16600 Gemlik, Bursa Türkiye
+90 224 519 0047
info@ekstrandt.com

TAHRİBATSIZ MUAYENE TEKNOLOJİLERİNDE SON GELİŞMELER: AKUSTİK EMİSYON

Tarafsız ve Güvenilir Hizmet

Akustik Emisyon (AE), gerilme altındaki malzemelerde bir yada daha çok yerel kaynağın hızla enerji salarak geçici elastik dalgalar ürettiği olaylar ve bu şekilde oluşan geçici elastik dalgalar olarak tanımlanır. Bütün katı malzemeler belli bir elastikliğe sahiptir; dış kuvvetler altında genleşirler veya sıkıştırılırlar, kuvvet ortadan kalktığında ise bir yay gibi geri gelirler. Kuvvet ve dolayısıyla elastik deformasyon ne kadar fazla ise elastik enerji o kadar fazla olacaktır. Eğer elastik limit aşılırsa kırılma veya çatlama olur. Bu, gevrek malzemelerde hemen, diğer malzemelerde belli bir plastik deformasyon sonrası meydana gelir. Eğer elastik olarak genleşmiş malzemede boşluk, inkluzyon v.b bir hata varsa çatlamalar yüksek derecede streslenen bu noktalarda oluşarak hızlı bir dislokasyonla malzeme enerjisini atarak gevşer. İşte elastik enerjinin hızla serbest bırakılmasına Akustik Emisyon olayı denir. AE bir elastik dalga üretir, malzemede yayılan bu dalga uygun sensörlerle detekte edilebilir ve analiz edilebilir.

Gerilme altındaki malzemelerden açığa çıkan AE’nin fark edilmesi, aslında yeni bir gözlem değildir. Maden ocaklarındaki destek ve payandaların çıkardığı gıcırtılardan, yakın felaketlerin ilk habercisi olarak yüzyıllar boyunca yararlanılmıştır. Kalay bükülürse ikizlenme meydana gelir ve bu sırada yayınlanan çatlama sesi “kalay çığlığı (tin cry)” olarak bilinir. Bir parça kâğıdın yırtılmasında, tahta veya cam kırılmasında ses açığa çıkar. Bütün bu örneklerde sesler, kulak tarafından duyulabilecek genliktedir ve frekansları da işitilebilir ses izgesi (spektrumu) içindedir. Modern AE araştırma çalışmaları, daha ziyade malzemelerden ultrasonik, kulağın işitemeyeceği mertebedeki, frekanslarda yayılan seslerle ilgilidir. Kabaca frekans aralığı 100 KHz ile 40 MHz olup, çoğu çalışmalar belli bir frekans bandı, örneğin metallerde 100 KHz – 1.2 MHz bandı aralığında yürütülür. Bu tür ultrasonik sinyallerin genliği genellikle çok düşük olduğundan 100dB (100 bin büyütme) mertebesinde kazançlar gereklidir. Dolayısıyla, modern AE çalışmalarının başlayabilmesi için uygun ve güvenilir çeşitli güç çeviricilerinin (transduser) teknolojik olarak geliştirilmesi yanında, düşük gürültü seviyeli yüksek kazançlı katı hal yükselticilerin geliştirilmesi de bir ön gereksinim olmuştur.

AE Oluşumu ve Algılanması

Şekil 1:AE oluşumu ve algılanması

Belirli bir yük altındaki malzemelerde temel AE kaynakları, çatlak başlangıçları, ikizleme, dislokasyon hareketi, kristal düzlemlerinin kayması, martensitik faz dönüşümleri gibi yerel dinamik hareketleri kapsar. Ayrıca oksit tabakasının çatlaması gibi çeşitli yüzey etkileri de aktif AE kaynaklarını oluşturabilmektedir. Dolayısı ile AE muayene yöntemi ile metal ve seramiklerde çatlak başlangıcı, yorulma çatlağı ilerlemesi, gerilmeli korozyon çatlaklarının saptanması, faz dönüşümleri ve dislokasyon hareketleri gibi çeşitli olaylar incelenebilir. AE oluşumu ve algılanması Şekil 1’de şematik olarak gösterilmiştir. Uygulanan gerilim sonucu kaynaktaki ani hareket bir gerilim dalgası oluşturur. Yapıdaki yayılan dalgalar yüzeye yerleştirilen hassas bir piezoelektirik güç çeviriciyi uyartır. Malzemeye uygulanan gerilim artarsa bu yayımlardan (emissions) çok fazla miktarlarda üretilecektir. Yüzeye ulaşan zayıf titreşimlerin bir veya daha fazla algılayıcı vasıtasıyla alınıp yükseltilerek değerlendirilmesi, AE Muayene yöntemi olarak adlandırılır. Şekil 1. AE oluşumu ve algılanması Bazı hallerde, basit olarak sadece ses yayımını algılayabilen bir AE sistemi yeterli olmakla birlikte, yayımları karakterize etmeye ve onları, kaynaklan (orijinleri) ile ilişkinlendirmeğe girildiğinde daha karmaşık AE sinyal değerlendirmeleri gerekmektedir.

Diğer Test Yöntemleri ile Kıyaslama

AE yöntemi, diğer tahribatsız muayene (TM) yöntemlerinden esas itibariyle iki
açıdan farklılık gösterir: Birincisi; sinyal kaynağı malzemenin kendi içindedir,
harici kaynak değildir. Geleneksel TM yöntemlerinde belirli bir enerji türü
malzemeye dışarıdan verilerek, bu enerjinin malzeme tarafından nasıl
zayıflatıldığı gözlenmektedir. İncelenen malzeme her zaman pasif durumdadır.
Hâlbuki AE yönteminde malzemenin pasif durumu ortadan kaldırılmakta, asıl
enerji malzemeye yük uygulayarak verilmekte ve bu şekilde aktif duruma
geçirilen AE kaynakları ikincil bir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. İkinci
fark ise; diğer metotlar mevcut geometrik süreksizliklerin varlığını ve şeklini
belirlerken, AE yöntemi süreksizliğin hareketini algılar. Bu temel farklılıkların
oluşturduğu sonuçlar Çizelge 1’de özetlenmiştir.

Çizelge 1. Diğer TM yöntemlerine kıyasla AE yönteminin karakteristikleri

AE yöntemi Diğer Yöntemler
Hataların hareketini algılar. Hataların geometrik şeklini algılar.
Yük gerektirir. Yük gerekmez.
Her bir yükleme kendine özgüdür. Muayene tekrar edilebilir.
Bir yapının bütünlük kontrolü tek aşamalı bir test ile yapılabilir. Malzemenin bölgesel tarama yoluyla tümünün taranması yapılır.
Sadece algılayıcılara ulaşım yeterlidir. Muayene bölgelerinin tamamına ulaşımı gerektirir.
Malzemeye çok bağlıdır. Malzemeye daha az bağlıdır.
Geometriye daha az bağlıdır. Geometriye çok bağlıdır.
Ana sorun: Gürültü Ana sorun: Geometri

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.