SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176
UJI TAK MERUSAK KOMPONEN LOCK ACTUATOR MENGGUNAKAN TEKNIK RADIOGRAFI NEUTRON Juliyani, Setiawan dan Sutiarso Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir - BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL KAWASAN PUSPIPTEK Serpong Gd. 40 – Tangerang Selatan Email:
[email protected]
Abstrak UJI TAK MERUSAK KOMPONEN LOCK ACTUATOR MENGGUNAKAN TEKNIK RADIOGRAFI NEUTRON. Telah dilakukan uji tak merusak komponen lock actuator menggunakan teknik radiografi neutron. Lock actuator adalah perangkat mekanik yang dikontrol oleh Central Lock Module yang berisi rangkaian elektronik, yang mengatur agar lock actuator bekerja untuk membuka atau mengunci pintu mobil. Uji tak merusak menggunakan teknik radiografi neutron ini bertujuan untuk mengetahui jenis kerusakan dari komponen lock actuator dengan membandingkan yang rusak dengan yang baru. Metoda yang dipakai untuk uji tak merusak komponen lock actuator adalah metoda film (metoda langsung). Dari hasil radiografi terbukti bahwa pengambilan gambar telah memenuhi standar radiografi ASTM dengan densitas background 2.2, 7 garis, 3 lubang pada sensitivity indicator (SI) dan hasilnya memberikan gambar yang cukup baik. Pada lock actuator baru terlihat motor DC-nya masih dalam kondisi baik, sedangkan lock actuator yang rusak terlihat lapisan isolator pembatas kumparan sudah meleleh. Dengan uji tak merusak menggunakan teknik radiografi neutron dapat dideteksi secara dini jenis kerusakan komponen lock actuator yang terdapat pada bagian dalamnya tanpa harus membongkarnya. Kata kunci: lock actuator, radiografi neutron, uji tak merusak
Abstract NON-DESTRUCTIVE TEST OF LOCK ACTUATOR COMPONENT USING NEUTRON RADIOGRAPHY TECHNIQUE. Non-destructive test of lock actuator using neutron radiography technique has been done. The lock actuator is a mechanical system which is contolled by central lock module consisting of electronic circuit which drives the lock actuator works accordingly to open and lock the vechicle door. The non- destructive test using neutron radiography is carried out to identify the type of defect is presence by comparing between the broken and the brand new one. The method used to test the lock actuator component is film method (direct method). The result shows that the radiography procedure has complied with the ASTM standard for neutron radiography with background density of 2.2, 7 lines and 3 holes was seen in the sensitivity indicator (SI) and the quite good image quality was obtained. In the brand new actuator is seen that isolator part which separated the coils has melted. By this non-destructive test using neutron radiography technique is able to detect in early stage the type of component’s defect inside the lock actuator without to dismantle it. Keywords: lock actuator, neutron radiography, non-destructive test.
PENDAHULUAN Fasilitas radiografi neutron terdiri dari sumber neutron, inner collimator, outer collimator, shutter
Juliyani, dkk
dan dudukan benda uji. Sumber neutron berasal dari RSG-GAS melalui S2. Inner collimator dan outer collimator berfungsi untuk menyearahkan berkas
445
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 neutron. Secara skematik fasilitas radiografi neutron yang berada di PTBIN-BATAN diperlihatkan pada Gambar 1. Radiografi neutron adalah suatu metoda pengujian bahan yang sangat efisien tanpa harus merusak bahan yang diuji dan memiliki kelebihan dibanding sinar-X, karena neutron diatenuasi dengan baik oleh bahan khususnya yang mengandung unsur-unsur ringan seperti hidrogen, boron, karbon, dan sebagainya. Sebaliknya neutron ditransmisikan dengan baik oleh bahan-bahan yang mengandung unsur berat seperti timah, nikel, besi dan unsur logam lainnya, sehingga benda uji dengan bentuk apapun dapat diperiksa atau diuji tanpa kesulitan berarti. Hal ini sangat diperlukan oleh dunia industri [1]. Radiografi neutron adalah sebuah peralatan yang pengujiannya memakai uji tak merusak (non destructive test) dan menggunakan neutron sebagai medianya. Uji tak merusak menggunakan teknik radiografi neutron ini bertujuan untuk mengetahui jenis kerusakan dari komponen lock actuator
dengan membandingkan yang rusak dengan yang baru. Dengan teknik pencitraan menggunakan radiografi neutron pada bahan industri, dapat dilihat struktur yang terdapat pada bagian dalam dari bahan tersebut. Salah satu contoh bahan industri yang banyak kita jumpai di pasaran dan juga banyak digunakan pada suatu industri adalah central lock, yaitu suatu kunci yang digunakan pada pintu kendaraan roda empat yang bekerja berdasarkan prinsip kerja motor DC. Komponen utama dari suatu lock actuator terdiri motor DC dan roda gigi. Semua komponen yang terdapat di bagian dalam lock actuator tersebut tidak dapat dilihat secara langsung, metoda yang terdapat pada radiografi neutron yaitu metoda film (metoda langsung) diharapkan dapat melihat komponen utama dari suatu lock actuator tanpa harus merusak bagian luar dari lock actuator tersebut.
