Isi Girdisi Ve Kaynak Atmosferinin 316l Paslanmaz Celiklerin Direnc Kaynak Birlestirmelerine Etkisi an Effect of Heat Input and Weld Atmosphere on Resistance Spot Weld of 316l Stainless Steels

ISI GİRDİSİ VE KAYNAK ATMOSFERİNİN 316L PASLANMAZ ÇELİKLERİN DİRENÇ KAYNAK BİRLEŞTİRMELERİNE ETKİSİ

Bayram KOCABEKİR

Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metal Eğitimi Anabilim Dalı Bilim Uzmanlığı Tezi

KARABÜK Haziran 2006

i

ii

ÖZET Bilim Uzmanlığı Tezi ISI GİRDİSİ VE KAYNAK ATMOSFERİNİN 316L PASLANMAZ ÇELİKLERİN DİRENÇ KAYNAK BİRLEŞTİRMELERİNE ETKİSİ Bayram KOCABEKİR Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metal Eğitimi Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Doç. Dr. Ramazan KAÇAR Haziran 2006, 114 sayfa Nokta direnç kaynağı, ince malzemelerin birleştirmesinde, en çok kullanılan birleştirme yöntemidir. Nokta direnç kaynak kalitesini belirleyen faktörlerden kaynak yüzey görünüşü, dayanım, şekillendirilebilirlik, bağlantı ayrılma biçimi, nüfuziyet ve kaynak iç kusurlarına etki

eden

kaynak

parametrelerinden

kaynak

ısı

girdisi

etkisi

araştırılarak

değerlendirilmiştir. Sanayide üreticiler; nokta direnç kaynak işlemini, bazen azot atmosferinde gerçekleştirirler. Bazen de, kaynak sonrası akım kesilir kesilmez su + %10 bor yağı karışımını kaynak çekirdeğinin soğutulmasında kullanırlar. Bunun için, bu çalışmada, nokta direnç kaynak işlemi sırasında, farklı kaynak atmosferi ve kaynak sonrası farklı soğuma ortamı meydana getirerek kaynak kalitesine etkisinin de araştırılması amaçlanmıştır. Bunun için, çalışmada, 316L östenitik paslanmaz çelik nokta direnç kaynaklı bağlantısının çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi, sertliği, mikroyapı ve morfolojisi tüm kaynak şartları için tayin edilmiştir.

iii

Optimum kaynak kalitesi azot atmosferinde, 20 çevrimlik kaynak zamanı ile elde edilmiştir. Bağlantının en zayıf bölgesi olarak; tane irileşmesinin meydana geldiği ITAB bölgesi olarak bulunmuştur. Sonuç olarak; 316L östenitik paslanmaz çeliklerin nokta direnç kaynak özellikleri, optimum kaynak parametrelerini ve kaynak şartlarını tespit ederek iyileştirilebilir. Anahtar Sözcükler : Nokta direnç kaynağı, 316 L paslanmaz çelik, kaynak kabiliyeti. Bilim Kodu

: 626. 20. 01

iv

ABSTRACT M. Sc. Thesis AN EFFECT OF HEAT INPUT AND WELD ATMOSPHERE ON RESISTANCE SPOT WELD OF 316L STAINLESS STEELS Bayram KOCABEKİR Zonguldak Karaelmas University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Metal Education Thesis Advisor: Assoc. Prof. Ramazan KAÇAR June 2006, 114 pages The resistance spot welding is most widely used joining process for sheet materials. The influence of the primary welding parameters affecting the heat input such as; weld time, on the weld quality such as; surface appearances, weld nugget size, weld penetration, weld internal discontinuities, strength and ductility was determined. Manufacturers in industries are sometimes exposed the spot weld nugget in the nitrogen atmosphere during the welding processes of weldment. 10% oil + 90% water solution are also sometimes used cooling of weld nugget as the weld current-off. Because of this, an effect of different weld atmosphere and different weld cooling condition on the resistance spot weld quality was also investigated in detail. Therefore, morphology, microhardness, and tensile shear load bearing capacity of AISI 316L-316L austenitic stainless steel resistance spot welds were determined for all condition.

v

It was found that an optimum weld quality was obtained by using 20 cycles weld on time in nitrogen atmosphere. The primary cause of weakening of the weldment is identified as the excessive grain growing in heat affected zone (HAZ) of weldment. As a conclusion, the resistance spot weld properties of 316L austenitic stainless steel can be recovered by determining optimum weld parameters as well as welding condition. Keywords

: Resistance spot weld; 316L stainless steel, weldability,

Science Code : 626. 20. 01

vi

TEŞEKKÜR

Böyle güncel bir konuda çalışma olanağı veren, tükenmeyen enerjisi ile beni yönlendiren ve çalışmalarım süresince her konuda yardımcı olan hocam Doç. Dr. Ramazan KAÇAR’a şükranlarımı sunarım. Bana sunduğu imkanlardan dolayı K.T.E.F. Metal Eğitimi Ana Bilim Dalına teşekkürlerimi sunarım. 2002-38-03-02 kodlu proje çalışması imkanlarından yararlanılması sebebiyle Z.K.Ü. Rektörlüğü Araştırma Geliştirme Dairesi Başkanlığına teşekkürlerimi sunarım. Çalışmalarım sırasında bana destek olan yardımlarını esirgemeyen Doç. Dr. Süleyman Gündüz’e, teşekkürlerimi bir borç bilirim. Birleştirmede kullanılan paslanmaz çelik sac temininde desteklerini esirgemeyen SARITAŞ A.Ş’den Dr. Serhat AYDOĞAN’a, teşekkürlerimi sunmayı bir borç bilirim. Çekme makaslama deneylerimi gerçekleştirmek için yardımlarını esirgemeyen NOKSEL Çelik Boru A.Ş. Metalürji Mühendisi Erkan KOÇ’a, Metalürji Mühendisi Mustafa Şimşek’e ve AR.GE. laboratuar çalışanlarına, sertlik deneylerimi yapmamda yardımcı olan Karadeniz Teknik Üniversitesi sorumlularına teşekkürlerimi sunarım. Çalışmam sırasında bana destek ve yardımcı olan arkadaşlarım Ahmet Hasanbaşoğlu ve Araştırma görevlisi Fatih Hayat’a da teşekkürlerimi sunarım. Görev yaptığım TCG BOZCAADA ailesine ve mesai arkadaşlarım Ümit DEMİR, Abdülhamit GENÇLER ve Ahmet Reis IŞIN’a teşekkürlerimi sunarım. Son olarak bu günlere gelmemi sağlayan ve bu çalışmam sırasında benden desteklerini hiçbir zaman esirgemeyen AİLEME sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Çalışmamı bu süreçte kaybettiğim canım babam Fazlı KOCABEKİR’e adıyorum.

vii

İÇİNDEKİLER Sayfa KABUL ......................................................................................................................... iii ÖZET ............................................................................................................................ iii ABSTRACT ................................................................................................................... v TEŞEKKÜR ................................................................................................................. vii İÇİNDEKİLER............................................................................................................ viii ŞEKİLLER DİZİNİ ...................................................................................................... xii ÇiZELGELeR DİZİNİ ...................................................................................................xv SİMGELER ve KISALTMALAR dizini ...................................................................... xvi BÖLÜM 1 GİRİŞ ........................................................................................................... 1 BÖLÜM 2 PASLANMAZ ÇELİKLER .......................................................................... 3 2.1 GENEL ................................................................................................................ 3 2.2 PASLANMAZ ÇELİKLERİN TARİHÇESİ......................................................... 4 2.3 PASLANMAZ ÇELİKLERİN ÜSTÜNLÜKLERİ................................................ 5 2.4 PASLANMAZ ÇELİKLERİN KİMYASAL BİLEŞENLERİ ............................... 6 2.5 PASLANMAZ ÇELİKLERİN SINIFLANDIRILMASI........................................ 9 2.5.1 Martenzitik Paslanmaz Çelikler....................................................................10 2.5.2 Ferritik Paslanmaz Çelikler ..........................................................................11 2.5.3.1 Standart Östenitik Paslanmaz Çelikler ..................................................14 2.5.3.2 Süper-Östenitik Paslanmaz Çelikler ......................................................16 2.5.4 Kontrollü Dönüşümlü Paslanmaz Çelikler ...................................................16 2.5.5 Dubleks Paslanmaz Çelikler.........................................................................17 2.5.6 Çökelme Sertleşmesi Uygulanabilir Paslanmaz Çelikler...............................18 2.6 PASLANMAZ ÇELİKLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ .................................19 2.7 PASLANMAZ ÇELİKLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ ................................20 2.8 PASLANMAZ ÇELİKLERİN KOROZYON ÖZELLİKLERİ.............................21 2.8.1 Genel Korozyon ...........................................................................................22 viii

İÇİNDEKİLER (devam ediyor) Sayfa 2.8.2 Aralık Korozyonu ........................................................................................22 2.8.3 Taneler Arası Korozyon ...............................................................................23 2.8.4 Çukurcuk Korozyonu ...................................................................................23 2.8.5 Gerilmeli Korozyon .....................................................................................24 2.9 PASLANMAZ ÇELİKLERİN ÜRETİMİ ..........................................................24 2.10 PASLANMAZ ÇELİKLERİN KAYNAK KABİLİYETİ...................................27 2.10.1 Martenzitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti..................................28 2.10.2 Ferritik Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti ........................................29 2.10.3 Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti .....................................31 2.10.4 Dubleks Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti.......................................35 2.10.5 Çökelme Sertleşmeli Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti ...................36 BÖLÜM 3 ELEKTRİK NOKTA DİRENÇ KAYNAĞI .................................................37 3.1 GENEL ...............................................................................................................37 3.2 ELEKTRİK DİRENÇ KAYNAĞININ PRENSİBİ ..............................................38 3.3 DİRENÇ KAYNAĞI YÖNTEMLERİ.................................................................38 3.4 DİRENÇ KAYNAĞINDA ISI OLUŞUMU.........................................................39 3.5 ISI OLUŞUMUNA KAYNAK PARAMETRELERİNİN ETKİLERİ .................43 3.5.1 Elektrot Bileşimi ve Şeklinin Isınma Üzerine Etkisi .....................................43 3.5.2 Kaynak Akımının Etkisi ...............................................................................45 3.5.3 Kaynak Zamanının Etkisi .............................................................................46 3.5.4 Kaynak Kuvvetinin Etkisi ............................................................................48 3.5.5 Esas Metalin Kimyasal Bileşimi...................................................................48 3.5.6 Kaynak Edilecek Parçaların Yüzeylerinin Etkisi...........................................48 3.5.7 Elektrot ve İş Parçasının Temas Durumları...................................................49 3.6 ELEKTRİK NOKTA DİRENÇ KAYNAĞININ UYGULAMA VE UYGULAMA SINIRLARI..................................................................................49 BÖLÜM 4 DENEYSL ÇALIŞMALAR .........................................................................51 4.1 GENEL ...............................................................................................................51 4.2 DENEYSEL ÇALIŞMADA KULLANILAN MALZEMELER ...........................51 4.2.1 Deney Numunelerinin Birleştirme İçin Hazırlanması....................................52 ix

İÇİNDEKİLER (devam ediyor) Sayfa 4.3 NUMUNELERİN NOKTA DİRENÇ KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİ .......53 4.3.1 Kaynak Deney Seti.......................................................................................53 4.3.2 Nokta Direnç Kaynağında Kullanılan Elektrotlar..........................................55 4.3.3 Deney Numunelerin Birleştirilmesi İçin Kalıp Hazırlanması ........................55 4.3.4 Elektrik Nokta Direnç Kaynağının Yapılışı ..................................................56 4.4 KAYNAKLI BAĞLANTIYA UYGULANAN MEKANİK TESTLER ...............57 4.4.1 Çekme Makaslama Deney Numunelerinin Hazırlanması Ve Ölçümü ...........57 4.4.2 Mikrosertlik Deney Numunelerinin Hazırlanması ve Ölçümü.......................58 4.4.3 Kaynak Çekirdeği Boyut Ölçümü.................................................................59 4.5 METALOGRAFİK İNCELEMELER ..................................................................59 BÖLÜM 5 SONUÇLAR................................................................................................61 5.1 GENEL ...............................................................................................................61 5.2 KAYNAKLI BAĞLANTIYA UYGULANAN ISI GİRDİSİ SONUÇLARI ........61 5.3 KAYNAK ÇEKİRDEK BOYUT SONUÇLARI..................................................62 5.3.1 Kaynak Çekirdek Yüzey Görünüşü ..............................................................65 5.4 NOKTA DİRENÇ KAYNAKLI BİRLEŞTİRMELERE UYGULANAN MEKANİK TEST SONUÇLARI.........................................................................65 5.4.1 Çekme Makaslama Deney Sonuçları ............................................................65 5.4.2 Mikrosertlik Ölçümü Sonuçları ....................................................................69 5.5 MİKROYAPI İNCELEME SONUÇLARI...........................................................75 5.5.1 Kaynak Nüfuziyeti .......................................................................................77 5.5.2 Kaynak Bölgesindeki Kusurlar.....................................................................88 BÖLÜM 6 SONUÇLARIN İRDELENMESİ .................................................................90 6.1 GENEL ..............................................................................................................90 6.2 KAYNAKLI BAĞLANTIYA UYGULANAN ISI GİRDİSİ SONUÇLARININ İRDELENMESİ ..................................................................................................90 6.3 KAYNAK ÇEKİRDEK BOYUT SONUÇLARININ İRDELENMESİ ................91 6.3.1 Kaynak Çekirdek Yüzey Görünüşü Sonuçlarının İrdelenmesi.......................93 6.4 NOKTA DİRENÇ KAYNAKLI BİRLEŞTİRMELERE UYGULANAN MEKANİK TEST SONUÇLARININ İRDELENMESİ .......................................93

x

İÇİNDEKİLER (devam ediyor) Sayfa 6.4.1 Çekme Makaslama Deney Sonuçlarının İrdelenmesi ....................................93 6.4.2 Mikrosertlik Ölçümü Sonuçlarının İrdelenmesi ............................................97 6.5 MİKROYAPI İNCELEME SONUÇLARININ İRDELENMESİ .........................99 6.5.1 Kaynak Nüfuziyetinin İrdelenmesi .............................................................101 6.5.2 Kaynak Bölgesindeki Kusurların İrdelenmesi.............................................103 BÖLÜM 7 SONUÇLAR VE ÖNERİLER....................................................................104 KAYNAKLAR............................................................................................................108 ÖZGEÇMİŞ.................................................................................................................114

xi

ŞEKİLLER DİZİNİ No

Sayfa

2.1 İnce krom oksit tabakası paslanmaz çeliğin korozyon direncinin kaynağıdır............ 3 2.2 Bazı paslanmaz çelik türlerinin iç yapıları ..............................................................10 2.3 Yüksek sıcaklıklarda karbonlu ve paslanmaz çeliklerin tipik sürünme dayanımı ....21 2.4 Paslanmaz çeliklerde genel korozyon .....................................................................22 2.5 Paslanmaz çeliklerde aralık korozyonu...................................................................22 2.6 Paslanmaz çeliklerde tanelerarası korozyon............................................................23 2.7 Paslanmaz çeliklerde çukurcuk korozyonu .............................................................24 2.8 Paslanmaz çeliklerin üretim şeması ........................................................................25 2.9 Schaeffler Diyagramı .............................................................................................32 2.10 De Long Diyagramı................................................................................................33 2.11 WRC-92 Diyagramı ...............................................................................................34 3.1 Direnç nokta kaynağı .............................................................................................38 3.2 Nokta kaynağında kullanılan standart elektrotlar ....................................................45 3.3 Direnç nokta kaynağında akım ve kaynak süresine bağlı olarak çizilebilen kaynak edilebilirlik diyagramı ............................................................................................47 3.4 Elektrotların temas durumuna göre oluşan kaynak çekirdekleri ..............................49 4.1 Deney numunelerinin boyutları ve kaynak noktasının pozisyonu............................52 4.2 Nokta direnç kaynaklı birleştirme için hazırlanan deney numunesi gösterimi..........52 4.3 Malzemelerin kaynaklarının yapıldığı; SPP60 Model nokta kaynak makinesi.........53 4.4 Kaynak donanımı ...................................................................................................54 4.5 Deney numunelerin birleştirilmesi için geliştirilen tutucu kalıp. .............................55 4.6 Zwick marka çekme deney cihazı seti.....................................................................58 4.7 Mikrosertlik ölçümünün kaynaklı bağlantı üzerinde gerçekleştirildiği bölgeler.......59 5.1 Kaynak çekirdek boyutunun kaynak zamanı, kaynak atmosferi ve kaynak sonrası soğuma ortamına göre değişimi. .............................................................................63 5.2 Tüm şartlar için birleştirilen numunelerin kaynak çekirdek boyut görünümleri .......64 5.3 20 çevrim kaynak zamanına bağlı olarak tüm kaynak şartları için örnek gerilme-uzama eğrileri. ..........................................................................................66 xii

ŞEKİLLER DİZİNİ (devam ediyor) No

Sayfa

5.4 Kaynak zamanına bağlı olarak kaynak atmosferi ve kaynak sonrası soğuma ortamına göre birleştirilen numunelerin çekme makaslama kuvveti verileri. ...........67 5.5 Bağlantıların ayrılma biçimleri...............................................................................68 5.6 Kaynak atmosferi (hava) sabit kalmak koşuluyla kaynak zamanına göre kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. .................................................................................69 5.7 Kaynak atmosferi (azot) sabit kalmak koşuluyla kaynak zamanına göre kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. .................................................................................70 5.8 Kaynak sonrası soğuma ortamı (bor yağı) sabit kalmak koşuluyla kaynak zamanına göre kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. ...........................................71 5.9 Kaynak zamanı (10 çevrim) sabit kalmak koşuluyla kaynak atmosferine göre kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. ...................................................................72 5.10 Kaynak zamanı (15 çevrim) sabit kalmak koşuluyla kaynak atmosferine göre kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. ...................................................................73 5.11 Kaynak zamanı (20 çevrim) sabit kalmak koşuluyla kaynak atmosferine göre kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. ...................................................................74 5.12 AISI 316L östenitik paslanmaz çelik ana malzeme mikroyapı görüntüsü................75 5.13 Kaynak çekirdeği ve ITAB bölgesi mikroyapı görüntüsü........................................76 5.14 ITAB’de tane irileşmesinin meydana geldiği bölge.................................................77 5.15 Atmosfer ortamında birleştirilmiş 10 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde edilen bağlantının mikroyapı profili........................................................................78 5.16 Atmosfer ortamında birleştirilmiş 15 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde edilen bağlantının mikroyapı profili........................................................................79 5.17 Atmosfer ortamında birleştirilmiş 20 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde edilen bağlantının mikroyapı profili........................................................................80 5.18 Azot atmosferinde birleştirilmiş 10 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde edilen bağlantının mikroyapı profili........................................................................81 5.19 Azot atmosferinde birleştirilmiş 15 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde edilen bağlantının mikroyapı profili........................................................................82 5.20 Azot atmosferinde birleştirilmiş 20 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde edilen bağlantının mikroyapı profili........................................................................83

xiii

ŞEKİLLER DİZİNİ (devam ediyor) Sayfa

No 5.21 10 çevrim kaynak zamanı kullanılarak atmosfer ortamında birleştirilmiş ve

su + %10 bor yağı ortamında soğutulan bağlantının mikroyapı profili ....................85 5.22 15 çevrim kaynak zamanı kullanılarak atmosfer ortamında birleştirilmiş ve su + %10 bor yağı ortamında soğutulan bağlantının mikroyapı profili ....................86 5.23 20 çevrim kaynak zamanı kullanılarak atmosfer ortamında birleştirilmiş ve su + %10 bor yağı ortamında soğutulan bağlantının mikroyapı profili ....................87 5.24 Kaynak ara yüzeyinde oluşan çekme boşlukları......................................................89

xiv

ÇİZELGELER DİZİNİ No

Sayfa

2.1 Martenzitik paslanmaz çeliklerin türleri ve kimyasal bileşimleri.............................11 2.2 Ferritik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri. .................................................12 2.3 Östenitik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri................................................13 2.4 316L Serisi östenitik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimi, fiziksel, mekanik ve korozyon özellikleri................................................................................................14 2.5 Çökelme Sertleşmesi uygulanabilir paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri........19 2.6 Paslanmaz çeliklerin fiziksel özelliklerinin normal çeliklerle karşılaştırılması.. ......20 2.7 AOD yönteminde üretim aşamaları. .......................................................................26 3.1 Direnç kaynağında kullanılan elektrot alaşımları ....................................................44 4.1 Deneylerde kullanılacak malzemelerin kimyasal kompozisyonu (%Ağırlık)...........51 4.2 Elektrik direnç nokta kaynak makinesinin özellikleri..............................................53 4.3 Kaynak işleminde kullanılan kaynak parametreleri.................................................54 4.4 Deney numunelerinin kaynak parametreleri ve soğutma şekilleri............................56 5.1 Numunelerin birleştirilmesi için ısı girdisi verileri..................................................61 5.2 Çalışmada tüm kaynak şartları için birleştirilen numunelerin çekirdek boyut ölçüm sonuçları. .....................................................................................................62 5.3 AISI 316L + AISI 316L nokta direnç kaynaklı birleştirmenin çekme makaslama deney sonuçları. .....................................................................................................67

xv

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ Creş

:

krom eşdeğerliliği

El

:

elastik deformasyon kabiliyeti

I

:

akım

LT

:

deney parçasının toplam uzunluğu

Nieş

:

nikel eşdeğerliliği

Q

:

ısı

QVB

:

saclara iletim yoluyla kaybolan ısı miktarı

QVS

:

ışıma yoluyla kaybolan ısı miktarı

QVT

:

kaybolan toplam ısı miktarı

QVZ

:

elektrotlara iletim yoluyla kaybolan ısı miktarı

R

:

direnç

s

:

levha

Te

:

malzeme erime sıcaklığı

T

:

zaman

tk

:

kaynak zamanı

α

:

ısıl genleşme katsayısı

λ

:

ısıl iletkenlik

Ω

:

elektrik direnci

KISALTMALAR AISI

:

American Iron And Steel Institute (Amerikan Demir Ve Çelik Enstitüsü)

AOD :

argon oxygen decarburization (argon oksijen karbon giderme)

ASTM :

American Society For Testing Materials

ITAB :

ısı tesiri altında kalan bölge

P

malzeme özgül direnci

:

ULC :

ultra düşük karbonlu

xvi

BÖLÜM 1

GİRİŞ Hızla gelişen dünyamızda, tüketim de buna paralel olarak artmaktadır. İnsanlar artık bedelini ödeyerek aldıkları bir maldan, hem ekonomiklik hem de yüksek kalite ve uzun ömür beklemektedir. İçinde bulunduğumuz çağda insanların bu beklentileri yönünde ve yapılan araştırmalarla birlikte biriken teknik bilgilerin sonucu malzeme alanında çok büyük teknolojik gelişmeler olmuştur ve hala olmaktadır. Paslanmaz çelikler, içinde yaşadığımız bu çağda, tasarımdan beklenen kaliteyi, estetiği ve ekonomikliği verebilen sınırlı sayıdaki malzemelerin en önemlilerinden birisidir. Paslanmaz çeliklerin her geçen gün kullanımları hızla artmaktadır. Bunun en önemli nedeni, korozif ortamlarda, mekanik özelliklerini yitirmeden gösterdikleri yüksek korozyon dirençleridir. Paslanmaz çelik ailesinin bazı üyelerinin yüksek çalışma sıcaklıklarında özelliklerini yitirmeden görevlerini yerine getirmeleri bu çeliklerin önemini daha da arttırmaktadır. Yüksek maliyetlerine rağmen uzun ömürlü olmaları ekonomik bir malzeme olması anlamına gelmektedir. Piyasada bir çok uygulama için her türde ve biçimde standart özelliklerde bulunabilen ve bilinen şekillendirme yöntemleri ile kolayca şekillendirilebilen bu çeliklerin geliştirilmiş kaynak yöntemleri ile başarılı bir şekilde kaynak edilebilir olmaları, uygulama alanlarını daha da genişletmektedir. Konstrüksiyon yapımında önemli bir birleştirme yöntemi olan kaynak yöntemlerindeki gelişmeler sayesinde otomotiv, kimya, boya ve uzay endüstrilerinde önemli miktarlarda kullanılan paslanmaz çeliklerin oluşturdukları konstrüksiyonlar; elektrik ark kaynağı, gaz altı kaynak yöntemleri, toz altı ark ve plazma ark kaynağı ile birleştirilmelerinin yanı sıra elektron ışın, lazer kaynağı, elektrik direnç kaynağı gibi modern kaynak yöntemleri ile de rahatlıkla kaynak edilmektedir. Elektrik direnç nokta kaynağı bu malzemelerin birleştirmelerinde kullanılan en önemli kaynak yöntemidir. Bu kaynak yöntemi, üzerinden

1

geçen elektrik akımına karşı, malzemelerin gösterdiği dirençten sağlanan ısı ve aynı zamanda basıncın tatbikiyle yapılan bir kaynak usulüdür. Elektrik direnç nokta kaynağı için gerekli olan düşük gerilim ve yüksek akım şiddetindeki elektrik enerjisi, kaynak transformatöründen sağlanır. Basınç ise, hidrolik veya mekanik donanımlarla temin edilir. Bu çalışmada AISI 316L paslanmaz çelik çiftleri direnç nokta kaynağı yöntemiyle birleştirilmiştir. Kaynak işlemi; 47 kVA toplam kaynak gücünde, 6 bar elektrot baskı kuvveti kullanarak üç farklı kaynak süresinde (10-15-20 çevrim (1 Çevim=0,02sn)), iki farklı kaynak atmosferinde (atmosfer ve azot) ve iki farklı soğuma atmosferinde (atmosfer ve su + %10 bor yağında) gerçekleştirilmiştir. Nokta direnç kaynak kalitesini belirleyen parametreler; kaynak yüzey düzgünlüğü, dayanım, şekillendirilebilirlik, birleştirme nüfuziyeti, ayrılma biçimi, ve kaynak iç kusurlarıdır. Kaynak süresi, dolayısı ile farklı ısı girdisinin, kaynak atmosferi ve soğuma ortamının etkisini tayin etmek için, birleştirmelere; çekme makaslama, sertlik deneyi uygulanmıştır. Ayrıca bağlantının metalürjik yapısını karakterize etmek için mikroyapı profili çıkarılarak mekanik özellikler ile mikroyapı arasındaki ilişki tayin edilmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda bağlantıların mekanik özelliklerinin artan kaynak çevrim süresiyle arttığı bulunmuştur. Her iki birleştirmenin dayanımına kaynak işlemi sırasında kullanılan azot atmosferinin olumlu yönde etkisi olduğu bulunmuştur. Ayrıca kaynak sonrasında soğuma ortamının dayanıma etkisi belirlenmiştir. Birleştirmelerde su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunenin çekme makaslama dayanımında azalma tespit edilmiştir. Çalışmada kaynak kalitesine etki eden optimum kaynak zamanı olarak 20 çevrimlik kaynak zamanı kaynak atmosferi olarak da azot atmosferi bulunmuştur.

2

BÖLÜM 2

PASLANMAZ ÇELİKLER

2.1. GENEL Açık hava şartlarında, korozif maddelerin (gazlı ve sulu ortamlar) etkisinde ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı, esas olarak demir, krom, nikel, karbon içeren malzemelere paslanmaz çelik denir (Welding Handbook, 1984; Ceyhun, 1992). Mekanik özellikler açısından ferritik çeliklerden pek farklılık göstermeyen paslanmaz çeliklerin yüksek maliyetlerine karşın, uygulamada çok kullanılmalarının ana nedeni, yüksek korozyon direncine sahip olmalarıdır. Kromun varlığı paslanmaz çeliklere iyi korozyon direnci verir. Çeliğin bünyesinde yer almış krom, hava, oksijenle temas ettiği yüzeyde gözle görülmeyen bir krom oksit tabakası oluşturur (Welding Handbook, 1984). Bu tabaka; ince, sıkı, geçirimsiz ve metalin yüzeysel davranışlarında çok önemli elektrokimyasal değişiklikler yaparak çeliği, korozif ortamdan koruyan özelliklere sahiptir. Bu şematiksel olarak Şekil 2.1’de gösterilmiştir (Abington Publishing, 1994).

İnce krom oksit tabakası

Paslanmaz çelik

Şekil 2.1 İnce krom oksit tabakası paslanmaz çeliğin korozyon direncinin kaynağıdır (Abington Publishing, 1994).

3

Günümüzde 170’e yakın türü bulunan paslanmaz çelikler, değişik amaçlar için endüstride oldukça yaygın uygulama alanı bulmuşlardır. Değişik endüstri dallarında kullanılan çelik türlerinin bazılarında krom yüzdesi %30’a ulaşmakta, bazılarında yeni elementler katılarak değişik özellikler elde edilmekte ve işlenebilme kolaylığı sağlanılmaktadır. Örneğin; nikel ve molibden korozyon dayanımını, karbon-molibden-titanyum-alüminyum-bakır dayanımı artırıcı

yönde

etkilemekte,

selenyum-kükürt

ise

talaşlı

işlenebilme

kabiliyetini

geliştirmektedir (Ceyhun, 1992).

