Kaynak_Tekni­i_Ders_Notlar²

KAYNAK YÖNTEMLERİ DERS NOTU

Kaynak Tekniği Ders Notları

BÖLÜM 1. KAYNAK YÖNTEMİNİN TANIMI VE TARİHİ GELİŞİMİ Kaynak; iki ya da daha fazla aynı ya da farklı cins malzemenin sınırlandırılmış bir bölgesinin ısı veya basınç ya da her ikisini birden kullanarak, bir ilave kaynak malzemesi katarak veya katmadan sızdırmaz bir şekilde sökülemez halde birleştirilmesi ya da kütle oluşturulması işlemidir. Aynı zamanda kaynak kesme amacıyla da kullanılabilir. Genellikle mukavemet bakımından imalat çeliği kaynağa daha müsait olmakla beraber rijitlik bakımından da büyük hacimli döküm ve dövme parçalar kaynağa daha uygundur. Rijitlik ve sönümleme şartlarının aranmadığı az sayıdaki imalatta kaynağın maliyeti diğer yöntemlere göre çok düşük olduğundan tercih sebebidir. Endüstriyel uygulamaların çoğunda birleştirme amacıyla kullanılan kaynak yöntemleri aynı zamanda kesme işlemlerinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer taraftan korozyon veya aşınmaya maruz kalan yüzeylerin (örneğin yapı makinelerinde kepçelerin kazıcı ağızlarının yüzeyleri) bu işlere daha uygun alaşımlı bir malzeme ile kaplanmasında da kaynak yaygın olarak kullanılmaktadır. Böylece taşıyıcı ve büyük hacimde olan iç kısımların daha ucuz bir malzemeden ve daha uygun bir imalat metoduyla yapılması sağlanır. Kaplama kaynağı verilebilecek bu kaynak şekliyle zamanla aşınan dolayısıyla hacmi ve şekli değişen yüzeylerinde onarılması kolay ve ucuz olarak mümkündür. Kaynak teknolojisinin gelişim süreci içinde demirci kaynağından günümüze kadar geniş bir yelpazede ilerleyerek her alanda kolay bir üretim aracı olması bu tekniğin önemine işaret etmektedir. Bugün Kaynak teknolojisi pek çok bilimsel alanda ve teknik disiplinleri içerisine alan orijinal bir düşünce üzerine kurulmuştur. Günümüzde, kaynak tekniğiyle ilgisi olmayan bir mühendislik dalını göstermek hemen hemen mümkün değildir. Mühendislik dallarının dışında, heykeltıraşlık gibi bazı güzel sanat kollarında ve hatta dişçilik gibi bazı sağlıkla ilgili mesleklerde de kaynak tekniği kullanılır hale gelmiştir.

KAYNAKÇILIĞIN TARİHÇESİ İnsanoğlu MÖ. 2000 yıllarında iki metal parçasını sıcak ve soğuk halde çekiçleyerek kaynak edip birleştirmeyi gerçekleştirmiştir. Demirci kaynağının, özellikle orta bronz devrine ait bu tür örneklerine dünyanın çeşitli müzelerinde rastlanılmaktadır. Aynı zamanda batılı tarihçiler, demirin MÖ. 1400 yıllarında Ön Asya’da demirci kaynağı yardımı ile yaygın bir şekilde birleştirildiğini yazmaktadırlar. Mısır firavunları devrinde yapılmış çok orijinal metal işleri üzerinde de bu tür birleştirmeler ve lehim bağlantılarının izleri görülmektedir. Lehimleme yolu ile birleştirme tarihin demirci kaynağından çok daha eskilere dayandığı konusunda bütün tarihçiler uyum içindedir.

-2-

Kaynak Tekniği Ders Notları Roma çağında metal işçiliği çok gelişmiş olup bu çağa ait pek çok eser üzerinde de bu tür birleştirmeler görmek mümkündür. Roma medeniyetinde metal işçiliğine çok büyük önem verilmiş ve ateş tanrısı Vulkan aynı zamanda demircilik ve metal işçiliğinin de tanrısı olarak kabul edilmiştir. Bütün endüstrileşmiş ülkelerde demircinin çekici ile yaptığı kaynak hemen hemen tarihe karışmış örs, antik koleksiyon eşyaları arasına girmiştir. Yalnız kıyıda köşede kalmış demirci atölyelerinde ve yarış hipodromlarının nalbant atölyelerinde görülebilir hale gelmiştir. Kaynak yönteminin endüstriyel uygulamaları ise 19. yüzyılın ikinci yarısında başlamıştır. 1849 yılında İngiltere’de Ark Kaynağı üzerine ilk patent alınmış ancak yöntem bu haliyle hiç uygulanmamıştır. Elektrik ark kaynağının tarihçesine göz atıldığında başlangıçta üç ayrı yöntem karşımıza çıkar. Bunlar; Benardos Kaynak Yöntemidir (1885): Rus Benardos, o güne kadar aydınlatma amacıyla kullanılan elektrik akımını kaynak yapmak için kullanmış, bir karbon elektrot ile parça arasında arkı oluşturmuş ve çubuk şeklinde bir ilave malzeme kullanmıştır. Erimiş kaynak banyosunu korumak amacıyla da bakırdan mamul bir yardımcı alet kullanmıştır. Zerener Kaynak Yöntemi (1889): Elektrik arkını iki karbon elektrot arasında oluşturmuş ve iki elektrot arasında bulunan manyetik bir bobin yardımı ile de arkın parçaya doğru üflenmesini sağlamıştır. Slavianof Kaynak Yöntemi (1889); yine bir Rus olan Slavianof, hem taşıyıcı hem de ilave malzeme olan bir metal çubuğu kaynakta kullanmıştır. Bu şekilde elektrik ark kaynağı doğmuştur. Bu yöntemde; karbon elektrot yerine, çıplak bir elektrot ile iş parçası arasında ark oluşturulmakta ve ark sıcaklığında eriyen elektrot kaynak ağzını doldurmaktadır. Ancak bu yöntemler ile elde edilen kaynak dikişleri, havadaki oksijen ve azotun olumsuz etkilerinden korunamadığı için, düşük mekanik özelliklere sahip olmaktadır. İsveçli Oscar Kjelberg’in 1904 yılında ilk örtülü elektrotu geliştirmiştir. 1920’ler, 1930’lar ve 1940’lar örtülü elektrotların ve alternatif akımla yapılan kaynağın gelişmeleri ile elektrik ark kaynağı zirveye doğru tırmanmaya başlamıştır. Direnç kaynağı ise, İngiliz asıllı Elihu Thomson tarafından 1867 yılında ABD’de keşfedilmiştir. Şebeke akımı olmadığından kaynak akım üreteci olarak ilk başta akümülatör kullanılmıştır. Gaz kaynağı, 1882 yılında Wilson tarafından kalsiyum karbür’ün üretimiyle uygulama alanına girmiş ve 1896 yılında Heinrich Drager tarafından üfleçlerin geliştirilmesiyle yaygınlaşmıştır. Oksijenin endüstriyel çapta elde edilmesi, özellikle tamir işlerinde oksi-asetilen kaynağının yaygınlaşmasını sağlamıştır. Günümüzdeki yaygın kaynak yöntemleri nispeten yenidir ve bu yöntemlerin çoğu ABD’den Avrupa’ya gelmiştir. 1934 yılında Toz Altı Kaynağı, 1936’da TIG (Tungsten İnert Gaz) kaynağı ve 1948 yılında da MIG/MAG (Metal İnert Gaz ve Metal Aktif Gaz) kaynağı kullanılmaya başlanmıştır. Karbondioksit gazı kullanılan MAG kaynağı, ilk olarak SSCB’de keşfedilmiştir. Elektron ışını 1950’li yıllarda, Plazma kaynağı 1960’lı yılların başlarında bulunmuştur. Lazer ışını ise 1970’li yıllarda ilk defa metallerin kaynağında kullanılmıştır.

-3-

Kaynak Tekniği Ders Notları 1950’li yıllarda ilginç bir kaynak yöntemi olan Ultrasonik Kaynak Yöntemi bulunmuştur. 1960’tan bu yana Elektro-Cüruf Kaynağı uygulanmaya başlamıştır. Sürtünme Kaynağı ile ilgili patentler 1900’lü yıllarda alınmış olmasına karşın yöntem ilk olarak 1959 yılında Leningrad’da çeşitli işletmelerde ve bazı makine ve bakım tesislerinde uygulanmaya başlamıştır. Elektron Işınıyla Metal Kaynağını uygulayan ve bunu açık bir şekilde ortaya koyan ilk araştırmacı Fransız Atom Enerjisi Komisyonundan Dr. J. A. Stor olmuştur. Uzayda bir uzay gemisinden enerji sağlayarak çalıştırılmak üzere dizayn edilen bir cihazla, yaklaşık 7 mm. kalınlığında titanyum ile alüminyum ve diğer metallerin kaynakla birleştirilmesi Sovyet bayan kozmonot Svetlana Savitzkaya tarafından gerçekleştirilmiştir. Kaynak tekniği son 100 yılda büyük gelişme göstermiştir. Kaynak tekniğinde tarihsel gelişme aşağıda özet olarak verilirse; 1802 Elektrik arkı üzerine araştırma, 1849 Elektrik arkının yardımıyla metallerin kaynağına ait patent alınışı, 1867 Elektrik direnç kaynağının bulunuşu, 1885 Metal kaynağında karbon elektrot kullanışı, 1889 Kaynak işleminde, iki karbon elektrot arasındaki arkın ısı kaynağı olarak kullanışı, 1891 Metal elektrotla ark kaynağı, 1895 Alümina termit kaynağının gelişimi, 1900 Gaz eritme kaynağının endüstride uygulanması, 1908 Örtülü elektrotların elektrik ark kaynağında kullanılması, 1919 Koruyucu gaz kaynağının uygulanması, 1920 Tamamen kaynak birleştirmeli ilk gemi teknesi, 1922 Dikişli boruların direnç kaynağı ile üretimi, 1925 Ark-Atom kaynağının gelişimi, 1925 Kalın cidarlı ilk basınçlı kabın kaynak dikişli yapımı, 1926 Elektrotların ekstrüzyonla kaplanması, 1930 Helyum gazı ile koruyucu gaz kaynağının uygulanışı, 1940 Liberty tipi gemilerde kaynaklı birleştirmeler-gevrek kırılma sorunu-, 1942 Tamamı kaynak birleştirmeli denizaltı yapımı, 1943 Yarı otomatik toz altı kaynağının gelişimi, 1948 Soğuk pres kaynağının yapılışı, 1951 Elektro-cüruf kaynağının ilk uygulanışı, 1953 CO2-ile koruyucu gaz kaynağının endüstride uygulanışı, 1954 Al-Mg alaşımı malzemeden tamamı kaynak birleştirmeli yat yapımı, 1957 Elektron ışın kaynağında gelişmeler, 1961 Plazma kaynağı uygulaması. Bu gelişme süreci içinde, bir yandan yeni esaslara dayalı kaynak yöntemleri ortaya çıkarken, bilinen yöntemlerin de geliştirilmesi ve otomatikleştirilmesi gerçekleşmektedir. ÜLKEMİZDE KAYNAK TEKNOLOJİSİNİN TARİHÇESİ Türkiye’de kaynak ilk defa, 1920 yılında İstanbul İstinye ve Gölcük tersanelerinde uygulanmıştır. Daha sonra sırası ile 1929’da Askeri Fabrikalarda, 1930’da Sümerbank Hereke Fabrikasında, 1931’de Karayolları Merkez Atölyesinde, 1933’te Eskişehir Hava ve İkmal Merkezinde ve 1934’te de Devlet Demir Yolları Eskişehir Fabrikasında kaynak uygulamalarının başladığı bilinmektedir. Türkiye’nin ilk bilinen kaynakçıları İbrahim PEKİN ve çırağı Ziya ALTINIŞIK ustalardır.

-4-

Kaynak Tekniği Ders Notları 1935’ten itibaren Eskişehir Cer Atölyesinde (bugünkü TÜLOMSAŞ) ilk defa kaynak atölyesi kurulmuştur. Kaynak tekniği akademik öğretim planlarına ilk olarak İTÜ Makine Fakültesi tarafından 1951 yılında alınmıştır. Ülkemizde klasik oksi-asetilen ve elektrik ark kaynağı dışında, halen toz altı ve özellikle gaz altı kaynak yöntemleri büyük bir gelişme göstermiştir. Bugün endüstrimizde her türlü kaynak makineleri ve elektrotları, lehim telleri ve dekapanları, oksijenle kesme üfleç ve cihazları üretilmekte ve her türlü imalat yapılmaktadır. Ülkemizde alışılmış oksi-asetilen ve elektrik ark kaynak yöntemlerinin kullanım alanları büyük bir gelişme göstermektedir. Gaz altı ile yapılan MAG kaynağı, son on yıl içinde, artan oranda endüstrimizin çeşitli alanlarında, örneğin buhar kazanları, gemi yapımı, çelik konstrüksiyon vb, uygulama alanları bulunmaktadır. Soygaz atmosferi altında yapılan TIG ve MIG yöntemleri yüksek alaşımlı çelik ve demir dışı malzemelerin kaynağında yaygın biçimde kullanılmaktadır. Kimya endüstrisi, petrokimya tesisleri, gıda endüstrisi bunların başlıca örnekleri arasındadır. Gemi yapımı, çelik konstrüksiyon, basınçlı kaplar ve konstrüksiyonlarında toz altı kaynağı geniş çapta kullanılmaktadır.

büyük

makine

Lazer ve elektron ışınları ile kaynak Hava Kuvvetleri’nin yanı sıra özel sektör işletmelerinde de görülmektedir. Örneğin; Renault otomobil fabrikasında elektron ışını ile kaynak yapılmaktadır. Plazma ile kesmenin kullanıldığı birçok endüstri dalı mevcuttur. Sürtünme kaynağı matkap uçları ve supap üretiminde kullanılmaktadır. Çift tabanlı tencere üretimi ülkemizde uygulanan difüzyon kaynağına ait örnekler arasındadır. Nümerik kontrollü ve programlı oksijen ile kesme makineleri tersanelerimize girmiştir. Ülkemizde kurulmakta olan uçak endüstrisi ister istemez, programlı nokta kaynağı donanımlarını, Lazer ve elektron ışını ile kaynağı ve yapıştırma tekniğini daha da yaygınlaştıracaktır.

