Dövme ve Döküm Malzemelerin Magnetik Partikül Çatlak Kontrol

DÖVME VE DÖKÜM MALZEMELERİN
MAGNETİK PARTİKÜL ÇATLAK KONTROL
TESTLERİNDE AC VE DC DEMAGNETİZASYON
UYGULAMALARI
AC AND DC DEMAGNEZITION APPLICATIONS IN THE
MAGNETIC PARTICLE CRACK DETECTION TESTS OF
FORGING AND CASTING MATERIALS
Hakan GÜNAY, Hasan YILDIZ
TMM LTD ŞTİ, Gemlik-Bursa
ÖZET
Magnetik Partikül Çatlak Kontrolü, dövme ve döküm ferromagnetik parçaların yüzey ve yüzey altı hatalarını
görüntüye getirmek amacıyla kullanılan en yaygın Tahribatsız Muayene yöntemidir. Bu yöntem, magnetize
devrelerinde kullanılan akımların türüne göre Alternatif (AC) ve Doğru (DC) akım olarak 2 kısımda incelenir.
AC akımlarla yüzeydeki küçük kılcal hatalar tespit edilebilirken, DC akımlarla daha derinlerdeki boşluklar ve
büyük hatalar tespit edilebilir. Her bir akım türü kendine has demagnetizasyon prosedürüne ihtiyaç duyar.
Yapılan çalışmada sanayi kullanımı için üretilen alternatif ve doğru akım magnetik partikül test cihazları ve
demagnetizasyon uygulamaları incelenmiştir. AC ve DC seçenekli kontrol amacıyla geliştirilen yeni bir test
cihazı ile yapılan deneysel çalışmalar açıklanmış, 6000 Amper DC demagnetizasyonu için üretilen motorlu
demagnetizasyon switchi uygulamasına yer verilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Magnetik Partikül, Çatlak kontrol, AC, DC, demagnetizasyon.
ABSTRACT
Magnetic Particle Crack Detection is the most common nondestructive testing method used to find the surface
and subsurface defects in forging and casting ferromagnetic parts. The method is investigated under two sections
namely Alternative (AC) and Direct Current (DC) based on the type of the current used in magnetizing circuits.
Small capillary defects can be detected by AC whereas deeper and bigger defects can be found by DC. Each
current type requires different and unique demagnetization procedure. In this study AC and DC magnetic particle
test equipments manufactured for industrial use and demagnetization methods are investigated. Experimental
studies done by newly developed test equipment which has AC and DC operating modes are explained in detail.
Also the application of demagnetization switch with motor produced for 6000A DC demagnetization is given.
Keywords: Magnetic particle, Crack detection, AC, DC, demagnetization.
1. GİRİŞ
Magnetik Partikül yöntemi 100 yıla yakın bir süredir endüstriyel anlamda ferromagnetik malzemelerin yüzey ve
yüzey altı hatalarının muayenesinde kullanılmaktadır. 1930 yıllarından bu yana özellikle Amerika ve Avrupa’da,
Magnetik Partikül Çatlak Kontrol cihazlarını ve bunların yan ürünlerini üreten bir endüstri dalı oluşmuştur. Hızla
gelişen sanayinin artan otomasyon talepleriyle zaman ayarlı, mikroprosesör kontrollü, akım geri beslemeli,
demagnetizasyonlu, yükleme ve boşaltma olanaklarına sahip tam otomatik muayene ekipmanları üretilmiştir.
Muayene ekipmanlarını birbirinden ayıran en önemli özellik kullanılan akım cinsi olmaktadır. Çok genel bir
deyişle Magnetik Partikül Çatlak Kontrol Cihazları Alternatif, Yarı Dalga Doğru akım ve Tam dalga doğru akım
cihazları şeklinde 3 ana başlık altında toplanabilmektedir. Alternatif ve doğru akım cihazlarının magnetizasyon
ve demagnetizasyon şartları, kullanılan akımların farklı karakteristikleri nedeniyle birbirinden farklı olmaktadır.