2.2. PASLANMAZ ÇELİKLERİN TARİHÇESİ Stodert ve M. Faraday İngiltere’de 1820 yılında yayınladıkları bir kitapta ilk defa korozyona karşı direnç gösteren demir alaşımlarından ve demir-krom alaşımından söz etmiştir. Fakat önerdikleri % krom pasivasyonu meydana getirecek miktardan daha azdı. Bu sebepten dolayı başarılı olamamıştır (Koydul, 1994). I. Dünya Savaşından sonra Avrupalı bir hurdacı paslı hurdalar arasında parlayan bir top namlusu görür. Bunun neden diğer çelikler gibi paslanmadığını merak ederek analiz ettirir. Sonuçta çeliğin içeriğinde yüksek oranda Cr bulunduğunu öğrenir. Keşiften sonra Avrupa’da paslanmaz çelik üretimi başlar. 1911 yılında C. Dantsizen, General Elektrik firmasında, elektrik ampullerinde flaman olarak kullanılmak üzere % 14 - 16 Cr içeren bir Fe - Cr alaşımı üretmiştir. Aynı yıllarda İngiltere’de Harry Brearley Fe - Cr alaşımlarının yüksek korozyon direncinden yararlanarak çatal, kaşık, bıçak yapmak üzere %12,8 Cr içeren bir alaşım geliştirmiştir. Aynı araştırmacı bu alaşımların metalografik dağlama ayıraçlarına dirençleri nedeni ile bunlara “paslanmaz çelik” adını vermiştir (Kaluç ve Tülbentci, 1995; Kölük, 2000; Kuştutan, 2003). 1904 yılına kadar paslanmaz çelik alanında önemli gelişmeler olmuştur. Çeşitli alaşım elementlerinin kullanıldığı birçok yeni alaşımlar bulunmuştur. Birçok araştırmacı tarafından değişik krom-demir alaşımları yapılmış ve yüksek sertlik derecesi ve mukavemet elde edilmeye çalışılmıştır. Nihayet 1904 senesinde, Guillet tarafından düşük karbonlu pasivasyon noktasını geçen bir alaşım yapılmaya muvaffak olunmuştur. Daha sonra krom ve demirin metalürjik yapı ve mekanik özellikleri incelenerek belirlenmesiyle, Demir-Krom-Nikel alaşımlarına, yani östenitik paslanmaz çeliklere ulaşılmıştır. Fakat bu

4

alaşımlarda pasivasyonun en az %12 Cr ile başladığı ilk defa Almanya’da Monnardz tarafından ortaya konulmuştur. Monnardz çalışmalarına 1908’de başlamış ve Krom-Demir alaşımlarının kimyasal özelliklerinin detaylarını 1911 yılında yayınlamıştır. Bu araştırmalar, indirgeyen ortamlara nazaran oksitleyici ortamların korozyon direncine etkisinin düşük olma sebebi Ti, Mo, W gibi metallerin çok az ilavelerinin etkisi olarak ortaya koymaktadır (Koydul, 1994).

2.3. PASLANMAZ ÇELİKLERİN ÜSTÜNLÜKLERİ Paslanmaz çeliklerin tercih sebepleri; korozyon dayanımı, yüksek ve düşük sıcaklıklara dayanım, imalat kolaylığı, mekanik dayanım, görünüm, hijyenik özellik ve uzun ömür başlıkları ile sıralanabilir (Aran ve Temel, 2003). a. Korozyon Dayanımı Bütün paslanmaz çeliklerin korozyon dayanımı yüksektir. Düşük alaşımlı türleri atmosferik korozyona, yüksek alaşımlı türleri ise asit, alkali çözeltiler ile klorür içeren ortamlara dahi dayanıklıdır. Ayrıca yüksek sıcaklık ve basınçlarda da kullanılabilir. b. Yüksek Ve Düşük Sıcaklıklar Bazı paslanmaz çelik türlerinde, yüksek sıcaklıklarda dahi tufallanma ve malzemenin mekanik dayanımında önemli bir düşme görülmez. Bazı türleri ise çok düşük sıcaklıklarda dahi gevrekleşmezler ve tokluklarını korurlar. c. İmalat Kolaylığı Paslanmaz çeliklerin hemen hepsi kesme, kaynak, sıcak ve soğuk şekillendirme ve talaşlı imalat işlemleri ile kolaylıkla biçimlendirilebilirler (Aran ve Temel, 2003). d. Mekanik Dayanım Paslanmaz çeliklerin büyük çoğunluğu soğuk şekillendirme ile pekleşir ve dayanımın artması sayesinde tasarımlarda malzeme kalınlıkları azaltılarak parça ağırlığı ve fiyatta önemli düşüşler sağlanabilir. Bazı türlerde ise ısıl işlemler ile malzemeye çok yüksek bir dayanım kazandırmak mümkündür.

5

e. Görünüm Paslanmaz çelikler çok farklı yüzey kalitelerinde temin edilebilirler. Bu yüzeylerin görünümü, kalitesi ve bakımı kolay olduğundan kolaylıkla uzun süreler korunabilir. f. Hijyenik Özellik Paslanmaz çeliklerin kolay temizlenebilir olması, bu malzemelerin hastane, mutfak, gıda ve ilaç sanayinde yaygın olarak kullanılmasını sağlar. g. Uzun Ömür Paslanmaz çelikler dayanıklı ve bakımı kolay malzemeler olduklarından, üretilen parçanın tüm kullanım ömrü dikkate alındığında ekonomik malzemelerdir (Aran ve Temel, 2003). 2.4. PASLANMAZ ÇELİKLERİN KİMYASAL BİLEŞENLERİ Bileşimlerinde en az yaklaşık %12 krom bulunan çeliklerde, yüzeye kuvvetle tutunmuş, yoğun, gevrek olmayan, çok ince ve görünmeyen bir oksit tabakası bulunur. Söz konusu oksit tabakası, oksijen bulunan ortamlarda oluşur ve dış etkilerle bozulduğunda kendi kendini onarır. Krom miktarı yükseltilerek veya nikel ve molibden gibi alaşım elementleri katılarak korozyon dayanımı arttırılabilir. Bunun dışında bakır, titanyum, alüminyum, silisyum, niobyum, azot, kükürt ve selenyum gibi bazı elementlerle alaşım yapılarak ilave olumlu etkiler sağlanabilir. Bu şekilde makine tasarımcıları ve imalatçıları, değişik kullanımlar için en uygun paslanmaz çeliği seçme şansına sahip olurlar. Paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşiminde bulunan elementlerin alaşıma etkileri özetlenecek olursa (Aran ve Temel, 2003; Kaluç ve Tülbentci, 1995; Kuştutan, 2003; Gürleyik, 1988; Serfiçeli, 2000); a. Nikelin (Ni) Alaşıma Etkileri: a. Kuvvetli östenit yapıcıdır ve korozyona karşı mukavemeti arttırır. b. Termal iletimi azaltır. c. Ani kuvvetlere dayanıklılığı arttırır. d. Haddenebilirliği sağlar. e. Elektrik direncini arttırır. f. Kaynak yapılmasını kolaylaştırır. 6

b. Karbon (C) Alaşıma Etkileri: a. Kuvvetli östenit yapıcıdır. Yüksek mukavemetli alaşımlara sertlik ve mukavemet artırıcı etki için katılmaktadır. b. Kaynak metalinin korozyon direncini ve düşük sıcaklıktaki tokluğunu olumsuz yönde etkiler. c. Krom (Cr) Alaşıma Etkileri: a. Bir karbür ve ferrit yapıcıdır. b. Korozyon direncini sağlar. c. Tufallaşma direncini sağlar. Bu elementin paslanmaz çeliklerde yüksek sıcaklıkta mukavemet ve sürünme mukavemetine belirgin bir etkisi yoktur. d. Alüminyum (Al) Alaşıma Etkileri: a. Kuvvetli bir ferrit yapıcıdır. b. % 12 krom içeren kaynak metaline katılarak yapıyı ferritik yani, ısıl işlemle sertleşemez hale getirir. c. Yüksek sıcaklık tufallaşma direncini artırır. d. Kuvvetli bir nitrür yapıcıdır. e. Titanyum ile bazı yüksek mukavemetli alaşımlara katılarak yaşlanma sertleşmesi etkisini azaltır. e. Bakır (Cu) Alaşıma Etkileri: a. Paslanmaya karşı direnci artırır. b. % 0,3’den fazla Cu çeliğin sertleştirilebilmesini azaltır. f. Molibdenin (Mo) Alaşıma Etkileri: a. Yüksek sıcaklıklarda sürünme ve deformasyona karşı dayanımı arttırır. b. Korozyon uygulamalarında kavitasyona engel olur. Özellikle 304 serisi çeliklerde kavitasyonu engeller. g. Vanadyum (V) Alaşıma Etkileri: a. Östenitik çeliklerde, karbür oluşturarak, taneler arası korozyon oluşmasını önler.

7

b. Çeliğin aşırı ısınmaya karşı hassasiyetini artırır. h. Colombium (Cb)Alaşıma Etkileri: a. Colombium alaşımdaki karbonla birleşerek krom karbür oluşumuna engel olurlar. Bu tip paslanmaz çelikler “kararlı” olurlar. b. Karbon miktarını kontrol altında tutarlar. ı. Niobyum (Nb) Alaşıma Etkileri: a. Kuvvetli bir karbür yapıcıdır. Östenitik paslanmaz çelikleri krom-karbür çökelmesine karşı dengeler. b. Orta şiddette ferrit yapıcıdır. c. Yüksek mukavemetli bazı alaşımlara sertliği ve mukavemeti etkilemek için katılmaktadır. d. Bazı martenzitik paslanmaz türlerinde karbonu (C) bağlayarak, çeliğin sertleşme eğilimini azaltmak amacı ile katılır. e. Taneler arası korozyonu önler. j. Azot (N)Alaşıma Etkileri: a. Kuvvetli östenit yapıcıdır. b. Yüksek kromlu ve az karbonlu çeliklerde yüksek sıcaklıklardaki tane büyümesini önlemek için katılır. c. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda kaynak metali tokluğunu ters yönde etkiler. d. Mukavemeti arttırır. k. Kükürt (S) ve Selenyum (Se) Alaşıma Etkileri: a. Talaşlı işlenebilme özelliğini arttırır. l. Silisyum (Si) Alaşıma Etkileri: a. Bir ferrit yapıcıdır. b. Östenitik çeliklerde korozyon direncini artırmak için kullanılır. c. Yüksek sıcaklıklarda tufallaşma direncini arttırır. d. Yüksek sıcaklıklarda kullanılacak çeliklerin karbürizasyon direncini artırmak için katılmaktadır. 8

m. Titanyum (Ti) Alaşıma Etkileri: a. Kuvvetli karbür ve nitrür yapıcıdır. b. Östenitik paslanmaz çeliklerde krom– karbür çökelmesini önlemek için dengeleme elementi olarak kullanılır. c. Kuvvetli ferrit yapıcıdır. d. Yüksek sıcaklıklara dayanımlı alaşımlara, sertlik ve mukavemet artırıcı etkisinden dolayı katılır. e. Yüksek mukavemetli ve ısıya dayanımlı alaşımlara, yaşlanma sertleşmesini etkilemek için alüminyum ile beraber ilave edilir. n. Tungsten (Volfram) (W) Alaşıma Etkileri: a. Bazı yüksek sıcaklık alaşımlarının mukavemet ve sürünme direncini artırmak için katılır. b. Kuvvetli bir ferrit yapıcıdır

2.5. PASLANMAZ ÇELİKLERİN SINIFLANDIRILMASI Paslanmaz çelikler; metalurjik yapılarına, krom oranına ve tane oluşumuna göre gruplandırılırlar. Bunlar; a. Martenzitik Paslanmaz Çelikler b. Ferritik Paslanmaz Çelikler c. Östenitik Paslanmaz Çelikler d. Kontrollü dönüşümlü paslanmaz çelikler e. Dubleks paslanmaz çelikler f. Çökelme sertleşmeli paslanmaz çelikler Bazı paslanmaz çelik türlerinin mikroyapıları Şekil 2.2’de gösterilmektedir (Aran ve Temel, 2003).

9

Şekil 2.2 Bazı paslanmaz çelik türlerinin iç yapıları (Aran ve Temel, 2003).

2.5.1. Martenzitik Paslanmaz Çelikler Bu çeliklerin ismi, karbon çeliklerinde çok sık geçen martenzitten gelmektedir. Martenzitik çelikler, yüksek sıcaklıklarda sahip oldukları yüzey merkezli kübik kafese sahip östenitin hızlı soğuması sonucu hacim merkezli tetragonal kafese sahip martenzit yapıya dönüşümü ile elde edilir. Bu çeliklerin iç yapısında, tavlanmış halde, yumuşak ferritik faz da bulunur (Aran ve Temel, 2003). Martenzitik paslanmaz çeliklerde mekanik özellikleri geliştiren niobyum (Nb), molibden (Mo) ve tungsten (W) gibi alaşım elementlerinin %3’e kadar ilavesi ile yaklaşık %10.5-18 Cr içerirler. En yaygın martenzitik alaşımlarda Si, Mn, N ve Ni oranları nispeten düşük düzeyde ve sabit tutulur. Buna karşılık karbon miktarı geniş sınırlar içinde değişebilir; zira bu element martenzitik paslanmaz çeliklerin mekanik karakteristiklerini geniş ölçüde değiştirme imkanı verir. Bileşimlerinde karbon miktarı % 0,1-1,2 arasında değişir; yüksek miktarda C içerenlerde Cr miktarı %18’e çıkabilir (Baylan, 2004). Martenzitik paslanmaz çelikler genellikle su verilmiş ve menevişlenmiş veya tavlanmış halde kullanılırlar. Martenzitik paslanmaz çeliklerin kritik soğuma hızlarının çok düşük olması, yavaş soğuma halinde, örneğin sakin havada soğumada, martenzit oluşumuna neden olur. Martenzitik durumda korozyon dirençleri çok iyidir. 815°C’ye kadar paslanmazlık özelliklerini yitirmezler. Ancak uzun süre yüksek sıcaklıklarda kalırlarsa hafif bir korozyon başlangıcı olur. Dolayısı ile bunlar endüstride 700°C’nin üzerindeki

10

sıcaklıklarda kullanılmazlar. Çizelge 2.1’de martenzitik paslanmaz çeliklerin türleri ve kimyasal bileşimleri verilmiştir (Baylan, 2004). Çizelge 2.1 Martenzitik paslanmaz çeliklerin türleri ve kimyasal bileşimleri (Aran ve Temel, 2003). ASTM

Kimyasal Bileşim, Ağ. % maksimum C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Mo

N

410

0.15

1.0

1.0

0.04

0.03

11.5-13

-

-

-

Diğer -

420

0.15min

1.0

1.0

0.04

0.03

12-14

-

-

-

-

440A

0.6-0.75

1.0

1.0

0.04

0.03

16-19.5

-

0.75

-

-

440C

0.95-1.2

1.0

1.0

0.04

0.03

16-18

-

0.75

-

-

2.5.2. Ferritik Paslanmaz Çelikler Ferritik karbon çelikleri; östenitik sahadan yavaşça soğuma sonucu oluşmaktadırlar. Ferrit faz olarak, 910ºC altında, saf demir olarak çökelen dengeli bir fazdır. Düşük karbonlu CrFe alaşımlarıdır. Ferritik paslanmaz çelikler, alaşım elementi ilavesine bağlı olarak bileşiminde % 16-30 Cr ve % 0,05-0,25 C içerirler. Ferrit yapıcı elementlerin (Cr, Al, Ti) oranı artırılarak ve östenit yapıcı (C, Ni) elementler sınırlanarak oda sıcaklığı ve ergime noktası arasındaki tüm sıcaklıklarda ferritik olan paslanmaz çelikler geliştirilmiştir. Krom miktarı arttığında ise korozyon direnci artar fakat bu seferde mekanik özelliklerde azalmalar ortaya çıkar, dolayısıyla krom miktarı %16-18 arasında sınırlandırılır. Bu tip çeliklerin en önemli özellikleri; katı halde faz dönüşmesi olmadığından, su verme yolu ile sertleştirilememeleri ve yüksek sıcaklıklarda korozyon ve oksidasyon dirençlerinin iyi olmasıdır. Talaşlı şekillendirilebilme kabiliyetleri ve korozyon dayanımları martenzitik paslanmaz çeliklerden daha iyidir (Erdoğan, 2000;1984; Çeltik, 2000; Çakan, 2000). Ferritik paslanmaz çeliklere molibden ilavesi korozyona karşı direnci artırmak, Nb ve Ti ise, çelikte ergimiş bulunan C ve N’un oranlarını düşürerek taneler arası korozyona karşı çeliği kararlı yapmak için ilave edilirler. Böyle bir ilave aynı zamanda süneklik ve darbe direncini geliştirici etki gösterir. Darbe dayanımında gelişme, bu çeliklerin kimya endüstrisinde kullanılan tankların imalinde çok fayda sağlar (Tekin, 1981). Çizelge 2.2’de ferritik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri gösterilmektedir.

11

Çizelge 2.2 Ferritik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri (Aran ve Temel, 2003). ASTM 409

Kimyasal Bileşim, Ağ. %max C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Mo

N

Diğer

0.08

1.0

1.00

0.045

0.03

10.5-11.75

-

-

-

(6xC)Ti

430

0.12

1.0

1.00

0.04

0.03

16-18

-

-

-

-

430Ti

0.10

1.0

1.00

0.04

0.03

16-19.5

0.75

-

-

(5xC)Ti

439

0.07

1.0

1.00

0.04

0.03

17-18

0.75

-

-

0.2+4(C+N)Ti

Ferritik paslanmaz çelikler, pahalı ve stratejik bir element olan nikel içermemeleri nedeniyle östenitik paslanmaz çeliklerden daha ucuzdurlar ve bu önemli bir avantajdır (Woolin, 1994). Ayrıca oldukça parlak ve dekoratif bir görünüşe sahiptirler. Bu tür paslanmaz çelikler, dünya paslanmaz çelik tüketiminde, östenitik paslanmaz çeliklerin ardından %30’luk bir pay ile ikinci sırayı almaktadır (Tekin, 1981). 2.5.3. Östenitik Paslanmaz Çelikler Gerek kullanım, gerekse alaşım kalitelerinin çokluğu açısından en zengin grup östenitik paslanmaz çeliklerdir. Bu çelikler hem oda sıcaklığında hem de yüksek sıcaklıklarda yüzey merkezli kübik kafese sahip östenitik içyapıları koruduklarından, normalleştirme ve sertleştirme ısıl işlemi yapılamaz. Tavlanmış halde süneklilikleri, toklukları ve şekillendirilebilme kabiliyetleri düşük sıcaklıklarda bile mükemmeldir. Mukavemetleri ancak soğuk şekillendirme ile artar. Östenitik paslanmaz çelikler, bileşimlerinde %12-25 Cr, %8-25 Ni ve %20’ye kadar mangan içerirler. Nikel ve mangan temel östenit oluşturuculardır (Erdoğan, 2000; Aran ve Temel, 2003; Wang, et al., 2005). Östenitik paslanmaz çelikler özellikle oksitleyici veya redükleyici ortamlarda iyi korozyon direncine sahiptir. (Castner, 1992). Antimanyetik olan bu tür paslanmaz çeliklere, korozyon direncini arttırmak için; kromun ferrit yapıcı etkisi, östenit yapıcı alaşım elementlerinin ilavesiyle gidermek gerekir. Katılan alaşım elementleri ve etkileri şu şekilde sıralanabilir (Kıyıcı, 1994). a. Kaynak edilmiş parçalarda taneler arası korozyonu önlemek için karbon miktarının azaltılması veya titanyum, niobiyum ve tantalyum gibi kararlaştırıcı elementlerin katılması gereklidir. Karbon kuvvetli bir östenit yapıcı olmasına karşın karbür oluşturarak korozyon direncini düşürmektedir. 12

b. Yüksek sıcaklıklarda korozyon direncini yükseltmek için krom ve nikel miktarının arttırılması gerekmektedir. c. Gerilmeli korozyonu önlemek için nikel miktarının arttırılması gerekmektedir. d. Molibden ilavesiyle organik ve çeşitli mineral asitlere karşı dayanım artar. Böylece çukur ve çatlaklardaki korozyon önlenir (Kıyıcı, 1994). Östenitik paslanmaz çelikler karbonlu çeliklerden daha yüksek termal genleşme katsayısına ve daha düşük termal iletkenlik katsayısına, daha yüksek elektrik direncine ve daha düşük ergime noktasına sahiptirler (Woollin, 1994; Wang, et al., 2005). Östenitik paslanmaz çelikler bugün kullanımda paslanmaz çeliklerin yaklaşık %80-90’ını oluşturur. Bu çelikler Fe-Cr sisteminde östenit faz alanını genişletici Ni ve Mn gibi elementlerin katılmasıyla geliştirilmiştir. En yaygın türü 304 ve 316 tipleri gibi 300 serisi alaşımlardır (Woollin, 1994). Yaygın olarak kullanılan bazı östenitik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri Çizelge 2.3’de verilmiştir. Çizelge 2.3 Östenitik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri (Aran ve Temel, 2003). ASTM

Kimyasal Bileşim, Ağ. %maksimum C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Mo

N

201

0.15

5.5-7.5

1.00

0.06

0.03

16-18

3.5-5.5

-

0.25

Diğer -

301

0.15

2.00

1.00

0.045

0.03

16-18

6-8

-

-

-

304

0.08

2.00

1.00

0.045

0.03

18-20

8-10.5

-

-

-

304L

0.03

2.00

1.00

0.045

0.03

18-20

8-12

-

-

-

304LN

0.03

2.00

1.00

0.045

0.03

18-20

8-12

-

0.10.16

-

309

0.20

2.00

1.00

0.045

0.03

22-24

12-15

-

-

-

309S

0.08

2.00

1.00

0.045

0.03

22-24

12-15

-

-

-

310

0.25

2.00

1.50

0.03

24-26

19-22

-

-

-

310S

0.08

2.00

1.50

0.045

0.03

24-26

19-22

-

-

-

316

0.08

2.00

1.00

0.045

0.03

16-18

10-14

2-3

-

-

316L

0.03

2.00

1.00

0.045

0.03

16-18

10-14

2-3

-

-

0.10.16

5x(C+N) Ti

0.045

316LN

0.03

2.00

1.00

0.045

0.03

16-18

10-14

2-3

316Ti

0.08

2.00

1.00

0.045

0.03

16-18

10-14

2-3

-

321

0.08

2.00

1.00

0.045

0.03

17-19

9-12

-

-

(5xC) Ti

347

0.08

2.00

1.00

0.045

0.03

17-19

9-13

-

-

(10xC) Nb

13

2.5.3.1. Standart Östenitik Paslanmaz Çelikler Standart östenitik paslanmaz çelikler çok düşük C, N (%0.03 maks.) içerirler ve özellikle 304L ve 316L olarak simgelenirler (Tekin, 1981). Çizelge 2.4’de 316L serisi östenitik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimi, fiziksel ve mekanik özellikleri gösterilmektedir. Çizelge 2.4 316L Serisi östenitik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimi, fiziksel, mekanik ve korozyon özellikleri (Aran ve Temel, 2003). Kimyasal Bileşim En Çok En Az

C 0.03 0

Cr 18 16

Ni 14 10

Fiziksel Özellikler Elastiklik Modülü (Gpa) Özgül Ağırlık (gr/cm3) Isıl Genleşme Katsayısı (1/K) Elektrik Direnci (Ώmm2/m) Özgül Isı (J/kg.K) Isı İletkenliği (W/m.K) Manyetiklik

Mo 3 2

200 7.98 16.5 0.75 500 15 Yok

Mekanik Özellikler

Tavlanmış Durumda

%0.2 Akma Dayanımı (MPa) En Az 200

Soğuk İşlenmiş

450’e kadar

Yüksek Sıcaklık Özellikleri Sıcaklık (°C) Elastiklik Modülü (GPa) %0.2 Akma Dayanımı (MPa) Isıl Genleşme Katsayısı (1/K)

%1 Akma Dayanımı (MPa) En Az 270

Çekme Dayanımı (MPa)

Kopma Uzaması (%)

540-700

Sertlik (Brinell) 160-200 200’e kadar

700’e kadar

100

200

300

400

500

194

186

180

172

165

166

137

118

108

100

199

167

145

135

128

16.5

17.5

17.5

18.5

18.5

14

Çizelge 2.4 (devam ediyor)

Korozyon Dayanımı

Yüksek Sıcaklıkta

Tavlama

Soğuk Şekillendirme Sıcak Şekillendirme Talaşlı İmalat

Kaynak Kabiliyeti

316L serisi paslanmaz çelik; taneler arası ve gerilmeli korozyon çatlağına karşı dayanıklılığı iyidir. Karbon miktarı düşük olduğundan karbür çökelmesi ile içyapı değişiklikleri oluşmaz ve kaynak veya gerilim giderme işlemlerinden sonra dahi taneler arası korozyon hassasiyeti ortaya çıkmaz. Paslanmaz çelikler arasında korozyon dayanımı en iyi olanlarındandır. İndirgeyici asitler, deniz suyu ve diğer oyuk korozyonuna neden olabilecek ortamlarda kullanılabilirler. Molibden ilavesiyle yüksek sıcaklık mukavemeti geliştirilmiştir. Yaklaşık 1090°C’ye kadar yüksek sıcaklık oksidasyonuna karşı dayanıklı olup, iyi mekanik ve sürünme dayanımına sahiptir. 425860°C sıcaklık aralığında sürekli kullanımı tavsiye edilmez; karbon miktarı daha düşük olan 316L kalite, bu sıcaklıklarda karbür çökelmesine karşı daha dayanıklıdır. 1030-1120°C sıcaklık aralığında, her mm kalınlık için 5 dakika tutulur. Tavlama sonrası malzeme kalınlığına göre su veya havada soğutulur. İşlem sonrası yüzeyde oluşan renk değişimleri ve tufal oluşumları kimyasal veya mekanik olarak giderilmez ise korozyon dayanımı olumsuz etkilenir. Şekillendirme özelliği çok iyidir. %15’ten daha fazla şekil vermede tavlama ısıl işlemi gerekli olur. 850-1150°C sıcaklık aralığında şekillendirildikten sonra malzeme havada soğutulur. Şekil verme sonrası yüzeyde oluşan renk değişimleri veya tufal oluşumları kimyasal veya mekanik olarak giderilmez ise korozyon dayanımı olumsuz etkilenir. Talaşlı imalat için iyi kalite yüksek hız çeliği veya karbür takımlar kullanılmalıdır. İşleme sırasında iyi bir soğutma gereklidir. Kaynak kabiliyeti mükemmeldir. Gaz eritme kaynağı hariç bütün yöntemler uygulanabilir. Ara pasolarda sıcaklığın 200°C’ye düşmesi beklenmelidir. Kaynak sonrası ısıl işlem genellikle gerekli değildir. İşlem sonrası yüzeyde oluşan renk değişimleri veya tufal oluşumları kimyasal veya mekanik olarak giderilmez ise korozyon dayanımı olumsuz etkilenir.

301 ve 310 tipi Cr-Ni’li çeliklerde 301’den 310’a doğru gidildikçe martenzit oluşumuna karşı direnç artmaktadır. 316 tip çeliklerde, Klorürlü (Cl2O3) ve Hidrojen Sülfürlü (H2SO4) ortamlarda, korozyon direncinde, oyulma korozyonuna karşı yüksek dirençli olması için; %2-3 Mo içerir. Mo ilavesi yüksek sıcaklık özelliklerini geliştirdiği için bu çelikler sürünmeye karşı dirençli çelikler olarak kullanılırlar (Tekin, 1981). 200 serisi çelikler düşük oranlarda Ni içerirler. Nikelin östenit oluşturucu etkisi Mn ve N gibi kuvvetli östenit oluşturucular ile telafi edilir. Bu çelikler Ni’den tasarruf edilen türler olup 300 serisi çeliklere nazaran daha ucuzdurlar.

15

Östenitik paslanmaz çelikler kolayca soğuk deformasyonla sertleşebilirler. Deformasyon sertleşme hızı, atomların istif enerjisindeki ve aynı zamanda martenzit oluşumuna karşı kararlılıktaki azalmalarıyla artar. Bu nedenle ferritik paslanmaz çeliklerden ayrılan östenitik paslanmaz çelikler bir sünek gevrek geçiş sıcaklığı göstermez. Çok kolay şekillendirilebildikleri ve kaynak yapılabilirliklerinden ötürü çok geniş kullanma alanı olan östenitik paslanmaz çeliklerin en büyük dezavantajı yüksek maliyetleri ve mukavemet özelliklerinin düşük olmasıdır (Kayalı ve Çimenoğlu, 1991).

2.5.3.2. Süper-Östenitik Paslanmaz Çelikler 1910 yılında bulunuşu ve gelişiminden bu yana paslanmaz çelikler özellikle son bir kaç 10 yıl içinde endüstriyel gelişimde önemli bir rol oynamıştır. Değişik tasarım ve işletme gereksinimleriyle karşılaşıldığında, paslanmaz çelik sınıfının yeni bir türü geliştirilmiştir. Ortam daha korozif olduğunda malzemenin korozyon direncinin artırılması gereklidir. 1960’da 304L ve 316L tipleri nükleer yakıt yeniden işleme tesislerinde kullanılmıştır. (Baylan, 2004). Bu alaşımlar tipik olarak %19-25 Cr, %18-28 Ni, %4-6.5 Mo ile %0.22’ye kadar N ve %2 Cu içerirler ve tamamen östenitik bir mikroyapıya sahiptir. Tam östenitik paslanmaz çelikler

korozyon

dirençlerini

yükseltmek

için

oldukça

yüksek

derecede

alaşımlandırılmışlardır (Gooch, 1992).

2.5.4. Kontrollü Dönüşümlü Paslanmaz Çelikler Kontrollü dönüşümlü paslanmaz çeliklerdeki gelişme; uçak endüstrisinde, uçakların yüzeylerinde 200°C’den yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemete sahip bir çeliğin kullanılmasına duyulan gereksinimden kaynaklanmıştır. Geliştirilen böyle bir özellikteki çelik, kolay imalat ve kaynak yapabilme özelliğinin yanında kaynak yapılmış koşullarda ve 400°C’ye kadar olan yüksek sıcaklıklarda dahi yüksek mukavemet göstermiştir. Kontrollü dönüşümlü paslanmaz çeliklerin uygulamaları çoğunlukla uçak ve uzay endüstrisinde görülmektedir. Ayrıca filtreler, makinelerin hareketli parçaları gibi korozif

16

ortamlarda kullanılan hafif, yüksek mukavemetli parçaların imalinde kullanılırlar. Yüksek mukavemet elde edilmesine karşın bu çeliklerin kullanım alanları çok yaygın değildir. Bunun ana nedeni doğru yapı ve dönüşüm karakteristiklerinden emin olabilmek için gerekli olan bileşimin kontrolündeki zorluklardır (Koydul, 1994).