-5-

Kaynak Tekniği Ders Notları

BÖLÜM 2. MALZEMELERİN KAYNAK KABİLİYETİ Kaynakta yapı elemanlarının imalat amacı, mümkün olan en düşük maliyette imal edilmesi, fonksiyonunu tam olarak yerine getirmesi ve işletmede uzun süreli kullanılmasıdır. Burada kaynak bölgesinin yerel özellikleri ve birleştirilen parçaların konstrüksiyona etkileri, önceden belirlenmiş tasarım şartlarını sağlamalıdır. Parçaların uygun bir şekilde birleştirilmesi ve uygulama alanında özelliklerini kaybetmeden kullanılması esaslarına uygunluğunu ifade eden kaynak kabiliyeti metal ve alaşımların kaynakla birleştirilmesinde metalik malzemenin birleşebilme yeteneğini ortaya koyar. Hemen hemen bütün kaynak usullerinde metal ve alaşımlar, kaynak bölgesinde erime sıcaklığına kadar ısıtılmak zorunluluğundadır. İşte böyle bir sıcaklığa kadar ısıtmayı izleyen soğuma, metalde içyapı değişikliklerine neden olur. Aynı zamanda yüksek sıcaklık, kaynak metali, cüruf, esas metal ve ortam atmosferi arasında bir takım kimyasal reaksiyonların oluşmasına neden olur. Bu durum bağlantının özelliklerini etkileyerek kendisinden beklenen performansın azalmasına ya da yok olmasına neden olur. Kaynaklı bir bağlantını kaynak yapıldıktan sonra kendisinden beklenen fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri sağlayacak ve bunları konstrüksiyonun kullanım ömrü boyunca muhafaza edebilecek bir şekilde değişik kaynak yöntemleriyle herhangi bir ilave önlem almaksızın birleştirilebilme yeteneğine Kaynak Kabiliyeti adı verilir. Bu tanımdan da anlaşılacağı gibi kaynak kabiliyeti, Kaynağa Elverişlilik ve Kaynak Emniyeti şeklinde birbiri ile bağımlı iki kriter ile değerlendirilmektedir. Kaynağa elverişlilik malzemenin her hangi bir kaynak yöntemi ile birleştirilebilme özelliği olarak algılanırken, kaynak emniyeti kaynağın maruz kaldığı ortam koşulları ve zorlanmalar altında özelliklerini muhafaza edebilme karakteristiği olarak nitelendirilmektedir. Metalsel malzemeler, kaynak işlemi ile şekillendirilmeye aynı derecede yatkın bulunmamaktadır. Kaynağa elverişlilik olarak tanımlanabilecek bu teknolojik kavram, bir birleştirme veya dolgu işleminde seçilen malzeme, uygulanan yöntem ve konstrüksiyon ile kalınlık faktörlerinin bir arada düşünülmesi ile anlam kazanmaktadır. Bir malzemenin kaynak kabiliyetinin yüksek olduğu ifadesinden, bu malzemenin öngörülen yöntemle, herhangi bir önlem almadan, tasarlanmış konstrüksiyona uygulanabilmesi anlaşılmaktadır. Bu uygulama sonucu elde edilen kaynak dikişinin ise amaçlanan kalite seviyesinde olması ön şart olarak gerekmektedir. Malzeme, imal usulü ve konstrüksiyon olmak üzere kaynak kabiliyeti; malzemenin kaynağa elverişliliği, konstrüksiyonun kaynak emniyeti ve imalatta kaynak yapılabilme imkanı deyimlerini kapsar. Öyleyse kaynak kabiliyeti: A.- Kaynağa elverişlilik a. Malzeme b. İmal usulü B.- Kaynak yapılabilme imkanı -6-

Kaynak Tekniği Ders Notları a. İmal usulü b. Konstrüksiyon C.- Kaynak emniyeti a. Malzeme b. Konstrüksiyon arasındaki bağlantılarla ilgilidir. Bu özelliklerin her biri, kendi içinde malzemeye, konstrüksiyona ve imalata bağlı olmasına rağmen ağırlıkları birbirinden farklıdır. Bir malzeme, eğer belirli bir konstrüksiyon ve imalat şeklindeki özellikleri, kendisinden beklenen her talebe uygun bir kaynak kalitesine ulaşabiliyorsa, o malzeme kaynağa uygun demektir. Bir konstrüksiyon, eğer belirli malzeme ve imalat yöntemleri ile oluşturulduktan sonra, önceden tespit edilmiş işletme şartları altında kendisinden beklenen fonksiyonlarını yerine getirebiliyorsa, kaynak emniyetine sahip demektir. Yüksek derecede kaynak kabiliyetine sahiptir denildiği zaman bu kaynak şartları geniş bir aralıkta hiçbir tedbire başvurmadan tatminkar bir kaynak kalitesinin elde edilebileceği anlamına gelir. Düşük derecede kaynak kabiliyetinin de, tatminkar bir netice alabilmek için özel tedbirlere ihtiyaç olduğu ve kaynak şartlarının çok dar limitler arasında tutulmasının gerektiği anlamına çıkar. KAYNAK KABİLİYETİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER Kaynak kabiliyeti yalnız malzemeye bağlı bir özellik değil, aynı zamanda, kaynak usulüne ve kaynak konstrüksiyonuna da bağlıdır.

Kimyasal Bileşim Malzeme Metalurjik Özellikler (Kaynağa uyguluk) Fiziksel Özellikler

Konstrüksiyon (Kaynak emniyeti)

Konstrüktif Şekillendirme Gerilme Durumu Kimyasal Bileşim

İmalat (Kaynak yapılabilirlik)

Metalurjik Özellikler Fiziksel Özellikler

Sertleşme eğilimi, Yanma, Gevrek kırılma, Sıcak çatlama, Kaynak metali karışım oranı Segregasyon, Katışkılar, Tane büyüklüğü, İçyapı, Anizotropi Genleşme Özelliği, Isıl iletkenlik, Erime sıcaklığı, Mukavemet, Tokluk Kuvvet hatalarının akışı, Dikişlerin konumu, Parça kalınlığı, Çentik etkisi, Rijitlik farklılıkları Gerilmelerin tür ve şiddeti, Gerilmelerin eksen sayısı, Zorlanma hızı, Sıcaklık, Korozyon Sertleşme eğilimi, Yanma, Gevrek kırılma, Sıcak çatlama, Kaynak metali karışım oranı Segregasyon, Katışkılar, Tane büyüklüğü, İçyapı, Anizotropi Genleşme Özelliği, Isıl iletkenlik, Erime sıcaklığı, Mukavemet, Tokluk

-7-

Kaynak Tekniği Ders Notları Bir metal veya alaşım, bir kaynak usulünde gayet iyi bir derecede bir kaynak kabiliyeti göstermesine rağmen, diğer bir usulde çok zayıf bir kaynak kabiliyetine sahiptir. Örneğin alüminyum ve paslanmaz çelikler oksi-asetilen yönteminde zayıf bir kaynak kabiliyeti göstermelerine karşın (MIG-TIG) yönteminde iyi bir kaynak yöntemine sahiptirler. Diğer taraftan kaynak kabiliyetinin derecesini belirten özellikler çeşitli çelik tipleri için değişir. Mesela, birçok tiplerde önemli faktör, iyi mekanik özelliklerin elde edilmesidir. Fakat östenitik tip paslanmaz çeliklerde kaynak kabiliyeti derecesi, ısının tesiri altında kalan bölgenin korozyona karşı dayanıklılığının azalmasıdır. Yüksek kaynak kabiliyetinde kaynak bölgesinin mekanik ve kimyasal özellikleri mümkün olduğu kadar esas metale yaklaşmış olmalıdır. Ancak kaynak işleminde tatminkar bir kalitenin sağlanması, özellikle aşağıdaki nedenlerle güçtür:

•

Kaynak işlemi, üretim sürecinde optimize edilmiş malzeme yapısına, sürekli olarak müdahale edilmesi demektir. Dolayısıyla termik olarak sınırlı içyapı dönüşümü, atmosferden gaz kapması ve birleştirme yüzeyindeki katışıklar nedeniyle malzemenin mekanik ve teknolojik özellikleri değişir.

•

Kaynak işlemleri, günümüzde hala çoğunlukla elle veya kısmen mekanize şekilde uygulanmaktadır. Bu nedenle mamullerin kalitesi, diğer bir imalât yöntemlerinden daha fazla insana ve tekrarlanabilir performans açısından insanın yeteneklerine bağlıdır.

•

Kaynaklı birleştirmelerin kalitesini değerlendirme olanakları sınırlıdır. Özellikle eritme kaynağı ile birleştirilmiş kalın levhalarda, iç köşe ve bindirme dikişlerinde mevcut muayene yöntemleri güvenilir kalite değerlendirmesi açısından tatminkar bilgi vermez.

2.2. KAYNAK BÖLGESİ VE ÖZELLİKLERİ Malzemenin kaynak uygulamasındaki tutumu, kimyasal bileşimi, üretim metodu, üretim ve daha sonraki aşamalarda görmüş olduğu işlemlerin etkilerine bağlı olarak ortaya çıkmaktadır. Bütün eritme kaynak yöntemleri temel olarak bir döküm işlemini andırır. Kaynak metali, elektrik arkı veya gaz alevinin yüksek sıcaklığı karşısında erir ve daha önceden hazırlanmış olan kaynak ağzı içine dökülür, bu arada kaynak ağzının kenar yüzeyleri de bir miktar erir ve dolayısıyla erimiş kaynak metali ve esas metal karışarak kaynak ağzı içinde katılaşır. Bu işlem sırasında, kaynak edilen malzemelerin kaynak dikişine bitişik kısımlarında, metalin erime sıcaklığından ortam sıcaklığına kadar, değişik sıcaklık derecelerinde ısınmış bölgeler ortaya çıkar. Böylece malzemeye sıcaklık derecesi kaynak işlemince belirlenmiş, bir ısıl çevrim uygulanmış olur. Ancak kaynak işlemi genel ısıl işlemlerinden aşağıdaki bakımdan ayrılır; • • •

Yüksek ısıtma hızı Yüksek tutma süresinde maksimum sıcaklık Yüksek soğuma hızı

Olay özellikle çelik malzemeler için çok önemlidir. Bu ısıl çevrimlerin tepe sıcaklıklarına ve soğuma hızlarına göz atarsak, bunlar içinde çeliğin Normalizasyon, Temperleme, Su Verme ve Yeniden Kristalleşme Tavlamalarına karşı gelenlerin bulunduğunu görürüz. Bu tür ısıl işlemler -8-

Kaynak Tekniği Ders Notları sonucunda çeliğin içyapısının ve buna bağlı olarak mekanik özelliklerinin de nedenli değiştiği çok iyi bilinen bir konudur. Bu olaydan ötürü kaynak bölgesinde, çeşitli ısıl işlemler görmüş ve dolayısı ile mekanik özellikleri ve içyapısı gerek esas metal ve gerekse kaynak metalinden farklı değişik bölgeler ortaya çıkar. Farklı özelliklerdeki bu bölgelerdeki, tüm yapının zorlanması halinde, gerilme ve şekil değişiminde olduğu gibi korozyona dayanıklılıkta da esas metalden farklı davranışlar görülür. Kaynak yapılan bir parçada, kaynak bölgesini, Erime Bölgesi (Eriyen Esas Metal, Eriyen İlave Metal) ve Isının Tesiri Altında Kalan Bölge (ITAB) olmak üzere iki bölümde inceleyebiliriz (Şekil 1.)

Şekil 1. Alaşımsız çelikte tek pasolu bir ergitme kaynak işleminde kaynak bölgesinin yapısı

2.2.1. Erime Bölgesi Bir kaynak dikişinin kesiti, metalografik olarak incelendiğinde erimiş olan bölgeyi sınırlayan erime çizgisi gayet belirgin bir şekilde görülür. Metalin solidüsünden daha yüksek bir sıcaklık derecesine kadar ısınmış olan erime bölgesi kimyasal bileşim olarak esas metal ile ek kaynak metalinin (elektrot metali) karışımından ibarettir. Karışım oranı, her posada farklı olduğundan her pasodaki kimyasal bileşimi de birbirlerinden farklıdır. Tek pasolu kaynak dikişlerinde, bu bölgede esas metal ve kaynak metali, kaynak banyosundaki şiddetli türbülanstan ötürü iyice karışmıştır ve oldukça homojen bir bileşimi gösterir. Buna karşın çok pasolu kaynaklarda, her pasonun esas metalle karışma oranı farklıdır. Örneğin; kalın parçaların çok pasolu kaynak dikişlerinde, orta kısımlarda esas metale rastlanmayabilir. Erime bölgesinde esas metalin kaynak metaline oranı, uygulanan kaynak yöntemi ve paso sayısına bağlı olarak geniş bir aralık içinde değişir. Erime bölgesinde, esas metalin kaynak metaline oranı tam olarak bilinse dahi hesap yoluyla erime bölgesinin bileşiminin belirlenmesine olanak yoktur. Çünkü birçok alaşım elementleri kaynak anında yanma dolayısıyla kayba uğrarlar. Yanma derecesi, membaına, kaynak yerine, çevreleyen atmosfere ve kullanılan kaynak usulüne göre değişir. Eğer hava atmosferine karşı koruma tam değilse erime esnasında oksijen ve -9-

Kaynak Tekniği Ders Notları azot absorbe edilir. Oksijen, kaynak yerinde önemli rol oynar ve telafisi zor birçok yanmalara neden olur. Bu kayıpları azaltmak için kaynak bölgesi, kaynak süresince atmosferin etkisinden korunmalıdır. İyi bir kaynak bağlantısı ancak kaynak bölgesinin atmosferin etkisinden korunması ile elde edilir; zira oluşan kimyasal ve metalurjik reaksiyonlar ancak bu şekilde kontrol altına alınabilir. Oksijenle olan reaksiyonları kontrol için erime bölgesine çeşitli yöntemlerle (örtüye, toza, tele katılarak) deoksidasyon maddeleri ve alaşım elementleri katılır. Bu bölge ayrıca, cüruf örtüsü veya oluşturulan kontrollü bir atmosferle de korunur. Sıvı haldeki metal içinde atomlar hareket serbestisine sahiptirler. Soğuma sırasında sıcaklık, metal veya alaşımının katılaşma noktasına kadar düşünce, atomların kristal kafesleri meydana getirmek üzere birleşmeleriyle çekirdek oluşur. Bu sırada metalden ısı çekilir ve soğutmaya devam edilirse çekirdekler taneleri oluşturmak üzere yeni atomların ve kristal kafeslerin ilavesiyle büyümeye devam eder. Katılaşma anında ortaya çıkan erime ısısı doğal soğuma hızını etkileyerek tane büyümesini önler. Tanelerin büyüyebilmesi için ısının sürekli olarak metalden çekilmesi gerekir. Kaynak esnasında ısının büyük bir kısmı erime bölgesinden esas metale iletilir, dolayısıyla soğuma yönüne paralel yönünde oldukça iri silindirik taneler oluşur. Özellikle kalın parçaların, tek paso ile yapılmış kaynak dişlerinde, bu iri silindirik tanelerin birleştiği orta kısımlarda gayri safiyet elementleri ve kalıntıların segregasyonuna rastlanır; bu olay, bu tür dikişlerin zayıflamasına neden olur. 2.2.2. Isı Tesiri Altında Kalan Bölge (ITAB) Erime çizgisinin esas metal tarafında kaynak sırasında uygulanan ısının oluşturduğu çeşitli ısıl çevrimlerden etkilenmiş ve dolayısı ile içyapı değişimine uğramış bir yapı vardır; bu bölgeye Isı Tesiri Altında Kalan Bölge (ITAB) adı verilir. ITAB’da ortaya çıkan içyapısal değişiklikler erişilen sıcaklığın fonksiyonu olarak esas metalin türüne, bileşimine, ısıl işlem ve üretim durumuna bağlı olarak çok çeşitlidir. Bu içyapısal değişiklikler, o bölgede erişilen azami sıcaklık derecesi ve etkime süresi bilinirse esas metalin türü, bileşimi ve üretim durumu göz önünde bulundurularak önceden tahmin edilebilir. Buna bağlı olarak ta Kaynak-TTT diyagramları kullanılarak bölgenin fiziksel ve kimyasal özellikleri saptanabilir. ITAB, bir kaynak bağlantısının en kritik bölgesini teşkil eder ve birçok çatlama ve kırılmalar burada olur. ITAB’ın sertleşmesi, bilhassa karbon miktarının % 0,25 ‘inin üzerinde bulunan alaşımsız karbonlu yapı çelikleriyle yüksek mukavemetli hafif alaşımlı yapı çeliklerini kaynak kabiliyetini etkileyen önemli faktörlerden biridir. Kaynak bağlantısındaki sertleşme (Kaynak sertleşmesi), genellikle ITAB‘deki maksimum sertleşmeyle belirlenmektedir. Çeliklerin kaynağında ısının tesiri altında kalan bölge içyapıdaki tane büyüklüğü bakımından şu değişik bölgeleri gösterir: • • •