1.1. Magnetik Partikül Yöntemi ve Kullanım Alanları
Magnetik partikül çatlak kontrol yöntemi ile magnetik permeabilitesi 100’ün üzerindeki ferromagnetik olan fakat
östenitik olmayan bütün çelik ve alaşımları ile dövme ve dökme demirler muayene edilebilir. Genellikle yüzey
ve yüzeyin hemen altındaki çatlak şeklindeki malzeme ayrılmaları tespit edilebilir. Belirli koşullar altında döküm
ve dövme parçalarda ve kaynak dikişlerinde yüzey altı hatalar da görüntüye getirilebilir. Bu hatalar, parçaların
üretimi sırasında oluşan çatlak ve malzeme ayrılmaları olabileceği gibi işletme koşullarında oluşan hasarlar da
olabilmektedir.
Magnetik Partikül Çatlak Kontrol yöntemi özellikle döküm ve dövme sektörü ile kaynak dikişi kontrollerinde
yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomotiv sektöründe işlenmiş ve ısıl işlem görmüş parçaların kontrolünde, çelik
konstrüksiyonlarda, güç santralleri, petrokimya ve havacılık sektörlerinde yoğun bir uygulama alanı bulmaktadır.
1.2. Çatlak ve Süreksizliklerin Tespit Edilebilirliği
Ferromagnetik malzemelerin magnetik iletkenliği iyidir (permeabiliteleri yüksektir). Magnetizasyon sırasında
magnetik alan çizgileri çatlaklarda olduğu gibi daha az iletken bir bölgeye geldiğinde, değişen magnetik
iletkenlikten dolayı bir magnetik alan saçılması oluştururlar. Magnetik alandaki bu değişim, magnetik partikül
muayenesinde temel oluşturur. Bir çatlak veya malzeme ayrılmasının oluşturduğu bu saçılan alan,
magnetizasyon sırasında yüzeye kuru veya süspansiyon içerisinde uygulanan ve serbest olan demir ve demir
oksit tozlarını çekmeye ve hatalı bölge üzerinde magnetik bir köprü oluşturmaya başlar. Bu şekilde çatlak veya
malzeme ayrılması üzerinde oluşan toz yığını gözle görülerek hatalı bölge olarak tanımlanabilir (Şekil 1).
Şekil 1. Magnetik partikül çatlak kontrolünün temel prensibi
1.3. Magnetik Partikül Çatlak Kontrol Tekniklerinde Temel Parametreler
Magnetik partikül çatlak kontrolünün temel parametreleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Uygulanan metodun doğruluğu
Uygulanan akımların dalga formları (Alternatif, Yarım ve Tam Dalga doğru akım)
Magnetik akıların parça üzerindeki doğrultu ve büyüklükleri (A/cm veya Öersted)
Magnetikleştirme süresi
Demagnetizasyon
Hatayı gösteren ekipmanlar, aksesuarlar ve uygulama yöntemleri (Test sıvısı v.s)
Operatör
Yukarıda belirtilen esaslar doğru bir magnetik partikül çatlak kontrolü için en uygun durumlarında olmalıdır.
Uygulama metodu seçilirken parçanın her yerinde yeterli magnetik alan şiddetlerinin oluşturulabilmesi ve her
yöndeki çatlakların görüntülenebilmesi esas alınır. Bir çatlak görüntüsü için en önemli şart, magnetik alan
çizgileriyle çatlak veya malzeme ayrılması arasındaki açının belirli bir değerden az olmamasıdır. Bu açı izlenen
test standardına göre farklılık gösterebilmektedir. Avrupa normlarında (EN) 30° iken ASME kısım V ve ASTM
E709 normlarında 45° olarak kabul görmektedir (Şekil 2)( TEKKON, 2004).
Şekil 2. Süreksizlik yönlenme açıları (a)EN , b) ASTM ‘ye göre
1.4. Magnetizasyon Teknikleri
Magnetik partikül muayenesinde, muayene parçasında bir magnetik alan oluşturmak için doğrudan ve dolaylı
magnetizasyon teknikleri uygulanır (Şekil 3).