Gambar 1. Skema fasilitas radiografi di PTBIN-BATAN
TEORI Prinsip Kerja Radiografi Neutron Prinsip kerja radiografi neutron tidak berbeda dengan prinsip kerja radiografi gamma maupun sinar-X, dimana atenuasi sampel atau benda uji merupakan hal utamanya. Sinar berkas neutron yang melewati bahan benda uji akan terserap sesuai dengan atenuasi bahan itu sendiri. Berkas neutron yang lolos dari benda uji akan ditangkap oleh
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
converter dan diubah menjadi partikel yang dapat menghitamkan film. Jumlah partikel sebanding dengan berkas neutron yang lolos. Setiap ketidakseragaman dalam benda uji atau kerusakan seperti lubang (hole), crack dan benda asing mempunyai atenuasi yang berbeda. Perbedaan atenuasi ini akan diterjemahkan oleh konverter menjadi gambar pada film yang memiliki densitas yang berbeda, sehingga kehitaman atau densitas film merupakan gambaran keadaan benda uji tersebut. Secara sederhana prinsip kerja dan
446
Juliyani, dkk
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 pengambilan gambar dengan radiografi neutron diperlihatkan pada Gambar 2. Dari Gambar 2 terlihat bahwa neutron yang lolos dari penyerapan benda uji akan memberikan tingkat kehitaman yang
berbeda seperti terlihat tebal tipis bahan akan berpengaruh terhadap tingkat kehitaman film, begitu pula adanya lubang akan membuat benda uji mempunyai ketebalan yang berkurang (2).
Gambar 2. Prinsip kerja uji tak merusak menggunakan radiografi neutron (2) Sampel standar SI Untuk mengetahui unjuk kerja dari fasilitas radiografi neutron perlu dilakukan pengukuran kualitas berkas menggunakan sampel standar ASTM E-545 yang dikenal sebagai Beam Purity Indikator (BPI) dan Sensitivity Indikator (SI). Untuk melihat apakah pengukuran sudah memenuhi standar ASTM cukup dilakukan pengukuran SI saja. Sensitivity Indikator Sensitivity Indikator konfigurasinya terdiri dari empat step yang seperti tangga dan terbuat dari plastik dengan lubang – lubang kecil (hole) dan celah – celah (gaps) dengan ukuran yang diketahui
yang sengaja dibuat untuk mengukur resolusi dari alat radiografi. Besarnya resolusi tergantung pada kemampuan si pembaca film dalam melihat ukuran lubang atau celah terkecil yang bisa dilihat oleh yang bersangkutan. Dari sensitivity Indicator (SI) dapat diperoleh data kemampuan peralatan dalam memotret suatu benda. Ukuran lubang, garis dan ketebalan dari sampel standar SI tersebut dapat dilihat pada Tabel.1 dan Tabel.2. Adapun cara membacanya adalah dengan menghitung jumlah garis dan lubang yang terlihat. Sampel standar Sensitivity Indicator (Gambar 3) menunjukkan bentuk sampel sesungguhnya (pojok kiri atas) dan gambar sketsanya yang menunjukkan jumlah garis dan lubang pada sampel standar tersebut [3].