•

İri taneli bölge İnce taneli bölge Kısmen dönüşmeye uğramış bölge İçyapı değişikliğine uğramamış bölge

Bütün eritme kaynak yöntemlerinde özellikle, elektrik ark kaynağında soğuma hızı, sertleşme eğilimi fazla olan çeliklerde, gereken önlemler alınmadığı zaman ısının - 10 -

Kaynak Tekniği Ders Notları tesiri altında kalan bölgeler çeliğin su verme işleminden sonraki sert yapısı olan Martenzit yapısının oluşumunun sağlayacak şiddettedir. Ancak erime bölgesi için böyle bir tehlike yoktur; zira elektrot üreticileri tarafından, kaynak metalinin bileşimi, hızlı soğuma halinde dahi sertleşme oluşturmayacak şekilde ayarlanmıştır. Isının tesiri altında ki bölgede sert ve kırılgan bir yapının ortaya çıkması, soğuk çatlakların oluşmasına neden olmaktadır. Kaynaktan sonra ortaya çıkan iç gerilmelerin, çalışma koşullarında ki zorlanmaların ve kaynak banyosundan yayılan hidrojen etkilerine birbiri üzerine çakışması ve sertleşen bölgenin plastik şekil değiştirme özelliğinin olmaması nedeni ile kılcal çatlaklar oluşmaktadır. Genellikle yüzeyden görünmeyen bu çatlaklar zamanla kritik büyüklüğe erişince, hiç beklenmedik bir anda ve büyük bir hızda (çelik içerisindeki ses hızının yaklaşık 1/3’ü kadar) parçanın kaynak dikişine paralel olarak boydan boya kırılmasına neden olur. II. Dünya savaşı devam ederken ABD inşa edilmiş Liberty tipi şileplerin büyük bir bölümü bu gevrek kırma olayının kurbanı olmuş ve gemiler aniden iki parçaya bölünerek batmıştır. Bu çatlaklar genellikle erime çizgisine çok yakın olduklarından (esas metal tarafında) bazen bir birleşme hatası gibi değerlendirilerek kusur kaynakçıya veya kaynak metaline yüklenir. Ancak bu olayda gerçek neden çeliğin sertleşme eğilimidir. Sertleşen çelikler ancak özel önlemler alınarak kaynak edilmelidir. Genellikle eriyen ve ısının tesiri altındaki bölgede, mümkün olduğu kadar ince taneli bir yapı elde edilmeye çalışılır; bu sayede dayanım ve şekil değiştirme kabiliyeti aynı anda iyileştirilmiş olur. Bu durumda, her şeyden önce kısa süreli kaynak ısı çevrimi ile çok pasolu kaynakla ulaşılabilir. Bu durumda altta ki pasolar ince taneli, yeniden kristalleşmiş yapı oluşturulabilir veya daha sonradan uygulanacak bir ısıl işlemle, örneğin normalizasyon veya yeniden kristalleştirme tavlamasıyla ince taneli yapı elde edilebilir. Ancak ikinci seçenek maliyetlerin düşürülmesi amacına uygun düşmez ve nedenle nadiren uygulanır.

- 11 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

BÖLÜM 3. KAYNAK YÖNTEMLERİNİN DİĞER İMALAT YÖNTEMLERİYLE MUKAYESESİ Bir ürünün ortaya çıkarılmasında, birçok imal yöntemi bir arada kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin seçiminde ve oranların saptanmasında, teknik, ekonomik ve olabilirlik yönlerinden bir değerlendirme yapılması gerekmektedir. Burada kaynak yöntemi imalatta kullanılan diğer üretim yöntemleriyle mukayese edilecektir: 3.1. Kaynak-Perçin Kaynak bağlantıları, son yıllarda önemini arttırmış ve çelik inşaat, basınçlı kap ve gemi inşaatında tamamen perçin bağlantılarının yerini almıştır. Kaynak uygulamasında aynı dayanım sınırlarında kalmak koşuluyla perçin bağlantılarına göre kaynak konstrüksiyonların birleşme noktalarında (düğüm noktaları) ek levhalar, bindirme konstrüksiyonları ve az da olsa perçin, perçin delikleri ve kafaları olmadığı için ağırlıktan %25’e varan bir tasarruf ortaya çıkmaktadır Delik bölgelerindeki çentik etkisi nedeniyle perçin birleştirilmelerinde malzeme dayanımının %60-80’i, kaynak birleştirilmelerinde ise %70-90’ı dayanım hesapları için esas alınmaktadır. Perçinleme işleminde gerek ön hazırlama ve gerekse uygulama aşamalarında gerekli olan işçilik daha büyük boyutlarda bulunmaktadır. Buna karşın, kaynak dikişlerinin yeterli bir kontrol ve muayeneye tabi tutulmaları gerekli bulunmaktadır. Üretim aşamasında değişiklik yapılması gereksiniminde, perçinlenme ile daha kolay gerçekleştirilir. Kaynak birleştirmelerinde, ısı etkisi altında kalan bölgelerde ortaya çıkan ve büyüklükleri seçilen yöntemlere bağlı olan, yapısal değişmeler, iç gerilmeler ve distorsiyonların da göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Kaynak ile birleştirme, perçinle birleştirmeye göre şu üstünlüklere sahiptir:

•

Kaynak, ağırlık ve işçilikten tasarruf sağlar.

•

Kaynak, perçine göre daha iyi bir sızdırmazlık temin eder.

•

Kaynaklı bağlantıların mukavemeti, perçinli birleştirmelerden daha yüksektir.

•

Kaynak ile daha ucuz ve kolay tasarımlar gerçekleştirebilmektedir.

3.2. Kaynak-Lehim Lehimleme işleminde birleştirilecek parçalar, lehim malzemesinin ergime sıcaklığına kadar ısıtılmaktadır. Esas olarak lehim malzemesinin ergime sıcaklığı ana malzemenin sıcaklıklarının altındadır. Bu nedenle ısısal bir sorun ortaya çıkmaktadır.

- 12 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Lehimleme sonu elde edilen birleşmenin dayanımı, lehimleme tekniği ve lehim malzemesine bağlı olarak ortaya çıkmakta ise de, kaynakla birleştirmeye kıyasla daha düşüktür. Kaynak uygulamasının güç olduğu konstrüksiyonlarda, malzemeden gelen zorluklarda lehim, kaynak işleminin yerini alabilmekte ve ısı etkisinin az olması gereken birleştirmelerde uygulama sınırını genişletmektedir. 3.3. Kaynak-Yapıştırma Yapıştırma işleminde, birleştirilecek malzemeye göre sıcak veya soğuk yapıştırıcılar seçilebilir. Metalsel malzemede ısısal bir sorun ortaya çıkmamaktadır. Buna karşın, birleşme bölgesi özellikle sıcaklığın artması ile eğilme ve darbeli zorlamalara karşı duyarlılığa sahip bulunmaktadır. Uygulamada yapılacak değişikliklerle özelliklerin arttırılması oranında maliyette de artmalar görülmektedir. Birleşme bölgesinin dayanımı, yapıştırıcı ile parça arasındaki afiniteye bağlı olarak ortaya çıkmaktadır. Yapıştırma yolu ile birleştirme, özellikle farklı malzemelerin birleştirilmesinde, şekil dayanımlarından yararlanılarak sandviç yapıların oluşturulmasında, uygun bir yöntem olarak tanımlanabilmektedir. 3.4. Kaynak- Döküm Bir konstrüksiyonun oluşturulması veya bir parçanın imalinde, döküm veya kaynak yöntemlerinden birinin seçilmesinde, teknik ve ekonomik bakış açısı ağırlık kazanmaktadır. Kaynak konstrüksiyonları, döküm konstrüksiyonlara kıyasla, darbeli zorlamalar karşısında daha az hassasiyete sahiptir. Kaynak konstrüksiyonlarla daha ince kesitler oluşturulabildiğinden %50’ye varan ağırlık tasarruflarına ulaşılabilmektedir. Bu özellik, malzeme ve işlem süresinden tasarruflar anlamını taşımaktadır. Kaynak konstrüksiyonu, ayrı form ve malzemelerin bir araya getirilmesinde de daha büyük bir serbestliğe sahip bulunmaktadır. Döküm yöntemi özellikle küçük parçaların çok sayıda imalinde üstünlüğe sahiptir. Örneğin, motor blokları, dişliler, dişli kutuları, vana, musluk, tekerlek, yatak vb. gibi... Büyük makine parçalarında, özellikle küçük toleranslar öngörüldüğünde, örneğin torna, freze, planya gibi tezgah gövdelerinde, ısıl gerilmelerde elverişsiz çarpılmalar ortaya çıkabildiğinden, döküm yöntemi ile imal edilmeleri tercih edilmektedir. Giyotin, pres, şahmerdan gibi tezgahlar ise ekonomiklik nedeni ile kaynak birleştirilmeli olarak biçimlendirilmeye uygun bulunmaktadır. Malzeme uyumu açısından, örnek olarak aşınmaya dayanıklı yüzeylerin oluşturulmasında ve küçük parçalarda ana konstrüksiyonu ortaya çıkarılmasında her iki yöntemde bir arada yararlanılmaktadır. Döküm parçalara göre kaynaklı konstrüksiyonda malzeme daha uygun şekillendirilebildiğinden daha hafif, fakat daha rijit imalat mümkündür. Daha güzel ve amaca daha uygun konstrüksiyonlar yapılabilir. Model masrafı olmadığı için, az sayıda imalat yapılacaksa, paradan ve teslim süresinden tasarruf edilir. Iskarta parça adedi çok daha az olur ancak tam bir karşılaştırma için parça büyüklüğü ve imal edilecek parça adedini göz önüne almak gerekir. Kaynak konstrüksiyonlarda döküm konstrüksiyonlara göre, özellikle büyük dişli çarklar, kayış kaynakları, dişli kutular ve benzerlerinde %50’ye kadar varan bir ağırlık tasarrufu sağlanabilmektedir. - 13 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Kaynak bağlantılarında, malzemede kaynak sonucu oluşan ve tespiti çok zor olan iç gerilmeler, çekmeler ve çarpılmalar önemli sakıncalardır. Kaynak edilen bölgedeki malzeme ergiyip katılaştığında yapısı döküm yapısı niteliğinde olur. Kaynak dikişinden malzemeye geçiş bölgesindeki kristal yapı farkı (döküm madde yapısı) mukavemete etki eder. Bununla beraber uygun bir ısıl işlemle (gerilmeleri giderme tavlamaları yapılarak) sayılan mahzurlar büyük ölçüde azaltılabilir. Boyut toleransları bakımından da son pasonun parçalar tavlandıktan sonra verilmesi gerekir. Kaynağın kalitesi, dolayısıyla konstrüksiyonun mukavemeti büyük ölçüde malzemeye, kaynak metoduna ve personele bağlıdır. Kaynak kalitesinin kontrolü de özel ve pahalı ölçme metotları gerektirir. Kaynak dikişlerindeki iç gerilmelere, zorlanma sonucu oluşan dış gerilmelerin eklenmesiyle çok eksenli gerilme hali, bunun sonucunda da aniden vuku bulan gevrek kırılma meydana gelebilir. Kaynak ile döküm yönteminin karşılaştırılmasında ise şu farklar göze çarpar: 1. Kaynakta model masrafı yoktur. 2. Kaynak tamiratta üstünlük sağlar. 3. Alışılmış kuma döküm yönteminde 6mm’den ince parçaların eldesi zor olmasına karşın, kaynakta 6mm’den ince parçalar ile yapılan konstrüksiyonlar bir zorluk göstermez. 4. Kaynak perçinde olduğu gibi dökümde de ağırlıktan tasarruf sağlar. 5. Yalnız çok sayıda yapılan üretimler de ekonomik açıdan döküm üstünlük gösterir. 3.5. Kaynak - Dövme Dövme ile elde edilen parçalar uygun bir lif yönlenişi ile büyük bir yapısal tokluk göstermektedir. Şekil verme işleminde malzemenin yapısal durumunda düzgünleşmektedir. Çok sayıda olmak koşulu ile basit parçalar ekonomik olarak dövülerek şekillendirilmektedir. Büyük ve karışık biçimler parçaların şekillendirilmelerinde ise, belirli zorluklar ortaya çıkmaktadır. Bu durumlarda kombine bir yapım bir çözüm olarak düşünülmekte, dövülerek şekillendirilmiş parçalar kaynak birleştirmeli olarak bir araya getirilmektedir. Sonuç olarak, bu imal yöntemlerinin karşılaştırılmasında kesin bir yargıya varmak mümkün olmaktadır. Karşılaştırmada ele alınan özellikler ise, genel bir bakış açısında geçerliliklerini korumaktadırlar. Gerçek bir karşılaştırma için, çok sayıda faktörün varlığının da bilinmesi gerekmektedir.

- 14 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

BÖLÜM 4. KAYNAK YÖNTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI VE ÖZEL KAYNAK YÖNTEMLERİ 4.1. KAYNAK YÖNTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

1. Uygulandığı Malzemenin Cinsine Göre a) Metal Kaynağı b) Plastik Malzeme Kaynağı

2.