2.5.5. Dubleks Paslanmaz Çelikler Dubleks (östenitik-ferritik) paslanmaz çelikler östenit ve ferrit fazların korozyon direnci ve mekanik özelliklerini birleştirme amacı ile geliştirilmiştir (Clark and Guha, 1982). Böylece östenitik çeliklere kıyasla daha iyi gerilme korozyonu dayanımına; ferritik çeliklerle kıyaslandığında ise daha iyi tokluk ve sünekliğe sahiptirler. Ayrıca iki fazın bir arada bulunması halinde tavlanmış durumda bile 550 ile 690 MPa akma dayanımı gösterirler ki, bu değer, fazların tek başına bulunduğu türdeki çeliklerin akma dayanımının yaklaşık iki katıdır (Aran ve Temel, 2003). Ferritik-östenitik dubleks paslanmaz çelikler yaygın östenitik türlere çekici bir alternatif olarak geliştirilmiştir. Dubleks alaşımlar klorlu gerilmeli korozyon çatlamasına bağışıklılığının yanında yüksek dayanım da sunar ve bazı ortamlarda 300 serisi türlerin çukurcuk ve aralık korozyon direncini geçmiştir veya denktir (Gunn, 1992). Kimyasal ve diğer tesislerde östenitik paslanmaz çeliklerin yıllardır süren başarısızlığının en önemli nedeni klorda gerilmeli korozyon çatlamasına teşviklenmesidir. Bu problem yaygın 300 serisi paslanmaz çeliklerde görülür, fakat deneyler nikel oranının %5’e düşürülmesinin klorda çatlamaya daha büyük direnç sağlayan ferritik-östenitik dubleks yapı verdiğini göstermektedir (Gooch, 1992). Mevcut ticari kaliteler %22-26 krom, %4-7 nikel, azami %4.5 Mo, yaklaşık %0.7 bakır ve tungsten ile %0.08-0.35 azot içerirler. Başlıca dört kalitesi vardır (Aran ve Temel, 2003); 1. Fe-23Cr-4Ni-0.1N 2. Fe-22Cr-5.5Ni-3Mo-0.15N 3. Fe-25Cr-5Ni-2.5Mo-0.17N-Cu 4. Fe-25Cr-7Ni-3.5Mo-0.25N-W-Cu

17

Bunlardan dördüncüsü süper-dubleks diye de adlandırılır. Bu tür çelikler üzerine araştırma ve deneyler devam etmekte ve mekanik özellikler ile korozyon dayanımında sürekli iyileşmeler sağlanmaktadır. Östenitik-ferritik çelikler ferrit yapıcı elementlerin oranına bağlı olarak %10’a kadar deltaferrit içerirler. İlk önce katılaşan bu faz, içyapının ince olmasını sağlar. Sıcak çatlama duyarlılığını arttıran fosfor, kükürt, silisyum gibi elementler de büyük ölçüde ferrit kafesi içinde çözünerek östenit fazından uzaklaşır ve böylece bu çeliklerde sıcak çatlama tehlikesi azalır (Aran ve Temel, 2003). Bu tür paslanmaz çelikler üstün özelliklerinden dolayı değişik biçim ve boyutlarda endüstrinin hizmetine sunulurlar. Isı eşanjörü, petrol, gaz ve deniz suyu boruları ile bağlantı elemanlarında, deniz petrol platformlarında, gaz kuyularında, basınçlı kaplarda, döküm pompa ve vana gövdelerinde, gemi pervanesi ve parçaları yapımında, jeo-termal uygulamalarda,

kimyasal

teçhizat

imalatında,

arıtma

tesislerinde

büyük

çapta

kullanılmaktadırlar (Aran ve Temel, 2003; Kaluç ve Sarı, 1995).

2.5.6. Çökelme Sertleşmesi Uygulanabilir Paslanmaz Çelikler Çökelme sertleşmeli paslanmaz çelikler, bakır, molibden, niobyum, titanyum ve alüminyum gibi alaşım elementleri içeren, bu elementlerin bir veya birkaçının etkisi ile, çökelme sertleşmesi gösteren Fe-Cr-Ni’li paslanmaz çelikler ailesinin bir grubudur (Baylan, 2004). Çökelme sertleşmesi, prensip olarak alaşımı çözeltiye alma tavından sonra uygulanan, hızlı soğumayı takip eden bir yaşlandırma işlemidir. Yukarıda belirtilen ve çeliğin içinde bulunan alaşım elementleri çözeltiye alma tavlaması sırasında çözünürler ve yaşlandırma işlemi sırasında da çok küçük zerrecikler halinde çökelerek matrisin sertlik ve mukavemetini artırırlar. Mukavemetleri yaklaşık 1700MPa’a kadar çıkabilmekte ve böylece,

martenzitik

paslanmaz

çeliklerin

ulaşılabilmektedir.

18

mukavemetlerinin

üzerinde

değerlere

Çökelme sertleşmeli paslanmaz çelikler, çözeltiye alma tavlamasından sonraki işlemler sonucu çeliğin yapısal değişimine ve özelliklerine bağlı olarak üç türde gruplanır. Bunlar; martenzitik çökelme sertleşmeli paslanmaz çelikler, yarı-östenitik çökelme sertleşmeli paslanmaz çelikler ve östenitik çökelme sertleşmeli paslanmaz çeliklerdir (Baylan, 2004). Çökelme sertleşmesi uygulanabilen çelikler iyi süneklik ve tokluk yanında, orta ila iyi derece arasında korozyon dayanımı gösterirler. Bu çeliklerde, martenzitik çeliklerle kıyaslandığında, mukavemet ve korozyon dayanımlarının iyi bir kombinasyonu elde edilir. Bu durum yüksek miktardaki alaşım elementleri ve en çok %0.04 C bulunmasından dolayıdır. Ancak, bunun sonucunda aşınma dayanımında düşüş gözlenir (Aran ve Temel, 2003). Günümüzde üretilen çökelme sertleşmeli paslanmaz çelikler, yüksek hızlı uçakların dış yüzeylerinde, füze gövdelerinde, deniz taşıtlarında, yakıt tanklarında, uçakların iniş takımlarında, pompalarda, millerde, somun, cıvata, kesici aletler ve kavramalarda yaygın bir uygulama alanına sahiptir. Diğer kullanım alanları içine filtreler, veya makinelerin hareketli parçaları gibi korozif ortamlarda kullanılan ağırlıkça hafif yüksek mukavemetli parçalar girmektedir (Tekin, 1981; Kaluç ve Tülbentci, 1995). Çökelme sertleşmesi uygulanabilir paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri Çizelge 2.5’te verilmiştir. Çizelge 2.5 Çökelme Sertleşmesi uygulanabilir paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri (Aran ve Temel, 2003). ASTM

Kimyasal Bileşim, Ağ. %max C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Mo

N

Diğer

631

0.09

1.0

1.0

0.04

0.04

16-18

6.5-7.5

-

-

0.75-1.5 Al

632

0.09

1.0

1.0

0.04

0.03

14-16

6.5-7.5

2-3

-

0.75-1.5 Al

2.6. PASLANMAZ ÇELİKLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Paslanmaz

çeliklerin

kaynak

kabiliyetlerini,

korozyon

dirençlerini,

işlenebilme

özelliklerini ve uygulama alanlarını genişletebilmek için katılan alaşım elementleri bu çeliklerin fiziksel özelliklerini de önemli ölçüde etkiler (Koydul, 1994). Özellikle kaynak kabiliyeti açısından büyük önem taşıyan bu özelliklerin normal çeliklerle karşılaştırılması Çizelge 2.6’da verilmiştir

19

Çizelge 2.6 Paslanmaz çeliklerin fiziksel özelliklerinin normal çeliklerle karşılaştırılması (Baylan, 2004).

α x10-6

Çelik Türü

λ W/mC

Ω nm

E N/mm2

Karbonlu çelik 1016

13

47

150

205

Ferritik-Kromlu

12.5

24

600

225

Ferritik-Östenitik

13.5

20

850

205

Östenitik Cr-Ni

19.5

15

700

200

α : 20-800°C’de ısıl genleşme katsayısı λ : Isıl iletkenlik (20°C) Ω : Elektrik direnci (20°C) E: Elastiklik modülü (20°C) Paslanmaz çeliklerin karbonlu çeliklerle karşılaştırıldığında ısı ve elektrik iletkenliği oldukça zayıftır. Termal iletkenliği karbonlu çeliklerin yarısından daha düşüktür. Paslanmaz çeliklerin elektrik özdirenci karbonlu çeliklerden 6 kat daha büyüktür. Östenitik alaşımlar karbonlu çeliklerden %50 daha büyük olan termal genleşme katsayısına sahiptir. Ferritik paslanmaz çeliklerin, östenitik paslanmaz çeliklere oranla elektrik iletme dirençleri %20, özgül ısıları da %10 daha düşüktür. Ancak tüm paslanmazların elektrik dirençleri alaşımsız çeliklere oranla yaklaşık 4-7 kat daha fazladır. Bu neden ile paslanmaz çeliklerin kaynağında elektrotlar %25 daha az akım şiddeti ile yüklenirler (Baylan, 2004; Tülbentçi ve Kaluç, 1995; Ceyhun, 1992).

2.7. PASLANMAZ ÇELİKLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Kimyasal tesisler, tanklar, boru, basınçlı kaplar, valflar, pompalar, damıtıcılar ve benzerleri için paslanmaz çelikler endüstride kullanırlar. Bu tip uygulamalar için genellikle iyi dayanım, tokluk ve şekillenebilme gerekir. Bu tip endüstrilerde kullanılan en popüler paslanmaz çelikler 300 serisi östenitik paslanmaz çeliklerdir. Tip 304 ve 316 en yaygın kullanılandır (Budinski, 1999).

20

Mükemmel toklukları östenitik paslanmaz çeliklerin en önemli göze çarpan özelliğidir. Östenitin YMK yapısı klasik karbonlu çeliklerin HMK yapısı gibi düşük sıcaklıklarda gevrek olmaz. Östenitik paslanmaz çeliklerin tokluğu çok düşük sıcaklıklarda dahi iyi kalır. Kromlu paslanmaz çelikler, yüksek sıcaklıklarda sürünmeye dayanıklı çelikler olarak da kullanılırlar. Şekil 2.3’de 304 tip paslanmaz çeliklerin yüksek sıcaklıklardaki sürünme dayanımı göstermektedir (Abington Publishing, 1994).

Şekil 2.3 Yüksek sıcaklıklarda karbonlu ve paslanmaz çeliklerin tipik sürünme dayanımı (Abington Publishing, 1994).

2.8. PASLANMAZ ÇELİKLERİN KOROZYON ÖZELLİKLERİ Paslanmaz çeliklerin korozyona karşı dayanımının yüksek olması, yüzeyinde bulunan ince oksit filminin sonucudur. Film; sürekli, gözeneksiz, çözünmeyen ve kendi kendini onaran bir yapıda olduğu bilinir. Bu tabakanın korozyon dayanımını; bileşimin etkisi, gördüğü işlem (ısıl işlem, haddeleme, dağlama), kaynak işlemi ve imalatı belirler (Aran ve Temel, 2003). Pasiflik, pasif bir oksit filminin varlığı halinde kazanılan korozyona dayanıklıkdır. Paslanmaz çeliklerin pasiflik durumunun var olduğu alan dar veya geniştir, koşullardaki küçük değişmeler bu pasiflik durumunu bozabilir. Paslanmaz çelikler normalde pasiftirler, ancak oksitleyici özelliği düşük korozif çözeltilerde, aktifleşirler. Bu nedenle pasifliğin

21

korunması için oksijen veren ortamların sürekli var olması gereklidir. Aksi halde yerel korozyon oluşur ve mesela deniz suyunda aralık korozyonu görülür. Paslanmaz çeliklerin yüzeyindeki pasif tabaka mekanik ve kimyasal etki ile zarara uğrayabilir. Malzemede korozyona bağlı hasar; genel korozyon, aralık korozyonu, taneler arası korozyon, noktasal korozyon ve gerilmeli korozyon biçiminde gerçekleşir. (Aran ve Temel, 2003). 2.8.1. Genel Korozyon Genel korozyon; tüm yüzey üzerinde ilerleyen bir korozyon türüdür. Bu tür korozyon asidik veya güçlü alkali çözeltilerde oluşur. Genel korozyona karşı direnç, çelikte Mo ve Cr içeriğinin artırılması ile geliştirilir. Şekil 2.4’de tüm yüzeyde meydana gelen korozyon şemetik olarak gösterilmiştir. (Önal, 1997).

Şekil 2.4 Paslanmaz çeliklerde genel korozyon (Önal, 1997).

2.8.2. Aralık Korozyonu Aynı veya farklı türden iki paslanmaz çelik parçanın bağlantı yerindeki (conta yüzeyleri, cıvata, perçin kafalarının altı) aralıklarda ve sıvı ile doldurulan dar aralıklarda görülen korozyon türüdür (Şekil 2.5). Havalanması zayıf olan dar aralıklardaki sınırlı miktarda oksijen pasif oksit filmini onaramaz ve derişik pili oluşturur. Ayrıca buralarda korozyonu hızlandırıcı maddeler birikir. En uygunu bu yerlerin sızdırmaz yapılmasıdır (Aran ve Temel, 2003).

Şekil 2.5 Paslanmaz çeliklerde aralık korozyonu (Önal, 1997). 22

2.8.3. Taneler Arası Korozyon Karbon miktarı %0,03’ten fazla olan kararsız (stabilize edilmemiş) östenitik paslanmaz çeliklerde 550-850°C sıcaklık aralığında tane sınırlarında karbür çökelmesi olur ve malzeme taneler arası korozyona duyarlı hale gelir. Krom karbürün (genellikle Cr23C6) tane sınırı yakınına çökelmesi sonucunda, krom yönünden fakirleşen bu kesimlerdeki kimyasal kararlılık azalmaktadır. Oluşan krom azalması nedeniyle belirli korozif ortamlarda krom eksikliğinin görüldüğü tane sınırları boyunca korozyona uğramaktadır (Şekil 2.6). Oluşan korozyon taneler arasıdır ve çeliğin tozlaşarak tükenmesine yol açar. Çeliğin bileşimindeki karbonun %0.03’ün altına düşürülmesi veya karbürleri krom karbürden daha kararlı olan Ti, Nb ve Ta gibi alaşım elementlerinin ilavesiyle bu tip korozyon önlenebilmektedir (Aran ve Temel, 2003; Doruk, 1982; Açma, 1998).

Şekil 2.6 Paslanmaz çeliklerde tanelerarası korozyon (Önal, 1997).

2.8.4. Çukurcuk Korozyonu Çukurcuk, pasifliğin kaybolmasına neden olur. Çukurcuk, filmdeki zayıf noktalarda (inklüzyonlar, dislokasyonlar, tane sınırları gibi) oluşur. Pasif film yeniden oluşmazsa, korozyon saldırıları devam eder ve çukurcukla sonuçlanır. Klor içeren ortamlarda bölgesel korozyona direnç, bileşime ve pasif tabakadaki yerel zayıf noktaların varlığına bağlıdır. Cr, Mo ve N gibi paslanmaz çelikte bulunabilecek elementlerden birkaçı korozyon direncine katkıda bulunur. Bu alaşım elementlerinin miktarı ve korozyon özellikleri arasındaki ilişkiyi tanımlayarak, matematiksel bir formül kuran farklı girişimler yapılmıştır (Kaçar, 1997). Şekil 2.7’de çukurcuk korozyonu şematik olarak gösterilmiştir. Çukurcuk korozyonuna karşı direncinin yapıdaki östenit/ferrit faz dengesine bağımlı olarak değiştiği, ferrit miktarı arttıkça korozyona karşı hassasiyetin arttığı aksine östenit miktarı

23

arttıkça malzemenin korozyona karşı daha dayanıklı hale geldiği düşünülmektedir (Noble, 1992).

Şekil 2.7 Paslanmaz çeliklerde çukurcuk korozyonu (Önal, 1997).

2.8.5. Gerilmeli Korozyon Gerilme korozyonu elektrolit içinde bulunan ve bir çatlak başlangıcı taşıyan parça üzerine çekme gerilmelerinin etkimesi ile ortaya çıkar. Çatlak başlangıçları yüzeyde ve mikroskobik ölçeğin altında büyüklükteki süreksizliklerdir. Çatlaklar mekanik gerilme ve korozyonun ortak etkimesi sonucu ortaya çıkabilirler. Gerilme nedeniyle hareket eden dislokasyonların yüzeyde meydana getirdiği kayma eşikleri, yüzeydeki oksit tabakasının devamlılığını bozar. Bu gibi hallerde koruyucu tabakanın yenilenmesi, elektrolit tarafından engellenir ve korozyonun yerel olarak gelişmesiyle bir tünel oluşur (Aran ve Temel, 2003). Ferritik ve dubleks paslanmaz çeliklerin gerilmeli korozyon çatlamasına dirençleri östenitik paslanmaz çelikten daha fazladır. Östenitik paslanmaz çelik için gerilmeli çatlak korozyonuna karşı alınacak yegane metalurjik önlem; aşırı karbon doymuşluğu göstermeyen kararlı bir östenitik yapı sağlanmasıdır. Soğuk şekillendirme veya kaynaktan sonra oluşabilecek iç gerilmelerin giderilebilmesi için 920-950°C sıcaklıklarda yapılan normalleştirme tavlaması gerilmeli çatlak korozyonuna karşı alınacak yararlı bir fiziksel tedbirdir. Östenitik paslanmaz çeliğin klorlu su ile teması durumunda suyun 60mg Cl/lt’den daha az klor içermesi ve sıcaklığın 70°C’nin altında olması da bu tür korozyonun önlenmesinde yararlıdır (Açma, 1998).

2.9. PASLANMAZ ÇELİKLERİN ÜRETİMİ Paslanmaz çelik üretimi büyük yatırım ve uzmanlık gerektiren bir teknolojidir. Bu çeliklerin ergitme ve arıtma işlemleri genellikle “Elektrik Ark Ocağı/Argon, Oksijen,

24

Karbon Giderme” yöntemleriyle yapılır. 1970’li yıllarda geliştirilen ve dünyada paslanmaz çelik üretiminin %80’nin gerçekleştirildiği bu yöntem sayesinde, üretim maliyetinin düşürülmesi ve kalitenin yükseltilmesi mümkün olmuştur. Şekil 2.8’de paslanmaz çeliğin üretim aşamaları şematik olarak gösterilmiştir (Aran ve Temel, 2003).

Şekil 2.8 Paslanmaz çeliklerin üretim şeması (Aran ve Temel, 2003). Üretimde en önemli adım; “Argon Oksijen Dekarbürizasyonudur” (AOD). Argon oksijen dekarbürizasyonu yöntemiyle malzeme üretimi; argon gazı püskürtmeyle oksijen’in dekarbürizasyonu esasına dayanır. Paslanmaz çelik üretiminin başladığı ilk yer çelikhanelerdir. Çelikhanede ergitme işleminin yapılacağı, bazik astarlı elektrik ark 25

ocağına, uygun paslanmaz çelik hurdası, karbon çelik hurdası ve gerektiğinde Ni ve Mo gibi alaşım elementleri yüklenir. Malzemeler, ergitme ocağına konmadan önce belirli bir süre kurutma fırınında tutulur. Ardından malzemeler alaşımlamanın yapıldığı elektrik ark ocağında ergitilir Çizelge 2.7’de AOD yöntemiyle paslanmaz çelik üretim aşamaları gösterilmiştir (Lippol, 1992; Aran ve Temel, 2003). Çizelge 2.7 AOD yönteminde üretim aşamaları (Lippol, 1992).

Cr 1. Amaç 2. AOD Dönüşümü

Ni

C

Sıcaklık

Zaman

Si

S

18.0 10.0 0.025

0.5

0.015

1550

-

-

18.5

o

( C)

Ar/O2

(min sn.)

9.8

1.5

0.3

0.035

1500

-

2

3. Püskürtme 1

17.8 10.0

0.4

0.1

0.03

1700

1/3

25

4. Püskürtme 2

17.0 10.1

0.15

-

0.03

1720

1/2

15

5. Püskürtme 3

16.5 10.1 0.018

-

0.03

1740

2/1

15

6. Azaltma

18.2

9.9

0.02

0.5

0.02

1650

Ar*

5

7. Desülfürüzasyon

18.2

9.9

0.02

0.5

0.01

1625

Ar*

10t

18.2 10.1

0.02

0.5

0.01

1550

Ar*

1

8. Budama

* Ar ortamı; t Düşük zaman AOD ünitesine alınan eriyiğe önce % 75 O2 ve % 25 Ar gazları yan memelerden ve üsten püskürtülür. Bu aşamada alaşımın bileşimindeki C yakılarak, gerekiyorsa % 0.02’ye düşürülebilir. Cr oksitlemeye hassas olduğundan, bu sırada bileşimdeki Cr’un bir kısmı da cürufa geçer. Bu nedenle alaşıma Cr’un katılması büyük oranda karbür gidermenin tamamlanmasından sonra yapılır. Sonraki aşamada ise alaşımdaki kükürt oranı düşürülür (Aran ve Temel, 2003; Lippol, 1992). Bileşim ve sıcaklık istenilen seviyeye ulaştığında, eriyik döküm potasına aktarılır ve son ayarlamalar yapılır. Bu aşamada da alaşıma bazı elementler ilave edilir. Eriyiğin homojenleştirilmesi argon gazı üflenerek sağlanır. Hazırlanan alaşım potadan bir tava aracılığıyla katılaşmanın başladığı su soğutmalı bir bakır kalıp içine dökülür. Katılaşan yassı kütük (slab), bükme ve düzeltme merdanelerinin bulunduğu kısma aktarılır. İşlem sonunda malzeme alev ile istenen boyutta kesilir. Bu teknoloji ile çeliğin slab halinde kesintisiz olarak dökülmesi mümkündür. Döküm sırasında slab yüzeylerinde çeşitli kusurlar ortaya çıkabilir.

26

Bekletilerek soğutulan yassı kütüklerin yüzey kusurları değişik ebatlardaki taşlama tezgahlarında yerel olarak veya yüzey tamamen taşlanarak giderilir (Aran ve Temel, 2003). Bu işlemin ardından sıcak haddeleme işlemi vardır. Sıcak haddeleme öncesinde ilk işlem, yassı kütüklerin koruyucu atmosferde 1250°C sıcaklığa kadar ısıtılmasıdır. Kaba haddeleme ile malzeme kalınlığı kütük boyutundan yaklaşık 25mm’ye indirilir. Bu işlem sonrası malzemenin sıcaklığı 1100°C civarındadır. Kaba haddeleme sonucunda uzunluğu artan yassı ürün bobin halinde sarılır ve ileri-geri haddeleme işlemleri ile malzeme kademeli olarak inceltilir. Malzemenin istenilen kalınlığa ulaştığı son pasodan sonra sıcak sac bir soğutucu içinden geçirilerek rulo sarıcıya beslenir. Sıcak haddelenmiş bu yarı mamul genellikle bir sonraki işlemler dizisi için soğuk haddeleme ünitesine aktarılır (Aran ve Temel, 2003). Soğuk haddeleme sürecinde, paslanmaz çelik sac, ileri-geri hareket özelliğine sahip hadde tezgahında birbiri ardına uygulanan pasolar ile inceltilerek, kalınlıkta % 80’e varan azalmalar sağlanabilir (Aran ve Temel, 2003).

2.10. PASLANMAZ ÇELİKLERİN KAYNAK KABİLİYETİ Genel olarak paslanmaz çeliklerin kaynağı için, uygulamadaki tüm kaynak yöntemlerinin uygun olduğu söylenebilir. Bir kaynak yönteminin diğerine tercih edilmesinde ise, şu faktörler göz önüne alınır (Baylan, 2004). a. Uygun cihazların varlığı ve kurularak kullanılabilirliği b. Kaynak edilecek malzemenin kalınlığı c. Kaynağın gerçekleştirileceği ortam d. Kaynak pozisyonu e. Paslanmaz çeliğin türü f. Yardımcı donanım ve ekipmanın karşılanabilirliği (Baylan, 2004). Günümüzde çok yaygın olarak uygulama alanı bulan paslanmaz çelikler, değişik ark kaynağı yöntemleri ile kaynak edilebilirler. Ancak, paslanmaz çeliklerin farklı bileşimlerin, mekanik ve fiziksel özelliklerini etkilemesi, kaynak kabiliyeti açısından kaynak problemlerini de beraberinde getirmektedir. Bu problemlerden dolayı oluşturulacak

27

konstrüksiyonların servis ömrü açısından da önem taşırlar. Bu karakteristikleri şöyle sıralayabiliriz (Koydul, 1994; Baylan, 2004); a. Paslanmaz çeliklerin düşük ısı iletme katsayıları b. Yüksek ısıl genleşme katsayıları c. Yüksek elektrik iletme direnci d. Soğuk şekillendirmeye karşı hassasiyet e. Kaynakta izlenen yapısal değişimler (tane irileşmesi, karbür oluşumu, sigma fazı, delta ferrit) f. Korozyona karşı hassasiyet (Baylan, 2004).

2.10.1. Martenzitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti Martenzitik paslanmaz çelikler; tavlanmış, iç gerginliği giderilmiş, sertleştirilmiş yada menevişlenmiş halde kaynak yapılabilirler. Ancak bu çeliklerin kaynak kabiliyetleri zayıftır ve yapıda % 0,25’den daha fazla C içerenlerin kaynak edilmesi önerilmez. (Çalık, 2002). Az karbonlu martenzitik paslanmaz çeliklerde, martenzit daha az serttir ve dolayısı ile çatlamaya eğilimleri daha azdır. Normal olarak bu çelikler kaynaktan önce bir ön tavlamaya tabi tutulurlar. Burada uygulanan ön tavlama yüksek karbon eşdeğerli çeliklerde olduğu gibi ITAB’da bir sertlik azalması oluşturmayıp, sadece ısıl gerilmeleri azalttığından çatlama olasılığını da azaltır. Bu tür çelikler için uygulanan ön tav sıcaklığı 200-300°C arasındadır. Kaynak bölgesinde daha tok bir yapı elde etmek ve kullanım esnasında parçalarda ortaya çıkabilecek çatlama olasılığını ortadan kaldırmak amacı ile parçalar mümkün olan hallerde, kaynaktan hemen sonra gerilme giderme tavlamasına tabi tutulmalıdır. En iyi süneklik ve tokluk, parçanın 800-820°C’de 4 saat süre ile tavlanarak ve çok yavaş bir şekilde tercihen fırında soğutulması sonucu elde edilir (Anık ve Vural, 1993). Martenzitik kromlu paslanmaz çeliklerin ark kaynağında, kaynak dikişinin dayanımının çok önemli olmadığı ve parçanın da kükürtlü bir ortamda bulunmadığı hallerde, östenitik kaynak metali kullanılabilir. Östenitik kaynak metalinin akma sınırının düşük olması kaynaktan sonra oluşan kendini çekme gerilmelerinin oluşturduğu çatlama olasılığını 28

ortadan kaldırır. Parçanın kükürtlü bir ortamda çalışacağı hallerde, ferritik kaynak metali veya esas metalden alınacak parçalar ile kaynak yapılmalıdır. Yüksek karbon içeren (%0.51.2) martenzitik paslanmaz çelikler bütün önlemlere rağmen sıhhatli bir şekilde kaynak edilemezler (Tülbentçi, 1985). 2.10.2. Ferritik Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti Bu tür paslanmaz çelikler, su verme yolu ile sertleştirilemediklerinden, ITAB’da martenzit oluşumu tehlikesi yoktur. Dolayısı ile martenzitik paslanmaz çeliklere oranla daha kolay kaynak edilirler (Tülbentçi, 1985; Ceyhun, 1992; Kıyıcı, 1994). Ferritik paslanmaz çeliklerin kaynağında karşılaşılan en önemli sorunlardan bir tanesi, bu malzemenin 1150°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda tane irileşmesine karşı eğilimleridir. Kaynak sırasında ITAB’ın bir kısmı 1150°C’nin üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısınır ve dolayısı ile bu bölgede aşırı bir tane irileşmesi olur. Bu tür çeliklerde östenit-ferrit dönüşmesi olmadığından ısıl işlem yardımıyla taneleri küçültmenin olanağı yoktur. Elektroda ilave edilen bir miktar azot da kaynak metalinin katılaşması sonucunda ince taneli olmasına yardımcı olur. Kaynak yöntemi uygulanırken ITAB'ın 1150°C' yi aşan sıcaklıklarda olabildiğince az kalması sağlanmalıdır, bu ise ancak, kaynağın çok kısa pasolarla yapılması ve hemen soğutulması ile gerçekleştirilebilir.

(Tülbentçi, 1985;

Ceyhun, 1992; Anık ve Vural, 1993) Bu tür çeliklerin kaynağında ortaya çıkan önemli bir sorunda σ (sigma)-fazı oluşumu ve 475oC gevrekleşmesidir. σ fazı sert, gevrek bir metaller arası bileşiktir. (800-1000HV). Bu olay çeliğin uzun süre 400°C ile 550°C arasında tutulması sonucunda ortaya çıkar. Bu bakımdan bu çeliklere hiç bir zaman 400°C’nin üzerinde bir ön tavlama uygulanmamalıdır. Ancak 200°C’lik bir ön tavlama uygulanabilir. Diğer durumlarda bu çeliklerin kaynağında ön tav uygulanmaz. Kaynaktan sonra 750–800°C bir tavlamayı izleyen hızlı bir soğuma bu çeliklerde ısının etkisi altında kalan bölgenin sünekliğinin ve taneler arası korozyona direncinin artmasına neden olur. Kaynak edilmiş parçaların şekillendirilmesi 300°C– 400°C’de bir tavlamadan sonra yapılmalıdır (Campbell, 1992; Tülbentçi ve Kaluç, 1995; Ceyhun, 1992)

29

Ferritik paslanmaz çeliklerin kaynağında karşılaşılan bir diğer tehlikede, ITAB'da oluşacak taneler arası korozyona karşı hassasiyettir. Özellikle stabilize edilmemiş, yüksek Cr ve C içeren türlerde karşılaşılan önemli bir sorundur. Bu olay, östenitik paslanmaz çeliklerin kaynağında oluşanın tersine, ferritik türlerde 900°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda hızlı soğutmada ortaya çıkmaktadır. Çünkü östenitik yapıya göre ferritik yapı içinde krom karbür çökelmesi daha yüksek oranlardadır. Bu tür çelikler kaynak edildiklerinde, dikişe komşu bölgeler taneler arası korozyona karşı hassaslaşırlar, çünkü ısıl etkilere uzun süre maruz kalmaktadırlar. Krom karbürler önce çözülür, soğuma sırasında mümkün olduğunca çabuk bir şekilde geriye tane sınırlarına partiler halinde çökelirler. Kararlı hale getirilmemiş %17 Cr’lu çeliklerden yapılan kaynaklı bağlantılar, kaynaktan hemen sonra 750°C’de tavlama işlemine tabi tutularak taneler arası korozyona dayanımlı hale getirilebilirler. Eğer bu tür çelikler Ti ya da Nb ile stabilize edilmişlerse kaynaklı bağlantılar taneler arası korozyona karşı ısıl işlemsiz halde bile dayanımlı olacaktır (Ceyhun, 1992; Anık ve Vural, 1993; Kıyıcı, 1994). Yüksek sıcaklıklardaki gevrekleşme ve korozyon direncinde kayıp alaşımdaki C ve N miktarlarına bağlıdır. Bu duyarlaşma ve gevrekleşme çeşitli metotlarla önlenir. Bu metotlar; 700-950°C’de tavlama, C ve N içeriklerini sınırlama ve C ve N'u bağlamada güçlü karbür ve nitrür yapıcı element ilaveleri, kaynak sünekliğini yükselten ilave elementlerdir (Campbell, 1992). Kromlu paslanmaz çelik elektrotların kullanılmasında, kaynak dikişine aşırı azot nüfuziyetini engellemek ve aşırı krom oksit tabakası oluşumunu önlemek için kısa ark boyu tercih edilir. Kısa ark boyu ile kaynak aynı zamanda kaynak metalinde gözenek oluşumu eğilimini de azaltır. Uzun tutulan bir ark boyu ise, kaynak dikişinde gözeneklere neden olur ve azot nüfuziyetini artırır ayrıca, krom kaybı yaratır. Aynı gerekçeden dolayı, elektroda salınım verilmesi istenmez. Tam ferritik paslanmaz çeliklerin bileşimi ise, örtülü elektrotla ark kaynağı için uygun değildir, zira ergimiş kaynak banyosuna C, N ve O nüfuziyeti söz konusudur. Eğer tam ferritik paslanmaz çeliklerin kaynağı için örtülü elektrot kullanılacak ise, östenitik krom-nikelli veya nikel alaşımlı elektrotlar tercih edilmelidir (Kaluç, 1999).

