Eddy Current testi yüksek güvenilirlik, basit ekipmanlar, kolay operasyon gibi birçok avantaja sahiptir. Numunenin şeklini ve performansını değiştirmeden numunedeki hataları kolayca saptayabilir. Bu nedenle Eddy Current testi bir tahribatsız muayene yöntemidir. Elektrik iletkenliğine sahip bir malzeme bir manyetik alan içerisinde bırakılırsa, malzemenin içerisinde bir gerilim indüklenir. Malzeme iletken olduğundan dolayı bu gerilim malzemenin içerisinde bir akım indükler. Bu akım “Eddy Current” (Eddy Akımı ya da Girdap Akımı) olarak bilinir. Eddy akımı kendini oluşturan akımın özelliklerini taşır fakat doğrultusu terstir. Malzeme yüzeyindeki Eddy akımı doğrudan doğruya kendini oluşturan akımın frekansı ile ilgilidir. Bu açıdan, Eddy akımının etkilediği derinlik bu frekansın artmasıyla azalacaktır. Malzeme yüzeyinden içerideki oluşan Eddy akımları, yüzeyde oluşan akımların faz değişimleri ile ilişkilidir. Eddy akımları eğer çatlak, boşluk, yüzey hasarları veya hatalı kaynak birleştirmeleri gibi malzeme kusurları ile karşılaşırsa, akımın olması gerektiği doğrultuda yayınamazlar. Bunun sonucunda manyetik alanda bir değişiklik oluşur, ve buna bağlı olarak test bobini de reaksiyon verir. Eddy current test prosedüründe bu kavram malzeme hatalarının tespitinde kullanılmaktadır. Aşağıdaki şekilde bu olay görülmektedir.
Şekil 1. Eddy Current Çalışma Prensibi [5]
Eddy bobininde üretilen manyetik alan ile indüklenen akım birbirinin zıttı yönündedir. İki manyetik alan birbirini etkilediğinde, bobinin empedansı değişecektir. Yani kırık yüzeyli numune test edildiğinde, numunedeki indüklenen Eddy akımının dağılımı değişecektir ve bu değişiklik nihayetinde bobinin empendansının (Z) değişmesini sağlayacaktır. Testteki empendans değişimine bağlı olarak da çatlakların varlığı tespit edilir.
Bobinin empendansını hesaplamak için kullanılan formül aşağıdaki gibidir;
Z:Empendans
R1:Test bobinin direnci
R2:Test edilen numunenin direnci
X1:Test bobinin reaktansı = ωL1
X2:Test edilen numunenin reaktansı = ωL2
Xm: Ortak direnç = ωM
Açısal frekans: ω = 2π f
L1:Test bobinin indüktansı
L2:Test edilen numunenin indüktansı
Yukarıdaki formülde de görüldüğü üzere, test numunesinin içeriği değiştiğinde (kırık, çatlak gibi), frekans daha da artar ve bobinin empandansı çok açık bir şekilde değişir. Ancak, Eddy current testinde, yüksek frekans değil, test sonuçları daha iyi sonuçlar verir. Bunun nedeni, test frekansı arttıkça, test derinliğinin azalmasıdır. Derinlik ve frekans arasındaki ilişkiyi hesaplamak için kullanılan formül aşağıdaki gibidir:
Test derinliği: d
Test frekansı: f
Test edilen numunenin geçirgenliği: μ
Test edilen numunenin iletkenliği: σ
Test sırasında test frekansının makul bir seçimi olmalıdır. Test frekansı diğer parametrelerle makul bir şekilde eşleşmelidir ve sadece yeterli test derinliğini sağladığımızdan emin olmak için değil aynı zamanda yeterli test hassasiyetini sağlamak için de gereklidir. Genellikle 2000 Hz civarında test frekansı, doğruluğun test edilmesi durumunda derinliği 3 mm’ye kadar test edebilir.
Bir Eddy Current kontrol sistemi esas olarak bir alternatif akım üreticisi, verici ve alıcı olarak çalışan tespit bobini ve sonuçların gösterildiği sinyal göstergesi elemanlarından oluşur. Aşağıdaki şekilde test sistemi şekil ile ifade edilmiştir.
Şekil 2. Eddy Current sistemi elemanları[5]
Genel Eddy Current Uygulamaları
Genel Eddy Current uygulamaları birçok alt bölüme ayrılmıştır. Fiziksel özelliklerin farkını ölçmek için hatalar ve kalınlık gibi özelliklerin test edilmesinde, iletkenlikle ilişkili olan sertlik gibi ölçüm parametrelerinin test edilmesinde ya da doğrudan ferromanyetik parçalardaki geçirgenlik değişkenliklerinin test edilmesinde kullanılır. Bunlar kesin olarak alt bölümler olarak sayılamaz çünkü fiziksel parametreler ayrıca bobin direncini ve metal iletkenliğini de etkiler. Isıl işlem ise ferromanyetik olmayan malzemelerde iletkenliği etkilerken ferromanyetik malzemelerde ise geçirgenliği etkiler.