Yapılış Gayesine Göre a) Birleştirme Kaynağı iki veya daha fazla parçayı çözülmez bir bütün halde getirmek üzere kaynak yapılmaktadır.

b) Doldurma Kaynağı bir iş parçasının hacmindeki eksikliği tamamlamak veya hacmini büyütmek, ayrıca korozyona veya aşındırıcı tesirlere karşı korumak maksadı ile üzerine sınırlı bir alan dahilinde malzemeyi kaynak etmektedir. Mesela, kaplama, zırhlama ve tampon tabaka doldurması gibi

3.

Teknoloji bakımından a) Eritme Kaynağı: Malzemeyi yalnız sıcaklığın etkisiyle bölgesel olarak sınıflandırılmış bir kısmını eritip, bir ilave metal katarak veya katmadan birleştirmektir. Ergitme kaynağında sıcaklık malzemenin ergitme noktasının üstüne kadar yükselir.

b) Basınç

Kaynağı: Genellikle ilave metal katmadan basınç altında malzemenin bölgesel olarak sınıflandırılmış bir kısmını ısıtıp birleştirmektir. Basınç kaynağında sıcaklık, kaynak yapılacak yüzeylerin yumuşatma noktasına kadar erişir, bazen çok küçük yüzeylerde ergimede olabilir.

4.

Şekil Bakımından a) Alın kaynağı b) Köşe (bindirme) kaynağı

5.

Usul Bakımından a) El kaynağı: Kaynak, yalnız el ile sevk edilen bir kaynak aleti ile yapılır.

b) Yarı Mekanize Kaynak: Kaynak aleti, el yerine kısmen mekanize edilmiş bir vasıta ile sevk edilir

c) Tam Mekanize Kaynak: Kaynak aleti, el yerine tamamen mekanize edilmiş bir makine ile sevk edilir.

d) Otomatik kaynak: Gerek kaynak işlemi gerekse iş parçasının değiştirilmesi gibi, bütün ana ve yardımcı işlemler tam olarak mekanize edilmiştir.

- 15 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Eritme Kaynağı Usulleri Metallerin eritme kaynağında başlıca aşağıdaki usuller kullanılır. Döküm eritme kaynağı Elektrik direnç eritme kaynağı Gaz eritme kaynağı Elektrik ark kaynağı  Karbon arkı ile kaynak  Metal arkı ile kaynak  Koruyucu gaz ile kaynak A. TIG Kaynağı a. Normal TIG Kaynağı 3 b. Plazma TIG Kaynağı c. Ark Atom Kaynağı B. MIG Kaynağı a. Normal MIG Kaynağı b. Aktif Gazla MAG Kaynağı Elektron bombardımanı ile kaynak Lazer ışını ile kaynak    

 

Basınç kaynağı usulleri Metallerin basınç kaynağında başlıca aşağıdaki usuller uygulanır.        



Soğuk Basınç Kaynağı Ultrasonik Kaynak Sürtünme Kaynağı Ocak Kaynağı Döküm Basınç Kaynağı Gaz Basınç Kaynağı Elektrik Direnç Kaynağı Elektrik Ark Basınç Kaynağı Difüzyon Kaynağı 4.2.

ÖZEL KAYNAK YÖNTEMLERİ

Kaynak yöntemlerinin sınıflandırılmasında, ana kaynak metotlarının yanı sıra birleştirme ve kesme amacıyla kullanılan ve oksi-asetilen alevi, elektrik ark ve elektrik direncinin dışında bir ısı kaynağı kullanan oldukça eski ve bazı yeni yöntemler de mevcuttur. Aşağıda bu özel kaynak yöntemleri kasaca tanıtılmıştır. 4.2.1. Dövme Kaynağı Genel anlamda dövme kaynağı terimi sıcak şekillendirme sıcaklığı aralığında deformasyonla gerçekleştirilen kaynaklama işlemi olarak tarif edilebilir. Birleşme bölgesindeki bağ bu bölgede gerçekleştirilen oldukça yüksek orandaki deformasyonla sağlanır. Ön şekillendirilmiş ve çoğunlukla demir ve çelik parçalar yüksek sıcaklıkta dövülerek oksit, atmosferik kirleticiler ve cüruf gibi kısımlar birleşme yüzeylerinden uzaklaştırılarak atomlar arası bağın oluşumu sağlanır. Bu - 16 -

Kaynak Tekniği Ders Notları yöntem zincir halkalarının birleştirme işleminde ve aynı zamanda tüp, kılıç ve hatta gemi çapaları gibi büyük parçaların yapımında da kullanılabilir. Bu yöntemin bazı yeni uygulamalarında oksidasyonu önlemek amacıyla ısı indüksiyon ısıtma ile sağlanmaktadır. Bu durumda daha düşük oranlardaki deformasyon yeterlidir. Bu metodun en önemli uygulamalarından birisi tüp ve boruların üretimidir. Tüpler özel bir hadde tezgahı vasıtasıyla şekillendirildikten sonra boyuna birleşme yüksek frekanslı indüksiyon kaynağı ile sağlanır. Operasyon frekansı optimum nüfuziyet derinliği sağlayacak şekilde seçilmelidir; frekans artışı nüfuziyet derinliğini azaltır. Isı aynı zamanda birleştirme yüzeylerinden akım geçirilerek de sağlanabilir. Dövme kaynağının diğer bir şekli soğuk kaynaktır. Bu yöntemde ısı kaynağı kullanmadan ve basınç ani bir darbe (vuruş) şeklinde uygulanır. Bu metot elektrik tellerinin birleştirilmesi gibi küçük parçaların kaynağı ile sınırlandırılmıştır. 4.2.2. Sürtünme Kaynağı Kaynak teknolojisinde son yıllarda oldukça yaygınlaşan bir yöntemdir. Sürtünme kaynağı için gerekli ısı, kaynak edilecek iki parçanın birbirine mekanik olarak sürtünmesi ile elde edilir. Parçalardan birisi sabit iken üzerine eksenel basınç uygulanan diğer parça sabit parça üzerinde döndürülür ve çok dar bir bölgede aşırı sıcaklık artışı sağlanır ve basıncında etkisi ile kaynak işlemi gerçekleşir. Oldukça dar bir bölge yüksek sıcaklığa maruz kaldığı için benzer olmayan malzemelerde kolaylıkla kaynaklanabilmektedir. Bu işlem esas olarak geniş, büyük çubukların ve boruların alın kaynağı için kullanılır. İşlem sırasında dış bir ısı kaynağı kullanılmaz. Birleştirilecek parçaların uçları düşük bir basınçla bir araya getirilir. Hareketli ve sabit parçalar arasındaki sürtünme, kaynak oluşumu için gerekli ısıyı üretir. Metal yüzeyleri plastik hale geldiğinde döndürme hareketi durdurulur ve büyük bir basınçla birbirlerine bastırılır. Bugün sürtünme kaynağı çeşitli endüstri dallarında çok geniş bir imalatçı kütlesi tarafından kullanılmaktadır. 4.2.3. Difüzyon Kaynağı Aynı zamanda katı faz bağlantısı olarak da bilinen bu yöntem son yıllarda ABD.’de ve Sovyetler Birliği’nde yapılan uzun araştırmaların konusu olmuştur. Kullanıldığı başlıca iki önemli yer nükleer ve uzay endüstrisidir. Difüzyon kaynağı, aynı veya farklı, çoğunlukla metal malzemelerin birleştirilmesinde kullanılır. Genel olarak difüzyon kaynağı, birbirleriyle temasta olan yüzeyler arasında minimum makroskobik deformasyon ile belirli bir süre ısı ve basınç uygulayarak kontrollü difüzyon ile oluşturulan katı hal kaynağıdır. Sabit halde atom difüzyonu yolu ile metalurjik bağlantının oluştuğu difüzyon kaynağı, sıcak pres kaynağının bir şeklidir. Difüzyon kaynağında, soğuk pres kaynağının aksine, rekristalizasyon sıcaklığının üstündeki sıcaklıklarda, daha az basınç kuvveti ve şekil değişimi ile çalışır. Difüzyon kaynağı uygun şekilde hazırlanmış yüzeylerin yüksek sıcaklık (genellikle 0,5 Te üzerinde) ve basınç altında yeterli sürelerde birbirleri ile temas halinde bulundurulmaları ile gerçekleştirilir. Bu yöntemde meydana gelen deformasyon miktarı sınırlı olup birleşme difüzyonla sağlanmaktadır

- 17 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Bu yöntemde en önemli kaynak parametreleri, kaynak sıcaklığı, basınç süresi, şekil değiştirme oranı, yüzey kalitesi ve koruyucu atmosferdir. Kaynak sıcaklığı, atomların hareketini (difüzyon) ve birleştirilecek yüzeylerin temizlenmesini kolaylaştırır. Gereğinden yüksek sıcaklıklar, tane irileşmesine ve dayanım düşmesine yol açar. Isıtma genellikle elektriksel indüksiyon, direnç ve yüksek frekans teknikleriyle gerçekleştirilir. Difüzyon kaynağında yüzey koşulları, proses parametrelerini değiştirerek ve difüzyonu hızlandıran ve bazı zararlı metaller arası bileşiklerin oluşumunu önleyen ara malzeme tabakaları kullanarak kontrol edilebilir. Alüminyum alaşımlarının difüzyon kaynağında kırılgan ve oldukça kararlı olan alüminyum oksidin parçalanabilmesi için belirli bir miktar deformasyon zorunludur. Boron fiberle desteklenmiş alüminyum ve titanyum gibi birçok kompozit malzeme bu yöntemle üretilebilir. 4.2.4. Hadde Kaynağı Hadde kaynağında iki veya daha fazla metal sac bir hadde merdanesinden aynı anda geçirilerek birleşme sağlanır. Sıcak veya soğuk olarak gerçekleştirilebilir. Benzer veya benzer olmayan malzemeler arasında oldukça kuvvetli bir bağ oluşturulabilir. Yüzeyin bir kısmı bağ oluşumunu önleyen bir malzeme ile kaplanarak belirli bölgelerde kaynaklanmış metal levhalar elde edilebilir. Bu usulün en çok kullanıldığı uygulamalardan birisi buzdolaplarındaki buzluk panellerinin veya güneş enerjisi kollektör panellerinin üretilmesidir. Bu panellerde bağlantısız noktalar genişletilerek soğutucu sıvının akışı için akma patikaları oluşturulur. Bir zamanlar maliyeti oldukça yüksek olan tüp imalini gerektiren parçaların fabrikasyonu günümüzde bu yöntemle kolay bir şekilde ve düşük maliyetle gerçekleştirilebilmektedir 4.2.5. Ultrason Kaynağı Ultrason kaynağı 950’li yıllarda geliştirilen bir yöntemdir. Bir katı hal prosesidir ve birleştirme yüksek frekanslı titreşim enerjisinin bölgesel olarak bir arada tutulan yüzeylere uygulanması ile sağlanır. Temas yüzeylerinde bir miktar sıcaklık artışı olmasına rağmen, hiçbir zaman ergimeye sebebiyet verecek kadar yüksek bir değere ulaşmaz. Ultrason kaynağının kullanım alanı sac, folyo ve tel gibi ince parçaların birleştirilmesi işlemleri ile sınırlandırılmıştır (Al için 2.5 mm ve sert metaller için 1 mm üst kalınlık sınırıdır). Bu yöntemle alüminyum ve bakır alaşımları, plastik malzemeler, cam ve beton gibi malzemelerin kaynağında kullanılabilir. ayrıca farklı malzemelerin birleştirilmesinde de başarı ile tatbik edilebilir. Ultrasonik kaynak makineleri 2500 W gücüne kadar ve 20 KHz çalışma frekansında imal edilebilir. Mikro kaynak tekniğinde kullanılanların gücü 100 ila 600 W'dır. Ultrason kaynağında birleştirilecek parçalar, hareketli ultrasonik frekansla titreşen sonotrot ile sabit duran bir altlık arasına konur ve küçük bir kuvvetle bastırılır. Sonotrot tarafından oluşturulan ultrasonik titreşimler, yüzeye paralel olarak üstteki parçaya iletilir ve temas yüzeylerinde izafi bir harekete neden olur. Ultrasonik dikiş kaynağında bindirilen saclar dönen tekerlek şeklindeki sonotrotlar tarafından senkronize çalıştırılan altlık makaralarına bastırılır. Tekerlek şeklindeki - 18 -

Kaynak Tekniği Ders Notları sonotrotların levha titreşimleri üstteki iş parçasına iletilir. Kaynak yapılan metallerde yeterli bastırma kuvveti titreşim amplitütü sağlandığında, iş parçasının her iki değme yüzeyine pürüzlüklerin tepelerinde titreşimler akmaya başlar. Aynı zamanda yüzey tabakası (oksitler, pislikler ve gazlar) kesme zorlamasıyla yırtılarak kenarlara doğru kayar. Böylece oluşan ısı, malzemelerin kaynak bölgesinde sıvı benzeri bir durum hasıl ederek, yeterli derecedeki yaklaştırma sayesinde, kaynak yapılan her iki bölgede atomsal mertebede birleştirme kuvvetleri etkili olur. Şekil değiştirme ve sıcaklık yüklemesiyle de yeniden kristalleşme başlar. Kaynak bölgesinde kaynağı takiben yeni bir tane yapısı oluşur. Bugün ultrasonik titreşimler yardımı ile ince metal ve termoplastik folyolar, entegre devrelerinin çıkış telleri kolaylıkla kaynatılabilmektedir. 4.2.6. Alümina Termit Kaynağı Bu yöntemde ısıtma ve birleşme, alüminyum ve demir oksit arasındaki reaksiyonla elde edilen aşırı ısıtılmış sıvı metal ve cüruf tarafından sağlanır. Oluşum serbest enerjisi düşük bir metal oksit, oluşum serbest enerjisi yüksek bir metal ile yakın temas halinde bulundukları anda, metal oksit ekzotermik bir reaksiyonla redüklenir. Termit terimi bir kısım ince alüminyum toz ve üç kısım demir oksitten ibaret olan mekanik karışımı simgelemektir. Bu karışım özel bir ateşleyici toz ile yakılarak bir kimyasal reaksiyon meydana getirir (ateşleme sıcaklığı 1150 C'dir). 30 saniye içerisinde 2750 'C 'in üzerinde bir sıcaklık elde edilebilir. Aşırı ısınmış sıvı demir önceden hazırlanmış birleşme noktasına dolarak hem ısınma ve hem de ilave metal görevi görür. Dökümde olduğu gibi sıvı metal gidişi ve katılaşma büzülmesini telafi için yolluk ve çıkıcıların önceden hazırlanmış olması gerekmektedir Bu yöntem tren rayları gibi ağır ve büyük parçaların kaynak işlemlerinde kullanılır. 4.2.7. Elektron Işını Kaynağı Elektron ışını ile yapılan kaynağın ilk pratik uygulamaları nükleer reaktör, roket ve uçak yapımı gibi tekniğin yeni açılan alanlarında kendini göstermiştir. Elektron ışın kaynağı, elektronların yüksek vakum altında hızlandırılmaları sonucu kazandıkları kinetik enerji kullanılarak gerçekleştiren bir kaynak yöntemidir. Bu yöntem için güç kaynağı olarak vakum tüplerine benzeyen bir elektron tabancası kullanılır. Katot çok sayıda elektronu dışarı verir ve bu elektronlar hızlandırılarak 0.25-1 mm çapında yüksek enerji yoğunluklu bir demet şeklinde odaklanır. Elektronların kinetik enerjileri ısıl enerjiye dönüştürülerek iş parçasının ergimesi ve buharlaşması sağlanır. Buhar deliğinin önündeki sıvı metal boşluğu doldurmak için akar; bu sebeple dar aralık ilave metal kullanmadan doldurulur. Gerekli görülmesi halinde ilave metal kullanılabilir. Elektronlar, metal yüzeyine çarptıkları zaman enerjilerinin büyük bir kısmı ısıya dönüştüğünden metal erir. Bu nedenle, elektron ışın kaynağı uygun biçimde odaklanmış ve erime sağlayacak kadar enerji kazandırılmış (hızlandırılmış) elektron ışınının metale çarparak, durmaya zorlaması prensibine dayanır. Burada kullanılan özel malzemelerin kaynağı, şimdiye kadar alışılmış yöntemler ile tatmin edici bir şekilde yapılamadığından, elektron ışını uygulanmış ve çok iyi sonuçlar alınmıştır. Bu yöntem ince ve kalın kesitler, birbirinden farklı kalınlıktaki kesitler, sertleştirilmiş veya yüksek sıcaklık malzemeleri ve benzer olmayan metallerin kaynağında rahatlıkla kullanılabilir. Günümüzde refrakter ve nadir metallerin, yüksek sıcaklık ve korozyona dayanıklı alaşımların ve çeliklerin kaynağında bu yöntemin - 19 -

