1

Lesson – 1

Introduction Because magnetization of certain metals is possible, it is possible to reveal discontinuities by using a medium (iron powder) having magnetic attraction. The medium is applied to the surface of the test object after or during induction of a magnetic field. The sketch below shows a build-up of the magnetic particle medium over the discontinuity in magnetized part.

Pengenalan Karena proses pengisian maknet dari logam tertentu adalah mungkin, ada kemungkinan untuk mengungkapkan discontinuities (cacat) dengan menggunakan media (serbuk besi) yang memiliki daya tarik magnet.

Media diaplikasikan pada permukaan objek uji setelah

atau selama induksi dari medan maknet.

Sketsa di bawah ini menunjukkan suatu bentukan dari

media partikel magnetic diatas bagian yang

dimagnetisasi.

Magnetic particle testing is a relatively easy and simple test method that can be applied at various stages of manufacture and processing operations. The objective of magnetic particle testing is to insure product reliability by providing a means of: A. Obtaining a visual image of an

indication on the surface of a material.

B. Disclosing the nature of discontinuities without impairing the material.

C. Separating acceptable and unacceptable material in accordance with predetermined standards.

Pengujian partikel magnetik adalah metode pengujian yang relatif mudah dan sederhana yang dapat diterapkan di berbagai tahapan proses produksi dan operasi.

Tujuan dari pengujian partikel magnetik adalah untuk memastikan reliabilitas (keandalan) produk dengan cara: A. Mendapatkan gambar visual dari suatu

indikasi pada permukaan suatu bahan. B. Mengungkapkan sifat discontinuities

(cacat) tanpa merusak bahan. C. Pemisahan bahan yang dapat diterima

dan tidak dapat diterima sesuai dengan standar yang ditentukan.

2

Theory of magnetization

An object is magnetized when part or all of its magnetic domains have their north and south poles oriented as in the sketch below.

Teori magnetisasi

Suatu obyek (bahan) dimagnetisasi jika sebagian atau semua domain magnetiknya memiliki kutub utara dan kutub selatan yang searah seperti sketsa di bawah ini.

The ability of a magnet to attract or repel is concentrated at the local areas called poles. The north and south poles exhibit attraction and repulsion as shown in the sketch below.

Kemampuan sebuah magnet untuk menarik atau menolak dikonsentrasikan di area lokal yang disebut kutub. Kutub utara dan kutub selatan menunjukkan attraction (tarikan) dan repulsion (tolakan) seperti pada sketsa di bawah ini.

With all of the magnetic domains lined up, the magnetic bar develops a total force equal to the sum of all of the magnetic domains. These are the magnetic lines of force which form a closed loop or circuit. All of the lines of force make up the magnetic field.

Dengan semua domain magnetik yang berjajar, batang magnet membentuk jumlah gaya (kekuatan) yang sama dengan jumlah dari semua domain magnetik. Ini adalah garis gaya (kekuatan) magnet yang membentuk lingkaran atau sirkuit. Semua garis gaya membentuk medan magnet.

The force that attracts other magnetizeable materials to the magnetic poles is known as magnetic flux. Magnetic flux is made up of all of the lines of force.

Kekuatan (gaya) yang menarik bahan-bahan lain yang dapat menjadi magnet ke kutub magnet dikenal sebagai aliran magnet. Aliran magnet dibentuk dari semua garis

3

The horseshoe magnet will attract other magnetizeable material only where the lines of force leave or enter the magnet.

gaya. Magnet tapal kuda akan menarik bahan lain yang dapat menjadi magnet hanya jika garis gaya meninggalkan atau masuk ke magnet.

If a magnet is bent into a complete loop as shown below, the magnetic field is entirely within, thus no external force. However, a crack in the circular magnet will disrupt the flow of lines of force and create a flux leakage.

Jika sebuah magnet dibengkokkan menjadi lingkaran lengkap seperti yang ditunjukkan di bawah ini, medan magnet sepenuhnya ada didalam, sehingga tidak ada kekuatan (gaya) diluar. Namun, suatu retak pada edaran magnet akan mengganggu arus garis gaya dan membuat kebocoran aliran.

Leakage fields (flux leakage) are actually magnetic lines of force that leave the part and pass through air from one pole to the other of opposite polarity.

Kebocoran bidang (kebocoran aliran) sebenarnya adalah garis gaya magnet yang meninggalkan bagian dan lewat melalui udara dari satu kutub ke kutub lain yang berlawanan.

4

Whenever the leakage field is forced out of the part, iron particles would be attracted showing an indication of a discontinuity. Even some subsurface discontinuities may be detected if the leakage field is strong enough as shown below.

Setiap kali terjadi kebocoran aliran pada benda, partikel besi akan ditarik menunjukkan adanya indikasi cacat. Bahkan beberapa cacat di bawah permukaan dapat dideteksi jika medan kebocoran cukup kuat seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Vector field When two magnetizing forces are imposed simultaneously in the same part, the object is not magnetized in two directions at the same time. A vector field is formed which is the resultant direction and strength of the two imposed fields. This is illustrated below, where Fa is the first magnetizing force, Fb is the second force, and Fa+b equals the resultant magnetizing force.

Medan vektor

Jika dua gaya magnet dikenakan bersamaan pada benda yang sama, objek tersebut tidak bermagnet pada dua arah pada waktu yang sama. Medan vector yang dibentuk adalah resultan arah dan kekuatan dari dua bidang yang dikenakan.

Digambarkan di bawah ini, di mana Fa adalah gaya magnet pertama, Fb adalah gaya kedua, dan Fa + b sama dengan resultan gaya magnet.

5

Magnetic materials.

If an object is placed in a magnetic field a force is exerted on it and it is said to become magetized. The intensity of magnetization depends upon the susceptibility of the material to become magnetized.

Diamagnetic metals – have a small and negative susceptibility to magnetization (slightly repelled). Copper, silver and gold are examples of diamagnetic materials. Paramagnetic metals – have a small and positive susceptibility to magnetization (slightly attracted). Magnesium, molybdenum, lithium and tantalum are examples. Ferromagnetic metals – have a large and positive susceptibility to magnetization. They have a strong attraction and are able to retain their magnetization after the magnetizing field has been removed. Iron, cobalt, and nickel are examples of ferromagnetic metals.