Şekil 3. Magnetizasyon Teknikleri
Boyuna hataların tespitinde pratikte en çok uygulan malzemenin kendisi üzerinden veya yardımcı iletken
üzerinden akım geçirme yöntemidir. Bu yöntemde ferromagnetik malzeme, kendisi üzerinden veya belirli bir
bölümünden ya da yardımcı iletken üzerinden alternatif, yarı dalga veya tam dalga doğru akım geçirilerek
magnetize edilir. İçerisinden akım geçen iletkenin çevresinde magnetik alan oluşacağı ve alan çizgilerini dik
kesen hataların tespit edilebilirliği prensibi gereği, olası boyuna çatlaklar görüntüye getirilir. Malzemeden
geçirilmesi gereken akımlar malzeme kesiti ile doğru orantılıdır ve bu yüzden malzemenin temas noktalarında
yanma noktaları oluşmaması için çok iyi bir temas sağlanması gerekmektedir.
Doğrudan magnetizasyonda parça üzerinden akıtılması gereken minimum akımlar, parça üzerinde yeterli
magnetik alan şiddeti oluşturulabilmesi ve doğru yönlendirilebilmesi ile ilişkilidir. Magnetik alan şiddetini
etkileyen unsurlar; malzemenin cinsi, boyutları, şekli, et kalınlığı ve uygulanan magnetizasyon tekniğidir. Bu
çok geniş değişkenler dolayısıyla her bir farklı duruma uygun kesin bir magnetik alan şiddeti formülü vermek
oldukça zordur.
Bu yüzden gerekli magnetik alan şiddetleri şu aşağıdaki 4 yöntemle belirlenmektedir:
a)
Önceden bilinen süreksizlikler: Varlığı daha önceden kanıtlanmış hataları bulunan eşdeğer parçaların
test edilmesi
b) Yapay süreksizlikler: Pie gage veya Prof.Berthold gibi üzerinde yapay hatalar bulunan indikatörler
kullanmak
c)
Teğetsel alan şiddeti ölçüm cihazları: Akım uygulandığında teğetsel alan şiddetinin parça üzerinde
oluşan değeri Hall effect probu kullanılarak ölçülür. Minimum 24A/cm ile 48A/cm arasında değişen
(30 Gauss ile 60Gauss) alan şiddeti değerleri günümüzde pek çok standart tarafından kabul
görmektedir.
d) Deneye dayalı formüller: Malzemeden geçirilmesi gereken akımlar malzemenin çapı ile orantılıdır.
Şayet parça tam yuvarlak değil ise eşdeğer çap hesaplanır (Deş=Çevre/π).
Şayet parça çapları çok fazla değişiklik gösteriyorsa en büyük çap esas alınmalıdır. Uygulanması gereken akım
yoğunlukları için aşağıdaki tablo kullanılabilir (Tablo 1).
Tablo 1. Parça çapı-akım yoğunluğu ilişkisi
Parça Çapı (mm) Akım Yoğunluğu (A/mm)
...........125
28.....36
125.....250
20.....28
250.....380
12.....20
380...........
4......13
Tasarım aşamasında ve deneysel doğrudan akım uygulamalarında kullanılan deneye dayalı formül aşağıdaki
gibidir ve yardımcı iletken ile magnetizasyon uygulamalarında da aynen geçerlidir (DEUTSCH, 2002).
Parçadan geçirilmesi gereken minimum akım= Deş x 10 Amper
Enine hataların tespiti için ise parça magnetik akı tesiri altında bırakılır. Bu yöntemde magnetizasyon bobinleri
veya elektromıknatıslar kullanılır. Her iki yöntemde de boyuna magnetik akı oluşturularak enine hataların tespiti
yapılır.
Dolaylı magnetizasyon tekniklerinin tümünde magnetik akılar parça içerisinden geçmektedir. Akı çizgilerine dik
hatalar en iyi tespit edilebilen hatalardır. Test parçası bobin içerisine yerleştirildiğinde magnetik alan tesirine
girer. Bobinin kesit alanının parçanın kesit alanına oranı 10’dan büyükse düşük doldurma faktörlü bobinler
olarak adlandırılır. Gerekli akım yoğunluklarının hesabında aşağıdaki formül kullanılır. Bu formülde N: bobinin
sarım sayısı, I: Bobine uygulanan akım (Amper), K: sabit (45.000), L: Parça boyu (mm) D: Parça çapı (mm)’dır.