Kaynak Tekniği Ders Notları kullanılmasında büyük deneyim kazanılmıştır. Bugün elektron ışın cihazları büyük metal kütüklerden, elektronik mikro devrelere kadar tüm elemanların kaynağında rahatlıkla kullanılmaktadır. Ancak tek ve büyük dezavantajı vakum kamarası gerektirmesidir. İnsanoğlunun uzayda daha fazla yol alması ve diğer gezegenlerde bilimsel istasyonlar kurulabilmesi için çok geliştirilmiş birleştirme yöntemlerine gereksinimi vardır. Şüphesiz elektron ışını ile kaynak uzay boşluğunda kullanılacak yöntemlerin başında gelir. 4.2.8. Lazer Işını Kaynağı Lazer teknolojisinin hızlı gelişimi, lazer ışınının metallerde ve plastik malzemelerde birçok imalat sorununun çözümü için olanaklar doğurmuştur. lazer, elektronik ve elektrik endüstrisindeki ince tel veya levha kalınlığında, ultrasonik kaynak yöntemine rakip olarak ortaya çıkmıştır. lazer ışını ile kaynak, kesme ve işleme; konsantre edilmiş enerji ışınlarının (elektron ışın, plazma jet v.s.) kullanılma tekniklerinden bir tanesidir. Alışılmış kaynak yöntemlerinin kullanılmadığı durumlar için geliştirilmiş bir kaynak yöntemidir. Lazer kaynağında ısı kaynağı olarak santimetre kare alan başına 10 kW üzerinde güç yoğunluğu sağlayan odaklanmış lazer ışınları kullanılır. Yüksek yoğunluklu ışın, sıvı havuz ile çevrelenmiş çok ince bir buharlaşmış metal kolonu üretir. Lazer ilerlerken, sıvı kanal içine akarak derinlik: genişlik oranı 4:1'den yüksek olan bir dikiş meydana getirir. Bu dikiş genişliği genellikle 0.025 mm'den daha küçüktür. Lazer ışını kaynağı, ilave metal kullanmadan yapılan basit ergitme kaynaklarında çok verimlidir. Gerekli görülmesi halinde ilave malzeme kullanılabilir. Lazer yöntemi ile üretilen derin nüfuziyetli kaynaklar elektron ışını kaynaklarına benzerdir, fakat lazer ışını yöntemi bazı belirgin avantajlara sahiptir: 1) Vakum ortamı gerektirmez, 2) X- ışınları üretilmez, 3) Lazer ışınları kolaylıkla istenilen şekle sokulup, istenilen yere reflektif optik cihazlarla yönlendirilebilir, 4) Hafif bir ışın söz konusu olduğu için iş parçası ile kaynak teçhizatı arasında fiziksel bir temasa gereksinim duyulmaz. Işın şeffaf malzemelerden geçerek kaynağın şeffaf kaplarda yapılmasına imkan sağlar. Aslında bir eritme kaynak yöntemi olan lazer Kaynağı’nda güç yoğunluğu çok yüksek olup, kaynak zamanı oldukça kısadır ve toplam ısı girişi 0.1-10 joule aralığındadır. Bu sebeple lazer ışını kaynağı entegre devrelere ve küçük elektriksel parçalara kurşunun birleştirilmesi vb. işlemlere uygun olup elektronik endüstrisinde oldukça yaygın ve çekicidir. Ancak güç yoğunluğu, malzeme kuvvetle buharlaşmadan eriyecek şekilde ayarlanmalıdır. Lazer ışını kaynağı teçhizatı oldukça pahalı olup operasyon için kısmen deneyimli personel gerektirir. Endüstriyel lazerlerin birçoğu dikkate değer oranda yüksek güç kullanmaktadır. Bunun için lazer ışınları kaynak bölgesinden oldukça uzak mesafelerde bile insan gözü için ciddi tehlikeler arz ettiğinden, gözlerin korunması büyük önem taşımaktadır.

- 20 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

4.2.9.

Plazma Ark Kaynağı

Temel olarak TIG kaynak yönteminin bir uzantısı olup, bu yöntemde TIG kaynağının konik şeklindeki arkı çeşitli düzenlemelerle büzülerek ince silindirik hale getirilmiştir. Bir plazma ark üfleci, ucunda küçük bir deliği bulunan meme ile bu memenin merkezindeki Tungsten bir elektrottan oluşmuştur. Plazma gazı, bu iç içe geçmiş dairesel meme ile elektrot arasından geçerek delikten dışarı çıkar. Elektrot ile meme (transfer olmamış ark) veya iş parçası (transfer olmuş ark) arasında ark sütunu meydana geldikten sonra, basınçlı plazma jetinin oluşturulması için iyonize olan gaz delikten dışarı püskürtülür. Meme çok iyi soğutulduğundan ark içe doğru büzülür, böylece ark sütununun sıcaklığı 10000-20000 K arasında bir dereceye yükselir. Plazma arkı, serbestçe yanan bir arktan farklı olarak, çok iyi bir şekilde su ile soğutulan bir bakır memenin içinde daralan bir arktır. Ark genellikle erimeyen bir elektrot ile parça arasında yanar. Plazma memesi akımsızdır. Meme deliğinin içinden, ark içinde yüksek sıcaklığa erişen, soy bir gaz (genellikle Argon) akar. Plazma memesinin şekli ve plazma miktarı sayesinde ark, değişik kaynak işleri için geniş sınırlar içinde optimize edilebilir. Plazma arkı ile kaynak, kesme, rendeleme, oyuk açma, doldurma ve hatta tavlama işlemleri yapılabilir. Özellikle oksi-asetilen yöntemi ile kesilemeyen seramikler, alüminyum, bakır ve alaşımları, paslanmaz çelikler rahatlıkla plazma arkı ile kesilebilir malzemelerdir. 4.2.10.Toz Altı Kaynağı Bu yöntem ile ikinci dünya savaşında kalın saçların, gemi ve tank zıhlarının kaynatılması için geliştirilmiştir. Toz altı kaynağı ilk defa 1933 yılında, ABD.’de bulunmuş ve 1937 yılından itibaren Avrupa’da uygulanmaya başlanmıştır. Toz altı kaynağı, temel olarak bir elektrik ark kaynağıdır. Kaynak arkı, otomatik olarak kaynak yerine gelen çıplak bir elektrot ile iş parçası arsında meydana gelir. Aynı zamanda, kaynak yerine devamlı olarak bir toz (granül fluks battaniyesi) dökülür ve ark bu tozun altında yanması nedeniyle, bu usule kapalı veya örtülü elektrot ark kaynağı adı verilir. Fluks iyi bir elektriksel iletkenlik amacıyla bakırla kaplanmış tel elektrotun hemen önüne yığılır. Ark tamamıyla fluksa gömülü olduğu için, çok az alev görülebilir. Toz fluks sıvı metal için mükemmel örtü görevi görür. Ergiyik metal havuzcuğu geniş olduğundan, empüritelerin giderilmesi için iyi bir cüruf oluşturma ortamı işlevini görmektedir. Fluksun bir kısmı ergir ve camsı bir fazda katılaşarak kaynak dikişini kaplar ve ergiyik fluks ile birlikte kaynak havuzunun soğuma hızını azaltarak sünek bir kaynak dikişinin oluşumu sağlanır. Soğuma esnasındaki farklı ısıl büzülme neticesi katılaşan fluks kendiliğinden kırılır ve kolaylıkla yüzeyden ayrılabilir. Fluksun ergimeyen kısmı ise vakum ile emilerek yeniden kazanılır ve tekrar kullanılabilir. Toz altı kaynağı otomatik bir kaynak usulü olmanın yanında, yüksek güçlü bir kaynak usulüdür. Bir paso ile 85 mm. iki paso ile 180 mm. ve çok paso ile 300 mm. kalınlığına kadar parçaların kaynağını yapmak mümkündür. Kaynak yapılabilecek en ince sac ise, 1,2 mm.dir. Bu usulde normal el kaynağına nazaran elektrot teli daha yüksek bir akım şiddeti ile yüklendiğinden oldukça geniş bir kaynak banyosu elde edilir ve dolayısıyla da daha derin bir nüfuziyet sağlanır. Kullanılan kaynak telleri, yüksek kaliteli ve bilhassa elektrik ocaklarında eritilerek üretilen çeliklerdir. Normal tellerden farkı, manganez miktarının yüksek oluşudur. 4.2.11.Atomik Hidrojen Kaynağı

- 21 -

Kaynak Tekniği Ders Notları En eski gaz altı kaynağı yöntemidir. Bu metotta ark bir tutucuya bağlanmış Tungsten elektrot vasıtasıyla oluşturulur. İş parçasının elektrik devresi ile bağlantısı mevcut değildir. Koruyucu gaz olarak kullanılan hidrojen gazı ark boyunca hareket ederek yüksek sıcaklıkta moleküler halden atomik hale geçer. Sistemden ısı alarak oluşan kararsız haldeki atomik hidrojen tekrar moleküler hale geçerek atmosferik oksijenle birleşir ve yanar. Hidrojen atomlarının birleşmeleri ve daha sonra oksijenle yanması çok belirgin bir bölgesel ısıtma etkisine sahip alev teşekkülüne sahip olur. Isı tesiri altında kalan bölgede çok yüksek bir sıcaklık değeri ve çalışma hızına ulaşılabilir. Ark için alternatif akım kullanılır. 4.2.12.Ark Saplama Kaynağı yarı otomatik bir kaynak yöntemidir. Genellikle metal tespit elemanlarının, delik veya tapa açmadan metal levhalara, kirişlere birleştirilmesini sağlar. Cıvatalar, vidalar, perçinler ve saplamalar bu yolla birleştirilebilir. Isı kaynağı bir arktır. Enerji kaynağı, bir elektrik kaynak transformatörüdür. Kaynak makinesindeki kontrol, elektrik arkındaki akımı belirler. Akım ayarları, malzeme türüne ve saplama boyutlarına göre değişir. Kontrol ünitesi ark süresini kontrol eden bir zamanlayıcı içerir. Kaynakçı bir saplamayı tabancaya yerleştirir. Tabanca esas metal üzerine konumlandırılır. Tabanca üzerindeki bir anahtar, kaynak çevrimini başlatır. 4.2.13.Soğuk Basınç Kaynağı Bu yöntemde dış bir ısı kaynağı kullanılmaz. Metalleri birleştirmek için büyük basınçlar uygulanır. Sadece yüzey molekülleri ısıtılır ve kaynak oluşturmak üzere birleştirilir. Bu yöntem genellikle alüminyum-alüminyum, bakır-bakır ve alüminyumbakır gibi yumuşak metalleri birleştirmek için kullanılır. Güvenilir kaynak dikişleri elde edilir. Alın ve bindirme tipi birleştirmeler yapılabilir. Birleştirilecek metal yüzeyleri çok temiz olmalıdır. Kaynağı oluşturan enerji, genellikle hidrolik preslerle sağlanan yüksek seviyeli basınçtır. Kaynak, metalle temas halindeki kalıp yüzeyleri ve hidrolik basınç tarafından kontrol edilir.

4.2.14. Elektro-cüruf Kaynağı Kalın metallerde çeşitli kaynaklar oluşturmakta kullanılır ve ağır parçaların dik pozisyonda kaynağında uygulanan en yaygın bir yöntemdir. Kaynak dikey olarak aşağıdan yukarıya yapılır. Kaynağa başlamadan önce, iki esas metal arasına ve alt kısma, birkaç cm. kalınlığında cüruf yapıcı madde yerleştirilir. cüruf elektrik iletkenliğine sahiptir. Kaynağa başlamak için bir veya birkaç elektrot ile esas metal arasında bir ark oluşturulur. Elektrotlar bir besleme düzeneği yardımıyla sürekli olarak beslenir. Çok kalın parçaların kaynağında elektrotlar, yardımcı bir düzenekte ileri-geri hareketi yapar. cüruf ark ısısı tarafından eritilir. cüruf sıvı hale geldiğinde ark söner ancak elektrik akımı akmayı sürdürür. cüruf, işlem boyunca sıvı halde kalır. Erimiş cüruf, esas metali ve sürekli iletilen elektrotu eriterek bir kaynak metali oluşturur. Bağlantılarının her iki tarafında, hareketli ve su soğutmalı iki bakır pabuç, kaynak dikişiyle aynı hızda yukarı doğru hareket eder. Isı miktarı, akımla ve cürufun fiziksel karakteristikleriyle kontrol edilir. Elektro-cüruf kaynağının ortaya çıkması sonucu daha ince sacların dik pozisyonda kaynağı için yeni bir yönteme gereksinim duyulmuş ve yapılan çalışmalar sonucu elektro-cüruf yönteminin adaptasyonu ile koruyucu gaz altında özlü elektrotlar kullanarak gerçekleştirilen yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem ile 15 mm. kalınlığına kadar olan parçalar dik pozisyonda hızlı ve emniyetli bir biçimde kaynak yapmak mümkün olmuştur. - 22 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

BÖLÜM 5.