Gambar 3. Sampel standar Sensitivity Indicator [3] Juliyani, dkk
447
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176
Tabel 1. Ukuran lubang pada sampel standar SI dengan ketebalannya (ASTM E545-86)[3]. Nomor Lubang
Ukuran Lubang (mm)
Tebal bahan (mm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0.51 0.51 0.51 0.51 0.25 0.25 0.25 0.25 0.13 0.13 0.13 0.13
0.64 1.27 2.54 5.08 0.64 1.27 2.54 5.08 0.64 1.27 2.54 5.08
Tabel 2. Ukuran ketebalan garis yang terdapat pada sampel standar SI (ASTM E545-86) [3]. Nomor Garis
Tebal Garis (mm)
1 2 3 4 5 6 7
0.25 0.13 0.10 0.076 0.051 0.025 0.013
Central lock system Hampir setiap mobil baru sudah dilengkapi sistem Central Lock. Cukup kunci pintu dari satu pintu, maka pintu yang lain akan ikut mengunci, sama halnya saat membuka kunci pintu. Pengembangan dari fungsi Central Lock System dipadu dengan remote control sebagai pengontrol penguncian pintu dari jauh, atau sering disebut dengan Keyless Entry. Juga ditambahkan modul Alarm System yang umumnya sudah menyatu dengan Remote Controlnya. Yang kesemua fungsi tersebut adalah untuk memudahkan dan meningkatkan kenyamanan kita dalam berkendaraan. Di pasaran, umumnya satu set Central Lock System umumnya berisi antara lain sebagai berikut: 1 set kabel untuk 4 pintu, 4 batang (rod) penarik/pendorong, 4 batang dudukan Lock Actuator, 1 unit Central Lock Module dan 1 STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
set sekrup, baut, dsb. Lock Actuator adalah mekanik penarik/pendorong. Komponen ini yang akan menarik/mendorong tuas pengunci pintu. Lock Actuator ini dikontrol oleh Central Lock Module. Lock Actuator utama mempunyai 5 kabel: Hijau, Biru, Coklat, Putih dan Hitam, sedangkan lock actuator tambahan hanya mempunyai 2 kabel: hijau dan biru yang digunakan menghubungkan ke sumber daya (Gambar 4). Umumnya Lock Actuator yang dijual di pasaran mempunyai kekuatan dan jarak gerak yang hampir sama, yaitu kekuatan dorong/tarik sebesar (32 4) N dan jarak gerak sekitar (18 1) mm. Selain sebagai aktuator, komponen ini juga berfungsi sebagai pengatur penguncian, jadi ketika kita mengunci pintu dengan menekan knob pengunci dengan tangan, maka aktuator ini akan memberi informasi kepada Central Lock Module untuk juga mengatur Lock Actuator yang lain untuk bergerak sama. Cara pemasangan Lock Actuator adalah dengan menyambung batang (rod) dengan batang (rod) / tuas pengunci yang ada di tiap pintu. Setiap model mobil memiliki desain tuas/batang (rod) yang berbeda-beda, jadi silahkan disesuaikan teknik pemasangannya dengan desain konstruksi yang ada. Begitu juga dengan penempatan lock actuator pada rangka pintu. Central Lock Module adalah unit utama yang mengatur/mengontrol seluruh lock actuator, berisi rangkaian elektronik yang mengatur agar lock actuator hanya bekerja (diberi tegangan listrik) sekitar 1-2 detik saja untuk membuka atau menutup. Hal ini berguna untuk mencegah rusaknya/ terbakarnya motor yang ada di dalam lock actuator [4]. Central lock atau kunci utama adalah kunci yang bekerja berdasarkan kerja dari motor DC (Gambar 5). Artinya kunci ini bekerja bila motor diberi tegangan DC. Motor DC berfungsi sebagai pemutar roda gigi. Sedangkan prinsip kerja dari motor DC adalah mengubah energi elektrik menjadi energi mekanik. Sebuah motor DC sederhana dibangun dengan menempatkan kawat yang dialiri arus di dalam medan magnet. Kawat yang membentuk loop ditempatkan sedemikian rupa diantara dua buah magnet permanen. Bila arus mengalir pada kawat, arus akan menghasilkan medan magnet sendiri yang arahnya berubah-ubah terhadap arah medan magnet permanen sehingga menimbulkan putaran [5]. Loop ABCD berada dalam satu medan magnet. Jika arah flux magnet B berasal dari kutub U ke kutub S dari magnet permanen dan pada loop dialiri arus listrik dengan arah ABCD maka pada sisi AB akan terjadi gaya F1 yang mengarah ke bawah, dan pada sisi CD juga terjadi gaya F2 yang
448
Juliyani, dkk
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 mengarah ke atas sesuai dengan aturan tangan kanan. Gaya F1dan F2 tersebut menyebabkan loop berputar berlawanan dengan arah jarum jam. Peroses tersebut terjadi terus-menerus dan merupakan dasar dari pembentukan sebuah motor [5] .