30

2.10.3. Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti Östenitik paslanmaz çelikler oksitleyici veya redükleyici ortamlarda iyi korozyon direnci gösterirler. Tüm kaynaklı paslanmaz çelik imalatlarının %90’dan daha fazlası için östenitik paslanmaz çeliklerin kullanılmasının nedeni iyi kaynaklanabilirliğidir. Östenitik paslanmaz çeliklerde kaynaklar, çoğunlukla ana metalle karşılaştırılabilen kimyasal bileşimlere ve mekanik özelliklere sahiptirler. Östenitik paslanmaz çelikler çeşitli kaynak yöntemleri ile kolaylıkla kaynaklanabilir (Castner, 1992). Bu tür paslanmaz çeliklerin kaynak kabiliyeti açısından en önemli özellikleri şunlardır (Tülbentçi ve Kaluç, 1995; Kuştutan, 2003). 1. Isıl iletme katsayıları oda sıcaklığında, az alaşımlı ve karbonlu çeliklerin yaklaşık üçte biri kadardır; 2. Isıl genleşme katsayıları karbonlu ve az alaşımlı çeliklerin yaklaşık 1,5 katı yani %50 fazladır. 3. Bu tür çeliklerin elektrik iletme dirençleri, alaşımsız çeliklere karşın dört ila yedi kat daha büyüktür (Tülbentçi ve Kaluç, 1995; Kuştutan, 2003). Bu özeliklerinden dolayı, Cr-Ni paslanmaz çeliklerin kaynağında, normal karbonlu çeliklerin kaynağından daha fazla kendini çekme meydana gelir. Kaynak dikişinin soğuması esnasında büzülmelerin oluşması sonucunda, bu bölgede oluşan şiddetli iç gerilmeler çatlama tehlikesine yol açar. Bu tür paslanmaz çeliklerin çift taraflı iç köşe dikişlerinde sıcak çatlakların oluşma olanağı çok fazladır. Östenitik paslanmaz çeliklerin kaynak kabiliyetini etkileyen fiziksel özeliklerin yanı sıra bir dizi metalürjik etkende bu tür çeliklerin kaynağında önemli rol oynar; bunlar δ - ferrit fazının oluşumu, taneler arası korozyon hassasiyet, gerilmeli korozyona hassasiyeti ve σ-fazının oluşmasıdır. (Ceyhun, 1992; Woollin, 1994). Östenitik paslanmaz çeliklerin kaynak bölgesinde σ (sigma)-fazının bulunması, kaynak edilebilirliklerini olumsuz yönde etkiler ve metallerarası bir bileşik olan bu sert fazın oluşabilmesi için östenitik yapı içinde bir miktarda ferrit bulunması gerekir. Östenitik paslanmaz çeliklerin kaynak metallerinin mikroyapıları esas metalin mikroyapısından bir miktar farklılık gösterir. Tamamen östenitik alaşımların eş değer bileşimindeki kaynak metalinin az miktarda ferrit içerdiği görülür. Çeşitli elektrotların kullanımı kaynak yapısının metalürjik yapısını değiştirebilir. Bu amaçla kaynak metalinin kimyasal 31

bileşimini saptamak üzere değişik diyagramlar geliştirilmiştir. Bu diyagramlardan bir tanesi Schaeffler Diyagramıdır (Tülbentçi ve Kaluç, 1995; Önal, 1997). Şekil 2.9’da görüldüğü gibi Schaeffler Diyagramında ferrit dengeleyici elementler Creş olarak yatay eksende, östeniti dengeleyen elementler Nieş olarak düşey eksende yerleştirilmiştir;

Şekil 2.9 Schaeffler Diyagramı (Aran ve Temel, 2003). Schaeffler diyagramında yüksek azot içerikleri dikkate alınmamıştır. Bu açıdan diyagram sadece %0.05-0.1 N içerikleri için uygulanabilir. Bu diyagramın yüksek Mn içeren çelikler için kullanılması pek uygun değildir. Schaeffler diyagramı bugün hala paslanmaz çeliklerin üretimi, paslanmaz çelik elektrotların geliştirilmesi ve bu tür çeliklerin kaynak edilmesi konusunda çalışan birçok mühendis ve teknik eleman tarafından yaygın olarak kullanım alanına sahiptir (Önal, 1997).

32

Schaeffler diyagramının orta kısmında %16’dan %24 Creş’ne, %6’dan %18 Nieş’e kadar uzanan üçgen biçiminde küçük östenitik ve ferritik iç yapılı bir bölge vardır ki bu bölge iyi kaynak kabiliyetine sahiptir (Anık, 1970). De Long Diyagramı ise azotun, östenitik paslanmaz çeliğin faz dengesi üzerine başlıca etkisini gösterir. Bu diyagram ile kaynak metalinin yapısında bulunacak δ-ferrit (delta ferrit) miktarının saptanması amacı ile ferrit yapıcı elementler krom, molibden, silisyum ve niobiyum, krom eşdeğeri olarak yatay eksende, östenit yapıcı elementler olan nikel, mangan, karbon ve azot miktarına bağlı olarak nikel eşdeğeri düşey eksende yerleştirilmiştir. Şekil 2.10’da gösterilen De Long Diyagramından ‘‘ferrit sayıları’’ ve buna bağlı olarak δ-ferrit yüzdesi okunabilir. Bu diyagramın kullanılması sayesinde örtülü elektrotlar ile yapılan ark kaynağında, oluşturulacak kaynak metalinde ortaya çıkabilecek problemler önceden bilinerek, gereken tedbirler alınabilir (Önal, 1997).

Şekil 2.10 De Long Diyagramı (Önal, 1997). Delta ferrit içeriği ve kontrolü konusu, ferrit içeriği ve kaynak metali çatlağı arasındaki ilişki nedeniyle 40 yılı aşkın zamandır ilginçliğini korumuştur. Schaeffler ve De Long tarafından daha önce geliştirilen yapısal diyagramların yerine şimdi WRC-92 diyagramı geçmiştir. Bu diyagramlar kimyasal bileşim üstüne ferrit tahmininin doğruluğunu

33

geliştirerek kaynak metali verisini büyük ölçüde sağlamlaştırmıştır. WRC-92 diyagramı

Nieş= %Ni + 35 x %C + 20 x %N + 0.25 x %Cu

Şekil 2.11’de gösterilmektedir (Lippold, 1992).

10 mm

Creş= %Cr + %Mo + 0.7 x %Nb Şekil 2.11 WRC-92 Diyagramı (Lippold, 1992). Bu diyagram ferrit içeriklerini 100FN (ferrit numarası) kadar genişletmiştir; böylece diyagram dubleks paslanmaz çelik kaynak metalleri için de kullanılmaya başlanmıştır. Bu diyagram östenitik (A), östenitik-ferritik (AF), ferritik-östenitik (FA) ve ferritik (F) bölgelere ayrılan çizgilerle gösterildiği gibi aynı zamanda katılaşma davranışının bölgelerini de göstermektedir. Katılaşma biçimi, kaynak metali katılaşma çatlağına hassasiyeti etkilediğinden beri bu diyagramla katılaşma davranışı tahmini yapılabilmesi önemli bir katkıdır. Östenit fazından katılaşan kaynak metalleri ferrit fazından katılaşandan daha fazla katılaşma çatlağına uğrama eğilimindedir (Lippold, 1992; Dupont et al., 2003).

δ-ferrit oluşumuna mani olmak için katılaşan östenitik paslanmaz çeliklerde soğumanın çok yavaş bir hızla seyretmesi gereklidir. Bir başka çözüm yolu da bu çeliğin uzun bir süre 1150 °C’de tavlanması ve hızla soğutulmasıdır. Östenit yapıcı elementler olan Ni ve Mn miktarının çeliğin bileşiminde artması δ-ferrit oluşumu olasılığını azaltır (Tülbentçi, 1985).

34

Östenitik paslanmaz çeliklerin kaynağında ortaya çıkan ikinci bir sorunda; özellikle 18/8 çeliği gibi bazı paslanmaz çeliklerin 450-850°C sıcaklık aralığındaki bir sıcaklıkta uzun süre kalmaları sonucunda oluşan krom karbür çökelmesi eğilimidir. Oluşan krom karbürün ağırlıkça %90’nını Cr oluşturduğundan, tane sınırlarında bulunan çok az karbon bile östenit tanelerinin çevresindeki krom miktarını aşırı derecede azaltır. Bunun sonucu olarak malzeme korozif bir ortamda kaldığında, kromca zayıflamış tane sınırında korozyon oluşur (Baylan, 2003).

2.10.4. Dubleks Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti Genelde dubleks paslanmaz çeliklerin kaynağı zorluk çıkarmaz, östenitik paslanmaz çeliklere benzer kaynak karakteristiklerine sahiptir. TIG, örtülü elektrotla ark kaynağı, plazma ark kaynağı dubleks paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılır. Yüksek enerji yoğunluğuna sahip lazer ve elektron ışın gibi kaynak yöntemlerinin tatbiki ferriti yükselten oldukça yüksek soğuma hızları nedeniyle sınırlıdır (Baylan, 2003) Dubleks paslanmaz çeliklerin kaynağında, kaynak metalinde ferrit–östenit dengesinin sağlanmasının oldukça büyük önemi vardır. Dubleks ve süper–dubleks kaynak metallerinin katılaşmasında başlangıçta hemen hemen ferritik yapı oluşur. İlerleyen soğuma ile ferrit tane sınırlarında östenitik fazın çekirdeklenmesi başlar. Dolayısı ile, östenit fazının oluşumu kaynak soğuma hızı ile sınırlanmaktadır (Kaluç ve Sarı, 1995). Azot (N), östenitin yeniden oluşmasında en etkin elementtir. Azotun diğer önemli bir rolü de östenit ve ferrit fazları arasındaki farklılığı azaltarak metaller arası faz oluşum tehlikesini düşürmesidir. Azot özellikle östenitik fazda korozyon direncini güçlü bir şekilde düzeltir (Kaluç ve Sarı, 1995). Dubleks paslanmaz çeliklerin kaynağında ITAB’da ferrit miktarının artması beklenmelidir. Bu yüzden çok düşük ark enerjileri ve hızlı soğumadan kaçınılarak ITAB’da östenit gelişimine izin verilir (Woollin, 1994). Çok hızlı soğuma hızlarında yüksek ferrit miktarı, nitrür çökelmeleri ve bunun sonucunda da düşük tokluk ve düşük korozyon direnci ile karşılaşılır. Dolayısı ile dubleks paslanmaz

35

çeliklerin kaynağı alaşım içeriklerine bağlı olarak kontrollü bir ısı girdisi ile sağlanmalıdır (Kaluç, 1999).

2.10.5. Çökelme Sertleşmeli Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti Çökelme sertleşmeli paslanmaz çeliklerden oluşturulacak kaynaklı bağlantılarda arzu edilen özellikleri sağlamak için, uygun üretim ve ısıl işlemler, bu tür çeliklerin kullanım yerine göre değişebilir. Kaynak sonrası maksimum mekanik özellikler ve korozyon direnci, çözeltiye alma ve yaşlandırma ısıl işlemleri ile elde edilebilir. Bazı hallerde çözeltiye alma ısıl işlemi çarpılma ve çatlama oluşturması nedeniyle istenmeyebilir. Birçok halde sadece kaynak sonrası yaşlandırma işlemi istenir (Baylan, 2003). Çökelme yoluyla sertleşebilen martenzitik ve yarı östenitik türdeki paslanmaz çeliklerin kaynağında yüksek dayanım şartı aranıyorsa, kaynak işleminde ana malzemeninkine benzer yapıda dolgu metalleri kullanılmalı ve parçalara kaynaktan önce ısıl işlem yada çözeltiye alma ısıl işlemi uygulanmış olmalıdır. Kaynaktan sonra çözme ve yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmalıdır. Yüksek zorlamaların etkisi altında bulunan kalın parçalar, bazı durumlarda aşırı yaşlandırma sıcaklıklarında kaynak edilirler. Bu durum, yüksek dayanım elde etmek için kaynak işleminden sonra eksiksiz bir ısıl işlem uygulanmasını gerektirir. Östenitik çökelme sertleşmeli paslanmaz çelikler ITAB’da çatlama nedeniyle zor kaynak edilebilirler ve bazı türleri çatlama nedeniyle kaynak edilemezler. Kaynak işlemi tercihen çözeltiye alma tavı uygulanmış olan parçalar üzerinde yapılmalı ve uygulama düşük gerilmeler altında ve mümkün olan en düşük ısı girdisi sağlanacak şekilde gerçekleştirilmelidir. Nikel esaslı Ni-Cr-Fe tipindeki yada klasik tipteki östenitik paslanmaz çelik dolgu malzemeleri bu çeliklerin kaynağında sık olarak kullanılır (Odabaş, 2002).

36

BÖLÜM 3 ELEKTRİK DİRENÇ NOKTA KAYNAĞI 3.1. GENEL Geniş bir kullanım alanına sahip paslanmaz çeliklerin kullanılır duruma gelmesi için bazı üretim yöntemlerine tabi tutulması gerekir. Bu yöntemlerden biri de kaynaklı birleştirmedir. Fakat birçok kaynak yöntemi, paslanmaz çeliklerin korozyon direnç kabiliyetlerini düşürmekte ve paslanmaz çeliklerin kaynağında bir takım problemlere yol açmaktadır. Bu problemlerin en başta gelenleri; taneler arası korozyon olayı (krom-karbür çökelmesi), sigma fazı oluşumu ve kaynak sonrası sıcak çatlaklardır. Elektrik nokta direnç kaynağı, sahip olduğu işlevsel avantajlar sayesinde paslanmaz çeliklerin kaynağında karşılaşılan problemleri en aza indirir (Kuştutan, 2003).

Elektrik direnç nokta kaynağı, yaklaşık 3mm kalınlığa kadar olan aynı kimyasal bileşimdeki sac ve levhaların birbiri üzerine bindirilerek birleştirilmesinde yaygın olarak kullanılır. Nadiren 6mm ve daha kalın sacların birleştirilmesinde de kullanılır. Hatta, çok yaygın olmamakla birlikte 12mm kalınlığa kadar sacları bu yöntemle kaynatmak mümkündür. Bununla birlikte ikiden daha fazla sac levhanın, bileşimi ve kalınlıkları farklı sacların ve başka bir metal ile kaplanmış sacların birleştirilmesinde de kullanılır (Kuştutan, 2003). Yöntemin diğer kaynak yöntemlerine göre en önemli üstünlükleri; 1. Yüksek hızlı olması, 2. İnce sac ve levhaların birleştirilmesinde deformasyona neden olmaması, 3. Yüksek üretim kapasitesindeki birleştirme hatlarında kolaylıkla kullanılabilmesi, 4. Rijit ve esnek otomasyona elverişli olmasıdır (Ceyhun, 1992).

37

3.2. ELEKTRİK DİRENÇ KAYNAĞININ PRENSİBİ Direnç nokta kaynağı, elektrotlar tarafından uygulanan kuvvet altında bir arada tutulan iş parçalarında, geçen elektrik akımına karşı iş parçalarının gösterdikleri dirençten elde edilen ısı ile, parçaların tek yada daha çok noktada bölgesel olarak eritilip basınç altında birleştirilmesine dayanan bir yöntemdir. Şekil 3.1’de görüldüğü gibi akım konsantrasyonu ile ısıtılarak kaynak metalinde ergimiş çekirdek meydana gelir. Elektrik akımı kesildiğinde, kaynak metali hızlı bir şekilde soğuyup katılaşırken elektrot kuvveti uygulanmaya devam etmektedir, daha sonra elektrotlar geri çekilerek iş parçasını serbest bırakırlar. Kaynak işlemi genellikle 1sn’den daha kısa bir sürede tamamlanır.

Şekil 3.1 Direnç nokta kaynağı (Anık vd., 1993). 3.3. DİRENÇ KAYNAĞI YÖNTEMLERİ Direnç kaynağı metotlarının çok çeşitli türleri vardır. Bu yöntemlerde lokal olarak yüksek bir direnç meydana getirmek ve böylece de bağlantı noktalarında ısıyı yoğunlaştırabilmek için farklı teknikler kullanılır. Direnç, iletkenin özdirencine ve geometrisine bağlıdır. İşlem sırasında birleştirilecek parçalar arasında sınırlı bir akım yolu meydana getirilerek, lokal yüksek bir direnç oluşturma yoluna gidilir (kabartılı nokta kaynağı). Bu yöntem akım yoğunlaştırılması olarak bilinir. Tüm direnç kaynağı metotlarında, akım taşıyan elektrotlar ve birleştirilecek parçalar arasında fiziksel bir temasın olması gerekir (Hayat, 2005).

38

Direnç kaynağı yöntemleri üç gruba ayrılmaktadır: 1. Nokta kaynağı: a) Normal nokta kaynağı b) Kabartılı nokta kaynağı 2. Dikiş kaynağı: a) Sürekli dikiş kaynağı b) Aralıklı dikiş kaynağı 3. Alın kaynağı: a) Basınçlı alın kaynağı b) Yakma alın kaynağı c) Ön ısıtmasız yakma alın kaynağı d) Ön ısıtmalı yakma alın kaynağı (Hayat, 2005). Bu usullerin bazıları ilave bir sınıflandırma ile daha alt sınıflara ayrılırsa da hepsi birleşme yerindeki ısı ve basınç yoğunluğuna ve bu iki değişkenin zaman ve şiddet bakımından çok dar sınırlar içinde kontrolüne imkan verir. Bütün direnç kaynağı usulleri, uygun bir akım şiddeti, kaynak zamanı düzenlemesini gerektirir. Akım kapalı bir devre boyunca akar. Akımın sürekliliği uygun tarzda şekillendirilmiş elektrotların tatbik ettiği basınç sayesinde gerçekleşir. Kaynak periyodunu kapsamak üzere, çeşitli işlemlerin sırasını, en genel manada şöyle ifade edebiliriz. Önce sınırlı bir metal hacminin erimesi için gerekli ısı miktarını elde etmek ve bundan sonrada bu metalin basınç altında yeniden katılaşması ile soğumasına imkan vermektir. İş parçasının ısınma ve soğuma hızları zaman tasarrufu bakımından mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır. Eğer bu hız, demir esaslı alaşımlarda gevrek bir kaynak dikişi meydana getirecek kadar yüksek ise kaynak bölgesinde temperleme işlemine ihtiyaç duyulacaktır (Anık, 1983; Eryürek, 1976).

3.4. DİRENÇ KAYNAĞINDA ISI OLUŞUMU Bütün direnç kaynağı usulleri, uygun bir akım şiddeti-kaynak zamanı ayarlanması gerektirir. Kaynak bölgesinin ısınma ve soğuma hızları, zaman kazanmak bakımından mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır (Anık, 1993).

39

Genel olarak kaynak esnasındaki ısı oluşumu 4 periyot dan meydana gelir (Anık, 1993; Kuştutan, 2003; Eryürek, 1976). a) Basma Süresi: Elektrot kuvvetinin ilk uygulandığı an ile kaynak akımının verildiği ilk an arasındaki gecen süredir. b) Kaynak Süresi: Kaynak akımının geçtiği zaman aralığıdır. c) Tutma Süresi: Kaynak akımının kesilmesinden sonra elektrot kuvveti etkisinin devam ettiği süredir. d) Ölü Süre: Elektrotların iş parçası ile temasta olmadığı zaman aralığıdır Direnç kaynağında gerekli ısı, yüksek kaynak akımları ile sağlanmaktadır. Isı üretim hızı, malzemenin direnci ve akım şiddetine bağlıdır. Bu ısı miktarı şu formülle hesaplanır (Anık, 1993): Q = I2x Rx T

(3.1)

Bu formülde; Q: Joule cinsinden ısı miktarı T: Saniye cinsinden kaynak süresi R: Ohm ( Ω ) cinsinden iş parçasının toplam direnci I: Amper cinsinden kaynak akımını ifade eder. Verilen bir akım değeri için, birim zamanda kaynak yerinde meydana gelen ısı miktarına şu faktörler tesir eder (Anık, 1993). a) Kaynak edilecek malzemenin direnci (R2 - R4) b) Elektrot malzemenin direnci (R6 - R7) c) Malzeme - malzeme temas direnci (R3) d) İş parçası ile elektrotlar arasındaki temas direnci(R1 - R5) Bu faktörler aşağıdaki gibi formülüze edilir (Anık, 1993). R = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6 + R7

(3.2)

Bu formülde; 40

R6 - R7: Elektrot malzemenin direnci R2 - R4: Kaynak edilecek malzemenin direnci R1 - R5: Elektrotlarla iş parçasının temas direnci R3: Malzeme - malzeme temas direnci Kullanılan malzemenin dirençlerinin hesabı şu formülle bulunur;

2 x Rm =

8x sx p π x d xb

(3.3)

Bu formülde; Rm: Malzemelerin direnci s: Levha kalınlığı p: Malzemenin özgül direnci d: Akım yolu çapı b: Kesik koninin taban çapı

Malzeme ve elektrotlar arasındaki temas dirençleri şu formülle bulunur; Rt = Rd + Rf

(3. 4)

Bu formülde; a) Yüzeylerin doğal pürüzlülükleri nedeniyle akım yollarının gerçek metalik temasın

olduğu çok küçük temas noktaları boyunca daralması ile ortaya çıkan daralma direnci (Rd) 1

1

P(12 − a 2 ) 2 (12 − a 2 ) 2 P Rd = arctan - 4,8 π x nx a a π xdt 2

Bu formülde; P: Malzemenin özgül direnci a: Temas noktalarında ortalama yarı çap n: Nokta sayısı dt: Görünür temas yüzeyinin çapı (mm) 1 Temas noktalarının merkezleri arasındaki uzaklığın yarısı(mm)

41

(3.5)

b) İletkenlerin yüzeyleri üzerinde mevcut olan filmlerin meydana getirdiği film direnci (Rf) (Eryürek, 1976)

Malzemelerden ve ortamdan dolayı kaybolan ısı miktarı ise şu formülle buluna bilir: QVT = QVZ + QVB + QVS

(3.6)

Bu formülde; QVT : Kaybolan toplam ısı miktarı QVZ: Elektrotlara iletim yoluyla kaybolan ısı miktarı QVB: Saçlara iletim yoluyla kaybolan ısı miktarı QVS: Işıma yoluyla kaybolan ısı miktarı

Elektrotlara iletim yoluyla kaybolan ısı miktarı şu formülle bulunur; QVZ = 0,24 x I2 x R x tk

(3.7)

Bu formülde; QVZ: Joule cinsinden elektrotlara iletim yoluyla kaybolan ısı miktarı I: Amper cinsinden kaynak akımı R: Ortamdaki toplam direnç miktarı tk: Saniye cinsinden kaynak zamanı

Saclara iletim yoluyla kaybolan ısı miktarı şu formülle bulunur (Anık, 1993), QVB = 0,24 x 4,187 x Te x LT x tk

(3.8.)

Bu formülde; QVB: Joule cinsinden saclara iletim yoluyla kaybolan ısı miktarı LT: Metre cinsinden deney parçasının toplam uzunluğu tk: Periyot cinsinden kaynak zamanı Te: Kelvin cinsinden malzemenin erime sıcaklığı (Anık, 1993).

42

3.5. ISI OLUŞUMUNA KAYNAK PARAMETRELERİNİN ETKİLERİ

Kaynak ısısını ve kalitesini etkileyen başlıca kaynak değişkenleri şu şekilde sıralanır (Anık, 1983); a. Elektrot bileşimi ve şeklinin ısınma üzerine etkisi b. Kaynak akımının etkisi c. Kaynak zamanının etkisi d. Elektrot baskı kuvvetinin etkisi e. İş parçasının malzemesi f. Kaynak edilecek parçaların yüzeylerinin etkisi g. Elektrot ve iş parçasının temas durumları h. Esas metalin gördüğü ısıl ve mekanik işlemler

3.5.1. Elektrot Bileşimi ve Şeklinin Isınma Üzerine Etkisi

Elektrik direnç nokta kaynağında kullanılan elektrotların değiştirilme imkanı vardır. Elektrik direnç nokta kaynağı elektrotlarından şu şartları yerine getirmesi istenir; a. Yüksek sıcaklıkta sertlik, b. Malzeme ile düşük alaşımlaşma eğilimi, c. İyi elektrik ve ısı iletim kabiliyeti, d. Yüksek dayanım, e. Elektrot uçlarının emniyetli soğutulması.

Genellikle alaşımın sertliği arttıkça ısı ve elektrik iletkenliği azalmaktadır. Dolayısıyla en uygun alaşımın seçiminde, elektriksel, ısısal ve mekaniksel özelliklerin uygun bir kombinasyonu bulunmalıdır. Ticari saf bakır mükemmel bir elektriksel iletkenliğe sahip olmasına karşın, sıkıştırma kuvvetlerine karşı mukavemetinin ve tavlama sıcaklığının düşük olması nedeniyle elektrot malzemesi olarak tek başına kullanılmaz

43

Soğuk çekilmiş bakır, statik ve dinamik basma kuvvetlerine karşı düşük mukavemete ve düşük yumuşama sıcaklığına sahiptir. Ticari saf bakırın istenmeyen özelliklerini ortadan kaldırmak için daha iyi fiziksel ve mekanik özelliklerine sahip bir seri bakır alaşımı geliştirilmiştir. Direnç kaynağında kullanılan başlıca elektrot alaşımları ve özellikleri aşağıdaki Çizelge 3.1'de verilmiştir . Çizelge 3.1 Direnç kaynağında kullanılan elektrot alaşımları (Anık 1983). Alaşım

Brinel Sertliği

İletkenlik (%Cu)

Yumuşama Sıc. (°C)

Kullanıldığı Yer

Bakır (soğuk çek.)

95

90

150

Alüminyum

Tellür-Bakır

100

90

175

Alüminyum

Kadmiyum-Bakır

110

85

250

İnce yum. çelik sac

Krom-Bakır

150

80

500

Tüm çelikler

Tungsten-Bakır

200-300

30

1000

Çelik ve bakır alaşımları

Genellikle, alaşımın sertliğinin artması, elektriksel ve ısıl direnci arttırır. Bu yüzden, herhangi bir uygulama için belli bir elektrot alaşımının seçimi, onun mekanik özelliklerine göre değişen ısıl ve elektriksel özelliklerinin de göz önüne alınmasıyla gerçekleşir. Örneğin, alüminyumun kaynağında kullanılan elektrotlar, yüksek basma mukavemeti yerine yüksek iletkenliğe sahip olmalıdır. Buna karşılık, paslanmaz çeliğin kaynağı için kullanılan elektrotlarda, maksimum basma mukavemeti elde etmek için iletkenlikten fedakârlık edilmelidir.

Elektrotların şekil ve boyutları, kaynak yapılacak iş parçalarının cinsine, şekil ve boyutlarına göre saptanır. Standart elektrotlar içinde en çok kullanılanlar, kesik koni uçlu ve küresel olanlardır. Şekil 3.2‘de standart elektrotların uç şekilleri verilmiştir (Anık, 1983).

44

Şekil 3.2 Nokta kaynağında kullanılan standart elektrotlar (Anık, 1983).