Ferromagnetic materials are the only metals commonly inspected with the magnetic particle testing method. Magnetic flux – the total number of magnetic lines of force existing in magnetic circuit is called magnetic flux. The lines of force in a magnetic circuit are always closed loops, therefore, a magnetic circuit is always closed as shown below. Flux density – or induction is usually designated in “gauss” units and refers to the flux-per-unit area at right angles to the direction of the flux

Bahan magnet.

Jika objek ditempatkan pada medan magnet, gaya (kekuatan) magnet masuk dan obyek itu dikatakan menjadi magnet. Intensitas proses magnetisasi (pengisian magnet) tergantung pada susceptibility (kelemahan) bahan untuk menjadi magnet.

Logam Diamagnetic – memiliki kelemahan kecil dan negatif untuk proses pengisian magnet (sedikit ditolak). Tembaga, perak dan emas adalah contoh bahan diamagnetic. Logam Paramagnetic – memiliki kelemahan kecil dan positif untuk proses pengisian magnet (sedikit tertarik). Magnesium, Molibdenum, Lithium dan tantalum adalah contoh-contohnya Logam Ferro-Magnetic – memiliki kelemahan besar dan positif untuk proses pengisian magnet. Mereka memiliki daya tarik yang kuat dan dapat mempertahankan magnetisasinya setelah medan magnet dilepas. Besi, kobalt dan nikel adalah contoh dari logam-logam ferromagnetic.

Logam feromagnetic adalah satu-satunya logam yang umumnya diperiksa dengan metode pengujian partikel magnetic.

Aliran magnet –jumlah garis gaya magnet yang ada di sirkuit magnetik disebut aliran magnet. Garis gaya didalam suatu sirkuit magnetik selalu tertutup rapat, maka dari itu, sirkuit magnetik selalu tertutup seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Density aliran – atau induksi biasanya ditujukan dalam satuan "Gauss" dan merujuk kepada flux (aliran)-per-unit area pada sudut tegak lurus (90⁰) ke arah aliran.

6

Right-hand rule vs left-hand rule.

To find the direction of an electrically induced magnetic field, place your thumb on the conductor in the direction of “current flow” and your finger will then point in the direction of the lines of force. A circular magnetic field is produced in the sketch below.

Kaidah tangan-kanan dan tangan-

kiri.

Untuk menemukan arah suatu medan magnet yang diinduksi dengan listrik, tempatkan ibu jari anda pada konduktor ke arah "aliran arus" dan jari anda kemudian akan menunjuk ke arah garis gaya. Suatu putaran medan magnet dihasilkan seperti sketsa di bawah ini.

The General Dynamics Handbook uses the “current flow” theory which utilizes the right-hand rule. In this older convention electricity is considered to flow from + to -. If the more commonly accepted “electron flow” theory were used, it would be necessary to use the left-hand rule. The “electron flow” theory considers electricity to flow from – to +.

Important

The two methods of determining the flow of electricity should not become confusing. They both result in a magnetic field flowing in the same direction.

Buku Panduan Dinamika Umum menggunakan teori "aliran arus" yang memanfaatkan kaidah tangan kanan. Dalam konvensi lama, listrik ditemukan mengalir dari + ke -. Yang umum lebih diterima adalah teori "aliran elektron" yang menggunakan kaidah tangan kiri. Teori "aliran elektron" menemukan aliran listrik dari - ke +.

Penting Kedua metode penentuan aliran listrik seharusnya tidak membingungkan.

Keduanya menghasilkan arah aliran medan magnet yang sama.

7

The sketch below shows how a magnetic field is produced utilizing a coil. The field is circular around the cable but produces a longitudinal field in the specimen. Using figure “A” below, try the right-hand rule (current flow + to -) to demonstrate the direction of the magnetic field with the “current flow” theory. Current flow theory right-hand rule + to -.

Sketsa di bawah ini menunjukkan bagaimana medan magnet dihasilkan menggunakan coil. Medan melingkari sekitar kabel tetapi menghasilkan medan longitudinal pada specimen. Menggunakan gambar "A" di bawah ini, coba kaidah tangan kanan (aliran arus dari + ke -) untuk menunjukkan arah medan magnet dengan teori "aliran arus". Teori aliran arus kaidah tangan kanan + ke -.

Also, try the left-hand rule on figure “B” below to demonstrate that the “electron flow” theory (- to +) will produce a magnetic field in the same direction. Electron flow theory left-hand rule – to +.

Juga, coba kaidah tangan kiri pada gbr "B" di bawah ini untuk menunjukkan bahwa teori "aliran elektron" (- ke +) akan menghasilkan medan magnet dengan arah yang sama. Teori aliran elektron kaidah tangan kiri - ke +.

The following properties of a metal can determine how effective the magnetic particle method will be in evaluating a part.

Sifat logam berikut dapat menentukan bagaimana metode partikel magnetik akan efektif dalam mengevaluasi suatu barang (spesimen).

8

These properties will be discussed in greater detail in the next lesson 1. Permeability – this refers to the

ease with which a magnetic flux is established in the article being inspected.

2. Reluctance – this is the oposition of

a magnetic material to establisment of a magnetic flux. A material with high permeability will have a low reluctance.

3. Residual magnetism – this refers to the amount of magnetism retained after the magnetizing forced is removed.

4. Retentivity – refers to the ability of the material to retain a certain amount residual magnetism.

5. Coercive force – refers to the reverse magnetizing for necessary to remove the residual magnetism from the part.

For example: If a piece of high carbon steel were placed in a magnetizing field. It would exhibit the following: A. It would have a low permeability

because it would be hard magnetize. B. It would be highly reluctant to

accept a magnetic flux because of the high carbon content.

C. It would have a high residual

magnetic field. The high carbon steel is reluctant to accept a magnetic flux but is also reluctant to give it up once it has been accepted.

D. It would be highly retentive of the magnetic field that it has accepted.

E. It would take a high coercive force to remove the residual magnetism from the high carbon steel part

Sifat-sifat ini akan dibahas secara detil dalam pelajaran berikutnya 1. Permeabilitas – ini merujuk kepada

kemudahan aliran magnet pada artikel yang diperiksa.

2. Reluktansi – ini adalah kebalikan dari bahan magnet untuk membuat aliran magnet. Bahan dengan permeabilitas tinggi akan memiliki reluktansi (keengganan) rendah.