Gambar 4. Lock actuator tambahan (2 kabel) [4]
lock actuator tambahan (dua buah) dengan dua kondisi yang berbeda (baru dan rusak). Cara kerja : Pemasangan benda uji pada kaset yang digunakan didampingi oleh sampel standar SI, bertujuan untuk menganalisa hasilnya apakah sudah cukup memadai untuk memberikan informasi yang akan dilihat. Selanjutnya dengan menggunakan film AGFA D7, konverter 125 dan waktu penyinaran selama 70 detik. Hasil penyinaran masih berupa film laten (belum tampak). maka untuk dapat melihat film yang telah disinari tersebut harus dilakukan proses pencucian film. Proses pencucian dilakukan diruang gelap, yang diharapkan nantinya setelah proses pencucian fim akan memberikan hasil yang memiliki resolusi dan kontras yang cukup baik.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 5. Cara kerja motor DC METODE Metoda yang dipakai untuk uji tak merusak komponen lock actuator adalah metoda film (metoda langsung). Diharapkan akan diperoleh hasil film yang dapat menginformasikan komponen yang terdapat pada bagian dari lock actuator tersebut. Bahan yang digunakan :
Setiap pengujian menggunakan radiografi neutron sebaiknya didampingi dengan sampel standar (di sini digunakan sampel standar SI) untuk menentukan apakah hasil pengambilan gambarnya sudah dilakukan dengan waktu eksposur yang tepat sehingga memberikan gambar yang optimal atau belum. Dari hasil pengujian setelah melewati proses pencucian film dapat terlihat bahwa pengujian yang dilakukan telah cukup memberikan informasi. Di sini terlihat kualitas neutron dan resolusi yang dihasilkan cukup baik, terlihat di sini sampel standar Sensitivity Indikator (SI) yang digunakan sebagai referensi terlihat cukup jelas (3 lubang dan 7 garis). Dari hasil radiografi terbukti bahwa pengambilan gambar telah memenuhi standar dengan densitas background 2,2.
Gambar 6. Hasil radiografi lock actuator Juliyani, dkk
449
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 Dengan membandingkan hasil kedua lock actuator (rusak dan baru) terlihat perbedaan bentuk pada bagian dalamnya. Pada lock actuator baru terlihat motor DC-nya masih dalam kondisi baik dimana terlihat jelas didalamnya, sedangkan pada lock actuator yang rusak terlihat lapisan isolator pembatas kumparan sudah meleleh (menyerap neutron) yang ditunjukan oleh bayangan putih (Gambar 6) sehingga struktur dalamnya tidak tampak. Dengan teknik radiografi neutron dapat dilihat kondisi internal dari komponen lock actuator dan dapat ditentukan apakah masih dalam kondisi baik atau tidak tanpa harus merusak benda ujinya.
2.
Tanya : apa kegunaan ASTM 545-86 pada lock aktuator. (kiswanto) Jawab : melihat kualitas dan ketajaman gambar yang dihasilkan dan melihat kualitas gambar yang baik, maka aktuator dapat dianalisa kelayakannya.
3.
Tanya : berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk radiografi netron terhadap lock aktuator. (suliyanto) Jawab : Dengan film D3 single coating dibuthkan waktu 7 menit, sedangkan dengan film B7 double coating dibutuhkan waktu 3 menit 20 detik.
KESIMPULAN Pada lock actuator baru terlihat motor DC-nya masih dalam kondisi baik, sedangkan lock actuator yang rusak terlihat lapisan isolator pembatas kumparan sudah meleleh. Dengan uji tak merusak menggunakan teknik radiografi neutron dapat dideteksi secara dini jenis kerusakan komponen lock actuator yang terdapat pada bagian dalamnya tanpa harus membongkarnya. DAFTAR PUSTAKA 1. 2.
3.
4.
5.
DOMANUS J.C., “Practical Neutron Radiography”, (1992). INSANI A., “Pemberdayaan Fasilitas Radiografi Netron”, Seminar Nasional Hamburan Netron dan Sinar-X ke 5, Serpong (2003) ASTM E545-86, “Standard method for determining image quality in direct thermal neutron radiographic testing”. ARIFIN Z., “Panduan Pemasangan Central Lock System”, Taft Diesel Indonesia Jogja, (2010). TARIGAN S.A., “cara kerja motor DC”, Institut Teknologi Telkom, IT Telkom Library (2008).
Tanya-jawab 1.
Tanya : apa keunggulan radiografi neutron disbanding dengan sinar-x atau gamma. (M. Taufik) Jawab : untuk benda uji yang mempunyaifalmer lebih tinggi dengan neutron gambar tampak lebih jelas sedangkan dengan sinar-x dan gamma lebih baik untuk benda uji yang mempunyai kandungan logam lebih banyak prinsipnya saling menutupi.
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
450
Juliyani, dkk