N .I =
K
L D
Örneğin, 30cm boyunda ve 10cm çapında bir parçanın testinde gerekli amper tur miktarı (N.I = 45.000/3)parça
üzerinde 15.000 amper tur alan şiddeti oluşturur. Beş turlu bir bobin sarılmışsa bobinden geçirilmesi gereken
akım ( I = 15000 / 5 ) 3.000 Amper olurken, 500 turlu bir bobinden geçirilmesi gereken akım ( I = 15.000 / 500)
30Amper olacaktır.
Yukarıdaki formül L/D oranı 2 ile 15 arasında ve parça kesitinin bobin kesitinin %10’undan düşük olmadığı
durumlarda geçerlidir. Bu formül parçanın bobin kenarına yakın olması ve eksene paralel tutulması hallerinde
kullanılır. Farklı test şartları için formüller de değişecektir. Elektromıknatıs kullanılan dolaylı magnetizasyon
tekniklerinde parça iki elektromıknatısın kutupları arasında sıkıştırılır ve sarım sayıları parça üzerindeki alan
şiddeti minimum 24A/cm olacak şekilde sarılır.
Resim 1. Doğrudan akım ve bobin magnetizasyonu ile dövme krank mili kontrolü
Resim 2. Doğrudan akım ve elektromıknatıs ile dövme biyel kolu kontrolü
Her iki yöntemin de temel uygulama şekli, test cihazının temas kafaları arasına test parçasının sıkıştırılarak,
üzerinden akım geçirilmesi ve bobin ya da elektromıknatıs ile elde edilen doğrusal akının parça üzerinden
iletilmesi şeklindedir (Resim 1 ve 2). Parçadan geçirilmesi gereken minimum akımlar ve akılar açıklandığı gibi
parçanın kritik bölgelerinde bile minimum alan şiddetini oluşturabilecek şekilde seçilir. Boyu 800mm’den kısa
parçalar için bobin uygulaması yerine elektro mıknatıs uygulamaları tercih edilebilmektedir (Resim 2).
2. MATERYAL VE METOT
Standart bir Magnetik Partikül Test sisteminin işleyişi aşağıdaki şekilde gösterilebilir (Şekil 4). Tristörler
aracılığı ile şebeke akım ve gerilimi kontrol edilerek yüksek akım transformatörlerinin primer gerilimleri
ayarlanır. Yüksek akım transformatörlerinin sekonder çıkışı üzerindeki akım trafolarından akım geri beslemeleri
alınır ve PLC ile kumanda edilir. Elde edilen yüksek akım ile parça üzerinde magnetik akı indükte edilir. Bu
esnada parça üzerine gönderilen magnetik partikül test sıvısı içerindeki magnetik partiküller kaçak akı
bölgelerinde toplanarak UV ışık altında hataları belirgin hale getirirler.
Şekil 4. Standart Magnetik Partikül Test akış şeması
2.1. Magnetik Partikül Testlerinde Kalıcı Mıknatıslık
Yukarıda bahsedilen değişik yöntemler kullanılarak magnetize edilen parça üzerinde, test esnasında magnetik
kutuplaşma oluşturulduğu için, test sonrasında üzerinde kalıcı mıknatıslık oluşabilmektedir. Alternatif akım
cihazlarında deri etkisi nedeniyle bu mıknatıslık yüzeysel oluştuğu için kolaylıkla giderilebilmektedir. Yarı dalga
ve tam dalga doğru akım cihazlarında ise mıknatıslığı gidermek oldukça zor ve uzun olmaktadır. Magnetizasyon
ve demagnetizasyonu açıklamak için malzemenin atomal boyutlarına inmek gerekmektedir. Bilindiği gibi
malzemenin yapı taşı atomlardır ve bir çekirdek etrafında dönen elektronlardan meydana gelmiştir.
