan sinyal dengan menggunakan cara scanning pattern. Data pertama dengan cara proses uji laminasi menggunakan probe normal pada bahan uji kemudian melakukan scanning dengan probe sudut. Gambar 4.1 Material Uji Proses Laminasi Tampak Atas Gambar 4.2 Material Uji Proses Laminasi Tampak Bawah 49
Uji laminasi pada umumnya digunakan untuk mengetahui keadaan plat yang digunakan apakah dalam kondisi normal atau abnormal. Cacat laminasi biasanya timbul akibat proses peleburan produksi yang tidak presisi, yang mengakibatkan adanya lobang didalam plat tersebut atau disebabkan gangguan operasional pada penyambungan. Namun cacat laminasi ini sangat jarang sekali terjadi karena adanya uji quality product pada perusahaan peleburan. 1. Data pemeriksaan dengan probe normal adalah sebagai berikut : Ketebalan Probe Range Full screen height Scanning level : 30 cm : 0 derajat : 100 mm : 80% FSH : 42,0 Db a. Tampilan Pulsa Tanpa Cacat Laminasi 50
b. Tampilan Pulsa Dengan Cacat Laminasi Gambar 4.3 Bentuk Gelombang Test Laminasi Hasil pemeriksaan adalah sebagai berikut : Gambar a). Pulsa pada layar CRT menunjukkan tidak ada indikasi cacat laminasi dikarenakan pulsa gelombang ultrasonik yang masuk kedalam material saling menabrak backwall dan kembali lagi ke transmitter. Pulsa akan membentuk seperti kurva DAC (Distance Amplitudo Correction) secara kontinyu. Gambar b). Pulsa yang ditampilkan pada layar CRT menunjukkan adanya cacat laminasi karena terjadi perbedaan impedansi antara plat baja karbon dengan udara. Pulsa akan muncul secara tidak beraturan. Hasil penggambaran bentuk gelombang terhadap cacat dari pemeriksaan pada test laminasi dapat dilihat pada gambar dibawah ini. (a) (b) Gambar 4.4 Tampilan Pulsa Dan Sinyal Pantul Ultrasonik Terhadap Material Uji 51
Keterangannya gambar diatas adalah : a. Menunjukkan 1 indikasi cacat yang terdeteksi sinyal reflektor, dimana ketiga pulsa tersebut masing masing berbeda petunjuk indikasinya. Pulsa yang pertama adalah initial pulse sedangkan pulsa kedua adalah pulsa reflektor dari suatu indikasi, sedangkan pulsa ketiga adalah pulsa reflektor dari hasil pantulan suatu backwall bahan uji. b. Data yang kedua menunjukan ada 2 indikasi cacat yang masuk kedalam wilayah beam spread sinyal reflektor. Sinyal yang dikirim ke layar CRT menghasilkan 4 pulsa indikasi. Namun kedua pulsa ditengah layar CRT adalah pulsa indikasi tersebut. 2. Data pemeriksaan dengan probe sudut 45 adalah sebagai berikut : Ketebalan Probe Range Full screen height : 30 cm : 45 derajat : 100 mm : 80% FSH Transfer of losses : 2 Scanning level : 38,5 Db Gambar 4.5 Permukaan Material Uji 52
Dibawah adalah hasil tampilan pulsa pada layar CRT. Gambar 4.6 Tampilan Pulsa Yang Teridentifikasi Adanya Cacat Hasil pemeriksaan adalah sebagai berikut : Pulsa pertama adalah pulsa yang menunjukkan adanya cacat pada material uji, kesimpulan itu diambil setelah melakukan scanning pattern, cek visual, dan melakukan perbandingan antara ketebalan benda uji terhadap nilai jarak probe ke permukaan las-lasan serta melihat nilai soundpath yang menembus cacat tersebut. Nilai nya adalah : Surface distance : 18,7 Soundpath : 56,2 Kedalaman Length Screen height :27,7 mm dari permukaan sambungan las :40 mm : >93% DAC 53
Gambar 4.7 Material Uji Yang Terdeteksi Cacat Dengan Probe Sudut Gambar 4.8 Tampilan Pulsa Yang Teridentifikasi Bukan Cacat Ketebalan Probe Range Full screen height : 30 cm : 45 derajat : 100 mm : 80% FSH Transfer of losses : 2 Scanning level : 38,5 Db 54
Gambar 4.9 Permukaan Benda Uji Yang Tidak Menunjukkan Ada Cacat Hasil pemeriksaan adalah sebagai berikut : Pulsa pertama adalah pulsa yang menunjukkan adanya pantulan sudut pada material uji, sinyal ultrasonik menabrak sudut bevel las lasan. Kesimpulan itu diambil setelah melakukan scanning pattern, cek visual, dan melakukan perbandingan antara ketebalan benda uji terhadap nilai jarak probe ke permukaan las-lasan serta melihat nilai soundpath yang menembus cacat tersebut. Dari hasil penelitian tentang ultrasonik testing, maka hasil analisa akhir adalah : 1. Metode pemeriksaan yang dipakai pada probe normal adalah metode through transmision sedangkan probe sudut adalah pulse echo. 2. Pulsa yang timbul pada layar CRT belum tentu menggambarkan suatu keretakan pada sambungan las. 3. Cacat yang terlalu lebar atau panjang akan menutupi pulsa reflektor yang menyebar (beam spread). Untuk menghitung beam spread dari sinyal reflektor tranduser dapat menggunakan rumus 55
Sinφ = 1,22 4.1 Dimana : λ : panjang gelombang D : diameter Φ : sudut pantulan dari tranduser 4. Untuk probe normal tranduser berdiameter kecil lebih baik digunakan daripada tranduser yang memiliki diameter besar. Tranduser berdiameter kecil mengeluarkan gelombang ultrasonik yang berpencar membentuk sudut seperti cahaya yang keluar pada lampu senter sedangkan tranduser berdiameter besar mengeluarkan gelombang yang konstan terhadap benda uji. Rumus ini berlaku pada tranduser yag berdiameter bulat. 5. Hasil pantulan yang berbeda beda ini akan banyak memunculkan spekulasi para penguji yang tidak memahami prinsip dasar ultrasonik testing, khususnya orang awam. Banyak spekulan yang timbul jika pulsa yang tinggi adalah tampilan cacat, atau pulsa yang pertama adalah pulsa cacat. Atau jika CRT menunjukan pulsa kenaikan yang tinggi berarti itu cacat. Padahal belum tentu itu cacat. 6. Sebelum mengambil kesimpulan kalau pulsa yang muncul adalah pulsa cacat ada baiknya jika penguji terlebih dahulu melakukan teknik sizing ataupun teknik 6 Db drop. Kemudian melihat karakteristik cacat dengan menentukan lokasi, melihat bentuk pulsa yang timbul, tipe 56
(proses las-lasan), pulsa dinamik dan cek visual dari material uji. Mengingat bentuk bentuk cacat yang timbul akan berbeda beda. 7. Semakin tinggi frekwensi tranduser maka semakin kecil beam spread tranduser menembus benda uji, ini akan mempengaruhi sensitifitas dan resolusi dari suatu tranduser. Frekwensi yang tinggi menghasilkan sensitifitas dan resolusi yang baik. 57