3. Sisa magnet – ini merujuk kepada jumlah daya tarik magnet yang tersisa setelah kekuatan magnet dilepas.

4. Retensivitas - merujuk kepada kemampuan material untuk untuk menahan sisa magnet tertentu.

5. Gaya koersif - merujuk kepada magnetisasi terbalik yang diperlukan untuk menghapus sisa magnet dari barang (specimen).

Contoh: Jika sepotong baja karbon tinggi yang ditempatkan dalam medan magnet. Ia akan memperlihatkan sebagai berikut:

A. Ia akan memiliki permeabilitas rendah karena sulit dimagnetisasi.

B. Ia akan sangat enggan untuk menerima aliran magnet karena tingginya kandungan karbon

C. Ia akan memiliki sisa medan magnet tinggi. Baja karbon tinggi enggan (sulit)untuk menerima aliran magnet tetapi juga enggan (sulit) untuk menghilangkannya setelah diterima (menjadi magnet).

D. Ia akan sangat kuat medan magnetnya yang telah diterima.

E. Ia memerlukan kekuatan (gaya) paksaan yang kuat untuk menghapus sisa magnet dari barang baja karbon tinggi

9

Lesson – 2

Circular magnetization

A circular magnetic field is induced into a specimen by : Direct induction of a circular field into an ariticle. This is accomplished by passing a current through the article as shown in the head shot below.

Magnetisasi melingkar Medan magnet melingkar diinduksi ke dalam spesimen dengan : Induksi langsung medan melingkar ke dalam artikel. Ini dengan mengalirkan arus melalui artikel seperti ditunjukkan pada head shot di bawah.

Direct induction using prods Prod magnetization is used where the size or location of an article does not permit the use of a head shot or central conductor. Current flow and circular field distributions are shown below.

Induksi langsung menggunakan

prods Magnetisasi prod digunakan dimana ukuran atau lokasi artikel tidak memungkinkan menggunakan head shot atau central conductor. Distribusi aliran arus dan medan melingkar ditunjukkan di bawah.

Indirect induction of a circular field.

This is accomplished by placing a current-carrying conductor into the specimen.

Induksi tidak langsung medan

melingkar Ini dengan menempatkan konduktor berarus ke dalam spesimen.

10

This method is known as the central conductor technique and is illustrated below

Metode ini dikenal sebagai teknik central conductor dan digambarkan di bawah.

Circular magnetic field in a

nonmagnetic material.

In a nonmagnetic material the lines of force will not stay in the material. For example, when a copper bar is used, the magnetic field is established around the bar as shown below.

Medan magnet melingkar dalam

material bukan magnet.

Dalam material bukan magnet, garis gaya tidak akan tinggal di dalam material. Sebagai contoh, ketika batang tembaga digunakan, medan magnet dibentuk melingkari batang seperti ditunjukkan di bawah.

Circular magnetic field in a

ferromagnetic material.

In a ferromagnetic material the lines of force are established within the material. Iron is permeable and readily conducts the magnetic field as shown below.

Medan magnet melingkar dalam

material feromagnetlk. Dalam material feromagnetlk garis gaya dibentuk di dalam material. Besi adalah permeable dan siap melakukan medan magnet seperti ditunjukkan di bawah

11

In both ferromagnetic and nonmagnetic materials, the lines of force are at right angles (90˚) to the direction of electric current flow. Iron particles will not be attracted to a magnetized part except where a flux leakage exists. A crack in the part as shown below would cause a typical indication.

Dalam material ferro-maknetik dan nonmagnetik, garis gaya tegak lurus (90°) terhadap arah aliran arus listrik. Partikel (serbuk) besi tidak akan tertarik (nempel) pada benda bermagnet kecuali adanya aliran kebocoran. Retak pada barang seperti ditunjukkan di bawah menyebabkan indikasi sejenis.

Circular magnetization will detect discontinuities that are between 45

and 90 degrees to the lines of force. A crack that runs parallel to the lines of force will not attract particles because no poles or flux leakage exists at the crack (see below).

Magnetisasi melingkar akan mendeteksi cacat antara 45 dan 90

derajat terhadap garis gaya.

Retak yang sejajar terhadap garis gaya tidak akan menarik partikel (serbuk) sebab tidak ada kutub atau tidak ada aliran kebocoran pada retakan (lihat di bawah).

The circular magnetization created

with prods will also only detect discontinuities that are essentially perpendicular to the lines of force.

Magnetisasi melingkar yang

diciptakan dengan prod juga akan hanya mendeteksi cacat yang tegak lurus dengan garis gaya.

12

Longitudinal magnetization

A longitudinal magnetic field is induced into a specimen by: Coil (solenoid) – when the length of the specimen is several times its diameter or cross section, the specimen can be succesfully magnetized by placing it lengthwise in the field of the coil (see below).

Magnetisasi memanjang

Medan magnet memanjang diinduksi ke dalam spesimen dengan: Coil (solenoid) – Jika panjang spesimen beberapa kali diameter atau garis tengahnya, spesimen dapat berhasil dimagnetisasi dengan menempatkan seluruh panjangnya dalam medan coil (lihat di bawah).

Yoke – a yoke may be used to magnetize a specimen longitudinally as shown below. The yoke is essentially a temporary horseshoe magnet. It is made of soft, low retentivity iron, which is magnetized by a small coil wound around its horizontal bar.

Yoke – yoke dapat digunakan untuk magnetisasi memanjang spesimen seperti ditunjukkan di bawah. Yoke esensinya adalah magnet tapal kuda (U) sementara. Dibuat dari besi lunak dengan retensivitas rendah, yang dimagnetisasi dengan coil yang dililitkan pada sekitar batang horisontalnya.

13

Note: both illustrations above use the older convention (+ to – using the right-hand rule) to demonstrate current flow.

When copper wire is wound into a coil, the lines of flux around each turn of the coil combine with those of each of the other turns in the coil. This increases the flux density in the longitudinal direction. The flux density is the greatest at the surface of the copper wire; therefore, flux density will be greatest at the inside surface of the coil. Parts being magnetized should be placed near the inside surface of the coil as shown below.