GAZ ERİTME KAYNAK YÖNTEMİ (OKSİ – ASETİLEN KAYNAĞI)

Kaynak için gerekli ısının bir yanıcı, diğeri yakıcı olan gazların özel üfleçlerinde karıştırılarak yakılmasıyla oluşan alevden faydalanılarak yapılan kaynağa “Gaz Eritme Kaynağı” denir. Yakıcı gaz olarak oksijen kullanılır. Oksitlenme ve hızlı alev oluşturma yeteneği olan bu gaz oksijen ve havadandır. Hava oksitleyici bir niteliği olmasına rağmen indükleyici bir karaktere sahiptir. Oksijen+asetilen ile yapılan kaynak işlemleri ve tavlamada kapasitesi 0,5~30 mm, kesme işleminde ise 3~30 mm. Oksi asetilen alevi ile tavlama, kaynak ve kesme yapabilmek için kaynakçının aşağıda sayılan avadanlıklara ihtiyacı vardır. 5.1.

KAYNAK ELEMANLARININ HAZIRLANMASI VE TANITILMASI

5.1.1.

Oksijen, Asetilen ve Kullanılan Tüplerin Tanıtılması

Oksi - gaz kaynak alevi, oksijen gazı ve asetilen gazı karışımının yakılması sonunda ortaya çıkar. Kaynak alevinde kullanılan kaynak gazlarının kaynak alevine kadar ayrı tutulması şarttır. Bu gazların taşınması, depolanması ve korunması için Tüpler kullanılır. 5.1.1.1.

Oksijen

Oksijen atom ağırlığı 16. renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Oksijen yoğunlaşınca (sıvılaşınca) mavi renk alır. Cisimlerin yanabilmesi için oksijene ihtiyacı vardır. Oksijen yakıcı görevi görür. Kaynakta kullanılan yanıcı gazların yakılmasında da oksijen kullanılır. Oksijen en fazla havada ve suda bulunur. Suyun % 89 'u, havanın % 30 'u oksijendir. Oksijen havanın sıvılaştırılmasından veya suyun elektrolizinden elde edilir. Ekonomik olduğundan kaynakta kullanılan oksijen, havadan elde edilir. Tüplere doldurularak kullanım yerlerine sevk edilir. 5.1.1.2.

Oksijen tüpü

150-200 atm. basıncında oksijenin depolanmasını, taşınmasını ve kaynak yerinde kullanılmasını sağlayan silindir biçimli depolara oksijen tüpü denir. 8.5-9 mm et kalınlığında, yüksek dayanımlı çelikten, dikişsiz ve kaynaksız olarak yapılır. Kısa veya uzun boylu üretilir. Tüplerin deney basıncı 200 atm olup içine 150 atm oksijen doldurulur. Kısa tüpler 40 lt, uzun tüpler 50 lt hacimlidir. Kısa tüp çap140x1400 mm, uzun tüp 200 x 1700 mm ölçüsündedir. Diğer tüplerden kolay ayırt edilmesi için mavi renge boyanır.

- 23 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

5.1.1.3.

Asetilen

Asetilen kolay yanıcı, parlak alevle yanan, renksiz, çürük sarımsak kokulu ve karbonca zengin uçucu bir gazdır. Oksijenle birlikte oluşturduğu alev 3500oC'lik sıcaklık verir. Asetilen doğadan taş olarak elde edilen karpitin su veya bileşikleriyle teması sonucu elde edilir. 1 kg karpit 560 g su ile birleştirildiğinde, 410 g karpit çamuru (Kalsiyum hidroksit). 350 I asetilen ve 400 cal ısı açığa çıkar (Şekil 5.2}

Asetilen 2 atm, basınçtan fazla yükseltilmemelidir 2.5 atm. basınçtan sonra hidrojen (H2) ve karbon (C2) moleküllerine ayrılarak ısı açığa çıkar. Bu da ani patlamaya sebep olur. 5.1.1.4.

Asetilen Tüpü

Asetilen tüpü, asetilen gazının depolanması ve taşınması için kullanılır (Şekil 5.3 ). Asetilen fazla basınçta sıkıştırılamaz. Piyasa da kullanılan tüplerde 25 atm basınç vardır. Bu nedenle tüpler kaynaklı olarak üretilir. Oksijen tüplerine göre daha kısa boylu ve büyük çaplıdır. Piyasada tüpteki asetilenin ağırlığına göre tüp satılır. Asetilen tüpleri 3-5 ve 10 kg ağırlıklarında piyasada bulunur. Asetilen tüpleri sarı, kırmızı veya turuncu renge boyanır. Asetilen tek başına tüplere sıkıştırılmaz. Asetilen aseton ve alkolden çok iyi erime yeteneğine sahiptir. Bu nedenle tüpün içine asetilen emici gözenekli maddeler konulur. Tüpün 1/3 'ü aseton ile doldurulur. 40 I 'lik bir asetilen tüpünün içinde yaklaşık 13 I aseton vardır. - 24 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

5.1.2.

Oksi-Asetilen Tüplerinin Kurulması

Oksijen ve asetilen tüpüne basınç ayarlayıcılar takılır. Basınç ayarlayıcılarına oksijen ve asetilen hortumları kelepçeyle bağlanır. Hortumların diğer ucuna üfleç, kelepçeyle bağlanır. Oksi-asetilen tüpleri Sabit bir yere kurula bildiği gibi bir araba üzerine bindirilerek seyyar olarak da kullanılır(Şekil5.4).

Oksijen hortumu 5-8.5 mm, asetilen hortumu 6-8 mm çapında olmalıdır. Yüksek basınca dayanıklı ve bezli hortum kullanılır. 4 m 'den uzun hortumların karışmaması için Şekil 5.5 deki gibi birbirine bağlanmalıdır. Oksijen hortumu mavi, yeşil veya siyah olmalıdır. Asetilen hortumu ise sarı, kırmızı ve turuncu renklerde olmalıdır. 5.1.3. Üfleç ( Hamlaç, Şaloma ) Takımı Elle hareket yeteneği olan alev oluşturucu kaynak elemanlarına üfleç denir. Üfleçler genellikle pirinç malzemeden yapılır. Üfleçlerin iki giriş , bir çıkış ucu vardır. Yan yana iki giriş ucundan oksijen ve asetilen girer (Şekil 5.6). Hamlaç çıkışında karışım yapılarak bek ucundan (meme) çıkar ve bir kıvılcımla alev oluşturur. Aynı

- 25 -

Kaynak Tekniği Ders Notları hamlaca gerektiğinde kesme veya kaynak beki değiştirilerek takılır. Bek üzerinde bek numaraları yazar. Kaynatılacak parça kalınlığına göre bek seçilir. Bek numaraları : 1 2 4 6 9 14 20 Parça kalınlık ölçüleri mm : 0.5-1 1-2 2-4 4-6 6-9 9-14 14-20

30 20-30

5.1.4. Basınç Düşürücülerin Tanıtılması Tüpteki basıncı kullanma basıncına dönüştürerek üflece gönderen basınç ayarlama elemanlarına basınç düşürücü denir. Tüp içerisindeki basınç değişse de ayarlanan kullanma basıncı hiç değişmez. Genellikle pirinç malzemeden yapılır. Oksijen ve asetilen basınç düşürücü olmak üzere iki tür basınç düşürücü vardır. Basınç düşürücülere " Manometre '' de denir. Ancak bu yanlıştır. Manometre ölçme yapar, sadece basınç düşürücü üzerinde bulunan bir göstergedir. '' Basınç ayarlayıcı veya basınç düşürücü '' demek daha doğrudur. 5.1.4.1. Oksijen basınç düşürücüsü 200 atm deneme basıncında test edilir. I50 atm çalışma basıncında oksijen tüplerinde kullanılır. Oksijen basınç düşürücüsünün tüpe bağlantısı konik ve düz rakorlu yapılır. Düz rekorlu bağlantıda sızdırmazlığı sağlamak için conta kullanılır. Her tüp değiştirilmesinde contanın yenisi takılmalıdır. Şekil 5.7 ' de oksijen basınç düşürücü parçaları gösterilmiştir.

- 26 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Şekil 5.7 Oksijen basınç düşürücü parçaları

Oksijen hortumuna yüksek basınçlı oksijen gönderilmez. Yüksek basıncın kaynağa bir yararı yoktur.1.5-5 atm kullanma basıncı yeterlidir. Basınç düşürücü kelebeğin ve musluğun kapalı olup olmadığı kontrol edilerek tüp vanası açılmalıdır. Aksi takdirde hortumlara yüksek basınçlı oksijen gidebilir. Bu da hortumların patlamasına neden olur. Basınç düşürücü oksijen vanası açıldıktan sonra ayarlanmalıdır. Basınç düşürücüye giren gaz, ilk göstergede tüpün basınç değerlerini gösterir. Kelebek sağ yönde döndürülür. Gaz, musluktan geçerek hortumlara gider. Tüp kapatılırken ters işlem yapılmalıdır. Musluk ve kelebek kapatılmadan tüp vanası kapatılmamalıdır. 5.1.4.2. Asetilen basınç düşürücüsü Asetilen basınç düşürücüsü asetilen tüpündeki yüksek basıncı düşürerek hortuma gönderen basınç ayarlayıcısıdır. 40 atm. deneme basıncına dayanıklıdır. 25 atm. çalışma basıncında çalıştırılır. Görünüş olarak oksijen basınç düşürücüsüne benzer. Sarı , kırmızı ve benzeri renklere boyanır. Asetilen basınç düşürücüsü konik ve düz rakorlu üretilir. Konik rakorlu basınç düşürücü tüpün vanasına doğrudan bağlanır. Düz rekorlu basınç düşürücüler de ise conta konularak rakor somunu sıkılır. Kurşun veya plastik malzemeden özel yapılmış conta kullanılır. Conta takıldıktan sonra sabun köpüğü ile kontrol edilmelidir. Somunu anahtar ile sıkarken basınç göstergelerinden tutulmamalıdır. Basınç göstergesi bozuk düşürücüler kullanılmamalıdır. 1-1.5 atm. basınç kullanım için yeterlidir. Tüpün vanasını açtıktan sonra basınç ayarı yapılır. Basınç kelebeği gevşetildikten sonra tüp vanası kapatılır.

5.1.5. Asetilen Kazanlarının Hazırlanması - 27 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

Karpitin (CaC2) su (H2O) ile temasını sağlayarak asetilen (C2H2 ) üreten ünitelere asetilen kazanı denir. Saç malzemelerden yapılır. Pasa karşı dayanımını artırmak için boyanır. Asetilen kazanları çalışma şekline göre üç çeşittir: 1. Karpitin suya dalıp çıkması ile çalışan kazanlar alçak basınçlı kazanlardır. 0.5 kg/cm2 basınçta gaz üretir. Seyyar çalışmalar için kullanılır. Ortalama 2.5-3 kg karpiti bir defada çözümler. 2. Suyun karpit üzerine damlamasıyla çalışan kazanlar orta basınçlı kazanlardır. 1.25 kg/cm2 basınca kadar gaz üretir. Çekmeceleri 5-10 kg'lık tır. Kontrollü gaz üretimi yapar. Normal büyüklükteki atölyelerde kullanılır. 3. Seri üretim ve Kuru sistem ile çalışan kazanlar yüksek basınçlı kazanlardır. 2 kg/cm2 basınca kadar asetilen üretimi yapar. Büyük atölye ve fabrikalarda asetilen tüpü doldurmakta kullanılır.

- 28 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

Karpit çamuru kazan yakınına açılmış ve betondan yapılmış bir çukur içine dökülmelidir. Çukur havalandırılmalıdır. Yakınına yangın tehlikesi anlamına gelen işaretler konulmalıdır. Asetilen kazanının bulunduğu odaya görevlilerden başka kimse alınmamalıdır. Ateş, alev, sigara ve sıcak iş parçaları ile asetilen odasına girilmemelidir. Kazan çalışma sistemini bilmeyen kişilere kazan üzerinde işlem yaptırılmamalıdır. Her asetilen kazanının bir sulu güvenliği bulunmalıdır. Kaynak üfleçlerinin bağlandığı noktalara birer sulu güvenlik konulmalıdır. Kazan kapakları gaz sızdırmamalıdır. Kazan içine hava girmemelidir. Oksijen ve asetilen gazlarının kıvılcımla birleşimi sonucu patlama olur. Asetilen odası ayrı hacimde olmalı ve dışarıya açılan kapısı bulunmalıdır. Asetilen odası sürekli havalandırılmalıdır. Mutlaka bir yangın söndürme tüpü konulmalıdır. Asetilen odası yakınına yangın ve patlama anlamına gelen işaret konulmalıdır.

5.2. ALEV AYARININ YAPILMASI Asetilen gazının oksijenle birleşerek yüksek ısıveren aleve oksi-asetilen alevi denir. Metallerin eritilmesinde, ısıtılmasında ve yüzeyin sertleştirilmesinde kullanılır. Kaynak üfleçlerinde oksijen ve asetilen karışım miktarına göre üç çeşit alev oluşur:

- 29 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

1. 2. 3. 5.2.1.

Normal alev Oksitleyici Alev (Oksijeni fazla alev) Redükleyici Alev (Asetileni fazla alev) Normal Alev

Üfleçten uygun oranlarda çıkan asetilen ve oksijen karşımı aleve normal alev veya kaynak alevi denir. İç beyaz çekirdeği kalın ve açık kırmızı renkle alev oluşturur. Çıkan alev yumuşaktır. Normal alev , gölge alevin çekirdek alev ucunda kaybolduğu noktada ayarlanır. Bu alev çelik düküm ve adi karbonlu çeliklerin kaynağında kullanılır. Bunlar krom - nikelli , oksitli ve elektrolitik bakır gibi ince kalınlıktaki çelikledir.

5.2.2.

Oksitleyici Alev

Üfleçten çıkan oksijen ve asetilen karışımı orantısız bir alevdir. Oksijen fazla , asetilen daha azdır. Alev açık mavi bir renk alır. Çekirdek alevi kısa ve incedir. Tiz bir ses çıkartır. Sert bir alevdir. Oksitlenmenin malzeme bileşiminde metalürjik bir değişim yapmadığı metallerde kullanılır. Bunlar da genellikle Çinko ve pirinç gibi metallerdir.

- 30 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

5.2.3.

Redükleyici Alev

Üfleçten çıkan asetilen oranı fazla olan alevdir. Alevin rengi sarı ve turuncudur. Alev çok yumuşaktır. Beyaz çekirdek dışında uzun gölge oluşur. Asetilen fazlası karbonlayıcı özelliğe sahiptir. Bundan dolayı''karbürlü alev '' de denilir.

