Girdap Akımı Probu İle Yüzey Çatlaklarının Algılanması

Abstract

Bu çalışmada tahribatsız test yöntemlerinden biri olan Girdap Akımları Yöntemi ile metal parçalardaki yüzey çatlaklarının konumunun, şeklinin ve derinliğinin algılanarak haritalanması için kullanılacak bir ölçüm sistemi laboratuar ortamında geliştirilmiş ve denenmiştir. Metal malzemelerin yüzeyinde oluşan çatlaklarının algılanmasında kullanılan girdap akımı probu gerilim ve frekans seviyeleri değiştirilebilen bir güç kaynağı tarafından sürülmüştür. Test edilecek parçayı oluşturan metal malzemenin cinsine göre gerekli gerilim ve frekans seviyelerinin belirlenmesi için standart bir test plakası imal edilmiştir. Bu testlerde kullanılan 50 mm x 200 mm boyutlarında bakır malzemeden yapılmış, 10 mm kalınlığındaki bir test plakası imal edilmiştir. Bu bakır plaka üzerine eşit aralıklarda 0.2 mm, 0.5 mm ve 1.0 derinliğinde ve 0.3 mm genişliğinde yapay çatlaklar oluşturulmuştur. Prob empedansının aktif ve reaktif bileşenlerinin çeşitli frekans değerleri için yapılan ölçümlerinden elde edilen sonuçlar değerlendirilerek çatlakların derinliğinin ve konumunun belirlenmesi mümkün olmuştur. Bu sonuçlar yardımıyla girdap akımı probunu sürmek için en uygun gerilim ve frekans seviyeleri belirlenmiştir. Elde edilen bu gerilim ve frekans değerleri kullanılarak, 100 mm x 100 mm boyutlarında ve 10 mm kalınlıkta bakır plakalar üzerine sabit derinlik ve çeşitli şekillerde oluşturulmuş çatlak şekillerinin empedans haritaları elde edilmiştir. Bu çalışmada geliştirilen yöntemler ve ölçüm sistemi sayesinde metal yüzeyler üzerinde yapay olarak oluşturulmuş çatlakların şekilleri 5 mm çözünürlükle tespit edilebilmektedir. Daha ileri çalışmalarda bu çözünürlüğün daha iyileştirilmesi mümkün olabilecektir. Yapılan bu çalışmadan elde edilen bulgular, metallerdeki yüzey çatlaklarının otomatik olarak yüksek bir çözünürlükle haritalanmasını sağlayan bilgisayar destekli bir tarama sisteminin tasarlanması aşamasında önemli bir temel oluşturacaktır.

In this study, a measurement system using eddy current techniques, one of the non-destructing test techniques, to map the surface cracks on metallic objects by detecting their location, shape and depth has been developed and tested in a laboratory environment. The eddy current probe used for detecting surface cracks on metallic objects is driven by a power supply with adjustable voltage and frequency. A standard test plate is manufactured to determine the optimum voltage and frequency levels for the material used in the metallic object to be tested. A copper test plate of 10-mm-thick, 50-mm- wide and 200-mm-long is manufactured to be used in these tests. Artificial cracks with depths of 0.2 mm, 0.5 mm and 1.0 mm are placed at equal intervals along the surface of the test plate. Evaluating the results obtained from the measurements of active and reactive components of the probe impedances for each crack depth at various frequency values, the depths and locations of all the cracks are successfully determined. These experiments also provided optimum frequency and voltage values for driving the eddy current probe. Using these frequency and voltage values, impedance maps of various crack shapes with fixed depths carved on a 10-mm-thick, 100-mm-wide and 100-mm-long copper plate are successfully obtained. It has been shown that the measurement system and methodologies developed in this study is capable of detecting the various shapes of surface cracks with a resolution of 5 mm. Improvement of this resolution will be possible in future studies. The results obtained from this research will constitute a major foundation to be used in the design phase of a high-resolution, computer-aided scanner for automatically mapping surface cracks on metallic objects.