Ketika kawat tembaga dibentuk coil, garis aliran disekitar setiap putaran coil berkombinasi dengan putaran yang lain di dalam coil. Ini menambah density aliran dengan arah memanjang. Density aliran terbesar ada pada permukaan kawat tembaga; oleh karena itu, density aliran akan sangat besar di permukaan coil bagian dalam. Benda yang dimagnetisasi harus ditempatkan dekat dengan permukaan coil sebelah dalam seperti ditunjukkan di bawah.

Which of the discontinuities on the surface of the bar on the right would be detected if it were inspected in the coil on the left?

Cacat-cacat yang mana pada permukaan batang di sebelah kanan akan terdeteksi jika diinspeksi dengan coil di sebelah kiri?

14

Lesson – 3

Alternating current (AC) is the most widely used power source for conducting magnetic testing. AC can be readily converted to the low voltages used in magnetic particle inspection by the use of transformers. AC has little penetrating power and provides the best detection of surface discontinuities. It is not effective for sub surface Since AC is continuosly reversing direction, the magnetic field has a tendency to agitate or make the iron particles more mobile, this causes the iron particles to be more responsive to the flux leakage. Current reversal is illustrated below.

Arus bolak-balik (AC) adalah paling banyak digunakan sebagai sumber untuk melakukan pengujian magnetik. AC dapat dikonversi menggunakan voltase rendah dalam inspeksi partikel magnetik dengan menggunakan transformer.

AC mempunyai penetrasi kecil (dangkal) dan sangat baik untuk mendeteksi cacat-cacat

permukaan. AC tidak efektif untuk di bawah permukaan. Karena AC terus menerus arahnya bolak-balik, medan magnetnya mempunyai kecenderungan bergetar atau membuat partikel (serbuk besi) lebih mobile, ini menyebabkan partikel besi lebih peka terhadap kebocoran aliran. Arus bolak-balik digambarkan di bawah.

Direct current (DC) - single phase AC can be rectified to produce halfwave alternating current (HWAC), commonly called halfwave direct current (HWDC). HWDC means that the reverse polarity or negative portion of the sine curve is eliminated as below

Arus searah (DC) – satu phase AC dapat direktifikasi menjadi halfwave alternating current (HWAC), umumnya disebut half wave direct current (HWDC) HWDC maksudnya adalah polaritas terbalik atau bagian negatif pada kurva dihilangkan seperti di bawah

15

With HWDC there are intervals of individual pulses of direct current and also intervals when no current is flowing. Hysteresis loop

The permeability of a material can be determined by increasing the magnetizing force (electric current strength) until the material reaches its saturation point. Each type of material has a point of maximum flux density (saturation). If we place a piece of steel in a coil, through which alternating current is flowing, we can plot the relation between magnetizing current “H” and the flux density “B”. The result is a hysteresis loop as shown below.

Dengan HWDC ada interval pulsa individu dari arus searah dan juga interval ketika tidak ada arus mengalir. Diagram-Histeresis Permeabilitas material dapat ditentukan dengan meningkatkan kekuatan magnet (kekuatan arus elektrik) sampai material mencapai titik jenuh nya. Setiap jenis material mempunyai satu titik maksimum densitas fluks (kejenuhan). Jika kita tempatkan potongan baja di dalam coil, dialiri arus bolak-balik, kita dapat menggambar hubungan antara arus magnetasi "H" dan densitas fluks "B". Hasil adalah suatu diagram-histeresis seperti ditunjukkan di bawah.

At each increase of the force “H” there is an increase in flux density “B” until the saturation point is reached. The dashed line above (points 0 – a) shows the maximum flux density and is often referred to as the virgin curve. As the magnetic force is increased, the flux in the material increases quite rapidly at first, then more slowly until it reaches a point beyond which any increase in the magnetizing force does not increase the flux density (point a).

Pada setiap menambah kekuatan "H" ada peningkatan densitas fluks "B" sampai titik jenuh dicapai. Garis putus di atas (titik 0 - a) menunjukkan maksimum densitas fluks dan sering disebut kurva virgin. Jika kekuatan maknetis ditingkatkan, fluks dalam material meningkat dengan cepat pada mulanya, kemudian lebih pelan sampai menjangkau titik yang setiap penambahan kekuatan magnet tidak meningkatkan densitas (titik a).

16

As the magnetizing force is reduced to zero (from point a to b), the flux density slowly drops until the magnetizing force (current) is zero (see below). The ability of the steel to retain a certain amount of residual magnetism is called retentivity, as shown between points 0 and b

Ketika kekuatan magnet dikurangi ke nol (dari titik a ke b), densitas fluks perlahan turun sampai kekuatan magnet (arus) ke nol (lihat di bawah). Kemampuan baja menahan sisa magnet jumlah tertentu disebut retentivitas, seperti ditunjukkan antara titik 0 dan b.

When the magnetizing force is reversed, as always happens with AC, the flux density is reduced to zero at point c as shown below.

Ketika kekuatan magnet dibalik, biasa terjadi dengan AC, densitas fluks dikurangi ke nol pada titik c seperti ditunjukkan di bawah.

Coercive force is the reverse magnetizing force required to remove residual magnetism from the material as shown above. Hardened steel would require a stronger reverse magnetizing force to

Kekuatan koersif adalah kekuatan magnet terbalik yang diperlukan untuk menghilangkan sisa magnet dari material seperti ditunjukkan di atas. Baja keras akan memerlukan kekuatan magnet terbalik lebih kuat untuk

17

remove the residual magnetism. As the reverse magnetizing force is

increased beyond point c, the flux density increases to the saturation point in the reverse direction shown in point d below. Point e below shows the residual magnetic field in the reverse direction

menghilangkan sisa magnet. Ketika kekuatan magnet terbalik ditingkatkan di titik c, densitas fluks meningkat ke titik jenuh di arah sebaliknya ditunjukkan di titik d di bawah. Titik e di bawah menunjukkan sisa medan magnit arah kebalikan.

The force required to remove this residual field is shown between points 0 and f and is again called coersive force (see below).

Kekuatan diperlukan untuk menghilangkan sisa medan ini ditunjukkan antara titik 0 dan f dan lagi disebut kekuatan koersif (lihat di bawah).

The hysteresis loop is completed as the magnetizing force is again increased to a maximum flux density at point A.

Diagram-Histeresis telah lengkap, kekuatan magnet ditingkatkan lagi ke densitas fluks maksimum di titik a.