Yüksek ve orta karbonlu alev, özellikle ince çeliklerde kullanılır. Ancak nikelli çelikler, alüminyum alaşımları dökme demir ve kurşun gibi oksitlenmeye hassas gereçlerde de kullanılır. Oksijenin normalden az açılması isli alevi oluşturur. Asetilen oranı çok fazla geldiği için kurum olarak ortama karbon monoksit (CO) verir. Hiçbir gereç kaynağında kullanılmaz. Çıkan kurum rahatsız edici olur. Kurum, suyla birleşince kemirici özelliğe sahip olur. Sağlığa ve çevreye zarar verir 5.3. PARÇALARIN KAYNAĞA HAZIRLANMASI İyi bir kaynağın yapılabilmesi için kaynağı yapılacak parçanın tekniğine uygun hazırlaması gerekir. Parça kalınlığına göre parça kaynak ağzı hazırlanmalıdır. Parça kenar hazırlığının iyi yapılması, kaynaklı birleştirmenin şartlarının uygunluğunu oluşturur.3 mm 'ye kadar olan malzemeler ince sac, 4 mm ve yukarı kalınlıkta olan parçalara ise sac levha denir. İnce saçların kaynağa hazırlanması, yüzeyde oluşacak deformasyonu (çarpılmayı) önler. Sac levhaların kaynağı sırasında parçalara kaynak ağzı açılmalıdır. Kaynak ağzı kesit görünüşlerine göre adlandırılır. Harflere benzetilerek V, X. U. K gibi isimler alır. Kaynak ağzı birleşmenin parça içinden

- 31 -

Kaynak Tekniği Ders Notları başlamasını sağlar. Kalın parça kaynaklarında bir dikiş az gelir. Parça Kalınlığına bağlı olarak birden fazla üst üste( paso) kaynak dikişi çekmek gerekir.

)( Kıvrımlı kaynak ağzı

( 2mm'ye kadar ince sacların kaynağında kullanılır.

Kaynak yapılacak kenar bükülür. Tek dikiş yeterlidir. Sac kalınlığı kaynak teli çapını

verir.) II Küt kaynak ağzı ( 4 mm 'ye kadar parçalarda kullanılır. Tek pasoda kaynak yapılır. Parça kalınlığı kadar boşluk bırakılır. Kaynak teli parça kalınlığına eşit olmalıdır.

V Kaynak ağzı 3-10 mm parçalara V kaynak ağzı açılır. Kalınlığı 5 mm 'den fazla parçalarda 5 mm 'lik kaynak teli kullanılır. Parça kalınlaştıkça iki veya üç dikiş üst üste çekilir. İki parça arasında O - 3 mm kadar boşluk bırakılır.

X kaynak ağzı 10 mm 'den kalın levhaların kaynağında kullanılır. İki tarafı da kaynak yapmak gerekir. 4-5 mm lik tel ile iki veya daha fazla pasoda kaynak yapılır.

U kaynak ağzı Kalınlığı 12 mm 'den büyük parçaların ucu U yapılır. İki veya daha fazla dikiş çekilir. 4 - 5mm lik tel kullanılır. U tabanı kalınlığı kadar arada boşluk bırakılır. U taban kalınlığı 0-3mm dir.

K kaynak ağzı 10 mm ' den kalın parçaların kaynağında açılır. İki veya daha fazla dikiş çekilir. 4-5 mm 'lik tel kullanılır. İki parça arasında O - 3 mm kadar boşluk bırakılır. Çift taraftan kaynak yapılır.

- 32 -

Kaynak Tekniği Ders Notları 5.4.

KAYNAĞIN YAPILIŞI

Birleştirilmesi gereken iş parçası daima kolay kaynak yapılabilecek biçimde tutulur. Parçanın konumu kaynak banyosunu yönlendirmede büyük etkendir. İyi bir kaynakta katkı teli ve parçanın tam kaynaşmış olması gerekir. Parça, iyi ısıtılarak kaynak banyosu oluşturulur. Kaynak banyosuna Katkı teli yeterli miktar da ilâve edilir. Kaynak banyosu daima fazla ısınan alanlara hareket eder. Kaynak yaparken hamlaç, iş parçasına uygun doğrultuda ve açıda tutulmalıdır. Üfleç merkezi sağa-sola dik (90o) ve dikiş üzerine 60o-70o lik açı yapacak biçimde tutulmalıdır (Şekil 5.19). Alevin kaynak yerini önceden ısıtması gerekir. Ters açı verilirse ısınmamış yüzeyde tel eriyiği oluşur. Parça ve tel eriyiğinde tam bir kaynaşma sağlanmaz.

5.4.1.

Üfleç Kaynak Hareketleri

Eriyik banyosunu belirli genişlikte ve belirli doğrultuda ilerletmek için üflece küçük harekeler yaptırılır. Kaynak banyosu bu hareketler ile kontrol altında tutulur. Bu hareketler küçük kavisler, küçük daireler zikzak ve önce küçük kavis yapıp kenarlardan ileri düz ilerleme biçiminde olur. Benzer hareketler üretebilir. Kaynak çalışmasına yeni başlayanlar için şekil 5.20 'da en çok kullanılan üfleç hareketleri gösterilmiştir.

5.4.2.

Oksi-Asetilen Kaynağında Kullanılan Kaynak Usulleri - 33 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Üfleç ve kaynak telinin kaynak esnasındaki hareketi ile kaynağın yapılış yönüne göre, oksi-asetilen kaynağında kullanılan kaynak usulleri iki ana gruba ayrılır.

• •

Sola Kaynak (Sola Kaynağı veya İleri Kaynak) Sağa Kaynak (Sağ Kaynağı veya Geriye Kaynak)

5.4.2.1.

Sola Kaynak Usulü

Bu kaynak usulünde kaynakçı, kaynağa sağdan başlar ve sola doğru devam eder. Üflece sağa sola doğru hareket verilir ve kaynak teli (çubuğu) da alevin önünde çok hafif zikzaklar çizerek ilerler. Solak kimselerde bu yön terstir. Sola kaynak usulü genellikle ince saclara (4 mm sac kalınlığına kadar) kullanılır ve kaynak dikişi düşük kaliteye sahiptir. Nüfuziyeti ve kaynağın dış görünüşü ise, sağa kaynağa nazaran daha düzgündür. 5.4.2.2.

Sağa Kaynak Usulü

Kaynak işlemine soldan başlanarak, sağ doğru devam edilir ve kaynak banyosu soldan sağ doğru akar. Solak kimselerde yine bu yön terstir. Üfleç imkan nispetinde sakin tutulur ve kaynak teli alevin arkasından dairesel hareketler yaparak ilerler. Kaynak banyosu, işlem esnasında karıştırılarak iyi bir nüfuziyet sağlanır. Bu usul genellikle 3mm’den kalın sacların kaynağında ekonomiktir. Kaynak dikişi yavaş soğur ve dikişin kalitesi (özellikle uzama kabiliyeti) yüksektir. 5.5. 5.5.1.

KAYNAK SIRASINDA KULLANILAN MALZEMELER Dekapanlar

Dekapanlar metalik olmayan malzemelerdir. Boraks, asit-borik, florür, klorür, ve bazı organik maddeleri ihtiva ederler. Genelde tamamı zehirlidir. Elle tutulduğunda eller bol sabunlu su ile yıkanmalı, kaynak yapılan mahal ise kaynağa zarar vermeyecek şekilde havalandırılmalıdır. Toz, macun ve gaz halinde bulunabilirler. Birleştirilecek yüzeylere yeter derecede sürüldüğünde bu yüzeyleri temizleyerek oksit filmini bertaraf ederler ve esas metal ile ilave metalin birleşmesini sağlarlar 5.5.1.1. Dekapanların Vazifeleri Gerek esas metal ve gerekse ilave metal üzerindeki oksit tabakasını kimyevi olarak çözmek ve yeniden oksitlenmeye mani olmak. İlave metalin birleşecek olan malzemenin üzerinde yayılmasını sağlamak Dekapanlar esas vazifelerini sıcaklık tesiri ile sıvı hale geldikleri zaman yaparlar. Dekapanlar erime sıcaklıkları ilave metallerin erime sıcaklıklarından en az 50 ila 100

- 34 -

Kaynak Tekniği Ders Notları °C aşağıdadır. Bu bilhassa alüminyum gibi tav rengi göstermeyen metallerde kaynakçıya kaynağa başlama zamanını tayin etmesinde yardımcı olur. Örtü vazifesi de gören başı tip dekapanlar metallerde dikişin yavaş soğumasını da sağlarlar. (Kır dökme demirde F 1110 dekapanı gibi) Çeliğin çeliğe kaynağı hariç genelde her metal için dekapan kullanılır. Kullanılan dekapanlar her metal için ayrı ayrıdır. Genelde kaynak tellerinde A harfi ve bir rakam (misal F-1400) kullanılır. Dekapanlar toz olarak kullanılabildiği gibi bilhassa alüminyum, pirinç ve nikelde macun halinde de kullanılabilir. Orijinal macun halinde dekapanlar saf su ile de toz dekapan macun haline getirilebilir. Macun ne çok koyu ne de çok sıvı olmalıdır. Fırça ile kolaylıkla sürülebilmelidir. Bilhassa alüminyumda macun halinde kullanılacak dekapan günlük macun haline getirilmeli fazla yapılmamalıdır. Dekapanlar vazifelerini eridikten 10 saniye sonra yaparlar. İşlem süresi ise 0,5 ila 2 dakikadır. Bu süre en fazla 4 dakikaya kadar uzayabilir. Bu süre aşılırsa dekapan vazife yapmaz. Bunun dışında az da olsa teknikte gaz dekapan kullanılmaktadır. Fırına lehimlenecek parçalar konur ve amonyak gazı verilir. Gaz sıcaklığın tesiri ile hidrojen ve azota ayrılarak vazifesini yapar. Bazı özel işlerde de fosfor dekapan olarak kullanılabilir. (Örneğin Cu-P) Burada fosfor deoksidandır. 5.5.2.

Kaynak Telleri

Kaynatılan ve tamiri yapılan parçaların çok çeşitli metallerden oluşması bunlarda kullanılacak tellerin de çeşitli olmasını icap ettirir. Kaynak aynı veya benzer cinsten iki metalik malzemeyi sökülmeyecek tarzda birleştirmek olduğuna göre ilave edilecek malzemenin de aynı veya benzer cinsten olmasını gerektirir. Yapılan kaynak işlerinde genelde kaynatılacak malzemelerin dokuları ince taneli ilave malzemelerin ise kaba tanelidir. Gerek ek yerlerinde ince taneli bir doku elde edilmesi gerekse kaynak yapılması esnasında yanan bir takım elemanlar için özel suretle takviye edilmiş ve geliştirilmiş kaynak tellerinin kullanılması gerekir. Bu tellerin bir kısmı (Bilhassa yumuşak çelikler) oksitlenmeye karşı çok ince bir bakır tabakası ile kaplanıp korunmuşlardır. Muhtelif kesitte olabilirler. Bu arada kare kesitli olanları da vardır. Dökme demir kaynağı için imal edilenler daha ziyade kare kesitli ve kalın çaplı olarak imal edilirler. Bu tellerin çapları 6,8,10,12 mm olabilir. 5.6.

OKSİJEN VE ASETİLEN KAYNAĞINDA İŞ EMNİYETİ

•

Kaynağa başlamadan önce kaynak alanı çevresinde yanıcı, parlayıcı maddelerin olmadığına dikkat ediniz.

•

Daima uygun bek ve gaz basıncı kullanınız.

•

Çok dar iş parçaları içinde ve dar hacimlerde üfleç yakmayınız.

patlayıcı ve

- 35 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

•

Asetilen ve diğer yanıcı gazları serbest olarak havaya bırakmayınız. Kapalı hacimde fazla miktarlarda yanıcı gaz tehlikelidir.

•

Hortum ve basınç düşürücü bağlantılarının sızdırmaz olduğundan emin olunuz. Gaz kaçağını ateşle kontrol etmeyiniz. Gaz kaçağı sabun köpüğüyle tespit edilir.

•

Yanan üfleci asetilen kazanına veya gaz tüplerine asmayınız.

•

Patlama tehlikesi olan tankların (özellikle petrol ürünü ve gaz tankları) kaynak işlemlerinde gerekli güvenlik tedbirlerini alınız. İçlerini iyi temizleyiniz ve kaynak esnasında kaynağa zarar vermeyecek şekilde havalandırınız. Kaynak yapılan yere kadar suyla doldurunuz (Şekil 5.21]

•

Bilhassa tank, sarnıç gibi kapalı yerlerde kaynak yaparken kaynakçıdan başka giriş deliğinde bir gözcü bulundurulmalı, bu eleman sık sık içerisini kontrol etmelidir.

•

Kaynak işlerinde uygun giysiler giyiniz. Koruyucu malzemeler eldiven, önlük, gözlük, keski yapıyor ise tozluk, özel ayakkabı, dar veya tehlike arz eden bir yerde ise baret kullanılmalıdır.

•

Kaçak yapan tüp ve kazanları asla kullanmayınız. Tüp vanalarını sonuna kadar açmayınız. 1 -1,5 tur dönen vana yeterli gaz çıkışı sağlar.

•

Karpit ve karpit fırçalarını su ve nemden koruyunuz. Karpit alınan varil kapağı altına lastik conta koyunuz.

•

Karpit varilini, oksijen ve asetilen tüplerini dikkatli taşıyınız. Uygun bir taşıyıcı kullanınız ya da taban kenarında döndürerek taşıyınız (Şekil 5.22). Taşınma işleminde tüp kapağını mutlaka takınız.

- 36 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

•

Kaynakla çalışmadan önce sulu güvenlikleri kontrol ediniz. Gaz kokusu hissettiğinizde yanan üfleçleri söndürünüz ve tüp vanalarını kapatınız.

•

Gaz hortumlarını kaynak alevinden ve kaynak kıvılcımlarından uzak tutunuz.

•

Asetilen ve oksijen tüplerini ayrı ayrı depolayınız. Dolu tüplerde boşlarını ayırınız( Şekil 5.23).

•

Asetilen üretilen istihsal cihazlarına veya asetilen dolaplarına 3 m’den yakın kaynak yapılamamalı ve açık ateşle yaklaşılmamalıdır.

•

Dekapanların tamamı zehirlidir. Dekapanla çalışanlar kaynak işleminden sonra ellerini bol sabunlu su ile iyice yıkanmalıdırlar.

•

Kaynak yapılacak yerin arka tarafı da kontrol edilmeli yanıcı, patlayıcı, parlayıcı maddeler bulunmasına dikkat edilmelidir.

•

Üfleçte doğabilecek arızada ilk önce asetilen gazı kapatılmalı sonra oksijen gazı kapatılarak üfleç söndürülmelidir.

•

Kaynaktan veya kesme işlemi bittikten sonra alınmış tedbirler bir süre daha devam ettirilmelidir. Sıçrayan sıcak maden damlacıkları bulundukları yerlerde yavaş yavaş etraflarını yakmakta, paydostan 3-4 saat sonra da yangın çıkabilmektedir.

•

Yangın çıkması muhtemel olan yerlerde mutlaka müessesenin yangın ekibine haber vermeli ve iş yerinde bulunmamaları sağlanmalıdır.