Küresel uçlu elektrotlar kullanıldığında, elektrot temas yüzeyinin iş parçası yüzeylerine paralel olarak, hassas bir biçimde ayarlanması gerekmemektedir. Bu nedenle, küresel uçlu elektrot, üst elektrotun dairesel hareket yaparak iş parçasına yaklaştığı kaynak makinelerinde rahatlıkla kullanılabilen bir elektrottur. Bu elektrot mükemmel bir sıkıştırma ve iş parçası yüzeylerinde kaynak sonrası daha iyi bir görünüm sağlar. Soğuma hızları daha yüksek olduğundan alüminyum ve alaşımlarının kaynağında kullanılır (Anık, 1983). 3.5.2. Kaynak Akımının Etkisi

Kaynak için ısı gerekir. Isının oluşmasında dirençten sonra etkili olan etmen ise akımdır. Isı formülünde gösterildiği üzere akım karesi kadar bir çarpan oluşturmaktadır. Bu nedenle istenen kriterlere uygun bir kaynak elde etmek için akım değerini iyi seçmek gerekir. Kaynak akımı, transformatör sekonder sargısı, sargıyı kollara bağlayan esnek bantlar, kollar, elektrotlar ve iş parçasından oluşan sekonder devreden akar. Isı, devrenin her kısmında aşağıdaki formüle göre oluşmaktadır (Welding Handbook, 1984): Q = K . I2 . R . t

(3.9)

Burada; Q

: Üretilen ısı miktarı (joule),

K

: Sabit bir sayı,

I

: Kaynak akım şiddeti (Amper),

R

: Devredeki elektrik dirençlerinin toplamı (Ohm),

t

: Kaynak akımının devrede kalma süresidir (saniye)

45

Isının bir bölümü elektrotlardan ve iş parçalarından iletim, taşınım ve ışınım yoluyla kaybolur. Bu kayıpların büyüklüğü genelde bilinmemektedir. Çeliğin ısıl iletimi yaklaşık olarak bakırınkinin % 12'sidir. Bu yüzden, çeliğin bakır esaslı elektrotlarla kaynağında, yeterli kaynak akımı kullanıldığında, iş parçalarının ara yüzeyinde oluşan ısı, kaynak bölgesinden, elektrot uçlarında oluşan ısının su soğutmalı elektrotlara iletilmesine oranla, daha yavaş uzaklaşmaktadır. Böylece, önce iş parçalarının ara yüzeyi erime sıcaklığına ulaşmakta ve kaynak bu ara yüzeyde oluşmaktadır. Akım yoğunluğu artınca, elektrot temas yüzeylerini birkaç yüz dereceden fazla ısınmadan kaynak oluşturmak için, kaynak süresi yeterli miktarda düşürülebilir (Hayat, 2005). 3.5.3.Kaynak Zamanının Etkisi

Kaynak bölgesinde, belirli hacimdeki metali erime sıcaklığına ulaştırmak için gerekli toplam ısı formülü aşağıdaki şekilde hesaplanıp sağlanmaktaydı; Q = K . I2 . R . t

(3,10)

Bu eşitlikteki R direnci malzemenin sac kalınlığına, elektrot kuvveti ve elektrot uç çapına bağlı olup, değeri artan elektrot kuvveti ile azalmaktadır. Şu halde verilmiş bir elektrot kuvveti ve sac kalınlığı için, gerekli ısı enerjisini elde etmek amacı ile değiştirilebilecek kaynak parametreleri, kaynak akımı ve kaynak zamanıdır. Belirli bir ısı enerjisi elde etmek için çeşitli I ve t değerleri var olmakla birlikte, ısı kaybının da zamana bağlı olması nedeniyle akım şiddetinin istendiği zaman azaltılarak kaynak süresini arttırma olanağı yoktur. Peng ve Hu, nokta direnç kaynağı üzerine yaptıkları bir araştırmada 3.5 mm kalınlığındaki malzemeye 2 ila 24 çevrim arasında değişen sürelerde kaynak yapmışlardır ve artan sürelerle ısı girdisinin arttığını ve buna paralel olarak kaynak düğme çaplarının büyüdüğünü bildirmişlerdir (Peng and Hu, 1999). Sharma ve diğerleri, %0.8C içeren çelikten çift-faz elde etmişler ve çift fazlı çeliklerin nokta direnç kaynağında eşit kaynak akımlarında, artan kaynak sürelerinde (30, 45, 50

46

(1çevrim: 0,1sn)) yorulma davranışını incelemişlerdir. Deney sonucunda artan kaynak süresiyle birlikte ferritin kaba bir hal aldığı ve sertliği arttırdığı bildirilmiştir. Ayrıca yorulma zamanının arttığı da rapor edilmiştir. Ayrıca artan kaynak sürelerinde mikro sertliğin

arttığı

kaynak

merkezinden

uzaklaştıkça

sertlik

değerlerinin

düştüğü

kaydedilmiştir (Sharma et al., 1993). Ürettikleri çift-fazlı çelik numunelerle değişen kaynak sürelerinde (20, 40, 50, 60, 90c) sabit akım ve elektrot basıncında, çekme mukavemetinin (10, 37, 52, 57, 54 kN) 60 çevrime kadar artış gösterdiğini ve 90 çevrimde düşüşe geçtiğini bildirmiştir. Düğme çapının da (8, 10.3, 11, 12.1, 13.8 mm) arttığını rapor etmiştir (Gupta et al., 1990). Belirli bir levha malzemesi ve kalınlığı, elektrot uç çapı ve verilmiş bir elektrot kuvveti için bir kaynak kabiliyeti diyagramı (akım-zaman diyagramı) elde etmek mümkündür (Şekil 3.3).

Şekil 3.3 Direnç nokta kaynağında akım ve kaynak süresine bağlı olarak çizilebilen kaynak

edilebilirlik diyagramı (Anık, 1983). Şekil 3.3’de gösterilen diyagram dört bölgeye ayrılır, bunlar (Anık, 1983); A Bölgesi: Burada herhangi bir erime ve birleşme yoktur. B Bölgesi: Basınç kaynağı ile oluşan ve erime olmadan meydana gelen zayıf bir birleşme

bölgesidir. C Bölgesi: Erime veya kaynak bölgesidir. C ve B bölgesinin sınır eğrisinden itibaren erime

başlar ve erimiş kaynak bölgesinin boyutları, bu bölge içine girdikçe artar. Sonuçta, nokta çapı dn elektrot çapı de’ye yaklaşık olarak eşit olur. 47

D Bölgesi: Bu bölge fışkırma bölgesi olup, C bölgesinin üst sınırından itibaren fışkırma

başlar Kaynak bölgesi B, malzemenin cinsine bağlıdır. Bazı metallerde bu bölge dar olduğundan kaynak akımının ve zamanının hassas bir şekilde ayarlanması gerekir. Uygulamada, akım ve zaman değerleri, C bölgesinin üst sınırına yakın kalınacak şekilde seçilir (Anık, 1983). 3.5.4. Kaynak Kuvvetinin Etkisi

Kaynak yapılması için, akımın iletilmesi gerekir ve malzemenin bir arada tutulması şarttır. Kaynak bölgesinde kalan malzemeyi tutmak elektrot baskısıyla olur. Kaynak kuvveti veya elektrot kuvveti, kaynak çevrimi boyunca elektrotlar tarafından iş parçalarına uygulanan kuvvettir. Levhaların elektrotlar altında, belirli bir alanda temas etmesini sağlayarak kaynak noktasının kesin yerini belirler. Kaynak safhasında elektrot kuvvetinin görevi, levhalar arasından fışkırmaya çalışan sıvı metali, katı haldeki metal çukuru içinde basınç altında tutarak bu fışkırmayı engellemektir. Dövme safhasında ise, kaynak dikişinin sıvı halden itibaren soğuması ve katılaşması sırasında, büzülme nedeniyle oluşabilecek boşluk, çatlak gibi kusurların oluşumunu önlemektir (Hayat, 2005).

3.5.5. Esas Metalin Kimyasal Bileşimi

Metallerin bileşimi, onların özgül ısılarını, erime sıcaklıklarını gizli ergime ısılarını, ısıl ve elektrik iletkenliklerini ve yoğunluklarını etkiler. Gümüş ve bakır gibi yüksek iletkenliğe sahip metallerde yüksek akım yoğunluğunda dahi çok az ısı meydana gelir. Bu metallerin ısı iletkenliği de yüksek olduğundan, az miktarda ısı, hızla iş parçasına ve elektrotlara doğru iletilir. 3.5.6. Kaynak Edilecek Parçaların Yüzeylerinin Etkisi

Yüzey pürüzlüğü, elektrik akımının tüm temas yüzeyi yerine sadece birbirine değen pürüz yüzeylerinden geçmesine neden olur. İki yüzey arasındaki temas direnci, birleştirilecek malzemelerin yüzey pürüzlüğünden ileri gelen daralma ve yüzey film dirençlerinin toplamıdır. Temas direnci, akım yoğunluğuna, elektrot kuvvetine, sıcaklığa ve birleştirilecek malzemelerin deformasyon özelliklerine bağlı olarak akım süresinin dörtte biri kadar bir süre etkili olur. Bu süre içinde maksimum değerine ulaşır ve hızla azalır. 48

Artan elektrot basıncı sonucu oluşan plastik şekil değiştirme, temas direncini azaltmaktadır (Aslanlar, 1999).

3.5.7. Elektrot ve İş Parçasının Temas Durumları

Kaynak kalitesi ve kabiliyetini etkileyen bir diğer faktör elektrotların ve iş metallerinin birbiriyle temas etme durumudur. Elektrotlar, iş metalinde kaynağın yapılacağı bölgeye dik, dolayısıyla birbirine paralel olmalıdır. Ancak iyi bir kaynak için bu koşul yeterli değildir. Birbirine paralel olan alt ve üst elektrotun aynı eksende olması gerekmektedir. Birbirine paralel ancak aynı eksenden geçmeyen alt ve üst elektrotlarla yapılan kasnaklarda tek bir dairesel bölge yerine iki dairenin kesişim bölgesi şeklinde gölgeli bir alan gözlenmektedir. Bunun sebebi, kaynağın, basıncın etkin olduğu bölgede gerçekleşmesidir. Şekil 3.4(a)'da görülen kaynak bölgesi, gerekli alanın yaklaşık olarak üçte biri olup gerekli

basıncın üç katına çıkmasına sebep olmaktadır. Şekil 3.4(b)'de ise birbirine paralel olmayan iki ucun meydana getirdiği kaynak görülmektedir (Anık, 1993).

Şekil 3.4 Elektrotların temas durumuna göre oluşan kaynak çekirdekleri (Anık,1993).

Yukarda belirtilen durumların yanı sıra bindirme ve kenar mesafelerinin de kaynak kalitesinde önemi vardır. İyi bir kaynak elde edebilmek için nokta kaynağının kenara uzaklığı en az çekirdek çapının yarısı kadar olmalıdır (Hayat, 2005). 3.6. ELEKTRİK NOKTA DİRENÇ KAYNAĞININ UYGULAMA VE UYGULAMA SINIRLARI

Nokta kaynağı yöntemi sanayide esas olarak saclara uygulanır. Ev cihazlarının, otomotiv sanayi mamullerinin ve hassas cihazların çelikten imalatında uygulanmaktadır. Parça

49

kalınlıkları 0,02mm ile 2,5mm aralığındadır. Azami parça kalınlığı 20mm ye kadar çıkabilmektedir.

İş

parçalarının

kaynağında

kural

olarak

stasyoner

makineler

kullanılmaktadır. Bir başka uygulamada ise, hareketli nokta kaynağı pensleri kullanılır. Otomotiv sanayi buna en iyi örnektir. Bu durumda imalat bölgesinde endüstri robotları kullanılmaktadır. Bu tür imalat tarzında, nokta kaynağı pensleri, nokta kaynağı makinesine bağlı ileticilerle kullanılmakta ve bitmiş parçalar banda bağlı olarak nakledilmektedir. Serbest programlanabilir endüstriyel robotlar, pahalıya mal olan transfer hatlarını kısaltmaktadır (Karabaş, 1999).

50

BÖLÜM 4 DENEYSEL ÇALIŞMALAR 4.1. GENEL

Bu çalışmada, östenitik, kalınlığı 1 mm olan AISI 316L serisi paslanmaz çelikler; elektrot formu, elektrot kuvveti, kaynak akımı sabit kalmak koşulu ile, 2 farklı (havada ve azotlu) ortamda ve 3 farklı kaynak süresinde (10, 15, 20 çevrim) birleştirilmişlerdir. Birleştirme sonrası, akım kesilir kesilmez, kaynaklı birleştirmeye, 2 farklı soğuma ortamı (havada, bor yağında) hazırlanmıştır. Bağlantıların mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla çekme makaslama, sertlik deneyi uygulanmıştır. Ayrıca çalışmada bağlantıların metalografik incelemeleri yapılarak, mikroyapı ve mekanik özellikler arasındaki ilişki belirlenmeye çalışılmıştır. 4.2. DENEYSEL ÇALIŞMADA KULLANILAN MALZEMELER

Kaynak işleminden sonra, tavlama işlemi yapılması mümkün olmayan parçalar için uygun olması, çok agresif korozif ortamlarda çalışan ekipmanlar için uygun olması, yüksek sıcaklıkta ve kuvvet taşıyan parçalarda kullanılması ve 300°C’ye kadar olan sürekli çalışma ortamlarında taneler arası korozyona karşı dayanıklı olması sebebiyle, bu çalışmada, AISI 316L serisi paslanmaz çelik kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan malzemenin kimyasal kompozisyonu Çizelge 4.1’de verilmiştir. Çizelge 4.1 Deneylerde kullanılacak malzemelerin kimyasal kompozisyonu (%Ağırlık). C

Cr

Ni

Si

Mn

Mo

Al

Co

MALZEME

0,016

17,68

12,6

0,663

1,53

2,38

0,018

0,121

AISI 316L

Cu

Nb

Ti

V

W

Fe

P

S

0,211

0

0,021

0,663

0,029

64,42

0,02

0,003

51

4.2.1. Deney Numunelerinin Birleştirme İçin Hazırlanması

Deneysel çalışmada 1 mm kalınlığında, AISI 316L paslanmaz çelik sac malzemeler Şekil 4.1’de gösterilen boyutlarda giyotin makası ile kesilerek birleştirme için hazırlanmıştır.

Şekil 4.1 Deney numunelerinin boyutları ve kaynak noktasının pozisyonu.

Kaynaktan önce numunelerin yüzeyleri ince zımparayla kir, pas, yağ vb gibi kaynağı olumsuz olarak etkileyebilecek maddelerden temizlenip, sabunlu suda yıkanmış ve temiz bir bezle silinmiştir. Birleştirmeden önceki örnek deney numunesi Şekil 4.2’de gösterilmiştir.

Şekil 4.2 Nokta direnç kaynaklı birleştirme için hazırlanan deney numunesi gösterimi. Şekil 4.2’de uygun boyutta kesilen paslanmaz çelik çiftinin nokta direnç kaynağı

yapılmadan önceki kaynak pozisyonu gösterilmiştir. Kaynak yapılacak bölge eksen çizgisi ile markalanmıştır. Markalama işlemi silinmeyen siyah renkli asetat kalem ile yapılmıştır. Ayrıca markalamanın tam eksenden, standart ve seri bir şekilde gerçekleştirilebilmesi için basit bir ahşap kalıp şablon kullanılmıştır.

52

4.3. NUMUNELERİN NOKTA DİRENÇ KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİ 4.3.1. Kaynak Deney Seti

Deneyde, kimyasal bileşimi verilmiş olan 316L paslanmaz çelik malzemenin kaynağı için, BAYKAL SPP60 marka elektronik akım ve zaman kontrollü, pnömatik basma donanımlı, Şekil 4.3’de gösterilen elektrik nokta direnç kaynak makinesi kullanılmıştır. Makinenin

özellikleri Çizelge 4.2’de gösterilmektedir.

Şekil 4.3 Malzemelerin kaynaklarının yapıldığı; SPP60 Model nokta kaynak makinesi.

Çizelge 4.2 Elektrik direnç nokta kaynak makinesinin özellikleri. Makine adı

BAYKAL

SPP60

Tipi

makinesi Makine Gücü

60kVA

Besleme Gerilimi

380 V (3 fazlı)

Punta Kollarını Besleyen Hava Basıncı

6 Bar

Kaynak Makinesinin Soğutma suyu debisi

20-25 lt/dk

Elektrotlarının Soğutma suyu debisi

4 lt/dk

Kaynatılan numunenin standardı

316L serisi paslanmaz çelik

Numunenin sac kalınlığı

1 mm

53

nokta

kaynak

Elektrot basma kuvveti ise, kaynak makinesine bağlı olan manometre ile ölçülmüştür. Kaynak akım şiddeti değerleri makinenin kendi donanımı ile ayarlanmıştır. Kaynak süresi, sıkıştırma ve tutma süreleri yine makinenin elektronik donanımları ile ayarlanmıştır. Kaynak işlemi uygulanırken kullanılan kaynak parametreleri Çizelge 4.3’de verilmiştir. Çizelge 4.3 Kaynak işleminde kullanılan kaynak parametreleri. İnme Sıkıştırma Zamanı Zamanı (sn) (sn)

1

0,6

Kaynak Zamanı (sn)

Kaynak Gücü (kVA)

0,2, 0,3, 0,4

47

Ara Tutma Zamanı Zamanı (sn) yok

0,6

Durma Zamanı (sn)

Elektrot Kuvveti (Bar)

0,2

6

Birleştirmede kullanılan kaynak deney seti Şekil 4.4’de görülmektedir. Deney seti; kaynak makinesi, elektrotların soğutulması için su devir-daim pompası, hava kaynağı olarak kompresör ve kaynak işlemi sırasındaki farklı kaynak atmosferi oluşturmak amacıyla kullanılan gaz tüpünden oluşmaktadır. Ayrıca pense, eğe, kumpas, eldiven gibi yardımcı el aletleri ve gereçlerden deney sırasında yararlanılmıştır.

Şekil 4.4 Kaynak donanımı.

54

4.3.2. Nokta Direnç Kaynağında Kullanılan Elektrotlar

Deneylerde, kesik konik uçlu, uç çapı 8 mm olan ticari saflıkta bakır (Cu) elektrotlar kullanılmıştır. Çalışma sırasında, deformasyonu ve ısınmayı engellemek amacıyla su soğutmalı elektrotlar kullanılmıştır. Elektrot uçlarında deformasyondan ve ısınmadan dolayı kalıntıların oluşmaması için, elektrotlar her beş kaynaktan sonra zımpara ile düzeltilmiştir. Ayrıca her on kaynaktan sonra elektrotların uçları kumpas ile kontrol edilmiş ve elektrot uç çap ölçüsü değişmiş ise, eğe ile tesviye edilerek gerekli ölçü ve geometriye getirilmiştir.

4.3.3. Deney Numunelerin Birleştirilmesi İçin Kalıp Hazırlanması

Deney numunelerini birleştirebilmek, kaynak işlemi sırasında deney numunelerinin eksenlerinden kaymasını önlemek ve istenilen koruma atmosferini sağlamak amacıyla ahşaptan tutucu bir kalıp hazırlanmıştır. Deney numunelerinin birleştirilmesi için geliştirilen tutucu kalıp ve bölümleri Şekil 4.5’de gösterilmiştir.

Şekil 4.5 Deney numunelerin birleştirilmesi için geliştirilen tutucu kalıp.

1. Numuneleri eksende tutabilmek için kullanılan ana gövde, 2. Numuneleri sabitlemek için kullanılan ahşap takozlar, 3. Kaynak makinesi üst elektrotu, 4. Gaz koruma atmosferinin düzenliliğini sağlamak için kullanılan gaz giriş borusu,

55

5. Deney numuneleri, 6. Numune sabitleyici, 7. Kaynak makinesi alt elektrotu göstermektedir.

4.3.4. Elektrik Nokta Direnç Kaynağının Yapılışı

AISI 316L serisi paslanmaz çelik numunelerin birleştirmelerinde 47 kVA kaynak gücü ve 6 bar sabit elektrot baskı kuvveti uygulanmıştır. Numunelerin birleştirilmesi, 2 farklı kaynak ortamında (hava ve 8 atm basınçla püskürtülen azot gazı ortamında) ve 3 farklı kaynak süresinde (10, 15, 20 çevrim) gerçekleşmiştir. Ayrıca kaynak akımı kesilir kesilmez kaynaklı birleştirmeye 2 farklı soğutma ortamı (havada ve su + %10 bor yağı) hazırlanmıştır. Bahsedilen ortamlar Çizelge 4.4’de gösterilmektedir. Çizelge 4.4 Deney numunelerinin kaynak parametreleri ve soğutma şekilleri. Numune

Toplam Kaynak Gücü

Kaynak Zamanı

Kaynak Ortamı

Elektrot Kuvveti

Soğutma Şekli

316L-316L

47 kVA

10 çevrim

Havada

6 Bar

Havada

’’

47 kVA

15 çevrim

Havada

6 Bar

Havada

’’

47 kVA

20 çevrim

Havada

6 Bar

Havada

’’

47 kVA

10 çevrim

Azot Gazı

6 Bar

Havada

’’

47 kVA

15 çevrim

Azot Gazı

6 Bar

Havada

’’

47 kVA

20 çevrim

Azot Gazı

6 Bar

Havada

’’

47 kVA

10 çevrim

Havada

6 Bar

Bor Yağı

’’

47 kVA

15 çevrim

Havada

6 Bar

Bor Yağı

’’

47 kVA

20 çevrim

Havada

6 Bar

Bor Yağı

1.

Kaynak Ortamı (atmosfer ortamında birleştirilmiş atmosfer

ortamında

soğutulmuş) : 47 kVA toplam kaynak gücünde, 10, 15, 20 çevrim kaynak süresinde, her

biri için 4 adet 316L çelik çifti açık atmosfer ortamında kaynak işlemine tabi tutulmuş olup, kaynak sonrası parça oda sıcaklığında soğutulmaya bırakılmıştır.

56

2. Kaynak Ortamı (azot gazı atmosferinde birleştirilmiş atmosfer ortamında soğutulmuş) : 47 kVA toplam kaynak gücünde, 10, 15, 20 çevrim kaynak süresinde, her

biri için 4 adet 316L çelik çifti kaynak işlemine tabi tutulmuştur. Kaynak sırasında 8 bar basınçlı azot gazı kaynak bölgesine püskürtülerek azot atmosferinde kaynak işlemi yapılmıştır. Kaynak sonrası tüm parça oda sıcaklığında soğutulmaya bırakılmıştır. 3. Kaynak Ortamı (atmosfer ortamında birleştirilmiş su + %10 bor yağı ortamında soğutulmuş) : 47 kVA toplam kaynak gücünde ,10, 15, 20 çevrim kaynak süresinde, her

biri için 4 adet 316L çelik çifti açık atmosfer ortamında kaynak işlemine tabi tutulmuştur. Kaynak sonrası kaynak bölgesi su + % 10 bor yağı karışımı ile soğutulmuştur. Soğutma, tüm parça oda sıcaklığına soğuyuncaya kadar devam ettirilmiştir.

4.4. KAYNAKLI BAĞLANTIYA UYGULANAN MEKANİK TESTLER

Kaynak ısı girdisi, kaynak atmosferi ve soğuma ortamı farklıklarının, birleştirme üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla deney numunelerine çekme makaslama ve sertlik deneyi yapılmıştır.

4.4.1. Çekme Makaslama Deney Numunelerinin Hazırlanması Ve Ölçümü Şekil 4.1’deki boyutlarda hazırlanan 3’er adet deney numunesi çekme makaslama deneyine

tabi tutulmuştur. Deney Zwick marka çekme makinesinde, 2mm/dak çekme hızında gerçekleştirilmiştir. Deneylerde kullanılan çekme deney cihazı Şekil 4.6’da gösterilmiştir.

57

Şekil.4.6 Zwick marka çekme deney cihazı seti. 4.4.2. Mikrosertlik Deney Numunelerinin Hazırlanması ve Ölçümü

Bağlantıların, kaynak metali ve ısı tesiri altındaki bölgelerinin mikrosertlik ölçümlerinin yapılabilmesi için, deney numuneleri birleştirme yerlerinin merkezi eksende olacak şekilde, enine, discotom kesme cihazı kullanılarak kesilmiştir. Kesme işlemi sırasında

meydana gelen ısıdan etkilenmemesi amacıyla su + %10 bor yağı karışımı kullanılmıştır. Yüzeyleri düzeltilen parçalar daha sonra bakalite gömülerek sırasıyla 200 - 400 - 600 - 800 - 1000 - 1200 meshlik su zımparasıyla zımparalanarak, pürüzsüz yüzey elde edilerek, yüzeyler sırasıyla, 3µm ve 1µm elmas pasta kullanılarak keçede parlatılmıştır. Deney numuneleri bölüm 4.5’de verilen dağlayıcılarla dağlandıktan sonra mikrosertlik ölçümü yapılmıştır. Nokta direnç kaynaklı birleştirmelerin mikrosertlik deneyi ölçümleri, INSTRON WOLPERT marka Vickers sertlik ölçüm cihazında yapılmıştır. Deney işlemi sırasında elmas piramit uca 50gr yük uygulanmıştır. Bağlantıların sertlik profilini belirlemek amacıyla numune üzerinde sertlik ölçümü yapılmış bölgeleri;

58

1-2 .

Kaynak metalidir.

3.

ITAB’in kaba taneli bölgesi

4.

ITAB’in kısmen dönüşüme uğramış bölgesi

5.

Ana metal

Şekil4.7.’de nokta kaynaklı birleştirmede mikro sertlik ölçümü yapılan bölgeler şematik

olarak gösterilmiştir.

Şekil 4.7 Mikrosertlik ölçümünün kaynaklı bağlantı üzerinde gerçekleştirildiği bölgeler.

4.4.3. Kaynak Çekirdeği Boyut Ölçümü

Deney numunelerinde, kaynak zamanına bağlı olarak, artan farklı ısı girdilerinin, kaynak atmosferi ve soğuma ortamı farklılıklarının birleştirme üzerindeki etkilerini incelemek amacı ile, kaynak çekirdekleri boyut ölçümü işlemine tabi tutulmuşlardır. Kaynak çekirdeğinin boyut ölçümleri; bir kumpas yardımı ile, itinayla, numunenin her iki yüzeyinde de gerçekleştirilmiştir. Ölçümler, çekirdeğin en ve boy doğrultularında gerçekleştirilerek, ortalamaları alınarak o yüzeyin boyutu bulunmuştur.

4.5. METALOGRAFİK İNCELEMELER

Kaynaklı bağlantıları metalografik olarak incelemek için 10ml HNO3, 10ml asetik asit (CH3COOH), 20ml hidroklorik asit (HCl), 1 damla gliserin ile hazırlanan dağlayıcı çözelti elde edilerek numune çözeltide 180-200sn bekletilmiştir. Dağlama işlemi tamamlandıktan sonra dağlanan yüzey methanol ile temizlenip kurutulduktan sonra optik mikroskopta incelemeye hazır duruma getirilmiştir.

59

Dağlama

işlemine

tabi

tutulduktan

sonra

deney

numunelerinin

metalografik

incelemelerinde X50-X1000 büyütme kapasitesine sahip Nikon marka Epiphot 200 modeli optik mikroskop kullanılarak bağlantının mikro yapı profilleri belirlenmiştir. Kaynaklı bağlantının mikroyapı profilini belirlemek için Photoshop ve Snagit bilgisayar programlarından yararlanılmıştır.

60

BÖLÜM 5 SONUÇLAR 5.1. GENEL

Nokta direnç kaynak kabiliyetine etki eden en önemli parametreler; kaynak yüzey görünüşü, dayanım, şekillendirilebilirlik, kaynak çekirdek boyutu, kaynak nüfuziyeti, birleştirme ayrılma biçimi ve kaynak iç kusurlarıdır. Bu çalışmada, kaynak zamanına bağlı olarak artan ısı girdisi, kaynak atmosferi ve soğuma ortamı farklılıklarının, 316L serisi paslanmaz çeliklerin direnç kaynak birleştirmelerinin kaynak kalitesine etkisi araştırılması amaçlanmıştır. Kaynak akım şiddeti ve kaynak sırasında elektrot basıncı sabit tutularak gerçekleştirilen birleştirmelerin, çekme makaslama kuvvetine, sertliğine ve mikro yapısına etkileri deneysel olarak araştırılmıştır.

5.2. KAYNAKLI BAĞLANTIYA UYGULANAN ISI GİRDİSİ SONUÇLARI

Nokta direnç kaynak uygulamalarında, kaynak ısı girdisine etki eden parametrelerden biri; kaynak akım şiddeti, diğeri ise kaynak zamanıdır. Bu çalışmada kaynak akım şiddeti sabit tutularak kaynak zamanının, kaynak ısı girdisine etkisi tayin edilmeye çalışılmıştır. Kaynak zamanının ısı girdisine etkisi, analitik olarak hesaplanarak, Çizelge 5.1’de verilmiştir. Çizelge 5.1 Numunelerin birleştirilmesi için ısı girdisi verileri. Toplam Güç

47 kVA

Kaynak zamanı (çevrim)

Net Isı Girdisi (kJ)

10 15 20

1,24 1,86 2,4

*İşletme gerilimi 50V kabul edilmiştir.

61

Çalışmada, 60kVA güç kapasiteli kaynak makinesi 47kVA toplam güç verecek kaynak parametrelerinde ayarlanmıştır. Makinenin işletme gerilimi 50V olarak kabul edilmiştir. Isı girdilerinin hesaplanmasında ışıma yoluyla kaybolan ısı miktarı, malzeme-malzeme temas direnci, elektrot-malzeme temas dirençleri ihmal edilmiştir. Çizelge 5.1’den görüldüğü gibi birleştirmeye uygulanan ısı girdisi artan kaynak zamanı ile birlikte artış göstermektedir. 5.3. KAYNAK ÇEKİRDEK BOYUT SONUÇLARI

AISI 316L-316L nokta direnç kaynaklı birleştirmesinin kaynak kalitesine etki eden parametrelerden olan çekirdek boyutu, tüm şartlar için elde edilen deney numunelerin her iki yüzeyinde; enine ve boyuna olarak ölçülerek, ortalama çekirdek boyutu tespit edilmiştir. Çizelge 5.2’de sabit akım ve sabit basınçta tüm şartlar için elde edilen 316L316L deney numunelerinin ortalama çekirdek boyutu ölçümleri verilmiştir. Çizelge 5.2 Çalışmada tüm kaynak şartları için birleştirilen numunelerin çekirdek boyut ölçüm sonuçları.

AISI 316L BİRLEŞTİRMELERİNİN ORTALAMA ÇEKİRDEK Kaynak Ortamı

ÇAP BOYUTU ÖLÇÜMÜ

Toplam Güç

Kaynak

Boy Ortalamaları

(mm)

(mm)

10

7,98

8,02

8

15

8,.31

8,35

8,66

20

8,95

9,05

9

10

7,30

7.36

7,33

15

7,96

8,04

8

20

8,40

8,60

8.5

10

6,60

6,72

6,66

15

7,20

7,36

7,28

20

7,97

8,07

8.02

(çevrim) Atmosfer Ortamında Birleştirilmiş Atmosfer

47 kVA

Ortamında Soğutulmuş Azot Gazı Atmosferinde Birleştirilmiş Atmosfer

47 kVA

Ortamında Soğutulmuş Atmosfer Ortamında Birleştirilmiş Su + %10 Bor yağı ile Soğutulmuş

47 kVA

Aritmetik

En Ortalamaları

süresi

62

Ortalamaları (mm)

Çekirdek boyut ölçümü her bir kaynak süresi için hazırlanan 4 adet deney numunesinin üzerinde gerçekleştirilerek; her bir şart için 4 adet boyut ölçümü ortalaması alınarak değerlendirilmiştir. Çizelge 5.2’deki verilerden yararlanılarak atmosfer ortamında kaynatılıp havada soğutulan, azotlu atmosferde kaynatılıp havada soğutulan, atmosfer ortamında kaynatılıp bor yağında soğutulan, 316L+316L birleştirmesinin kaynak çekirdek boyutunu ortalaması, ısı girdisi, kaynak atmosferi ve kaynak sonrası soğuma ortamına bağlı olarak değişimi Şekil 5.1’de grafiksel olarak gösterilmiştir.