18

As shown on the previous page, a hysteresis loop is formed with every complete cycle of 60 CPS current. A hysteresis loop could also be used to describe the magnetization or demagnetization with DC where the current is either manually or automatically reversed between straight (+) polarity and reverse (-) polarity. A wide hysteresis loop indicates a material that is difficult to magnetize (one with a high reluctance). The hysteresis loop gets its name from the lag between the applied magnetizing force and the actual flux density in the part. This lag is shown between points 0 and F below

Ditunjukkan pada halaman sebelumnya, diagram-histeresis dibentuk dengan setiap siklus lengkap dari arus 60 CPS. Diagram-histeresis juga digunakan untuk menguraikan magnetisasi atau de-magnetisasi dengan DC dimana arus dibalik secara manual atau otomatis antara polaritas lurus (+) dan polaritas kebalikan (-) Diagram-histeresis yang lebar menandai suatu material yang sulit untuk dimagnetisasi (dengan reluctance tinggi) Diagram-Histeresis mendapatkan nama nya dari laju antara aplikasi kekuatan magnet dan densitas fluks aktuil dalam material. Laju ini ditunjukkan antara titik 0 dan F di bawah.

The distance between points 0 and F above will depend on the coercive force needed to overcome the reluctance of the steel. A hard steel would have the following qualities and would produce a wide hysteresis loop. 1. Low permeability – hard to

magnetize. 2. High retentivity – retains a strong

residual magnetic field.

Jarak antara titik 0 dan F di atas akan tergantung pada kekuatan koersif yang diperlukan untuk mengalahkan reluctance baja. Baja keras mempunyai kualitas berikut dan akan menghasilkan diagram-histeresis yang lebar 1. Permeability rendah – sulit untuk

dimagnitisasi. 2. Retentivity tinggi – menahan sisa

medan magnet yang kuat.

19

3. High coercive force – requires a high reverse magnetizing force to remove the residual magnetism.

4. High reluctance – high resistance

to magnetizing force. 5. High residual magnetism – retains

a strong residual magneting field.

3. Coercive force tinggi – memerlukan kekuatan magnetisasi terbalik yang tinggi untuk menghilangkan sisa magnet

4. Reluctance tinggi – resistensi tinggi untuk kekuatan magnetisasi

5. High residual magnetism – menahan sisa medan magnet yang kuat

A thin hysteresis loop indicates a material of low retentivity. The loop below shows the qualities of a soft material such as low carbon steel. The coercive force is low because the material retains only a weak residual magnetic field.

Diagram-histeresis yang tipis menandai suatu material retentivitas rendah. Diagram di bawah menunjukkan kualitas suatu material lunak seperti baja karbon rendah Kekuatan koersif rendah sebab material menahan hanya sisa medan magnet yang lemah

A soft or low carbon steel would have the following qualities. 1. High permeability – easy to

magnetize. 2. Low retentivity – retains a weak

residual magneting field. 3. Low coercive force – requires a

low reverse magnetizing force to remove the residual magnetism.

4. Low reluctance – low resistance to

magnetizing force. 5. Low residual magnetism – retains

a weak residual magnetic field.

Baja lunak atau baja karbon rendah akan mempunyai kualitas yang berikut. 1. Permeability tinggi – mudah untuk

dimagnetisasi 2. Retentivity rendah – menahan sisa

medan magnet yang lemah 3. Coerciive force rendah –

memerlukan kekuatan magnetis terbalik rendah untuk menghilangkan sisa magnet

4. Reluctance rendah – resistensi rendah kekuatan magnetisasi.

5. Residual magnetism rendah – menahan sisa medan magnet yang lemah

20

Lesson – 4

Direct current field distribution

Solid nonmagnetic conductor

When direct current is passed directly through a solid nonmagnetic conductor, such as a copper bar, the following can be observed :

Distribusi medan DC

Konduktor nonmagnetis (pejal)

Ketika arus searah (DC) dilewatkan langsung melalui konduktor nonmagnetis (pejal) seperti batang tembaga, berikut dapat diamati :

A. The magnetic field strength varies

from zero at the center to a maximum at the surface (as shown on page 2).

B. The field strength outside the conductor diminishes with the distance from the central conductor’s center (e.g. the field at two times the radius from the center is half the field at the surface as shown above).

A. Kekuatan medan magnet bervariasi dari nol di pusat ke maksimum di permukaan (seperti ditunjukkan pada halaman 2).

B. Kekuatan medan di luar konduktor berkurang dengan jarak dari pusat konduktor (misal. medan pada dua kali radius dari pusat adalah separuh medan di permukaan seperti ditunjukkan di atas).

Solid magneting conductor

Distribution of a direct current magnetic field within a magnetic article can be illustrated graphically as shown below.

Konduktor magnetis (pejal)

Distribusi medan magnet arus searah di dalam magnetis artikel dapat digambarkan dengan nyata di bawah.

21

The flux density increases evenly from zero until it reaches strength at the surface. Because of the permeability of steel, the field strength is great within a magnetic conductor as compared to a nonmagnetic conductor. The flux density drops rapidly just outside the surface of the steel bar shown above. The field strength outside a solid conductor is the same with either magnetic or nonmagnetic conductor. Hollow magnetic conductor

Permeability is again a factor in determining field strength. If the outer diameter and current flow are identical, when comparing solid and hollow conductor, the field strength will be the same.

Densitas fluks meningkat rata dari nol sampai mencapai kekuatan pada permukaan. Oleh karena permeabilitas baja, kekuatan medan besar di dalam konduktor magnetis dibandingkan dengan konduktor nonmagnetis. Densitas fluks menurun dengan cepat di luar permukaan batang baja ditunjukkan di atas. Kekuatan medan di luar konduktor (pejal) adalah sama dengan konduktor magnetis atau nonmagnetis Konduktor magnet berongga

Permeabilitas lagi sebagai faktor di dalam menentukan kekuatan medan. Jika diameter luar dan aliran arus sama, ketika membandingkan konduktor pejal dan berongga, kekuatan medan akan sama.

22

Hollow nonmagnetic conductor

In both magnetic and nonmagnetic hollow conductors, the field strength is zero at the inner surface and increases to maximum at the outer surface.