Ferromagnetik malzemelerde ise aynı doğrultuda bir araya gelen atomlar magnetik nüfuz bölgeleri
oluşturmaktadır. Bu bölgelere magnetik domainler adı verilmektedir. Magnetik domainler malzemenin
içerisindeki küçük mıknatısçıklar şeklinde de düşünülebilir. Magnetikleşmemiş bir malzemede magnetik
domainler dağınık vaziyette bulunmaktadır. Malzeme, yoğun bir magnetik alan içerisinde veya etkisi altında
magnetikleştirildiğinde ise magnetik kutuplar aynı doğrultuyu işaret ederler ve metal bir mıknatıs haline gelirler
(Şekil 5). Şayet magnetik domainler çabucak rastgele dizilmiş durumlarına döndürülürse de demagnetize edilmiş
olur. Yumuşak ferromagnetik metaller çabucak magnetize edilebildiği gibi magnetikliklerini de uzun süre
koruyamazlar. Alaşımlı sert metallerin magnetizasyonu çok zor olmasa da demagnetize edilmesi zorlaşmaktadır.
Şekil 5. Ferromagnetik malzemelerde magnetizasyon
2.2. Histeresiz Eğrileri
Ferromagnetik malzemelerin magnetizasyon eğrileri histeresiz eğrileri olarak adlandırılır (Şekil 6). Bu eğriler,
malzemenin kimyasal kompozisyonu ile değişim gösterir. Mıknatıslığı tamamen giderilmiş bir malzemeye
değişken bir dış magnetik alan uygulandığında, bu alan ile akı yoğunluğu ölçülerek histeresiz eğrisi çizilebilir.
Histeresiz, ferromagnetik malzeme kütlesine etki eden magnetik alan şiddeti değiştirildiğinde, magnetik etkinin
gecikmesi anlamına gelmektedir. Eğrinin düşey ekseni B, malzemedeki akı yoğunluğunu, H ise uygulanan alan
şiddetini göstermektedir. Eksenlerin kesişim noktası,0, mıknatıslamanın olmadığı ve hiçbir kuvvetin
uygulanmadığı anı temsil eder. Magnetik alan şiddeti arttırıldığında, akı yoğunluğu önce hızlı, sonra maksimum
ya da doyma noktasına ulaşıncaya kadar yavaşlayarak artar. Magnetik alan şiddetinin daha fazla arttırılması akı
yoğunluğunda bir artış meydan getirmez. Akı yoğunluğunun yükselişi noktalı çizgi ile gösterilmiştir. Magnetik
alan şiddeti ters yönde 0’a düşürüldüğünde Br noktasında malzemede bir miktar mıknatıslanma mevcut kalır.
Buna malzemenin artık mıknatıslığı (remanens) adı verilir. Mıknatıslama akımı ters çevrilerek yavaşça 0’a
düşürüldüğünde malzemedeki akı yoğunluğu azalır. Artık mıknatıslık c noktasında 0 olur. Yatay eksendeki
mesafe, giderme kuvveti (koersitif) olarak adlandırılır. Giderme kuvveti, mıknatıslanma sonrasında
malzemelerdeki magnetik akı yoğunluğunu 0’a indirgemek için gerekli olan magnetik alan şiddeti değeridir. Bu
noktadan magnetik alan şiddeti daha da arttırılırsa malzeme tekrar doyuma ulaşır (d). Magnetik alan şiddeti
tekrar yavaş yavaş 0’a düşürüldüğünde, akı yoğunluğu bir miktar azalır(e). Bu noktada da malzemede bir miktar
artık mıknatıslanma görülür. Magnetik alan ilk yönde arttırılmaya devam edilirse artık akı yoğunluğu azalır ve f
noktasında 0 olur. F noktasından magnetik alan arttırılmaya devam edilirse başlangıç doyma noktasına (a)
ulaşılır (NAVE, 2005).
Şekil 6. Histeresiz eğrisi
Histeresiz eğrisinin daralması malzemenin kolay mıknatıslanabileceğini ve düşük artık mıknatısa sahip
olacağını, genişlemesi ise malzemenin zor mıknatıslanabileceği ve daha kuvvetli bir artık mıknatıslığa sahip
olacağını gösterir. Şekil 7’de sert ve yumuşak malzemelerin histeresiz eğrileri görülmektedir.