Çekirdek çap boyutu (mm) ..

9,5

Atmosfer Ortamında Birleştirilmiş Atmosfer Ortamında Soğutulmuş

9 8,5 8

Azot Gazı Atmosferinde Birleştirilmiş Atmosfer Ortamında Soğutulmuş

7,5 7 6,5

Atmosfer Ortamında Birleştirilmiş Su + % 10 Bor Yağı ile Soğutulmuş

6 5,5 5 10 cycle

15 cycle

20 cycle

Kaynak süresi (çevrim)

Şekil 5.1 Kaynak çekirdek boyutunun kaynak zamanı, kaynak atmosferi ve kaynak sonrası

soğuma ortamına göre değişimi. Çizelge 5.2 ve Şekil 5.1’den görüldüğü gibi, birleştirme için kullanılan kaynak akımı ve elektrot kuvvetinin sabit olmasına rağmen, kaynak ısı girdisinin, kaynak süresine bağlı olarak değişmesi, 316L-316L birleştirmelerinin kaynak çekirdek boyutu üzerinde artış yönünde etkisinin olduğu görülmektedir. Ayrıca, kaynak atmosferinden daha ziyade kaynak işlemi sırasında, azot gazı da 8 atm. basınçla kaynak bölgesine püskürtülmesi soğuma etkisi yapması sebebiyle, en küçük çekirdek boyutu su + %10 bor yağı karışımı ortamında daha sonra azot atmosferinde birleştirilmiş atmosferde soğutulmuş numunede elde edilirken atmosfer ortamında birleştirilmiş ve atmosfer ortamında soğutulmuş numunelerde çekirdek boyutu en büyük olarak elde edilmiştir.

63

Nokta direnç kaynak birleştirmelerinde, farklı kaynak zamanına bağlı olarak, değişen ısı girdisiyle, sabit basınçta elektrot kuvveti uygulanmasına rağmen, kaynak çekirdek büyüklüğünde farklılık olması kaçınılmazdır. Artan ısı girdisine bağlı olarak, AISI 316L + AISI 316L birleştirmenin kaynak çekirdek boyutu değişimi, metalografik olarak incelenerek makroyapı fotoğrafı olarak Şekil 5.2’de gösterilmiştir.

Şekil 5.2 Tüm şartlar için birleştirilen numunelerin kaynak çekirdek boyut görünümleri. Şekil.5.2’den görüldüğü gibi, kaynak çekirdek boyutlarında kaynak zamanına bağlı olarak,

artan ısı girdisiyle ve aynı zamanda kaynak soğuma hızındaki azalmaya bağlı olarak çekirdek boyutunda artış meydana geldiği görülmektedir. Sonuçlar Çizelge 5.1 ve Şekil 5.1’deki grafiklerle uyum içerisindedir.

64

Normal üretim şartlarında, nokta direnç kaynaklı birleştirmelerde, tekrar edilebilir ve güvenilir

kaynaklı

bağlantılar

elde

edebilmek

için,

kaynak

çekirdek

boyutu,

birleştirmelerde kullanılan en ince malzemenin kalınlığının 3.5 - 4 katından fazla olması istenir. Çalışmada elde edilen çekirdek boyutları, bu değerlerle uyumlu bulunmuştur. Kaynak ısı girdisine bağlı olarak, kaynak çekirdek boyutu 8 ve en yüksek 9mm olarak ölçülmesi, birleştirilen malzeme kalınlığı da 1mm olarak alınırsa 8mm çekirdek boyutu parça kalınlığının 8 katına denk gelmektedir. 5.3.1. Kaynak Çekirdek Yüzey Görünüşü

Nokta direnç kaynaklı birleştirmelerin kaynak kalitesine etki eden parametrelerden biri de kaynak yüzey görünüşüdür. Nokta kaynağının normalde yüzey görünümü; düzgün kaynak çekirdeği, yuvarlak veya oval şekilde, kaynak yüzeyi ise fışkırma ve elektrot kalıntılarından, çatlak ve derin elektrot batmasından arınmış olarak meydana gelmesi istenir. Şekil 5.2’deki makroyapı çalışmasında görüldüğü gibi, elde edilen birleştirmelerin

yüzeyleri hemen hemen tüm kalıntılardan temiz, yuvarlağa yakın, oval görünümlü olarak elde edilmiştir. Birleştirmenin her iki yüzeyinde, elektrot baskı kuvvetiyle meydana gelen derinliğin eşit miktarlarda oluşması, birleştirmenin istenilen bağlantı türünde oluşmasının göstergesidir. Bu derinlik batma miktarına; kaynak nufiziyet bölümünde tekrar değinilecektir. 5.4. NOKTA DİRENÇ KAYNAKLI BİRLEŞTİRMELERE UYGULANAN MEKANİK TEST SONUÇLARI 5.4.1. Çekme Makaslama Deney Sonuçları

Nokta direnç kaynak kalitesini belirleyen parametrelerden mukavemet, çekme makaslama deneyi uygulanarak belirlenmiştir. Hazırlanan deney numuneleri, çekme makaslama deneyine tabi tutulmuştur. Çekme deneyi neticesinde, 20 çevrim kaynak zamanı için atmosfer ortamında, azot ortamında birleştirilen ve kaynak sonrası su + bor yağı ortamında soğutulan deney numunelerine ait örnek gerilme-uzama eğrileri tespit edilerek sırasıyla Şekil 5.3 a, b, c’de gösterilmiştir.

65

Şekil 5.3 20 çevrim kaynak zamanına bağlı olarak tüm kaynak şartları için örnek gerilme-

uzama eğrileri. AISI 316L+AISI 316L kaynaklı birleştirmelerin, kaynak zamanına bağlı olarak farklı ısı girdisi ve farklı kaynak ortam koşullarına göre, tüm şartlar için, üç deney numunesi test edilerek, birleştirmelerin çekme makaslama kuvveti taşıma kapasiteleri sonuçları ortalama olarak Çizelge 5.3’de verilmiştir. Ayrıca, Şekil 5.4’te grafiksel olarak gösterilmiştir. Deney işlemi sırasında hatalı olduğu varsayılan numunelerin ortalamasından yararlanılmamıştır.

66

Çizelge 5.3 AISI 316L + AISI 316L nokta direnç kaynaklı birleştirmenin çekme makaslama deney sonuçları. ÇEKME MAKASLAMA KUVVETİ (kN) Kaynak 1. 2. 3. KAYNAK ORTAMI zamanı Numune Numune Numune ORTALAMA (çevrim) 10 10,03 11,03 10,23 Atmosfer Ortamında Birleştirilmiş Atmosfer 15 10,96 11,44 9.88 10.76 Ortamında Soğutulmuş 20 11,65 10,94 11,43 11,34 10 10,47 10,12 10.45 Azot Gazı Atmosferinde Birleştirilmiş Atmosfer 15 10,43 10,98 10,95 Ortamında Soğutulmuş 20 11,75 11,96 10,00 11,85 10 9,61 10,30 9,99 9,96 Atmosfer Ortamında Birleştirilmiş Su + %10 Bor 15 10,39 10,85 10,62 Yağı ile Soğutulmuş 20 10,52 11,47 11,42 11,13 AISI 316L + AISI 316L

Çekme makaslama kuvveti (kN)…

12

10 Çevrim

15 Çevrim

20 Çevrim

11,7 11,4 11,1 10,8 10,5 10,2 9,9 9,6 9,3 9 Atmosfer Ortamında Birleştirilmiş Atmosfer Ortamında Soğutulmuş

Azot Gazı Atmosferinde Birleştirilmiş Atmosfer Ortamında Soğutulmuş

Atmosfer Ortamında Birleştirilmiş Su + % 10 Bor Yağı ile Soğutulmuş

Kaynak atmosferi ve soğuma ortamı

Şekil 5.4 Kaynak zamanına bağlı olarak kaynak atmosferi ve kaynak sonrası soğuma

ortamına göre birleştirilen numunelerin çekme makaslama kuvveti verileri. Çizelge 5.3 ve Şekil 5.4’den görüldüğü gibi birleştirmelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasiteleri, tüm kaynak şartları için, yükselen kaynak zamanına bağlı olarak, artan kaynak ısı girdisi ile arttığı bulunmuştur. Ayrıca, kaynak atmosferinin, birleştirmenin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi üzerine etkisi de tespit edilmiştir. Azot atmosferinde birleştirilen numunelerin çekme 67

makaslama yükü taşıma kapasitesi, tüm kaynak zamanı değerleri için atmosfer ortamında birleştirilen numunelere oranla daha yüksek bulunmuştur. Kaynak sonrası soğuma ortamının, birleştirmelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi üzerine etkisi de belirlenmiştir. Tüm kaynak zamanları için, kaynak sonrası su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi atmosfer ortamında birleştirilmiş ve atmosfer ortamında soğutulmuş ve azot atmosferinde birleştirilmiş ve atmosfer ortamında soğutulmuş numuneye göre, daha düşük bulunmuştur. Ancak, su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunenin, gerilim uzama eğrisindeki (Şekil 5.3.c) uzama miktarı, diğer ortamlara göre biraz daha yüksek bulunması, çekme makaslama yükü değerinin düşük bulunması ile uyumludur. Birleştirmelerin ayrılma biçimleri de incelenerek makroyapı görüntüleri Şekil 5.5. de gösterilmiştir.

Şekil 5.5 Bağlantıların ayrılma biçimleri.

68

Şekil 5.5’den görüldüğü gibi, tüm kaynak şartları için, çekme makaslama deney

numunelerinin birleşim yerleri, yırtılma şeklinde ayrılma göstermiştir. Yırtılma genelde, birleştirmenin ITAB bölgesindeki tane irileşmesinin olduğu yerden başlayarak meydana gelmiştir. Çekme makaslama deneyi sırasında, birleştirmeler tamamen yırtılarak birbirinden ayrılmadan işlem sona erdirilmiştir. Bu ayrılma tipinin sergilenmesi, kaynak zamanına bağlı olarak oluşan ısı girdisinin yeterli nüfuziyeti sağlamasına, kaynak çekirdek boyutu ve nüfuziyeti arttırmasına atfedilebilir.

5.4.2. Mikrosertlik Ölçümü Sonuçları

Nokta

direnç

kaynak

kalitesi

belirleyen

en

önemli

faktörlerden

birisi

olan

şekillendirilebilirliğin ölçümü için en yakın test, sertlik ölçümüdür. Kaynaklı

birleştirmelerin sertlikleri; Şekil 5.6-5.9’da gösterilen noktalardan ölçülmüştür. Atmosfer ortamında birleştirilen numunelerin kaynak zamanı değişimine bağlı olarak artan ısı girdisine göre sertlik profili değişimi belirlenerek Şekil 5.6’da gösterilmiştir.

380

10 cycle

Mikrosertlik (HV) ..

370

20 cycle

15 cycle

360 350 340 330 320 310 300 5

4

3

2

1

1

2

3

4

5

M esafe (mm)

Şekil 5.6 Kaynak atmosferi (hava) sabit kalmak koşuluyla kaynak zamanına göre kaynaklı

birleştirmedeki sertlik profili. 69

Şekil 5.6’dan görüldüğü gibi, atmosfer ortamında birleştirilmiş numunenin kaynak

çekirdeği sertliği, tüm kaynak zamanları için belirgin bir farklılık göstermemektedir. Birleştirilen malzeme 316L östenitik paslanmaz çelik olduğundan, ısıl işlemle sertleşme olanağı olmadığı için, bu sonuç beklenen bir durumdur. Kaynak çekirdeğine yakın, ısıdan etkilenen bölgede sertlik bir miktar salınım göstermesine rağmen, ayırt edilebilir bir farklılık görülmemektedir. Azot atmosferinde birleştirilen numunelerin kaynak zamanı değişimine bağlı olarak, artan ısı girdisine göre sertlik profili değişimi belirlenerek Şekil 5.7’de gösterilmiştir.

Mikrosertlik (HV)

..

380 10 cycle

370

15 cycle

20 cycle

360 350 340 330 320 310 300 5

4

3

2

1

1

2

3

4

5

Mesafe (mm)

Şekil 5.7 Kaynak atmosferi (azot) sabit kalmak koşuluyla kaynak zamanına göre kaynaklı

birleştirmedeki sertlik profili. Şekil 5.7’den görüldüğü gibi, tüm kaynak çevrim zamanları için azot atmosferinde

birleştirilen numunelerin sertlik profilinde, kaynak bölgesi ve ITAB için belirgin bir farklılık göze çarpmamaktadır. Ancak birleştirmelerin sertlik profilinin atmosfer ortamında

70

birleştirilen numunelere oranla, ana metalde kaynak çekirdeğine ve ITAB’ne oranla, yaklaşık olarak 15Hv değeri kadar daha düşük olduğu göze çarpmaktadır. Kaynak sonrası soğuma ortamının etkisini belirlemek için, atmosfer ortamında birleştirilen ve su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerin kaynak zamanı değişimine bağlı olarak, artan ısı girdisine göre sertlik profili değişimi belirlenerek Şekil 5.8’de gösterilmiştir.

380 10 cycle

15 cycle

20 cycle

Mikrosertlik (HV)

..

370 360 350 340 330 320 310 300 5

4

3

2

1

1

2

3

4

5

Mesafe (mm)

Şekil 5.8 Kaynak sonrası soğuma ortamı (bor yağı) sabit kalmak koşuluyla kaynak

zamanına göre kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. Şekil 5.8’den görüldüğü gibi, tüm kaynak çevrim zamanları için atmosferde birleştirilen

kaynak sonrası su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerin kaynak zamanına bağlı olarak sertlik profilinde, kaynak bölgesi ve ITAB için belirgin bir farklılık, 10 çevrim kaynak zamanında birleştirilen numunenin kaynak metali ve ITAB sertliği, 15 ve 20 çevrime oranla yaklaşık olarak 15-20 Hv yüksek bulunmasıdır. Bu durumun en düşük ısı

71

girdisi ile birlikte daha hızlı soğuma ortamı olan su + %10 boryağı karışımından dolayı tanelerin daha ince olarak oluşmasına atfedilebilir. Çalışmada kaynak zamanı sabit kalmak koşulu ile (10 çevrim) kaynak atmosferinin ve soğuma ortamının sertlik üzerindeki etkisi için Şekil 5.9’da gösterilmiştir.

Mikrosertlik (HV) ..

380 360 340 320 300 280 260

Havada

240

Bor yağında

220

Azot atmosferinde

200 5

4

3

2

1 1 Mesafe (mm)

2

3

4

5

Şekil 5.9 Kaynak zamanı (10 çevrim) sabit kalmak koşuluyla kaynak atmosferine göre

kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. Şekil 5.9’dan görüldüğü gibi, en düşük ısı girdisi sağlayan 10 çevrimlik sabit kaynak

zamanında, en hızlı soğuma ortamı sağlayan su + %10 bor yağı ortamında elde edilen birleştirmelerin kaynak çekirdeği sertliği, çok az da olsa diğerlerine oranla daha yüksek bulunmuştur. Çalışmada, kaynak zamanı sabit kalmak koşulu ile (15 çevrim) kaynak atmosferinin ve soğuma ortamının sertlik üzerindeki etkisi için Şekil 5.10’da gösterilmiştir.

72

380

Mikrosertlik (HV) ..

360 340 320 300 280 260

Havada

240

Bor yağında

220

Azot atmosferinde

200 5

4

3

2

1 1 Mesafe (mm)

2

3

4

5

Şekil 5.10 Kaynak zamanı (15 çevrim) sabit kalmak koşuluyla kaynak atmosferine göre

kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. Şekil 5.10’dan görüldüğü gibi, ısı girdisi sağlayan 15 çevrimlik sabit kaynak zamanında,

ITAB bölgesinin sertliği, atmosferde birleştirilen ve atmosferde soğutularak elde edilen birleştirmelerin kaynak çekirdeği sertliği, çok az da olsa, diğerlerine oranla daha yüksek bulunmuştur. Ancak, kaynak çekirdek sertliği, her üç ortam için birbirine çok yakın değerlerde bulunmuştur. Çalışmada, kaynak zamanı sabit kalmak koşulu ile (20 çevrim) kaynak atmosferinin ve soğuma ortamının sertlik üzerindeki etkisi için Şekil 5.11’da gösterilmiştir.

73

380

Mikrosertlik (HV) ..

360 340 320 300 280 260

Havada

240

Bor yağında

220

Azot atmosferinde

200 5

4

3

2

1 1 Mesafe (mm)

2

3

4

5

Şekil 5.11 Kaynak zamanı (20 çevrim) sabit kalmak koşuluyla kaynak atmosferine göre

kaynaklı birleştirmedeki sertlik profili. Şekil 5.11’den görüldüğü gibi, ısı girdisi sağlayan 20 çevrimlik sabit kaynak zamanında

birleştirmenin sertlik profili, tüm kaynak şartları için ITAB ve kaynak çekirdeği için çok yakın değerlerde bulunmuştur. Genel olarak, sertlik ölçümlerinden çıkan sonuç; birleştirilen numunelerin ısıl işlem yoluyla sertleşememeleri sebebiyle, kaynak zamanı artışına bağlı olarak, artan ısı girdisiyle tane boyutu değişimine bağlı olarak, sertlikte küçükte olsa salınımlar görülmektedir. Kaynak atmosferinin bu çeliklerin sertliği üzerindeki etkisi ihmal edilebilir niteliktedir. Ancak, düşük ısı girdisi oranlarında kaynak sonrası hızlı soğuma ortamı sağlayan numunelerde, sertlikte bir miktar artış, tane boyutunun daha ince kalmasına bağlı olarak oluşmaktadır.

74

Bu sonuçlar şunu göstermiştir ki; nokta direnç kaynak kalitesini belirleyen etmenlerden biri olan şekillendirilebilirlik, sertliğe bağlı olarak bir azalma göstermeyecektir. Ancak, diğer bir mukavemet artırma mekanizması olan deformasyon yoluyla dislokasyon hareketine

engel

çıkartılarak,

azot

atmosferinde

birleştirilen

numunelerde

şekillendirilebilirlikte bir miktar azalma beklenilebilir.

5.5. MİKROYAPI İNCELEME SONUÇLARI

Çalışmada AISI 316L + AISI 316L bağlantılarının metalografik incelemesi de yapılmıştır. Şekil 5.12 de birleştirmelerde kullanılan ana malzeme mikroyapısı gösterilmiştir.

100 µm

Şekil. 5.12 AISI 316L östenitik paslanmaz çelik ana malzeme mikroyapı görüntüsü. Şekil 5.12’den görüldüğü gibi AISI 316L ana malzeme mikroyapısı eşeksenel östenit

tanelerinden oluşmaktadır. Bazı östenit tanelerinin içerisinde ısıl işlem ikizlenmesi görülmektedir. Çalışmada ayrıca, birleştirmenin mikroyapı profili çıkarılarak, kaynak çekirdeği ve ITAB bölgesi mikroyapı görüntüleri Şekil 5.13’de verilmiştir.

75

316L

Çekme boşluğu

100 µm

100 µm

316L

Kaynak kkaaK metali Kaynak metali

500 µm Kaynak çekirdeğinden geçiş bölgesi

ITAB

100 µm

100 µm

Şekil.5.13 Kaynak çekirdeği ve ITAB bölgesi mikroyapı görüntüsü.

76

Şekil 5.13’den görüldüğü gibi, kaynak çekirdeğinin mikroyapısını oluşturan östenit

tanelerinin morfolojisi; sütunsal olarak büyüyen delta ferrit tane sınırlarından widmanstatten tip östenit ve tane içi östenit oluşumları şeklinde görülmektedir. Kaynak ara yüzeyinden itibaren kolonsal tanelerin ısı iletiminin olduğu yöne doğru bir yönlenme görülmektedir. Şekil 5.14’te kaynak çekirdeğinin oluştuğu bölgenin sınırlarında, östenitik paslanmaz

çeliklerin ısı iletim katsayılarının düşük olması sebebiyle, östenit tanelerinde ITAB’de bir irileşmeye maruz kaldığı görülmektedir.

100 µm

100 µm

Şekil 5.14 ITAB’de tane irileşmesinin meydana geldiği bölge.

Ancak, bu irileşme, 316L paslanmaz çeliklerde Molibden olması sebebiyle, yüksek çalışma sıcaklıklarına dayanıklı çelikler olduğu için, büyük boyutlarda gerçekleşmemiştir. Soğuma hızının yüksek olduğu birleştirmelerde bu irileşme daha da az meydana gelmiştir. 5.5.1. Kaynak Nüfuziyeti

Nokta direnç kaynak kalitesine etki eden parametrelerden kaynak yüzey görünüşü başlığına kaynak çekirdek boyutu konusu içerisinde, makroyapı görüntüsü üzerinde, bölüm 3.5.2’de değinildiği için burada değinilmeyecektir. Nüfuziyet, nokta direnç birleştirmelerinde, kaynak kalitesine etki eden en önemli parametrelerden birisidir. Nüfuziyet, elektrotların temas ettiği bölgelerdeki birleştirme kesit kalınlığının parça içerisine doğru yayılma genişliğidir. Birleştirilen numunelerdeki bu yayınma genişliğine etki eden parametrelerden kaynak zamanına bağlı olarak artan ısı 77

girdisinin etkisini tayin etmek için, bağlantının mikroyapı profili çıkarılmıştır. Şekil 5.15’de 10 çevrim kaynak zamanı için, Şekil 5.16’da 15 çevrim için ve Şekil 5.17’de 20 çevrim

için

atmosfer

ortamında

birleştirilen

numunelerin

mikroyapı

profilleri

görülmektedir. Kaynak Çekmeçekirdeği boşluğu

316L

50 µm

100 µm

100 µm

316L

500 µm

ITAB

Kaynak çekirdeğinden geçiş bölgesi

100 µm

100 µm

Şekil 5.15 Atmosfer ortamında birleştirilmiş 10 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde

edilen bağlantının mikroyapı profili. 78

Kaynak çekirdeği

316L

100 µm

100 µm

316L

500 µm Kaynak çekirdeğinden geçiş bölgesi

ITAB

100 µm

100 µm

Şekil 5.16 Atmosfer ortamında birleştirilmiş 15 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde

edilen bağlantının mikroyapı profili.

79

Kaynak çekirdeği

316L

100 µm

100 µm

316L

500 µm Kaynak çekirdeğinden geçiş bölgesi

ITAB

100 µm

100 µm

Şekil 5.17 Atmosfer ortamında birleştirilmiş 20 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde

edilen bağlantının mikroyapı profili. Şekil 5.15, 16, 17’den görüldüğü gibi, artan kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisi

ile birlikte kaynak çekirdek boyutunun arttığı ve ayrıca, kaynak nüfuziyetininde bağlantı arayüzeyinden itibaren artış gösterdiği net olarak görülmektedir.

80

Çalışmada, ayrıca, azot atmosferinde farklı kaynak zamanlarında birleştirilen numunelerin kaynak nüfuziyetide tesbit edilmiştir. Bunun için tüm kaynak zamanları için mikroyapı profili çıkarılarak Şekil 5.18, 19, 20’de gösterilmiştir. 316L

Çekme boşluğu

100 µm

100 µm

316L

500 µm Kaynak çekirdeğinden geçiş bölgesi

ITAB

100 µm

100 µm

Şekil 5.18 Azot atmosferinde birleştirilmiş 10 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde

edilen bağlantının mikroyapı profili. 81

316L

Çekirdek merkezi Kaynak çekirdeği

100 µm

100 µm

316L

500 µm Kaynakçekirdeğinden çekirdeğinden Kaynak geçişbölgesi bölgesi geçiş

ITAB

100 µm

100 µm

Şekil 5.19 Azot atmosferinde birleştirilmiş 15 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde

edilen bağlantının mikroyapı profili.

82

Kaynak çekirdeği

316L

100 µm

100 µm

316L

500 µm

Kaynak çekirdeğinden geçiş bölgesi

ITAB

100 µm

100 µm

Şekil 5.20 Azot atmosferinde birleştirilmiş 20 çevrim kaynak zamanı kullanılarak elde

edilen bağlantının mikroyapı profili. 83

Şekil 5.18, 19, 20’den görüldüğü gibi, artan kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisi

ile birlikte, azot atmosferinde birleştirilen numunelerde kaynak çekirdek boyutunun arttığı ve ayrıca, kaynak nüfuziyetininde bağlantı arayüzeyinden itibaren artış gösterdiği net olarak görülmektedir.

Ancak, kaynak sırasında 8 atm basınçla kaynak bölgesine

püskürtülen azot gazının soğuma etkisi yapması sebebiyle, kaynak çekirdek boyutu ve kaynak nüfuziyeti tüm kaynak çevrimleri için, atmosfer ortamındakine oranla bir miktar düşük bulunmuştur. Bu durum kaynak çekirdek boyutu ölçüm sonuçları ile uyum içerisindedir. Çalışmada, ayrıca, kaynak sonrası soğuma ortamının birleştirmenin nüfuziyetine ve çekirdek boyutuna etkisi de metalografik olarak tesbit edilmiştir. Atmosfer ortamında, farklı kaynak zamanlarında birleştirilen ve su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerin, tüm kaynak zamanları için mikroyapı profili çıkarılarak Şekil 5.21, 22, 23’de gösterilmiştir.

84

316L

Çekme boşluğu

100 µm

316L

500 µm Kaynak çekirdeğinden geçiş bölgesi

ITAB

100 µm

100 µm

Şekil 5.21 10 çevrim kaynak zamanı kullanılarak atmosfer ortamında birleştirilmiş ve su +

%10 bor yağı ortamında soğutulan bağlantının mikroyapı profili.

85

316L

Kaynak çekirdeği

100 µm

100 µm

316L

500 µm Kaynak çekirdeğinden geçiş bölgesi

ITAB

100 µm

100 µm

Şekil 5.22 15 çevrim kaynak zamanı kullanılarak atmosfer ortamında birleştirilmiş ve su +

%10 bor yağı ortamında soğutulan bağlantının mikroyapı profili.

86

316L

Kaynak çekirdeği

100 µm

100 µm

316L

500 µm Kaynak çekirdeğinden geçiş bölgesi

ITAB

100 µm

100 µm

Şekil 5.23 20 çevrim kaynak zamanı kullanılarak atmosfer ortamında birleştirilmiş ve su +

%10 bor yağı ortamında soğutulan bağlantının mikroyapı profili.

87

Şekil 5.21, 22, 23’den görüldüğü gibi, artan kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisi

ile birlikte atmosferde birleştirilen numunelerde kaynak çekirdek boyutunun arttığı ve ayrıca, kaynak nüfuziyetininde, bağlantı arayüzeyinden itibaren artış gösterdiği net olarak görülmektedir. Ancak, kaynak sonrasında soğuma ortamı olarak su + %10 bor yağının soğuma hızını artırması sebebiyle, kaynak çekirdek boyutu ve kaynak nüfuziyeti tüm kaynak çevrimleri için atmosfer ve azot ortamındakine oranla bir miktar düşük bulunmuştur. Bu durum, kaynak çekirdek boyutu ölçüm sonuçları ile uyumlu ve beklenen bir sonuçtur. Şekil 5.15-5.23’den çıkan genel sonuç; artan kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı

girdisiyle kaynak çekirdek boyutu ve kaynak nufüziyeti artmakta, ancak, kaynak sırasında ve kaynak sonrasında soğuma da göz önünde bulundurulduğunda, kaynak çekirdek boyutu ve nufiziyetinde azot atmosferinde bir miktar, fakat su + %10 bor yağı atmosferinde daha fazla azalma meydana gelmiştir. Bu beklenen durum, birleştirmenin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi ile çelişki ortaya çıkarmaktadır. Çünkü çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi en büyük azot atmosferinde daha sonra atmosfer ortamında ve en düşükte su + %10 bor yapı ortamında soğutulan numunelerde elde edilmiştir. Bu durum kaynak çekirdek boyutu ve nüfuziyet ile kıyaslandığında azot atmosferi için çelişki gibi görünmesine rağmen, burada azotun arayer atomu olarak dislokasyon hareketine engel olmasının mukavemeti daha fazla arttırmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Ancak, nokta direnç kaynak kalitesine etki eden parametrelerden kabul edilebilir minimum nüfuziyet, parça kalınlığının % 20’si ile parça kalınlığının % 80’ni arasındadır. Bu çalışmada elde edilen tüm şartlar için nüfuziyet, bu değerlerin içerisinde olduğu için kabul edilebilir bağlantılar olarak alınabilir. Ayrıca, birleştirmenin her iki yüzeyinde elektrot baskı kuvvetiyle meydana gelen derinlik eşit miktarlarda oluşması, birleştirmenin istenilen bağlantı türünde oluşmasının göstergesidir. 5.5.2. Kaynak Bölgesindeki Kusurlar

Nokta direnç kaynak uygulamalarında, kaynak kalitesine etki eden parametrelerden biri de, kaynak bölgesinde çatlak veya gaz boşluğu ve metalik inklüzyonlar oluşumu gibi mikro düzensizliklerin meydana gelmesidir. 20 çevrimlik kaynak zamanında birleştirilen bazı numunelerde kaynak merkezinde boşluklara rastlanmıştır (Şekil 5.24). 88

Çekme boşluğu

100 µm

Şekil 5.24 Kaynak ara yüzeyinde oluşan çekme boşlukları.