Konduktor nonmagnetic berongga

Di dalam konduktor berongga yang magnetis dan nonmagnetic, kekuatan medan adalah nol di permukaan bagian dalam dan meningkat ke maksimum di permukaan luar

23

As with both solid and hollow, and magnetic and nonmagnetic, the field strength outside the conductor diminishes with the distance from the central conductor’s center. However, the difference between the permeability of magnetic and nonmagnetic materials affects the field strength within the conductor. Because of the low permeability of a nonmagnetic conductor, the field strength is relatively low. (see above and compare to page 3.)

Seperti dengan pejal dan berongga, dan magnetis dan nonmagnetis, kekuatan medan di luar konduktor berkurang dengan jarak dari pusat konduktor Bagaimanapun, perbedaan antara permeabilitas material magnetis dan nonmagnetis mempengaruhi kekuatan medan di dalam konduktor Oleh karena permeabilitas rendah dari konduktor nonmagnetis, kekuatan medan relatif rendah. (lihat di atas dan bandingkan dengan halaman 3.)

As shown below, direct current flowing through a central conductor will produce a maximum field on the inside surface of the tube being inspected.

Ditunjukkan di bawah, arus searah mengalir melalui pusat konduktor akan menghasilkan medan maksimum pada permukaan dalam pipa yang diinspeksi

24

Since the magnetizing force is from the field external to the central conductor, it is obvious (by comparing previous sketches) that either a magnetic or nonmagnetic bar could be used for a central conductor. However, a material such as copper is often recommended as a central conductor because there is less heat build-up due to better conductivity.

Karena kekuatan magnetisasi dari medan luar pusat konduktor, ini jelas (dengan membandingkan sket sebelumnya) bahwa baik batang magnetis atau nonmagnetic dapat digunakan untuk pusat konduktor Bagaimanapun, material seperti tembaga sering direkomendasikan sebagai pusat konduktor sebab lebih sedikit panas karena konduktivitasnya lebih baik.

Alternating current field distribution

Up to this point, all field distributions have assumed the use of dirrect current (DC). Alternating current (AC) tends to flow near the surface of a conductor. This phenomenon is known as “skin effect”. It is shown below that AC provides a concentrated flux density near the surface which provides for good detection of surface discontinuities.

Distribusi medan arus bolak-balik

Sampai disini, semua distribusi medan diasumsikan menggunakan arus searah (DC). Arus bolak-balik (AC) cenderung untuk mengalir dekat permukaan konduktor. Peristiwa ini dikenal sebagai "skin effect". Ditunjukkan di bawah bahwa AC menyediakan konsentrasi densitas fluks dekat permukaan yang baik untuk mendeteksi cacat permukaan

25

It is also shown above that DC provides the best conditions for locating subsurface discontinuities because of the distribution of the flux density. The field strength outside the conductor is comparable for both AC and DC. As with DC, both conductivity and permeability affect the field strength and distribution.

Juga ditunjukkan di atas bahwa DC menyediakan kondisi terbaik untuk melokalisasi cacat di bawah permukaan karena distribusi densitas fluks nya Kekuatan medan di luar konduktor adalah sama untuk AC dan DC Seperti dengan DC, konduktivitas dan permeabilitas mempengaruhi kekuatan medan dan distribusinya

Sensitivity of methods. It is well established that the AC method is best suited for finding surface defects. However, the chart below illustrates the ability of various currents using both wet and dry magnetic particles in locating subsurface discontinuities

Kepekaan metoda.

Ini dibentuk dengan baik bahwa metoda AC terbaik untuk menemukan cacat permukaan Bagaimanapun, tabel di bawah menggambarkan kemampuan berbagai arus menggunakan partikel magnetis basah dan kering dalam melokalisasi cacat di bawah permukaan

26

27

Lesson – 5

Current requirements (circular

magnetization)

The amount of current will vary with the shape and permeability of the material being tested. A test specimen with a typical indication is a good method to assure that only enough current is used to show the indication. Too much current will burn the part or may cause heavy accumulations of iron particles. Too little current may not provide sifficient flux leakage to attract the iron particles. The following rule is used to determine the current needed : 800-1000 amperes per inch of article thickness or diameter. To use this rule on articles of greater thickness, just multiply the 800 and 1000 by the number of inches of article thichness. What amperage would be used on the following part ? Steel bar 10 x 3 x 2 inches thick Answer : 1600 to 2000 AMPS What amperage range is required to circularly magnetize the bar shown in the head shot below ? Answer : 800 – 1000 for first shot 2000 – 2500 for second shot

Persyaratn arus (magnetisasi

melingkar)

Jumlah arus akan berbeda sesuai bentuk dan permeabilitas material yang diuji. Spesimen dengan indikasi sejenis adalah metoda yang baik untuk meyakinkan bahwa arus yang cukup digunakan untuk menunjukan indikasi. Terlalu besar arus akan membakar benda uji atau dapat menyebabkan akumulasi partikel besi Terlalu kecil arus tidak akan menyediakan kebocoran fluks yang cukup untuk menarik partikel besi Aturan berikut digunakan untuk menentukan arus yang diperlukan 800-1000 ampere per inci ketebalan artikel atau diameter. Untuk menggunakan aturan ini pada artikel dengan ketebalan lebih besar, tinggal mengalikan 800 dan 1000 dengan jumlah ketebalan artikel (inci) Berapa ampere akan digunakan pada benda yang berikut ? Batang baja 10 x 3 x 2 inci tebal Jawab : 1600 sampai 2000 AMPS Berapa ampere diperlukan untuk magnetisasi melingkar pada batang ditunjukkan pada head shot di bawah ? Jawab : 800 – 1000 untuk inspeksi pertama 2000 – 2500 untuk inspeksi kedua

28

The rule of using 800-1000 amperes per inch of thickness also applies to circular magnetization with a central conductor. Article thickness is taken from the outside diameter of the article. What would the ampere ranges be for the three parts shown on the central conductor below? Answer : 800 – 1000 for 1-inch nut 1600 – 2000 for 2-inch ring 2400 – 3000 for 3-inch spacer

Peraturan penggunaan 800-1000 ampere per inci ketebalan berlaku juga untuk magnetisasi melingkar dengan pusat konduktor Ketebalan artikel diambil dari diameter luar artikel. Berapa ampere cakupan untuk ke tiga benda ditunjukkan pada pusat konduktor di bawah? Jawab : 800 – 1000 untuk baut 1 inci 1600 – 2000 untuk ring 2 inci 2400 – 3000 untuk spacer 3 inci