Şekil 7. Sert ve yumuşak malzemelerde histeresiz eğrileri
2.3. Demagnetizasyon
Kalıcı mıknatıslık talaşlı imalat esnasında takım ömrünü azaltması, elektronik ekipmanlara zarar vermesi,
kaynaklı birleştirmeler sırasında ark üflemesi oluşturması ve malzeme üzerine toplanan metal parçacıkların
aşınmayı arttırması gibi pek çok sebepten dolayı istenilmeyen bir oluşumdur. Demagnetizasyon işleminin
zorluğu veya kolaylığı pek çok faktöre bağlıdır ve gerekli giderme kuvveti; parçanın şekli, malzeme türü,
uygulanan akımın türü ve yöntemi ile değişir. Yumuşak çelik parçalarda kalıcı mıknatıslık kolayca azaldığından
demagnetizasyona ihtiyaç duyulmayabilir. Kalıcı magnetik alanın ürün performansını etkilemeyeceği yapısal
parçaların da demagnetizasyonu gerekmez. Isıl işlem görecek malzemeler için, özellikle ~700°C Curie sıcaklığı
üzerinde, demagnetizasyona ihtiyaç duyulmaz (EPİK,2001).
Magnetik domainlerin rastgele dizilişlerine döndürülebilmesi için pek çok yöntem kullanılabilir. En kolayı
malzemenin Curie sıcaklığının üzerine ısıtılmasıdır. Curie sıcaklığı düşük karbonlu bir çelik için yaklaşık
770°C’dir. Çelik bu sıcaklığın üzerine ısıtıldığında östenitik yapıya geçer ve magnetiklik özelliğini kaybeder.
Soğutulduğunda ise üzerinde kalıcı magnetiklik bulunmaz. Malzemelerin, yerin magnetik alanının etkisinden
kurtulması için doğu-batı doğrultusunda bekletilmesi de demagnetizasyon için önemli bir husustur.
Domainlerin rastgele dizilmelerinin sağlanması malzemenin bir alternatif akım bobininden geçirilmesi ile de
sağlanabilir. Elektromıknatısların kullanıldığı durumlarda da alternatif akımın yavaşça azaltılması yolu ile de
malzemeler demagnetize edilebilir. Bütün demagnetizasyon işlemlerinde esas prensip parçanın, yönü sürekli
değişen ve şiddeti giderek azalan bir magnetik alan tesiri altında bırakılmasıdır (Şekil 8).
Şekil 8. Demagnetizasyon eğrileri
Alan yönünün sürekli değiştirilmesi, ya parçanın magnetik alan içinde ters çevrilmesi ya da akım yönünün
sürekli değiştirilmesi ile sağlanır. Alan şiddetinin değiştirilmesi ise, ya akımın azaltılması, ya da parçanın veya
bobinin birbirinden uzaklaştırılması ile sağlanabilir.
2.3.1.
Alternatif akım (AC) ile demagnetizasyon
Yüzey ve yüzeyin hemen altındaki küçük ve ince hataların hassas tespit edilmesi için alternatif akımla
magnetizasyon kullanılır. Oluşan kalıcı magnetikliği gidermek için de yine alternatif akımla beslenen
bobinlerden faydalanılır. Bobin veya parça birbirinden uzaklaşırken magnetik alanın yönü ve şiddeti sürekli
değiştiğinden demagnetizasyon kolaylıkla yapılabilmektedir. Demagnetizasyon bobinlerinde parçanın bobinin
etkin alanının dışarısına çıkartılması gerekir. Bu yapılmazsa parçada ilave kalıcı mıknatıslık oluşturulması da söz
konusu olabilir. Alternatif akım demagnetizasyonu, PLC ve kontrol kartları ile kumanda edilen tristör devreleri
ile kolaylıkla yapılabilmektedir.
2.3.2.