89

BÖLÜM 6 SONUÇLARIN İRDELENMESİ 6.1. GENEL

Nokta direnç kaynak kabiliyetine etki eden en önemli parametreler; kaynak yüzey görünüşü, dayanım, şekillendirilebilirlik, kaynak çekirdek boyutu, kaynak nüfuziyeti, birleştirme ayrılma biçimi ve kaynak iç kusurlarıdır. Bu çalışmada, kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisi, kaynak atmosferi ve soğuma ortamı farklılıklarının, 316L serisi paslanmaz

çeliklerin

direnç

kaynak

birleştirmelerinin

kaynak

kalitesine

etkisi

araştırılmıştır. 6.2. KAYNAKLI BAĞLANTIYA UYGULANAN ISI GİRDİSİ SONUÇLARININ İRDELENMESİ

Nokta direnç kaynak uygulamalarında kaynak ısı girdisine etki eden parametrelerden biri kaynak akım şiddeti, diğeri ise kaynak zamanıdır. Çizelge 5.1’den görüldüğü gibi birleştirmeye uygulanan ısı girdisi, artan kaynak zamanı ile birlikte artış gösterdiği bulunmuştur. Bilindiği üzere, nokta direnç kaynak işlemi; iş malzemesi üzerinden geçirilen elektrik akımına karşı malzemenin göstermiş olduğu dirençten dolayı ortaya çıkan ısı enerjisi ile birlikte, malzeme ergime katılaşma sıcaklığının altındaki bir sıcaklığa lokal olarak çıkarılmakta, daha sonra elektrot baskı kuvvetinin tatbik edilmesiyle yüzeyler arasında birleşme sağlanmaktadır. Malzeme üzerinden geçirilen elektrik akımının şiddetine bağlı olarak malzemeye sağlanan ısı girdisi miktarı arttırılır veya azaltılır. Ayrıca malzeme üzerinden geçirilen elektrik akımı miktarı sabit tutularak, ancak geçen akım zamanının süresini arttırarak da malzemeye sağlanan ısı girdisi miktarı arttırılıp azaltılabilir. Bu çalışmada, iş parçası üzerinden geçirilen akımın süresi (10,15,20 çevrim) arttırılarak kaynak ısı girdisi arttırılmıştır. Benzer parametrelerin etkisi Kaluç (1999), Gupta et al. (1990), Sharma (1993) tarafından da incelerek ısı girdisi üzerinde her iki kaynak parametresinin etkili olduğu rapor edilmiştir (Kaluç, 1999; Gupta et al., 1990; Sharma,

90

1993). Ayrıca, bu iki parametrenin yanı sıra Kaluç ve Tülbentçi (1995), Gülmez (2001) yaptıkları araştırmada, toplam ısı girdisinin; elektrik akımına fazla direnç gösteren malzemelerin, az direnç gösterenlere oranla, daha yüksek olduğunu tespit etmişlerdir. Elektrik akımına karşı daha fazla direnç gösteren malzemelerin direnç kaynak kabiliyeti daha iyidir (Welding Handbook, 1984; Kaluç ve Tülbentçi 1995; Gülmez 2001). 6.3. KAYNAK ÇEKİRDEK BOYUT SONUÇLARININ İRDELENMESİ

AISI 316L-316L nokta direnç kaynaklı birleştirmesinin kaynak kalitesine etki eden parametrelerden olan çekirdek boyutudur. Çizelge 5.2 ve Şekil 5.1’den görüldüğü gibi, birleştirme için kullanılan kaynak akımı ve elektrot kuvvetinin sabit olmasına rağmen, kaynak ısı girdisinin kaynak süresine bağlı olarak değişmesi 316L-316L birleştirmelerinin kaynak çekirdek boyutu üzerinde artış yönünde etkisinin olduğu bulunmuştur. Peng and Hu (1999), nokta direnç kaynağı üzerine yaptıkları bir araştırmada 3.5 mm kalınlığındaki malzemeye 2 ila 24 çevrim arasında değişen sürelerde kaynak yapmışlardır. Artan sürelerle ısı girdisinin arttığını ve buna paralel olarak kaynak çekirdek çaplarının büyüdüğünü bildirmişlerdir (Peng and Hu, 1999). Vural ve Akkuş tarafından 2004 yılında yapılan bir çalışmada östenit paslanmaz çelik galvanizli IF çeliklerin direnç kaynak birleştirmelerinde, çekirdek boyutunun, artan akım şiddeti ve kaynak süresiyle arttığı rapor edilmiştir (Vural ve Akkuş, 2004).

Boran ve Salman (2004), yaptıkları deneyde 6114 çelik sac malzemelerini kullanarak, 1 ve 2sn süreyle nokta direnç kaynağı yapmışlardır. Artan kaynak süresi değerleriyle 1sn’de çekme kuvveti 10947N iken, 2sn’de bu değer 14210N’a çıkmıştır ve çekirdek çapınında 6.9 mm’den 9.45 mm’ye artmış olduğu bildirilmiştir (Boran ve Salman, 2004). Yavuz ve Güner (2002), metal tozlarının preslenerek üretildiği toz metal parçalarının elektrik direnç kaynağında, optimum kaynak şartlarını belirlemeye çalışmışlardır. Artan kaynak zamanı ile (3, 5, 7, 9 çevrim), deformasyon derinliğinin (220, 260, 510, 640µm) arttığını ve kopma mukavemetinin (209, 207, 205, 201N/mm2) azaldığını bildirmişlerdir (Yavuz ve Güner, 2002). 91

Bağlantının kaynak çekirdek boyutu üzerine kaynak atmosferinin etkisinden daha ziyade kaynak işlemi sırasında, azot gazının 8 atm. basınçla kaynak bölgesine püskürtülmesi soğuma etkisi yapması sebebiyle, en küçük çekirdek boyutu su + %10 bor yağı karışımı ortamında, daha sonra azot atmosferinde birleştirilmiş atmosferde soğutulmuş numunede elde edilmiştir. Atmosfer ortamında birleştirilmiş ve atmosfer ortamında soğutulmuş numunelerde çekirdek boyutu en büyük olarak elde edilmiştir. Çünkü, atmosfer ortamında birleştirilmiş ve atmosfer ortamında soğutulmuş numunede ısı transferinin daha yavaş gerçekleşmesinin yanı sıra, birleştirme sırasında kaynak bölgesinde oluşturulan ısı yoğunluğunun azot atmosferine oranla daha fazla olması sebebiyle kaynak çekirdek boyutu en büyük bulunmasının sebebi olarak düşünülmektedir. Şekil 5.2’den görüldüğü gibi, kaynak çekirdek boyutlarında kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisiyle ve aynı zamanda kaynak soğuma hızındaki azalmaya bağlı olarak çekirdek boyutunda artış meydana geldiği görülmektedir Gupta tarafından 1990 yılında yapılan bir çalışmada ise düşük alaşımlı çift fazlı çeliklerin birleştirme ara yüzeylerinin, artan ısı girdisi ile büyüdüğü belirtilmiştir. Benzer çalışmalar sırasıyla, çift fazlı çeliklerin, östenit - östenit paslanmaz çelikler ve mikroalaşımlı çelikler için yürütülmüş, artan kaynak zamanına bağlı olarak ısı girdisindeki artışın kaynak çekirdek boyutlarını arttırdığı rapor edilmiştir (Gupta 1990; Kuştutan, 2003; Aslanlar, 2004). Yükselen çevrim değerlerinde elektrot dalma derinliği artış göstermiştir. Elektrot kuvveti sabit olduğu halde bu artışın nedeni ısı girdisiyle açıklanmaktadır (ASM Metals Handbook, 1996; Anık vd., 1993; Ghosh et al., 1990). Normal üretim şartlarında nokta direnç kaynaklı birleştirmelerde, tekrar edilebilir ve güvenilir kaynaklı bağlantılar elde edebilmek için kaynak çekirdek boyutu, birleştirmelerde kullanılan en ince malzemenin kalınlığının 3.5 - 4 katından fazla olması istenir (Welding Handbook, 1984). Çalışmada elde edilen çekirdek boyutları bu değerlerle uyumlu bulunmuştur. Kaynak ısı girdisine bağlı olarak kaynak çekirdek boyutu 8 ve en yüksek 9 mm olarak ölçülmesi, birleştirilen malzeme kalınlığı da 1mm olarak alınırsa 8mm çekirdek boyutu parça kalınlığının 8 katına denk gelmektedir. Bu sonuçlar bağlantının kaynak

92

kalitesinin kabul edilebilir değerlerde olduğunu gösteren parametrelerden birinin olumlu olduğunu göstermektedir. 6.3.1. Kaynak Çekirdek Yüzey Görünüşü Sonuçlarının İrdelenmesi

Nokta direnç kaynaklı birleştirmelerin kaynak kalitesine etki eden parametrelerden biri de, kaynak yüzey görünüşüdür. Şekil 5.2’deki makroyapı çalışmasında görüldüğü gibi elde edilen birleştirmelerin yüzeyleri hemen hemen tüm kalıntılardan temiz, yuvarlağa yakın, oval görünümlü olarak elde edilmiştir. Nokta kaynağının normalde yüzey görünümü düzgün kaynak çekirdeği, yuvarlak veya oval şekilde, kaynak yüzeyi ise fışkırma ve elektrot kalıntılarından, çatlak ve derin elektrot batmasından arınmış olarak meydana gelmesi istenir (Welding Handbook, 1984). Bu sonuçlar; birleştirmelerin kaynak kalitesi için aranan kriterlerden bir diğerini de üzerlerinde taşıdığını göstermektedir. Ayrıca, birleştirmenin her iki yüzeyinde elektrot baskı kuvvetiyle meydana gelen derinlik eşit miktarlarda oluşması birleştirmenin istenilen bağlantı türünde oluşmasının göstergesidir.

6.4.

NOKTA

DİRENÇ

KAYNAKLI

BİRLEŞTİRMELERE

UYGULANAN

MEKANİK TEST SONUÇLARININ İRDELENMESİ

6.4.1. Çekme Makaslama Deney Sonuçlarının İrdelenmesi

Nokta direnç kaynak kalitesini belirleyen parametrelerden mukavemet; çekme makaslama deneyi uygulanarak belirlenebilir. Birleştirmelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasiteleri, tüm kaynak şartları için, yükselen kaynak zamanına bağlı olarak artan kaynak ısı girdisi ile arttığı bulunmuştur. Kaynak zamanına bağlı olarak artan ısı girdisinin birleştirmelerin kaynak çekirdek boyutunu arttırmasında etkili olduğu düşünülmektedir. Kaynak çekirdek boyutu artması, tatbik edilen çekme makaslama kuvveti yüzey alanını arttıracağı için, çekme makaslama dayanımı da buna paralel olarak artacaktır. Çalışmada AISI 316L + AISI 316L kaynaklı birleştirmelerin, kaynak zamanına bağlı olarak farklı ısı girdisi ve farklı kaynak ortam koşullarına göre, tüm şartlar için, üç deney numunesi test edilerek birleştirmelerin çekme makaslama kuvveti taşıma kapasiteleri

93

sonuçları ortalama olarak Çizelge 5.3’de verilerek, ayrıca, Şekil 5.4’de grafiksel olarak gösterilmiştir Sharma ve diğerleri (1993), %0.8 C içeren çelikten çift-faz elde etmişler ve çift fazlı çeliklerin nokta direnç kaynağında eşit kaynak akımlarında, artan kaynak sürelerinde (30, 45, 50 (1çevrim: 0,1sn)) yorulma davranışını incelemişlerdir. Deney sonucunda artan kaynak süresiyle birlikte ferritin kaba bir hal aldığı ve sertliği arttırdığı bildirilmiştir. Ayrıca yorulma zamanının arttığı da rapor edilmiştir. Ayrıca artan kaynak sürelerinde mikrosertliğin arttığı kaynak merkezinden uzaklaştıkça sertlik değerlerinin düştüğü kaydedilmiştir (Sharma et al., 1993). Avtar ve diğerleri (1990), ürettikleri çift-fazlı çelik numunelerle değişen kaynak sürelerinde (20, 40, 50, 60, 90) sabit akım ve elektrot basıncında, çekme mukavemetinin (10, 37, 52, 57, 54kN) 60 çevrime kadar artış gösterdiğini ve 90 çevrimde düşüşe geçtiğini bildirmiştir. Kaynak çekirdek çapınında (8, 10.3, 11, 12.1, 13.8mm) arttığını rapor etmiştir (Avtar et al., 1990). Artan akım şiddeti direnç kaynaklı birleştirmelerin çekme makaslama dayanımını arttırır (Anık, 1983; Anık vd., 1993). Ayrıca, daha önce yapılan çalışmalarda, galvaniz kaplanmış kromatlı alaşımlı çeliklerin, östenit - östenit paslanmaz çeliklerin, östenit paslanmaz çelik galvanizli

IF

çeliklerin,

direnç

kaynaklı

birleştirmelerinde,

çekme

makaslama

dayanımlarının artan ısı girdisiyle iyileştiğini rapor edilmiştir (Aslanlar vd., 2000; Kuştutan, 2003, Vural ve Akkuş, 2004). Artan kaynak zamanının ısı girdisi üzerinde akım şiddeti artışı gibi etki göstererek aynı cins veya farklı cins malzeme çiftlerinin direnç

kaynak birleştirmelerinin dayanımlarını arttırdığı değişik çalışmalarda belirtilmiştir (Eryürek, 1976; Anık, 1983; Anık vd., 1993; Gupta et al., 1990; Ceyhun, 1992; Sharma et al., 1993, Aslanlar vd. 2000; Chuko ve Gould, 2002). Direnç kaynak uygulamalarında bağlantının dayanımına elektrot baskı kuvvetinin de etkisi olduğu bilinmektedir (Gourd 1995). Sharma ve arkadaşları (1993), yapmış oldukları çalışmada; kaynak sürelerini ve akımı sabit tutarak elektrot basıncını 440, 500 ve 700kg değerlerinde arttırmışlardır. Düşük basınç değerinde en düşük çekme mukavemeti gözlenmiştir. Bunu zayıf birleşme bölgesine bağlamıştır. Elektrot basıncı arttıkça mukavemet yükselmiş olup maksimum değerine 500 kg elektrot kuvvetinde ulaşılmıştır 94

(Sharma et al., 1993). Avtar ve diğerleri (1993), %0.8 C içeren çelikten ürettikleri çift-fazlı çelik numunelerle elektrot gücü, kaynak akımı ve kaynak sürelerinin etkilerini incelemişlerdir. Aynı akım ve elektrot kuvveti değerinde artan sürelerle çekme mukavemetinin arttığını belirlemişlerdir (Avtar et al., 1993). Ancak, çalışmada bütün şartlar için sabit 6 barlık basınç uygulanması sebebiyle, çekme makaslama kuvvet artışının

sebebi olarak yalnız artan kaynak süresi düşünülmektedir. Çalışmada, kaynak atmosferinin birleştirmenin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi üzerine etkisi de tespit edilmiştir. Azot atmosferinde birleştirilen numunelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi, tüm kaynak zamanı değerleri için, atmosfer ortamında birleştirilen numunelere oranla daha yüksek bulunmuştur. Bunun sebebi olarak, bilindiği üzere azot küçük atom çapına sahip olması sebebiyle çelik içersinde çözünebilir. Bu ergiyebilirlik miktarı, sıcaklık ve malzemenin kristalografik yapısına bağlı olarak değişir (Lancaster, 1986). Yüksek sıcaklıklarda ve malzemenin kristalografik yapısına bağlı olarak azotun kaynak bölgesinde çözünmesi veya yayınması sonucunda ikincil faz oluşumlarına (nitrür, karbonitrür gibi) sebep olabileceğinden, azotun arayer konumunda ve ikincil faz oluşumlarının bağlantının çekme makaslama kuvvetini arttırdığı düşünülmektedir. Daha önce yapılan çalışmalarda, azot gazı bileşik yaparak yüksek alaşımlı ve düşük karbonlu çeliklerde yüksek sıcaklıklarda tane büyümesini önlediği ve mukavemet artırıcı özelliği olduğundan dolayı çekme makaslama kuvvetini artırdığı rapor edilmiştir (Welding Handbook, 1984; Tülbentci ve Kaluç, 1995; Önal, 1997; Akkoy vd., 2001). Bunun sebebinin de, kaynak atmosferinde bulunan azot gazının; az karbonlu ve Cr, Mo, Al, V alaşımlı çeliklerde nitrür oluşturarak kafesin hatalı bölgelerine giderek kayma düzlemlerini bloke ettiği, böylece çentik darbe sünekliliğinin azalmasına neden olduğu bilinmektedir (Gürleyik, 1988; Topbaş, 1993; Mutluay ve Demirak, 1996). Fakat azot atmosferinde birleştirilen bağlantıların kaynak çekirdek boyutunun atmosfer ortamında elde edilen numunelerinkine oranla, tüm kaynak çevrim zamanları için, daha küçük bulunmasının sebebi kaynak sırasında 8atm basınçla kaynak bölgesine püskürtülen azot gazının soğuma etkisi yapmasına atfedilebilir. Daha küçük çekirdek boyutu, normalde, daha düşük çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi vermesi beklenebilir. Ancak, bilindiği üzere, çelik malzemelerin azot eritebilirliği 513ºC’den sonra hızla artmaktadır. Nokta direnç kaynak uygulaması sırasında, kaynak çekirdek bölgesindeki 95

sıcaklık bu değerlerin çok üstüne ulaşmaktadır. Dolayısı ile azot, çelik içersine yayınarak kaynak bölgesinde ya arayer atomu olarak yada ikincil faz partikülleri olarak bulunurlar. Ancak, burada ikincil faz partikülü oluşturmak için yeterli zaman olmamasına rağmen, azot arayer atomu olarak, çekme deney işlemi sırasında meydana gelen soğuk deformasyon hareketine, dislokasyonları engelleyerek mukavemet artışı sağladığı düşünülmektedir. Kaynak çekirdek boyutunun daha küçük olmasına rağmen, dayanımın tüm kaynak çevrim zamanları için diğer atmosfer ve soğuma ortamlarına göre daha yüksek bulunmasının ana sebebidir. Kaynak sonrası soğuma ortamının, birleştirmelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi üzerine etkisi de belirlenmiştir. Tüm kaynak zamanları için kaynak sonrası su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi, atmosfer ortamında birleştirilmiş ve atmosfer ortamında soğutulmuş ve azot atmosferinde birleştirilmiş ve atmosfer ortamında soğutulmuş numuneye göre daha düşük bulunmasının sebebi; kaynak sonrasında akım kesilir kesilmez su + %10 boryağı ortamı kaynak bölgesine verilmesiyle, kaynak bölgesinde ısı hızla transfer olarak daha küçük çekirdek boyutu oluşmasına neden olmasıdır. Hatta, dayanımdaki düşüşün bir miktarı malzemenin ısıl işlemle sertleştirilememesine atfedilebilir. Çünkü, malzeme hızla soğurken daha ince taneli bir yapıya sahip olması sebebiyle daha sünek hale gelecektir. Su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunenin gerilim uzama eğrisindeki (Şekil 5.3.c) uzama miktarı diğer ortamlara göre biraz daha yüksek bulunması çekme makaslama yükü değerinin düşük bulunması ile uyumludur. Gourd, 1995’de yaptığı çalışmada; direnç kaynaklı birleştirmelerde gerilim sertleşmesine değinmiştir. Gerilim sertleşmesi, bu çalışmada su + %10 bor yağı karışımda, hızlı soğutma neticesinde, atmosfer koşulunda elde edilen numune kadar oluşmayacaktır. Bu da, bağlantının çekme makaslama kuvvetinin düşmesine sebep olabilir. Kuştutan, 2003 yılında yaptığı çalışmada östenit paslanmaz çeliğin direnç kaynaklı birleştirmesinde artan soğuma hızına bağlı olarak bağlantının çekme makaslama dayanımını düştüğünü rapor etmiştir. Ayrıca, yapılan metalografik incelemeler, hızlı soğuma sonucunda oluşan kaynak kesit kalınlığını azalttığını, bununda çekme makaslama dayanımını olumsuz etkilemesi normal beklenen sonuçtur.

96

Birleştirmelerin ayrılma biçimleri de incelenmiştir (Şekil 5.5). Tüm kaynak şartları için çekme makaslama deney numunelerinin birleşim yerleri yırtılma şeklinde ayrılma göstermiştir. Yırtılma, genelde birleştirmenin ITAB bölgesindeki tane irileşmesinin olduğu yerden başlayarak meydana gelmiştir. Bu ayrılma tipinin sergilenmesi, kaynak zamanına bağlı olarak oluşan ısı girdisinin yeterli nüfuziyeti sağlamasına, kaynak çekirdek boyutu ve nüfuziyeti arttırmasına atfedilebilir. Ancak, çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi sonuçlarına göre; 20 çevrimlik kaynak zamanının kaynak çekirdek boyutu ve nüfuziyetini arttırması, kaynak atmosferi olarak azot ortamı kullanılması bağlantının mukavemetinde optimum sonuç alınması için önemlidir. 6.4.2. Mikrosertlik Ölçümü Sonuçlarının İrdelenmesi

Nokta

direnç

kaynak

şekillendirilebilirliğin

kalitesi

ölçümü

belirleyen

için

en

en

önemli

yakın test

faktörlerden

sertlik

birisi

ölçümüdür.

olan

Kaynaklı

birleştirmelerin sertlikleri Şekil 5.6’da gösterilen noktalardan ölçülmüştür. Atmosfer ortamında birleştirilmiş numunenin kaynak çekirdeği sertliği, tüm kaynak zamanları için, belirgin bir farklılık göstermemektedir. Birleştirilen malzeme 316L östenitik paslanmaz çelik olduğu için ısıl işlemle sertleşme olanağı olmadığı için bu sonuç beklenen bir durumdur (Welding Hanbook, 1984; Kaluç ve Tülbentçi, 1995; Kölük, 2000; Erdoğan, 2000; Gülmez, 2001; Kuştutan 2003; Baylan, 2003). Kaynak çekirdeğine yakın, ısıdan etkilenen bölgede, sertlik bir miktar salınım göstermesine rağmen, ayırt edilebilir bir farklılık görülmemektedir. Tüm kaynak çevrim zamanları için, azot atmosferinde birleştirilen numunelerin sertlik profilinde, kaynak bölgesi ve ITAB için belirgin bir farklılık göze çarpmamaktadır. Ancak, bu birleştirmelerin sertlik profilinin, atmosfer ortamında birleştirilen numunelere oranla, ana metalde, kaynak çekirdeğinde ve ITAB’sinde yaklaşık olarak 15Hv değeri kadar daha düşük olduğu göze çarpmaktadır. Bu durum bize, azotun kaynak çekirdeği içerisinde nitrür gibi ikincil faz partiküllerini oluşturmadığının göstergesidir. Kaynak işlemi sırasında oluşturulan azot atmosferinin bağlantının, kaynak çekirdek merkezinin sertliğine etkisinin olabileceği düşünülebilir. Ancak, azotun YMK kristalografik yapılı malzemelerde çözünebilirliği yüksek, yayınımı düşüktür (Callister, 1994; Erdoğan, 1996; Budinski, 1999; Savaşkan, 2000). Östenitik paslanmaz çeliklerde nitrür gibi ikincil faz oluşumları meydana 97

getirmek için, azot atomları yayınım için yeterli zaman bulamazlar. Bu da, azot atmosferinde

birleştirilen

numunenin

sertliğinin

atmosfer

ortamında

birleştirilen

numunenin sertliğinden düşük olmasını açıklar. Kaynak sonrası soğuma ortamının etkisini belirlemek için, atmosfer ortamında birleştirilen ve su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerin kaynak zamanı değişimine bağlı olarak, artan ısı girdisine göre sertlik profili değişimi belirlenmiştir. Tüm kaynak çevrim zamanları için, atmosferde birleştirilen kaynak sonrası su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerin kaynak zamanına bağlı olarak sertlik profilinde, kaynak bölgesi ve ITAB için belirgin bir farklılık; 10 çevrim kaynak zamanında birleştirilen numunenin kaynak metali ve ITAB sertliği 15 ve 20 çevrime oranla yaklaşık olarak 15-20 HV yüksek bulunmasıdır. Bu durumun en düşük ısı girdisi ile birlikte daha hızlı soğuma ortamı olan su + %10 bor yağı karışımından dolayı tanelerin daha ince olarak oluşmasına atfedilebilir. Çalışmada, kaynak zamanı sabit kalmak koşulu ile, kaynak atmosferinin ve soğuma ortamının sertlik üzerindeki etkisi de belirlenmiştir. En düşük ısı girdisi sağlayan 10 çevrimlik sabit kaynak zamanında, en hızlı soğuma ortamı sağlayan su + %10 bor yağı ortamında elde edilen birleştirmelerin kaynak çekirdeği sertliği çok az da olsa diğerlerine oranla daha yüksek bulunmuştur. Isı girdisi sağlayan 15 çevrimlik sabit kaynak zamanında, ITAB bölgesinin sertliği, atmosferde birleştirilen ve atmosferde soğutularak elde edilen birleştirmelerin kaynak çekirdeği sertliği çok az da olsa, diğerlerine oranla daha yüksek bulunmuştur. Ancak, kaynak çekirdek sertliği, her üç ortam için birbirine çok yakın değerlerde bulunmuştur. 20 çevrimlik sabit kaynak zamanında birleştirmenin sertlik profili tüm kaynak şartları için ITAB ve kaynak çekirdeği için çok yakın değerlerde bulunmuştur. Genel olarak, sertlik ölçümlerinden çıkan sonuç; birleştirilen numunelerin ısıl işlem yoluyla sertleşememeleri sebebiyle kaynak zamanı artışına bağlı olarak, artan ısı girdisiyle tane boyutu değişimine bağlı olarak sertlikte küçükte olsa salınımlar görülmektedir. Kaynak atmosferinin bu çeliklerin sertliği üzerindeki etkisi ihmal edilebilir niteliktedir. Ancak, düşük ısı girdisi oranlarında, kaynak sonrası hızlı soğuma ortamı sağlayan numunelerde sertlikte bir miktar artış, tane boyutunun daha ince kalmasına bağlı olarak oluşmaktadır.

98

Bu sonuçlar şunu göstermiştir ki; nokta direnç kaynak kalitesini belirleyen etmenlerden biri olan şekillendirilebilirlik, sertliğe bağlı olarak bir azalma göstermeyecektir. Ancak, diğer bir mukavemet artırma mekanizması olan deformasyon yoluyla dislokasyon hareketine engel çıkartılarak mukavemet artışı, azot atmosferinde birleştirilen numunelerde beklenilebilir. Çünkü, azot arayer atomu olarak tane içerisinde, dislokosyonlara engel çıkararak mukavemetin artmasına sebep olmaktadır. Sertlikte belirgin bir artış olmadan, mukavemetteki artış bunun en güzel göstergesidir. Benzer sonuçlar Hasanbaşoğlu tarafından da bulunmuştur (Hasanbaşoğlu, 2005). Chuko, and Gould, (2002) yapmış oldukları deneylerde en yüksek sertlik değerlerine kaynak çekirdeğinde rastlamışlardır. Bu da yapmış olduğumuz çalışmalarla paralellik sergilemiştir.

6.5. MİKROYAPI İNCELEME SONUÇLARININ İRDELENMESİ

Yüksek sıcaklık ve korozyon dayanımlarının iyi olması sebebiyle, endüstride tercih edilen ve bu çalışmada kullanılan AISI 316L östenitik paslanmaz çeliklerin mikroyapısı, eşeksenel östenit tanelerinden oluşmuştur (Şekil 5.12). Bazı östenit tanelerinin içerisinde tavlama ikizlenmesi görülmektedir. Bu durum, östenitik paslanmaz çeliklere ait bir durumdur. Birleştirmenin mikroyapı profili çıkarılarak kaynak çekirdeği ve ITAB bölgesi mikroyapısı da değerlendirilmiştir (Şekil 5.13). Kaynak çekirdeğinin mikroyapısını oluşturan östenit tanelerinin morfolojisi; sütunsal olarak büyüyen delta ferrit tane sınırlarından widmanstatten tip östenit ve tane içi östenit oluşumları şeklinde görülmektedir. Baylan, 2003’de; östenitik martenzitik farklı paslanmaz çeliklerin elektrik ark kaynağı ile birleştirilmesinde ve Kuştutan, 2003’de östenit-östenit paslanmaz çeliklerin direnç kaynaklı birleştirmelerinde, kaynak metali soğuma sırasında ince taneli genellikle %3-8 arasında ferrit içeren mikroyapı oluşturduğu; bu nedenle, yapıda görülen beyaz renkler östenit fazını, siyah renkler ise ferrit fazını ifade ettiği rapor edilmiştir. (Baylan, 2003; Kuştutan, 2003). Elde edilen metalografi sonuçlarının daha önce yapılan çalışmalarla uyum içinde olduğu görülmektedir.