29

Current requirements (longitudinal

magnetization)

When a coil is used to produce longitudinal magnetization, the effective field it creates is determined by the product of the number of amperes and the number of turns in the coil. For example, a current of 800 amperes through a five-turn coil creates a magnetizing force of 4000 ampere turns. The amount of current needed for longitudinal magnetization with a coil is controlled by the formula:

NI = 45,000

L/D Ratio I = current in amperes N = number of turns in coil L = length of article D = diameter or thickness of article The figure 45,000 is a constant for all computations. L/D is the length to diameter, or thickness, ratio of the part. NI is the ampere-turns. When the number of ampere-turns is found using the above formula, the next step is to divide the ampere-turns by the number of turns in the coil. This will determine the magnetizing current needed. Most coils typically have three to five turns. What magnetizing current would be needed for a part 16 inches long with a diameter of 2 inches, using a five-turn coil? Answer : 1125 Amperes

Persyaratan arus (magnetisasi

memanjang)

Jika coil digunakan untuk menghasilkan magnetisasi memanjang, medan efektif ditentukan oleh produk besarnya ampere dan jumlah lilitan pada coil. Contoh, arus 800 ampere melalui lima lilitan coil menciptakan kekuatan magnetisasi 4000 lilitan amper. Besarnya arus diperlukan untuk magnetisasi memanjang dengan coil dikendalikan dengan rumus :

NI = 45,000

Rasio L/D I = arus dalam ampere N = jumlah lilitan pada coil L = panjang artikel D = diameter atau tebal artikel Nilai 45,000 adalah konstan untuk semua perhitungan. L/D adalah panjang terhadap diameter, atau tebal, perbandingan dari benda. NI adalah ampere-lilitan. Jika jumlah ampere-lilitan ditemukan menggunakan rumus di atas, langkah berikutnya membagi ampere-lilitan jumlah lilitan pada coil. Ini akan menentukan arus magnetisasi yang diperlukan. Kebanyakan coil mempunyai tiga sampai lima lilitan. Berapa arus magnetisasi yang diperlukan untuk panjang 16 inci dengan diameter 2 inci, menggunakan lima-lilitan coil ? Jawab : 1125 Ampere

30

When using the formula NI = 45,000 L/D ratio The following assumptions are made: 1. An article greater than 18 inches

requires more than one coil shot. 2. The cross section of the article is not

greater then one-tenth the area of the coil opening.

3. The article has an L/D ratio of between 2 and 15.

4. The article is placed against the inside wall of the coil, and not in the center where the flux density is zero

Jika menggunakan rumus NI= 45,000 Rasio L/D Asumsi berikut dibuat: 1. Artikel lebih besar dari 18 inci

memerlukan lebih dari satu coil shot 2. Penampang artikel tidak lebih besar

seper-sepuluh dari area bukaan coil 3. Artikel mempunyai rasio L/D antara 2

dan 15. 4. Artikel ditempatkan di dinding dalam

coil, dan bukan di tengah di mana densitas fluks adalah nol.

Prod magnetization

Prods are current-carrying conductors (usually copper) which are used to magnetize localized areas as shown below. Caution : the use of prods may be restricted for some applications due to the possibility of burns at the point of contact.

Magnetisasi dengan prod

Prod adalah konduktor berarus (umumnya tembaga) yang digunakan untuk magnetisasi area lokal seperti ditunjukkan di bawah. Perhatian : penggunaan prod mungkin dilarang untuk beberapa aplikasi karena kemungkinan membakar titik kontrak.

31

Prod magnetization creates a circular magnetic field in the part. In the sketch above can you use the left-hand rule to determine if the current is flowing from A to B or from B to A?

Magnetisasi prod menghasilkan medan magnet melingkar pada benda. Pada sket di atas dapatkah anda menggunakan kaidah tangan kiri untuk menentukan jika arus mengalir dari A ke B atau dari B ke A ?

A guideline for determining how much direct current and what prod spacing are best for any given testing problem is shown below.

Petunjuk untuk menentukan berapa arus searah dan jarak prod terbaik untuk pengujian, ditunjukkan di bawah.

Prod spacing, inches Section thickness, inches

Under ¾ inch ¾ inch and over 2 to 4 200 to 300 amperes 300 to 400 amperes Over 4 to less than 6 300 to 400 amperes 400 to 600 amperes 6 to 8 400 to 600 amperes 600 to 800 amperes When halfwave direct current (HWDC) is used, the field strength per ampere is about the same as with direct current (DC) at typical prod spacings (6 to 8 inhes) However, since HWDC consumes less power and produces lower heating effects at the prod contact points, it is often recommended. HWDC also produces better powder mobility than DC.

Jika halfwave arus searah ( HWDC) digunakan, Kekuatan medan per ampere kira-kira sama dengan arus searah (DC) pada jarak prod (6 sampai 8 inci) Bagaimanapun, karena HWDC mengkonsumsi lebih sedikit tenaga dan menghasilkan efek panas rendah titik kontak prod, hal ini sering direkomendasikan. HWDC juga menghasilkan mobilitas serbuk lebih baik dibanding DC.

32

The prods should be placed on the part so that the resultant circular field is at 90 degrees to the suspected discontinuities.

Prod harus ditempatkan pada bahan sehingga resultan medan melingkar pada 90 derajat terhadap cacat yang dicurigai

Demagnetization

A residual magnetic field may not be desirable in the part for several reasons: 1. Residual fields will affect magnetic

compasses or create problems with delicate instrument.

2. Residual fields in the rotating parts will attract metal particles, causing excessive wear or binding.

3. Parts are also demagnetized so that all magnetic particles can be removed for further processing.

4. Residual fields can cause “ARC

BLOW” which deflects the molten metal during DC welding operations.