Fiziksel parametrelerden ilk ve geçirgenlikten son olarak etkilenen uygulamaları;
1. Çeşitli şiddetlerdeki yüzey çatlaklarını (yorulma, sertleştirme, taşlama vb. sebeplerden dolayı), kaynak dikişlerini, çukurları, poroziteleri, boşlukları ve ilaveleri tespit etmede kullanılır.
2.Dikişli ve dikişsiz borulardaki taneler arası korozyonu, dikiş kırıklarını ve çatlaklarını tespit etmek için kullanılır.
3.Alüminyum, titanyum ve grafit kompozitlerdeki hataları ölçmek için kullanılır.
4. Bağlantı deliklerindeki kusurları tespit etmek için kullanılır.
5.Kaplama yüzeylerinin kalınlıklarını tespit etmede özellikle de iletken metallerdeki iletken olmayan kaplamaların ölçülmesinde Eddy Current test yöntemi kullanılır.
6.Manyetik olmayan sac kalınlıklarının ölçülmesinde ve işlenmiş, şekillendirilmiş parçaların ölçüsel farklılıklarını tespit edilmesinde kullanılır.
7.Tel kabloların bütünlüğünü tanımlamak ve kırıkların yerini bulmak için kullanılır.
8.Manyetik olmayan malzemelerde istenen ya da istenmeyen metalleri tespit etmek için kullanılır. Metal detektörleri bu alanda sayılabilir.
9.Metal tozlarının karışım oranını ve metal tozlarından oluşan parçaların sinterlenme derecesini tespit etmek için kullanılır.
10. Rulman halkalarında ve diğer parçalarda sertleşme derecesini belirlemek için kullanılır.
11. Boru ve kaplarda korozyon inceltme etkilerini tespit etmede kullanılır.
12. Metalik malzemeleri mikroyapı veya tane yapısı ile sınıflandırmada kullanılır.
13. Elektrik iletkenliğini ölçmede kullanılır. İletkenlik, magnezyum ve alüminyum alaşımlarındaki gerilme mukavemetiyle ilişkilidir.
14. Isıl işlem koşullarını, tavlama derecesini ve yaşlanmanın etkilerini belirlemede kullanışır.
15. Çeşitli çeliklerin karbon içeriğini belirlemekte kullanılır.
16. Geçirgenliğe dayanılarak ferromanyetik malzemelerin alaşım bileşimini belirlemede kullanılır.
17. Manyetik olmayan malzemeler üzerindeki manyetik olmayan kaplamaları ölçmede kullanılır.
18. Manyetik geçirgenliği veya ısıl işlemin manyetik geçirgenlik üzerindeki etkisini ölçmede kullanılır.
Avantajları;
• Küçük çatlaklara ve diğer hatalara karşı duyarlıdır.
• Yüzey ve yüzeye yakın hataları tespit eder.
• Kontrol hemen sonuç verir.
• Ekipmanlar taşınabilir.
• Metot kusur tespitinden çok daha fazlası için kullanılabilir.
• Minimum parça hazırlığı gereklidir.
• Test problarının parçaya değmesi gerekmez.
• Kompleks şekillerde ve sayıda iletken malzeme kontrolünde kullanılabilir.
Dezavantajları;
• Sadece iletken malzemeler test edilebilir.
• Prob yüzeye erişebilmelidir.
• Diğer yöntemlerden daha kapsamlı beceri ve eğitim gerektirir.
• Yüzey temizliği ve pürüzsüzlük gereklidir.
• Limitli penetrasyon derinliği vardır.
• Ayar için standart referanslar gereklidir.
• Prob bobin sarımına ve tarama yönüne paralel olan tabakalar halinde dizilmiş hatalar tespit edilemezler.
Ceyda Yeşilay
KBT Metroloji ve Kalite Mühendisliği Çalışma Grubu
Kaynakça
[1] J. J. Hao, Q. X. Huang, X. L. Zhang, “Eddy Current Technology in the Application of Defect Testing to Aluminum Profile”, Applied Mechanics and Materials, Vols. 48-49, pp. 479-482, 2011[2] Paule E. Mix, Introduction to Nondestructive Testing, Second Edition, 2005, Canada
[3] http://www.tmmndt.com/content_images/NDT_Yontemler.pdf
[4] http://www.hascelik.com/tr/celik-hakkinda/girdap-akimlari-eddy-current-yontemi/87
[5] http://www.megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/U%C3%A7aklarda%20Tahribats%C4%B1z%20Muayene.pdf