99

Şekil 5.15 – Şekil 5.23’de görülen tüm kaynak ortamları ve soğuma ortamlarında, artan

kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisi ile birlikte kaynak çekirdek boyutunun arttığı ve ayrıca kaynak nüfuziyetinin de bağlantı ara yüzeyinden itibaren artış gösterdiği net olarak görülmektedir. Ancak Şekil 5.18, 19, 20’de gösterilen, azot atmosferinde birleştirilip atmosfer ortamında soğutulan numunelerin mikroyapı görüntüsünde; kaynak sırasında 8atm basıçla kaynak bölgesine püskürtülen azot gazının soğuma etkisi yapması sebebiyle, kaynak çekirdek boyutu ve kaynak nüfuziyeti, atmosfer ortamında kaynatılıp atmosfer ortamında soğutulan numunelere oranla bir miktar düşük bulunmuştur. Şekil 5.21, 22, 23’de gösterilen, atmosfer ortamında birleştirilip su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerin mikroyapı görüntüsünde, soğuma hızının artması sebebiyle, kaynak çekirdek boyutu ve kaynak nüfuziyeti tüm kaynak çevirimleri için, atmosfer ve azot ortamına oranla bir miktar düşük bulunmuştur. Bu sonuçlar, çekirdek boyutu ölçüm sonuçları ile uyum içindedir. Sonuç

olarak,

kaynak

sırasında

ve

kaynak

sonrasında

soğuma

göz

önünde

bulundurulduğunda; kaynak çekirdek boyutu ve nüfuziyetinde azot atmosferinde bir miktar, fakat su + %10 bor yağı atmosferinde daha fazla azalma meydana gelmiştir. Bu beklenen durum birleştirmenin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi ile çelişki ortaya çıkarmaktadır. Çünkü, çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi, en büyük azot atmosferinde daha sonra atmosfer ortamında ve en düşükte su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerde elde edilmiştir. İncelemeler neticesinde; kaynak atmosferinin mikroyapıya etkisi, optik mikroskop çalışması neticesinde belirgin olarak görülememiştir. Bunun sebebi olarak; azot atmosferinden dolayı oluşan nitrür ve karbonitrürlerin çok küçük olması sebebiyle optik mikroskopta görülmediği düşünülmektedir. Kaynak metali tarafından absorbe edilen azotun nitrür ve karbonitrür gibi ikinci faz partikülleri oluşturduğu bilinmektedir (Gürleyik, 1988; Topbaş, 1993; Mutluay ve Demirak, 1996, Hasanbaşoğlu, 2005). Bu durum kaynak çekirdek boyutu ve nüfuziyet ile kıyaslandığında; azot atmosferi için çelişki gibi görünmesine rağmen burada azotun arayer atomu olarak dislokasyon hareketine

engel

olmasının mukavemeti daha

fazla arttırmasından

kaynaklandığı düşünülmektedir. Kaynak ara yüzeyinden itibaren, kolonsal tanelerin ısı iletiminin olduğu yöne doğru bir yönlenme görülmektedir. Bilindiği üzere, östenitik paslanmaz çeliklerin ısı iletim katsayıları ferritik çelikler ile mukayese edildiğinde, ferritik çeliklerin 1/3’ü kadar ısı iletim 100

katsayısına sahiptir (Kuştutan, 2003; Kaluç ve Tülbentçi, 1995; Gülmez, 2001; Baylan, 2003). Bundan dolayı kaynak bölgesinde ısının depolanması sebebiyle, daha düşük akım şiddeti ile kaynatılabilirler. Kaynak çekirdeğinin oluştuğu bölgenin sınırlarında, östenitik

paslanmaz çeliklerin ısı iletim katsayılarının düşük olması sebebiyle östenit tanelerinde ITAB’de bir irileşmeye maruz kaldığı görülmektedir. Ancak, bu irileşme 316L paslanmaz çeliklerde Mo olması sebebiyle, yüksek çalışma sıcaklıklarına dayanıklı çelikler olduğu için büyük boyutlarda gerçekleşmemiştir. Soğuma hızının yüksek olduğu birleştirmelerde bu daha da az meydana gelmiştir. Şekil 5.21, 22, 23’de sırasıyla 10, 15, 20 çevrimlik kaynak sürelerinde ısı girdisinin arttığı görülmektedir. Buna bağlı olarak soğuma hızının en fazla olduğu Şekil 5.21’deki mikroyapı görüntüsünde; ITAB’deki tane büyüklüğü Şekil 22, 23’e oranla daha küçük olduğu görülmektedir. Yine aynı şekilde, Şekil 5.22’deki ITAB tane büyüklüğü Şekil 5.23’deki mikroyapıya oranla daha küçük olduğu tespit edilmiştir. Çünkü çelik kimyasal bileşiminde bulunan Mo, Al, Ti, Nb bu çelikleri daha kararlı kılmakta ve kaynak işlemi esnasında tane irileşmesine engel olmaktadırlar (Gürleyik, 1988; Topbaş, 1993; Mutluay ve Demirak, 1996, Hasanbaşoğlu, 2005). Şekil 5.24’de 20 çevrimlik kaynak zamanında birleştirilen bazı numunelerde kaynak

merkezinde boşluklara rastlanmıştır. Kaynak ara yüzeyinde boşluk kalmasının sebebi olarak; 6 barlık elektrot baskı kuvvetinin yetersiz olduğu düşünülmektedir (Welding Handbook, 1984).

6.5.1. Kaynak Nüfuziyetinin İrdelenmesi

Nüfuziyet; nokta direnç birleştirmelerinde, kaynak kalitesine etki eden en önemli parametrelerden birisidir. Nüfuziyet; elektrotların temas ettiği bölgelerdeki birleştirme kesit kalınlığının parça içerisine doğru yayılma genişliğidir. Birleştirilen numunelerdeki bu yayılma genişliğine etki eden parametrelerden kaynak zamanına bağlı olarak artan ısı girdisinin etkisini tayin etmek için bağlantının mikroyapı profili çıkarılmıştır (Şekil 5.15Şekil 5-23).

101

Artan kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisi ile birlikte kaynak çekirdek boyutunun arttığı ve ayrıca, kaynak nüfuziyetininde bağlantı arayüzeyinden itibaren artış gösterdiği net olarak görülmektedir. Bu sonucu destekleyen bir çok çalışma rapor edilmiştir (Sharma et al., 1993; Avtar et al., 1993; Peng and Hu, 1999; Vural ve Akkuş, 2004; Hasanbaşoğlu, 2005; Hayat, 2005). Kaynak ısı girdisi artışı, kaynak çekirdek boyutunu arttırdığı gibi, kaynak nüfuziyetini de olumlu yönde etkiler. Bu beklenen bir sonuçtur. Artan kaynak zamanına bağlı olarak artan, ısı girdisi ile birlikte azot atmosferinde birleştirilen numunelerde kaynak nüfuziyetinin arttırdığı bulunmuştur. Ancak, kaynak sırasında, 8atm basınçla kaynak bölgesine püskürtülen azot gazının soğuma etkisi yapması sebebiyle, kaynak nüfuziyeti tüm kaynak çevrimleri için, atmosfer ortamındakine oranla bir miktar düşük bulunmuştur. Kaynak sonrasında soğuma ortamı olarak, su + %10 bor yağının soğuma hızını artırması sebebiyle kaynak çekirdek boyutu ve kaynak nüfuziyeti, tüm kaynak çevrimleri için, atmosfer ve azot ortamındakine oranla bir miktar düşük bulunmuştur. Bu durum kaynak çekirdek boyutu ölçüm sonuçları ile uyumlu beklenen bir sonuçtur. Mikroyapı incelemelerinden çıkan genel sonuç; artan kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisiyle kaynak nufüziyeti artmakta; ancak kaynak sırasında ve kaynak sonrasında soğumada göz önünde bulundurulduğunda, nüfuziyette, azot atmosferinde bir miktar fakat, su + %10bor yağı atmosferinde daha fazla azalma meydana gelmektedir. Bu beklenen bir durumdur. Ancak birleştirmenin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi ile çelişki ortaya çıkarmaktadır. Çünkü, çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi en büyük azot atmosferinde, daha sonra atmosfer ortamında ve en düşükte su + %10 bor yapı ortamında soğutulan numunelerde elde edilmiştir. Bu durum, nüfuziyet ile kıyaslandığında azot atmosferi için çelişki gibi görünmesine rağmen, burada azotun arayer atomu olarak dislokasyon hareketine

engel

olmasının mukavemeti daha

fazla arttırmasından

kaynaklandığı düşünülmektedir. Ancak, nokta direnç kaynak kalitesine etki eden parametrelerden kabul edilebilir minimum nüfuziyet, parça kalınlığının % 20’si ile parça kalınlığının % 80’ni arasındadır. Bu çalışmada elde edilen tüm şartlar için nüfuziyet, bu değerlerin içerisinde olduğu için kabul 102

edilebilir bağlantılar olarak alınabilir. Ayrıca, birleştirmenin her iki yüzeyinde elektrot baskı kuvvetiyle meydana gelen derinlik eşit miktarlarda oluşması, birleştirmenin istenilen bağlantı türünde oluşmasının göstergesidir. 6.5.2. Kaynak Bölgesindeki Kusurların İrdelenmesi

Nokta direnç kaynak uygulamalarında kaynak kalitesine etki eden parametrelerden biri de kaynak bölgesinde çatlak veya gaz boşluğu ve metalik inklüzyonlar oluşumu gibi mikro düzensizliklerin meydana gelmesidir. 20 çevrimlik kaynak zamanında birleştirilen bazı numunelerde, kaynak merkezinde, boşluklara rastlanmıştır (Şekil 5.24). Bu boşluklar genellikle düşük elektrot baskı kuvvetinden, yüksek akım şiddetinden veya yüksek ısı girdisi sağlayan diğer parametrelerden dolayı oluşur. Kaynak bölgesindeki yüksek termal genleşme ve kaynak çekmeleri bunun sorumlusudur. (Welding Handbook, 1984). Fakat, kaynak merkezindeki bu kusurların statik ve yorulma kuvvetleri etkisinde kalındığında zararsız olduğu rapor edilmiştir (Hasanbaşoğlu, 2005). Çünkü, kaynak merkezindeki gerilim hemen hemen sıfırdır. Bu çalışmada, çekme makaslama deneyi sonuçları aynı şart için üç numune test edilerek elde edildiği için sonuçlar arasında bir sapma görülmemesi bu tezi desteklemektedir.

103

BÖLÜM 7 SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Nokta direnç kaynak kabiliyetine etki eden en önemli parametreler; kaynak yüzey görünüşü, dayanım, şekillendirilebilirlik, kaynak çekirdek boyutu, kaynak nüfuziyeti, birleştirme ayrılma biçimi ve kaynak iç kusurlarıdır. Bu çalışmada, kaynak zamanına bağlı olarak artan ısı girdisi, kaynak atmosferi ve soğuma ortamı farklılıklarının, 316L serisi paslanmaz çelik nokta direnç kaynak birleştirmelerinin, kaynak kalitesine etkisi araştırılmıştır. Bulunan sonuçlar aşağıdaki başlıklar halinde sıralanabilir: a. Nokta direnç kaynak uygulamalarında, kaynak ısı girdisine etki eden parametrelerden biri kaynak akım şiddeti diğeri ise kaynak zamanıdır. Bu çalışmada iş parçası üzerinden geçirilen akımın süresi (10,15,20 çevrim) arttırılarak kaynak ısı girdisi arttırılmıştır. b.

Nokta

direnç

kaynaklı

birleştirmesinin,

kaynak

kalitesine

etki

eden

parametrelerinden birisi kaynak çekirdek boyutudur. Birleştirme için kullanılan kaynak akımı ve elektrot kuvvetinin sabit olmasına rağmen, kaynak ısı girdisinin kaynak süresine bağlı olarak değişmesi birleştirmelerinin kaynak çekirdek boyutunu arttırdığı bulunmuştur. c. Kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisiyle ve aynı zamanda kaynak soğuma hızındaki azalmaya bağlı olarak çekirdek boyutunda artış meydana geldiği bulunmuştur. d. Normal üretim şartlarında, nokta direnç kaynaklı birleştirmelerde, tekrar edilebilir ve güvenilir kaynaklı bağlantılar elde edebilmek için, kaynak çekirdek boyutu

104

birleştirmelerde kullanılan en ince malzemenin kalınlığının 3.5 - 4 katından fazla olması istenir. Çalışmada elde edilen sonuçlar, bağlantının kaynak kalitesinin kabul edilebilir değerlerde olduğunu göstermektedir. e. Nokta direnç kaynaklı birleştirmelerin kaynak kalitesine etki eden parametrelerden biri de kaynak yüzey görünüşüdür. Elde edilen birleştirmelerin yüzeyleri hemen hemen tüm kalıntılardan temiz, yuvarlağa yakın, oval görünümlü olarak elde edilmiştir. f. Birleştirmelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasiteleri, tüm kaynak şartları için, yükselen kaynak zamanına bağlı olarak artan kaynak ısı girdisi ile arttığı bulunmuştur. g. Azot atmosferinde birleştirilen numunelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi, tüm kaynak zamanı değerleri için atmosfer ortamında birleştirilen numunelere oranla daha yüksek bulunmuştur. h. Tüm kaynak zamanları için, kaynak sonrası su + %10 bor yağı ortamında soğutulan numunelerin çekme makaslama yükü taşıma kapasitesi, atmosfer ortamında birleştirilmiş ve atmosfer ortamında soğutulmuş ve azot atmosferinde birleştirilmiş ve atmosfer ortamında soğutulmuş numuneye göre daha düşük bulunmuştur. i. Tüm kaynak şartları için, çekme makaslama deney numunelerinin birleşim yerleri yırtılma şeklinde ayrılma göstermiştir. Yırtılma, genelde birleştirmenin ITAB bölgesindeki tane irileşmesinin olduğu yerden başlayarak meydana gelmiştir. j. Genel olarak sertlik ölçümlerinden çıkan sonuç; birleştirilen numunelerin ısıl işlem yoluyla sertleşememeleri sebebiyle, kaynak zamanı artışına bağlı olarak, artan ısı girdisiyle tane boyutu değişimine bağlı olarak, sertlikte küçükte olsa salınımlar görülmektedir. Kaynak atmosferinin bu çeliklerin sertliği üzerindeki etkisi ihmal edilebilir niteliktedir. k. Bu sonuçlar şunu göstermiştir ki; nokta direnç kaynak kalitesini belirleyen etmenlerden biri olan şekillendirilebilirlik, sertliğe bağlı olarak bir azalma 105

göstermeyecektir. Ancak, diğer bir mukavemet artırma mekanizması olan deformasyon yoluyla dislokasyon hareketine engel çıkartılarak azot atmosferinde birleştirilen numunelerde beklenilebilir. l. Kaynak çekirdeğinin mikroyapısını oluşturan östenit tanelerinin morfolojisi; sütunsal olarak büyüyen delta ferrit tane sınırlarından widmanstatten tip östenit ve tane içi östenit oluşumları şeklinde görülmektedir. Kaynak ara yüzeyinden itibaren kolonsal tanelerin ısı iletiminin olduğu yöne doğru bir yönlenme görülmektedir. m. Nüfuziyet, nokta direnç birleştirmelerinde kaynak kalitesine etki eden en önemli parametrelerden birisidir. Artan kaynak zamanına bağlı olarak, artan ısı girdisi ile birlikte kaynak çekirdek boyutunun arttığı ve ayrıca kaynak nüfuziyetininde bağlantı arayüzeyinden itibaren artış gösterdiği net olarak görülmektedir. Kaynak ısı girdisi artışı, kaynak çekirdek boyutunu arttırdığı gibi kaynak nüfuziyetini de olumlu yönde etkilemektedir. n. Mikroyapı incelemelerinden çıkan genel sonuç; artan kaynak zamanına bağlı olarak artan ısı girdisiyle kaynak çekirdek boyutu ve kaynak nufüziyeti artmakta, ancak, kaynak sırasında ve kaynak sonrasında, soğuma da göz önünde bulundurulduğunda, kaynak çekirdek boyutu ve nufiziyetinde, azot atmosferinde bir miktar fakat, su + %10 bor yağı atmosferinde daha fazla azalma meydana gelmektedir. o. Ancak nokta direnç kaynak kalitesine etki eden parametrelerden kabul edilebilir minimum nüfuziyet parça kalınlığının % 20’si ile parça kalınlığının % 80’ni arasındadır. Bu çalışmada elde edilen tüm şartlar için nüfuziyet bu değerlerin içerisinde olduğu için kabul edilebilir bağlantılar olarak düşünülebilir. p. Nokta direnç kaynak uygulamalarında, kaynak kalitesine etki eden parametrelerden

biri de,

kaynak bölgesinde çatlak veya gaz boşluğu ve metalik inklüzyonlar

oluşumu gibi mikro düzensizliklerin meydana gelmesidir. 20 çevrimlik kaynak zamanında birleştirilen bazı numunelerde, kaynak merkezinde boşluklara rastlanmıştır.

106

Çalışmadan çıkan genel sonuç; 316L östenitik paslanmaz çelik malzemelerin nokta direnç kaynak uygulamalarından optimum verim, en uygun ısı girdisi sağlayarak, kaynak işlemini de azot atmosferinde gerçekleştirilerek alınabilir. Bu çalışmanın devamı olarak bağlantının korozyon dayanımına etkisi araştırılabilir. Ayrıca, soğuk deformasyona uğramış olan 316L paslanmaz çeliklerin nokta direnç kaynak kalitesine; ısı girdisi, kaynak atmosferi ve kaynak soğuma ortamının etkisi araştırılabilir. Bağlantının yorulma davranışlarının incelenmesi de araştırılacak değerlerden birisidir.

107

KAYNAKLAR Abington Publishing, (1994) Welding Metallurgy of Stainless Steels, Abington Welding Training Module, Cambridge, pp. 1-45. Açma, E. (1998) Paslanmaz Çeliklerde Korozyon Türleri ve Saptanması, Metalurji, Sayı: 115, İstanbul, s. 53-54. Akkoy, M.A., Çimenoğlu, H., Kayalı, E.S (2001) Düşük Karbonlu Sacların Derin Çekilebilme Özelliğinin Geliştirilmesi, I. Demir Çelik Sempozyumu Bildiriler, Cilt II, s. 456-460. Anık, S. (1970) Kaynak Tekniğinde Schaeffler Diyagramının Kullanılması, Kaynak Tekniği, Oerlikon Yayınları, 10 s. Anık, S. (1983) Elektrik Direnç Kaynağı, Kaynak Teknolojisi El Kitabı, İstanbul, s. 175-207. Anık, S., Anık, E.S., Vural, M. (1993) 1000 Soruda Kaynak Teknolojisi El Kitabı, Cilt I, Kaynak Yöntemleri ve Donanımları, Birsen Yayınevi, İstanbul, s. 186-195. Anık, S. ve Vural, M. (1993) 1000 Soruda Kaynak Teknolojisi, Cilt-2, Birsen Yayınları, İstanbul, s. 355-357. Aran, A. ve Temel M.A. (2003) Paslanmaz Çelik Yası Mamuller, Sarıtaş Çelik Sanayi ve Ticaret A.Ş., İstanbul, 165 s. Aslanlar, S. (1999) Galvanizli kromatlı mikro alaşımlı çeliklerin elektrik direnç nokta kaynağında uygun hasar modunun tespiti, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, s. 1-80. Aslanlar, S., Demirhan, N., Karabaş V. ve İlhan, E. (2000) Farklı Kalınlıklardaki Galvaniz Kaplanmış Kromatlı Mikro Alaşımlı Çelik Saçların Elektrik Direnç Nokta Kaynağında Kaynak Akım Şiddetinin Çekme Sıyrılma Dayanımına Etkisi, Ulusal Kaynak Teknolojisi Kongresi Bildiri Kitabı, Dumlupınar Üniversitesi, Simav/Kütahya, s. 85-92. Aslanlar, S. (2004) The Effect Of Nucleus Size On Mechanical Proporties Electrical Resistance Spot Welding Of Sheets Used in Automotive Industry, Elsevier, Material & Design, pp. 23-46. ASM Metal Handbook (1996) Properties And Selection: Irons, Steels And High Performance Alloys, 10th Edition, Vol.1, pp. 23-55.

108

KAYNAKLAR (devam ediyor) Avtar R., Gupta, P.C., Ghosh, P.K., and Jha B.K. (1990) Resistance Spot Weldability of Comparatively Tick C - Mn - Cr - Mo - Dual Phase Steel Sheet, Z. Metallkde, Department of Industrial Engineering, University of Roorkee, Vol. 30, pp. 233-240. Baylan, O. (2004) Elektrik Ark Kaynak Yöntemiyle Birleştirilen Östenitik - Martenzitik Farklı Paslanmaz Çeliklerin Kaynaklı Bağlantılarında, Mikroyapı İle Özellikler Arasında İlişkinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Z.K.Ü. Karabük Teknik Eğitim Fakültesi, Zonguldak, s. 3-33. Boran, N. ve Salman, S. (2004) Elektrik Direnç Punta Ve Tıg Punta Kaynağı ile 6114 Çelik Sac Malzemelerde Yapılan Birleştirmelerin Mekanik ve Mikroyapı Özelliklerinin Karşılaştırılması. Marmara Üniv.Teknik Eğitim Fakültesi, s. 1-12. Budinski, K.G. and Budinski, M.K. (1999) Stainless Steels, Engineering Material, Sixth Edition, pp. 455-461. Callister, W.D. (1994) Materials Science and Engineering an Introduction, Department of Materials Science and Engineering The University of Utah, Third Edition, pp. 91-94. Castner, H.R. (1992) Material and Procedure Considerations for Welded Austenitic Stainless Steels, 8th Annual North American Welding Research Conference, Edison Welding Institute, Columbus, Ohio, pp. 1-6. Ceyhun, V. (1992) Ferritik Ve Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Karbonlu Çelik İle Nokta Kaynağında Kaynak Parametrelerinin Bağlantının Çekme - Makaslama Dayanımına Ve Taneler Arası Korozyona Etkisi, Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmamış), İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, s. 1-50. Chuko, W.L. and Gould, J.E. (2002) Development of Appropriate Resistance Spot Welding Practice for Transformation - Hardened Steels, Supplement To The Welding Journal, 18 pp. Clark, C.A. and P.Guha. (1982) Welding Characteristics of Duplex Stainless Steels, Duplex Stainless Steels, Conference Proceedings American Society For Metals, Ohio, 632 pp. Çakan, A. (2000) AISI 310 Paslanmaz Çeliğinin Mikro Yapı ve Aşınma Davranışlarının İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmamış), Mustafa Kemal Üniversitesi Fenbilimleri Enstitüsü, Antakya, s. 4-23. Çalık, A. (2001) AISI 422 Martenzitik Paslanmaz Çeliğin Kaynaklanabilirliğinin ve Dolgu Kaynağının Araştırılması, I. Erdemir Demir Çelik Sempozyumu, Cilt I, s. 268-302.

109

KAYNAKLAR (devam ediyor) Çeltik, İ. (2000) AISI 310 Paslanmaz Çeliğinin Mikroyapı ve Aşınma Davranışlarının İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmamış), Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Antakya, s. 4-24. Doruk, M. (1982) Korozyon ve Önlenmesi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları No:70, Ankara, s. 61-67 Dupont J.N., Banovic, S.W. and Marder A.r. (2003) Microstructural Evolution And Weldability Of Dissimilar Welds Between A Supper Austenitic Stainless Steel And Nickel-Based Alloys, Welding Journal, pp. 125-135. Erdoğan, M. (1996) Malzeme Bilimi ve Mühendislik Malzemeleri, Cilt I, Nobel Yayınları, Çeviri, Ankara, 92 s. Erdoğan, M. (2000) Mühendislik Alaşımlarının Yapı ve Özellikleri, Cilt I, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara, 169 s. Eryürek, B. İ. (1976) Elektrik Direnç Nokta Kaynağında Temas Direnci Etüdü, Doktora Tezi, İ.T.Ü. Mühendislik. - Mimarlık Fakültesi, İstanbul, s. 35-47. Gooch, T. (1992) Welding Behaviour and Weldability of Superaustenitic Stainless Steels, 8th Annual North American Welding Research Conference, TWI, Cambridge UK, pp. 1-3. Gourd L.M. (1995) Principles of Welding Technology, Third Ed., British Library Cataloguing in Publication Data, London, 213 pp. Gunn, R.N. (1992) The Influence of Composition and Microstructure on The Corrosion Behaviour of Commercial Duplex Alloy, 8th Annual North American Welding Research Conference, TWI, Cambridge, UK, 11 pp. Gupta, P., Ghosh, P. K., Nath, S. K. And Ray, S. (1990) Resistance Spot Weldability of Plain Carbon and Low Alloy Dual Phase Steels. Z. Metallkde, Department of Industrial Engineering, University of Roorkee, pp. 502-508. Gülmez, E. (2001) Çelik Sacların Elektrik Direnç Nokta Kaynak Özellikleri, Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmamış), Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, s. 1-14. Gürleyik, M.Y. (1988) Malzeme Bilgisi ve Malzeme Muayenesi, Kuzey Gazetecilik Matbaacılık ve Ambalaj Sanayi A.Ş., Trabzon, 105 s. Hasanbaşoğlu, A. (2005) Direnç Kaynak Yöntemi İle Birleştirilen İf Çelikleri İle Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyetlerinin Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Karabük, s. 22-66.

110

KAYNAKLAR (devam ediyor) Hayat, F. (2005) Çift Fazlı Çeliklerin Nokta Direnç Kaynağında MHO İle Kaynak Süresinin Mekanik Özelliklere Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Karabük, s. 10-59. Hayat, F., Acarer M., Demir, B. ve Kaçar, R. (2005) Çift-Fazlı Çeliklerin Nokta Direnç Kaynak Kabiliyetine Kaynak Zamanının Etkisi, 1. Uluslararası Mesleki Ve Teknik Eğitim Teknolojileri Kongresi, 359 s. Kaçar, R. (1997) Hydrogen in Duplex Stainless Steel Welds, Ph.D. Thesis, University of Leeds, pp. 23-24. Kaluç, E. ve Sarı, N.Y. (1995), Duplex ve Süper Duplex Paslanmaz Çelikler ve Kaynağı, Mühendis ve Makine Aylık Teknik Dergisi, Sayı 424, Ankara, 15 s. Kaluç, E. ve Tülbentçi, K. (1995) Paslanmaz Çeliklerin Kaynaklanabilirliği Seminer Notları, Kocaeli Üniversitesi Kaynak Teknolojisi, Eğitim ve Uygulama Merkezi, Kocaeli, 201 s. Kaluç, E. (1999) Paslanmaz Çeliklerin Örtülü Elektrot İle Ark Kaynağı, Makine Magazin, Mart, 60 s. Karabaş, V. (1999) Otomotiv sektöründe kullanılan saçların elektrik direnç nokta kaynağında mekanik özelliklerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, s. 25-45. Kayalı, E.S. ve Çimenoğlu, H. (1991) Paslanmaz Çeliklerin Yapısı ve Mekanik Davranışları , İTÜ Metalurji Bölümü Yayınları, İstanbul, 17 s. Kıyıcı, H. K. (1994) Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Örtülü Elektrotla Ark Kaynağında Parametrelerin Bilgisayarla Tespiti, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, s. 14-29. Koydul, H. (1994) 316L Paslanmaz Çelik Thompson Protezinin Ringer Solisyonu İçindeki Yorulma Korozyonu, Bitirme Projesi, Dokuz Eylül Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü, İzmir, s. 1-10. Kölük, F. (2000) Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağında Kaynak Yönteminin Isı Tesiri Altında Kalan Bölgeye Etkisinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmamış), Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, s. 14-46. Kuştutan, G. (2003) Paslanmaz Çeliklerin Direnç Kaynağında Soğuma Hızının Birleştirmenin Mekanik Özelliklerine Etkilerinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmamış), Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, s. 3-63. Lancaster J.E. (1986) Metallurgy of Welding, Allen & Unwın, London, Four Edition, pp. 63-69 s.

111

KAYNAKLAR (devam ediyor) Lippold, J.C. (1992) Recent Developments in The Welding and Weldability of Austenitic Stainless Steels, 8th Annual North American Welding Research Conference, Edison Welding Institute, Columbus, Ohio, U.S.A. pp. 1-7. Mutluay, H. ve Demirak A. (1996) Malzeme Bilgisi, Beta Yayınevi, İstanbul, 43 s. Noble, D.N. (1992) Oil and Gas Industry Experience with Duplex Stainless Steel Fabrication, 8th Annual North American Welding Research Conference, Arco Alaska, pp. 1-2. Odabaş, C. (2002) Paslanmaz Çelikler, As Kaynak Yayınları, 1.Baskı, İstanbul, 13 s. Oğur, A. ve Anık, S. (2000) Direnç Nokta Kaynak Elektrodu Ömrünün Deneysel Analizi, İTÜ Makine Fakültesi, SAÜ Müh. Fakültesi Makine Müh Bölümü, s. 1-6. Önal, E. (1997) Paslanmaz Çeliklerin Kaynağında Schaeffler, De Long ve WRC 92 Diyagramlarının İncelenmesi, Y.Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli, s. 8-50. Peng, J. H. and Hu, S.J. (1999) Controls Of Resistance Spot Welding, Proceedings Of The American Control Conference, Sen Diago, pp.187-191. Savaşkan, T. (2000) Malzeme Bilgisi ve Muayenesi, K.T.Ü. Makine Mühendisliği Bölümü Malzeme Bilimi Anabilim Dalı, Derya Kitapevi, 97 s. Santella, M.L. and Babu, S.S. İnfluence Of Microsutructure On The Properties Of Resistance Spot Welds. Division Of Materials Sciences U.S. Departmant Of Energy, pp. 1-6. Serfiçeli, Y.S. (2000) Malzeme Bilgisi, Milli Eğitim Basımevi, İstanbul, 234 s. Sharma, P., Ghosh, P. K. and Nath, S. K. (1993) Fatigue Behavior of Resistance Spot Welded Mn - Cr - Mo Dual Phase Steel. Z. Metallkde, Department of Industrial Engineering, University of Roorkee, pp.518-525. Tekin, A. (1981) Çeliklerin Metalurjik Dizaynı, İ.T.Ü. Metalurji Fak., İstanbul, 225 s. Topbaş, M. A. (1993) Isıl İşlemler, Birsen Yayınevi, İstanbul, 271 s. Tülbentçi, K. (1985) Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı, Böhler Kaynak Dünyası, Sayı:11, 10 s. Wang, H.S., Yang, J.R. and Bhadeshia D.H (2005) Characterisation Of Severely Deformed Austenitic Stainless Steel Wire, Materials Science And Technology, Vol21, June, pp. 11-21.

112

KAYNAKLAR (devam ediyor) Welding Handbook (1984) AWS V.4.7. Edition, Miami U.S.A, pp. 19-20. Woollin, P. (1994) Developments in Fusion Welding of Stainless Steels, Welding&Metal Fabrication, Cambridge, January, pp. 18-26. Vural, M. ve Akkuş, A. (2004) On The Resistance Spot Weldability of Galvanized Interstitial Free Steel Sheets, Elsevier, Journal of Material Processing Technology, pp. 153-156. Yavuz, N. ve Güner, R. (2002) Demir Esaslı Toz Metal Parçaların Elektrik Direnç Kaynağında Optimum Kaynak Şartlarının Belirlenmesi, Uludağ Üniv. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, cilt 7,sayı 1, Bursa, s. 221-228.

113

ÖZGEÇMİŞ

Bayram KOCABEKİR 1979’da Muğla’da doğdu; ilk ve orta eğitimini aynı şehirde tamamladı; Manisa Teknik Lisesi’nden mezun oldutan sonra 1998 yılında ZKÜ Karabük Teknik Eğitim Fakültesi Metal Öğretmenliği Bölümü’ne girdi; 2002 yılında “iyi” derece ile mezun olduktan sonra Deniz Kuvvetleri’nde Yara Savunma Astsubayı olarak göreve başladı; halen 2002 yılında girdiği ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Metal Eğitimi Anabilim Dalı’nda yüksek lisans programını sürdürmektedir. ADRES BİLGİLERİ

Adres:

Yarhasanlar Mahallesi Erdem Sokak, No. 32/8 45020 MANİSA

Tel:

(236) 237 8812

E-posta:

[email protected]

114