Doğru akım (DC) ile demagnetizasyon
Boyutları ve kütlesi büyük parçalarda yüzey altındaki hataların (boşluk v.s) tespiti için doğru akım tercih
edilmektedir. Deri etkisinin ortadan kalkmasıyla, akımın şiddetine bağlı olarak magnetik alan daha derinlere
nüfuz edebilmektedir. Kalıcı mıknatıslığın giderilmesi için böyle bir durumda doğru akım kullanılması
gereklidir. Doğru akım kullanılması durumunda ise akımın şiddetinin ve yönünün değiştirilebilmesi şarttır.
Akımın yön değiştirme sıklığı yaklaşık 1Hz civarında tutulmalıdır. Doğru akım demagnetizasyonu oldukça zor
ve uzun zaman alan bir işlemdir. Bu amaçla özel cihaz ve düzeneklere ihtiyaç duyulmaktadır (BAYNES, 2002).
Şekil 9. DC demagnetizasyon eğrisi
Yapılan yarı dalga ve tam dalga doğru akım uygulamalarında magnetizasyon akım değeri bir önceki değerin %3
ila %5 arasında azaltılarak yönü değiştirilir. Demagnetizasyon eğrileri logaritmik fonksiyonlar şeklinde
oluşturulmaktadır. DC Demagnetizasyon uygulamasında demagnetizasyon eğrisi Şekil 9’de görüldüğü gibidir.
Enine ve boyuna magnetize devrelerinde demagnetizasyon birbirinden farklı yöntemlerle yapılabilmektedir.
Özellikle boyuna magnetizasyon devrelerinde yüksek akım ihtiyacını karşılamak üzere (örneğin 6000amper)
büyük güçlü transformatörler ve yine büyük güçlü redresör grupları kullanılmaktadır. Boyuna AC/DC Magnetik
Partikül testlerinin akış şeması ve gerçek uygulaması aşağıda görüldüğü gibi özetlenebilmektedir. (Şekil 10.,
Resim 3-4.)
Şekil 10. Boyuna AC/DC Magnetik Partikül Test Akış Şeması
Resim 3-4.Boyuna magnetizasyon devresinin 6000amper redresör grubu. DC demagnetizasyon PLC kumandalı
motorize demagnetizasyon şalteri ile
Göreceli düşük akım değerlerinde DC demagnetizasyonda (örneğin enine demagnetizasyonda) bu azalma ve yön
değiştirmelerin gerçekleştirilebilmesi amacıyla tristör devreleri (Resim 5) kullanılmaktadır. Enine AC/DC
Magnetik Partikül testlerinin akış şeması da aşağıdaki gibi özetlenebilmektedir (Şekil 11).
Şekil 11. Enine AC/DC Magnetik Partikül Test akış şeması
Resim 5. Enine magnetizasyon devresinin tristör grubu. DC demagnetizasyon, PLC kumandalı sürücü kartları ile
3. SONUÇLAR
Sanayi kullanımı için üretilen AC ve DC magnetik partikül test cihazları ve demagnetizasyon uygulamaları
Tablo 2’de özetlenmiştir. Farklı boyutlardaki döküm ve dövme parçaların AC ve DC akımlarla kontrollerinde
boyuna ve enine çatlaklar için elde edilen magnetik alan şiddetleri ile uygun demagnetizasyon prosesleri
sonucunda parçalar üzerinde kalıcı mıknatıslık değerleri gösterilmiştir.
Tablo 2. Çeşitli döküm ve dövme malzemelerde magnetizasyon ve demagnetizasyon deney sonuçları
Magnetik Alan
Şiddeti (A/cm)
Parça Adı
Akım
Boyuna
Enine
Kalıcı
Boyuna
Enine
Tipi
(Amper)
(A-tur)
Magnetik
Alan
(A/m)
Palet
AC
700
4500
30
42
200
Çatalı
Çatal
Altlığı
AC
700
4500
34
45
150
Rotil
Gövde
AC
650
5000
35
38
200
Rot Kolu
AC
450
4000
28
40
100
Kanca
AC
350
3500
32
36
200
Kam Mili
AC
600
5000
29
35
250
Biyel Kolu
AC
750
4000
40
42
350
Yön Çatalı
AC
900
4500
38
46
400
Krank Mili
AC
1100
5500
35
40
300
Vana
Klapesi
DC
3000
6500
35
39
500
Dizel
Lokomotif
Cer Dişlisi
DC
2500
6000
25
37
450
Dizel
Lokomotif
Krank Mili
DC
4500
8000
32
45
600
Döküm ve dövme parçaların Magnetik partikül testlerinde elde edilen sonuçlar aşağıda özetlenmiştir:
1. Alternatif akım test cihazlarında demagnetizasyon PLC kumandalı akım kontrol kartları ile alternatif
akımın şiddetinin azalarak yön değiştirmesi ile sağlanır.