Review of residual magnetism

1. The residual field is in the same direction as the magnetic field.

2. The residual field is weaker than the magnetizing field.

3. The original magnetizing force causes

Demagnetisasi

Medan sisa magnet bisa tidak diinginkan pada bahan dengan beberapa alasan : 1. Medan sisa akan mempengaruhi

kompas magnet atau menimbulkan masalah pada instrumen

2. Medan sisa pada alat berputar akan menarik partikel metal, menyebabkan pengausan berlebih

3. Bahan di demagnetisasi sehingga semua partikel magnetis dapat dihilangkan untuk proses selanjutnya

4. Medan sisa dapat menyebabkan " ARC BLOW" yang membelokkan cairan metal selama operasi pengelasan DC.

Tinjauan ulang sisa magnet

1. Medan sisa arahnya sama seperti medan magnetisasi

2. Medan sisa lebih lemah dari medan magnetisasi.

3. Kekuatan magnetisasi awal

33

the residual field. 4. When an article has been magnetized

in more than one direction, the second field applied completely overcomes the first field. However, this is only true if the second field is stronger than the first.

When the second field applied is not stronger than the first field, then a combination circular-longitudinal residual field will result.

menyebabkan medan sisa. 4. Ketika artikel telah dimagnetisasi

lebih dari satu arah, medan kedua yang diaplikasikan sepenuhnya mengalahkan medan pertama. Bagaimanapun, ini benar jika medan kedua lebih kuat dari yang pertama.

Jika medan kedua tidak lebih kuat dari medan pertama, akan menghasilkan sisa medan kombinasi melingkar-memanjang

It is difficult to tell whether a circularly magnetized bar is demagnetized because the flux lines do not normally leave the bar. On the other hand, it is easy to tell if a longitudinally magnetized bar is still magnetized or demagnetized. Therefore, it is often recommended that a circularly magnetized part be longitudinally magnetized and then go through the demagnetized procedure

Sulit dikatakan apakah batang yang dimagnetisasi melingkar sudah didemagnetisasi sebab garis fluks tidak meninggalkan batang Pada sisi lain, mudah dikatakan jika batang yang dimagnetisasi memanjang masih bermagnet atau tidak bermagnet. Oleh karena itu, sering direkomendasikan bahwa bahan yang dimagnetisasi melingkar, dimagnetisasi memanjang dan kemudian ke prosedue demagnetisasi

34

Demagnetizing a part that has been

longitudinally magnetized Each time the magnetizing field is reduced and reversed, the residual field is reduced. Reversing the magnetic field

1. Reversing the part in the magnetic field.

2. Reversing the current through the coil.

3. Reversing the coil (turn the coil 180o) Reducing the magnetic field

1. Reduce the magnetizing current. 2. Move the part away from the coil. 3. Move the coil away from the part. Any method of demagnetization will combine one of the methods to reduce the magnetizing field with one of the methods to reverse the magnetizing field. Demagnetization is defined as :

The removal of residual magnetism by simultaneously or alternatively reducing the strength and reversing the direction of a magnetic field. Demagnetization procedures

1. Alternating current coil method : Alternating current is electrical current flowing through a wire, first in one direction, then in the opposite direction. Each time the current reverses direction, the magnetic field of the coil reverses. (this meets one of the two requirements for demagnetization.) To complete the demagnetization process, the part is placed in the reversing magnetic field as shown below, and the current is slowly reduced which reduces the strength of the magnetic field. A rheostat is often used to reduce the current through the coil.

Demagnetisasi bahan yang telah

dimagnetisasi memanjang Setiap medan magnet dikurangi dan dibalik, sisa medan dikurangi Membalik medan magnet

1. Membalikkan bahan di dalam medan magnet.

2. Membalikkan arus melalui coil. 3. membalikkan coil (putar coil 180˚) Mengurangi medan magnet

1. Mengurangi arus magnetisasi. 2. Lewatkan bahan melalui coil. 3. Lewatkan coil melalui bahan Setiap metoda demagnetisasi akan mengkombinasikan satu metoda untuk mengurangi medan magnet dengan satu metoda untuk membalikkan medan magnet Demagnetisasi digambarkan

sebagai: Menghilangkan sisa magnet dengan serempak atau secara berurutan mengurangi kekuatan dan membalikkan arah medan magnet. Prosedur demagnetisasi

1. Metoda coil arus bolak-balik: Arus bolak-balik adalah aliran arus elektrik melalui kawat, pertama dalam satu arah, kemudian di arah kebalikan. Setiap arah arus terbalik, medan magnet pada coil terbalik. (ini memenuhi satu dari dua persyaratan untuk demagnetisasi)

Untuk melengkapi proses demagnetisasi, barang ditempatkan dalam medan magnet terbalik seperti ditunjukkan di bawah, dan arus pelan-pelan dikurangi yang mengurangi kekuatan medan magnet. Rheostat sering digunakan untuk mengurangi arus melalui coil.

35

Reducing the magnetizing field in an AC coil demagnetizer can also be done by slowly moving the article away from the coil.

Mengurangi medan magnet di dalam coil AC demagnetizer dapat juga dilakukan dengan pelan-pelan artikel dilewatkan coil.

2. Demagnetization using direct

current

With DC the current is not automatically reversed, it is therefore necessary to have some mechanical means to reverse the current. Because DC is more penetrating than AC, it is used on large parts. The maximum degree of demagnetization can be obtained with DC when the field is reversed at a frequency of one reversal per second. In DC demagnetization, the magnetizing field should be reduced first, then reversed. A rule of thumb for demagnetizing soft iron : at least 10 reversals, but not over 30. When an article is demagnetized, the earth’s field will leave a smaller amount of residual magnetism in the article if the demagnetizing field is also in a north-south direction. Where complete demagnetization is required, the demagnetization field must be placed in an east-west direction (the coil opening facing east and west).

2. Demagnetisasi menggunakan

arus searah

Dengan DC arus tidaklah secara otomatis dibalikkan, perlu mempunyai beberapa alat mekanis untuk membalikkan arus Sebab DC lebih menembus dibanding AC, ini digunakan pada barang-barang yang besar. Derajat maksimum demagnetisasi dapat diperoleh dengan DC ketika medan dibalik pada frekwensi satu pembalikan per detik.

Dalam demagnetisasi DC, pertama medan magnet harus dikurangi, kemudian dibalik Aturan untuk demagnetisasi besi lunak : sedikitnya 10 pembalikan, tetapi tidak lebih 30. Ketika artikel di demagnetisasi, medan bumi akan meninggalkan sedikit sisa magnet pada artikel jika medan demagnetisasi juga di arah utara-selatan Dimana demagnetisasi lengkap diperlukan, medan demagnetisasi harus ditempatkan ke arah timur-barat (pintu coil menghadap timur dan barat).