2. Yarı dalga ve tam dalga doğru akım test cihazlarında demagnetizasyon özel elektriksel, elektronik ve
mekanik donanımlarla gerçekleştirilebilir. 6000 amper gibi yüksek test akımları için yağ soğutmalı
redresör grupları ile motorize demagnetizasyon switchleri kullanılmalıdır.
3. Yarı dalga ve tam dalga doğru akım uygulamalarında magnetizasyon akım değeri bir önceki değerin %3
ila %5 arasında azaltılarak yönü değiştirilir. Akımın yön değiştirme sıklığı yaklaşık 1Hz civarında
tutulmalıdır.
4. Dövme yöntemleriyle imal edilmiş göreceli küçük parçaların yüzey çatlaklarının, dövme
katlanmalarının ve hatalarının tespit edilmesinde aksi belirtilmedikçe Alternatif akım (AC) test
metotlarının kullanılması yeterlidir.
5. Döküm yöntemleriyle imal edilmiş parçalarda ise yüzey altındaki döküm boşlukları, gerilme çatlakları,
metalik olmayan inklüzyonlar ve çekinti gibi kusurların tespitinde alternatif akım metotlarının yanı sıra
Doğru akım (DC) test metotlarının kullanılması önerilir.
6. Büyük magnetikleştirme kuvvetlerine ihtiyaç duyulan büyük ve ağır dövme ve döküm parçaların
testlerinde AC ve DC kombinasyonlu test üniteleri kullanılmalıdır.
4. KAYNAKLAR
ASTM E709-95, Standard Guide for Magnetic Particle Examination, 1998, American Society for Testing and
Materials, USA
ASTM E1444-94, Standard Practice for Magnetic Particle Examination, 1998, American Society for Testing and
Materials, USA
BAYNES, T.M., RUSSEL,G.J., BAILEY, A., Comparison of Stepwise Demagnetization Techniques, IEEE
Transactions on Magnetics, Volume 38,No. 4, July 2002
DEUTSCH, V., 2002, The Magnetic Particle Crack Detection (3). Wuppertal: Castell-Verlag GmbH.
EPİK, Ö., KARADENİZ, S.,2001, Ferromagnetik parçaların girdap akımı yöntemiyle muayenesi, II. Makine
Malzemesi ve İmalat Teknolojisi Sempozyumu, Manisa
NAVE, C., 2005, Georgia State University, USA, http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/HFrame.html
SCHULL, P., 2005, Nondestructive Evaluation Theory, Techniques and Applications. New York: M.Dekker Inc.
TEKKON LTD. ŞTİ., Magnetik Parçacık Muayenesi Seviye 1 Eğitim Notları, Mayıs 2004, Ankara
TEKKON LTD. ŞTİ., Magnetik Parçacık Muayenesi Seviye 2 Eğitim Notları, Mayıs 2004, Ankara
TS EN 9934-1, Türk Standartları, 2002., Tahribatsız Muayene-Magnetik Parçacıkla Muayene, Bölüm 1:Genel
İlkeler , Türk Standartları Enstitüsü. Ankara
TS EN 10228-1, Türk Standartları, Nisan 2004, Dövme Çeliklerin Tahribatsız Muayenesi, Bölüm 1:Magnetik
Parçacık Muayenesi, Türk Standartları Enstitüsü. Ankara
TS EN 1369, Türk Standartları, 2003, Dökümler- Magnetik Parçacık Muayenesi, Türk Standartları Enstitüsü.
Ankara