- 37 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

•

Karpit depolarında yangın çıkarsa su ile değil karbondioksit (CO2) gazıyla söndürülmelidir.

•

CO2 gazı yardımı ile kaynak yaparken zemine 0.5 metreden daha fazla yaklaşılmamalıdır.

BÖLÜM 6. ELEKTRİK ARK KAYNAĞI

- 38 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Kuşkusuz en çok kullanılan ark kaynağı yöntemi elektrik ark kaynağıdır. Bu yöntemde ark eriyen bir çubuk elektrot ile iç parçası arasında yanar. Ark ve kaynak banyosu havanın zararlı etkilerinden, elektrot tarafından sağlanan gazlar ve/veya cüruf ile korunur. Tesis göreceli olarak ucuz ve basittir. Güç kaynağından metrelerce uzak noktalarda kaynak yapılabildiğinden, kaynakçı önemli ölçüde hareket serbestisine sahiptir ve aynı güç ünitesi ile sadece elektrot tipini değişik metallerin kaynağı yapabilir. Hem ark taşıyıcı hem de kaynak ilave malzemesi olarak görev yapan çubuk elektrot, elektrot pensesi ile kaynak kablosu aracılığı ile akım üretecinin bir kutbuna bağlanır. Diğer kutup, parça kablosu ve klemensi aracılığıyla iş parçasına tutulur. Elektrik ark kaynağında hem doğru hem de alternatif akım kullanılabilir. Ancak elektrotların bazı türleri yalnızca alternatif akımla kaynak yapabilir. 6.1. 1) 2) 3) 4)

KULLANILAN AVADANLIKLAR

Makineler Kablolar Penseler Maskeler

6.1.1.

5) 6) 7) 8)

Kaynak Masaları Tel fırça Kaynakçı çekici Eldiven

9) Önlük 10) Bağlama mengenesi 11) Paravanlar 12) Elektrot

Makineler

Genel olarak yüksek voltajlı düşük akım şiddetindeki şebeke akımını; düşük voltajlı, yüksek akım şiddetindeki kaynak akımına çeviren makinelerdir. El ile yapılan normal ark kaynaklarında ark voltajı (gerilimi) 25 ila 55 volt, akım şiddeti (amper) 10 ila 600 amper arasında değişir. Ayrıca bu makineler kullanılan elektrotun çapına, kaldırabileceği akım şiddetine göre kolayca ayar edilebilir tarzda imal edilmişlerdir. Kaynak makineleri verdikleri akım cinsine göre aşağıdaki cinslere ayrılırlar. Kaynak Makineleri Doğru akım veren kaynak makineleri

Dalgalı akım veren kaynak makineleri

Jenaratörler Transformatörler (motor dinamo grupları) Redresörler

Hem doğru hem dalgalı akım veren kaynak makineleri Rektifayerler

Alternatörler

A) Kaynak Jeneratörü (Dinamolu Ark Kaynak Makineleri)

- 39 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Doğru akımı besleyen diğer bir akım üreteci, doğru akım jeneratörüdür. Bu aygıt, bir tahrik motorundan (elektromotor veya içten yanmalı motor) ve bir jeneratörden oluşur. Alternatif akım jeneratörü, orta frekanslı alternatif akım besler. R

S

T

Motor

Dinamo

Şekilde görüldüğü gibi bir elektrik motoru şebekeden aldığı akımla her motorda olduğu gibi dönmektedir. Motorun miline bağlanmış olan dinamo da motorla aynı devri yaparak bize lazım olan düşük voltajlı yüksek akım şiddetli kaynak akımını verir. Bu tip dinamolar elektrik motoruyla çevrilebildiği gibi benzin, dizel motoru, traktör volanı, su ve buhar türbünü ile de çevrilebilirler. Yeter ki dakikada 1450 veya 2800 devir sağlayabilsin. Jeneratörler 500 ampere kadar seyyar, bu devrin üzerinde akım verevler ise sabit imal edilirler.

b) Kaynak Transformatörü Kaynak transformatörü, elektrik akımının voltajını yükseltip, amperini düşürerek bir yerden bir yere naklini sağlayan, daha sonra da voltajını düşürüp amperini yükselterek kullanılabilecek akım haline dönüştüren makinelerdir. Kaynak akımı elde edebilmek için transformatörlerin bu özelliğinden yararlanılır ve genellikle tek faz bağlantılıdır. Kaynak için alternatif akım sağlar ve çoğunlukla düşen tip statik karakteristiğe sahiptir. Transformatörler bir sac göbekten meydana gelmiştir. Bu sac göbeğin üzerine iki bobin sarılmıştır. Kaynak transformatörlerinde yüksek amper arzulandığı için geliş sargısı ince ve çok sarımlı, sargısı kalın ve az sarımlıdır. Transformatörlere dalgalı akım verilir, dalgalı akım alınır. Transformatörlerde akım ayarı pek çok çeşitlerde yapılır. En fazla kullanılan sistemler; Kademeli sistem ve Endüktif kumandalı sistemlerdir. c) Kaynak Redresörü Transformatörlerden çıkan amperi yüksek, voltajı düşük kaynak akımı dalgalı akımdır. Bu akımı doğru akım haline getiren sisteme redresör denir. Kaynakta kararlı bir ark, doğru akımla elde edilir. Bu tür akım genellikle redresör tarafından sağlanır. Bir redresör, bir transformatör ve birde doğrultma ünitesinden oluşur. Redresörler pek çok çeşitlerde yapılırlar. Sanayide kullanılanlar bakır oksitli, selenyum veya silikon plaka olanlarıdır.

6.1.2.

Kablolar

- 40 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

 Yeteri kadar akım iletmeli (en az 50 mm²)    

Elastiki olmalı İyice izole edilmiş olmalı Hafif olmalı Kablo uçları bağlantı yerleri iyi irtibatlandırılmış olmalı

6.1.3.

Penseler

Elektrodu tutmaya yarayan avadanlıklardır. Pensen malzemeleri umumiyetle bakır veya bakır-çinko alaşımı olan prinçten olur. Bunun sebebi bakır elektriği iyi iletir. Arktan gelen sıçramalar bakıra pek kolay tutunamazlar. Bu sebepler kullanışlıdırlar. Penseden istenen özellikler şöyle sıralanabilir: 1. 2. 3. 4. 5.

Pense iyi bir iletken olmalı Oksitlenmemeli Hafif olmalı İyi izole edilmiş olmalı Elektrotu iyi sıkıştırmalı

Bunlar normal ark kaynağı penseleridir. Diğer kömür elektrotlar ve Tungsten elektrotlar için özel penseler geliştirilmiştir. 6.1.4.

Maskeler

Maskenin görevi gözleri, elleri ve yüzü ark ışığından ve sıçrayan maden (sıcak) damlacıklarından korumaktır. Maskelerin malzemeleri şunlardır; • • • • • •

Fiber Deri ve fiber Kontraplak Pres edilmiş amyant karışımı kağıt Klinger Pres edilmiş asbest karışımı odun talaşı

Ayrıca maskeler el ve kafa maskesi olarak 2 tipte imal edilirler. Maskelerin pencerelerinde iki adet beyaz pencere camı bir adette numaralı kaynak camı kullanılır. Pencere camları 3 mm. Renkli özel maske camları Pencere camlarının alt ve üste konmasının nedeni arktan sıçrayan kızgın maden damlacıklarının siyah camı zedelememesi içindir. Siyah maske camı özel olarak yapılmıştır. Alman DIN normuna göre üzerinde 3 rakam yazılır. Mesela; DIN 787 gibi. İlk rakam arkın görünüş derecesini gösterir. Görünüş derecesine tesir eden ışık ultraviole ışınlarıdır. İkinci rakam parlak ışınların, üçüncü rakam ise enfraruj ışınlarının geçiş derecesidir. Bu rakamlar 1 den 10’a kadar doğru yükseldikçe ışınların camdan geçişi zorlaşır. Kaynakçılar en çok 787 ve 888 numaralı camları kullanırlar. - 41 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

6.1.5.

Paravanlar

Bir kaynak yaparken çıkan ark ışığının başkalarına zarar vermemesi için kaynakçının etrafına konan perdeye paravana denir. Paravanalar kolay ateş almayan malzemeden imal edilmeli, hafif olmalı, açılır kapanır olabilmelidirler. Umumiyetle 80X180 cm. ebadında ve 3 parçalı imal edilirler.

6.1.6.

Kaynak Masaları

Elektrik arkı ile kaynak edilecek parçaların üzerine konulup, kaynatıldıkları yere kaynak masası denir. Bu masalar daha ziyade küçük parçaları kaynak ederken kullanılır. Kaynak masasına makineden çıkan ucun biri bağlanır. Bu bağlama sıkı olmalıdır. Masanın üzerinde 12 ila 14 mm. kalınlığında bir bakır altlığın bulunması tercih sebebidir. Bakır altlık bulunmazsa dökme demirde olabilir. Masanın üzeri boyanmaz Masanın temizliği esnasında yağ, benzin, motorin gibi patlayıcı ve parlayıcı maddeler kullanılmaz 5.1.7. Bağlama Mengeneleri Kaynak masasından çıkan kablonun biri penseye diğeri iş parçasına veya kaynak masasına bağlanır. Pratik bağlama aparatına mengene denir. Mümkün mertebe işe yakın bağlanmalı iş parçası üzerine gelişi güzel konmamalıdır.

6.1.8.

Tel Fırça

Kaynak dikişlerinin üzerindeki kırılan cürufu daha iyi temizlemeye yarayan avadanlıklardır. Esas görevi çekiç ile kırılan cürufun kenar ve köşelere sıkışmış olanını temizlemektir. Paslı yerlerde pas ve boyayı temizleme maksadıyla kullanılır. Fırçanın telleri çelikten ve esnek olmalıdır. 6.1.9.

Kaynakçı Çekici

Çekiçlerin vazifesi kaynak dikişinin üzerindeki cürufu kırmaktır. - 42 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

6.1.10.

Eldiven

Eldivenin faydası kaynak yapan kaynakçının ellerini kaynaktan sıçrayan maden damlacıklarından korumaktır. Kaynakçıların kullandıkları eldivenler 2 veya 3 parmaklı yumuşak kromlu deri veya amyanttır. 6.1.11.

Önlük

Sıcak maden damlacıklarının kaynakçının üzerini yakmaması içindir. Pürüzsüz tarafı dışa getirilir. 6.1.12. Elektrotlar Elektrotlar gerek ilave metal olarak ve gerekse iş parçası ile kendisi arasında arkı teşekkül ettirip iş parçasının belirli bir kısmını eritip birleştirmeyi sağlayan metal çubuklardır. Günümüzde örtülü çubuk elektrotları kullanılmakta olup, çıplak örtüsüz elektrotlar terkedilmiştir. Elektrotlar mekanik veya hidrolik tahrikli ekstrüzyon preslerinde üretilir. Bağlayıcı olarak cam suyu kullanılır. Presten çıkan elektrotlar bir kurutma fırının da kurutulur. Elektrotların örtüleri ince, orta kalın veya kalın olabilir. 6.2. ELEKTROTLARIN SINIFLANDIRILMASI Elektrotlar genel olarak aşağıda gösterildiği gibi iki ana kısma ayrılırlar; ÇIPLAK ELEKTROTLAR 1- Karbon elektrotlar Grafit Elektro grafit Amorf Tungsten elektrotlar Saf Tungsten Zirkonyum alaşımlı Toryum alaşımlı MIG-MAG kaynak telleri 6.2.1. Çıplak Elektrotlar

ÖRTÜLÜ ELEKTROTLAR 123456-

Asit karakterli Oksit karakterli Selülozik karakterli Rutil (Titandioksit) karakterli Bazik karakterli Özel karakterli

a) Karbon elektrotlar : Karbon elektrotların özü grafit olup üzerleri çok ince bir bakır örtüsü ile kaplanmıştır. 4,6,8,10,12 mm. çaplarındadırlar. Genellikle daire kesitlidirler.

b) Tungsten elektrotlar : Koruyucu gaz atmosferi altında yapılan kaynak usullerinde kullanılırlar. Bunlar örnek olarak ark atom ve Argon ark (TIG) kaynakları verilebilir. Saf Tungsten elektrotların yerine, toryum ve zirkonyumla alaşımlandırılmış elektrotların kullanılması; daha yüksek akım şiddetiyle yüklenebilen, ömürleri daha uzun olan ve yüksek elektron emisyonu olan elektrotların elde edilmesini sağlamıştır. Alaşım elemanı olarak toryum % 0,35 ila 2,2 arasında, zirkonyum ise % 0,15 ila 0,40 arasındadır.

c) MIG-MAG kaynak telleri : MIG-MAG kaynaklarında kullanılan teller kangal halinde genellikle makaralar üzerinde sarılı olup çoğu bakır kaplıdır. Bakır - 43 -

Kaynak Tekniği Ders Notları kaplı oluşunun sebebi paslanmayı önlemek ve kaynak yapma ucundan tele elektrik akımın iyi iletmektir. 6.2.2. Örtülü elektrotlar Örtülü elektrotlarda elektrot çubuğunun üzerinde bir örtü tabakası bulunur. Örtü tabakası çıplak telin üzerine daldırma veya presleme ile kaplanmasıyla oluşturulur. Bu örtü tabakasının pek çok faydası vardır. Önemlileri şunlardır; a) Asidik örtüler Bunlar esas olarak oksit ve silikatlardan meydana gelmişlerdir ve yüksek oranda oksijen içerirler Örtülerinde daha çok, demir oksit ve manganez bulunur. Genellikle kalın örtülü olarak imal edilirler. Bu nedenle iç bükey olmaya eğilimli dikiş profili verirler. Asit karakterli elektrotların cüruflarının tersinden görünüşü bir arı peteğini andırır ve kolayca akar. Cürufu gözenekli olup dikişin üzerinden kolaylıkla kalkar. Kaynak dikişleri iyi bir sünekliğe sahip olmakla birlikte kaynak mukavemeti düşüktür. Bu elektrotlar, çabuk akan düz dikişler verir ve dikey pozisyonda yukarıdan aşağıya doğru kaynaklardan başka, her pozisyon için uygundur. Hem doğru hem de alternatif akım ile kullanılır. Bu elektrotların aralık doldurma kabiliyetleri iyi olmadığından, kaynak ağızlarının çok iyi hazırlanması gerekir. Bu nedenle asit örtülü elektrotlar geniş ölçüde kullanılmaz b) Bazik örtüler Örtü esas olarak kalsiyum fluorid ve kalsiyum karbonat gibi kalsiyum bileşikleri ve diğer toprak alkali metallerin karbonatlarından oluşur. “Bazik” terimi örtü bileşiminin kimyasal davranışlarıyla ilgilidir. Bu terim elektrotların basit ve kolaylıkla kullanılabilen bir cinsten olduğu anlamına gelmez. Bunlar bazen düşük hidrojenli elektrot olarak adlandırılır ve prensip olarak yüksek mukavemetli çeliklerin kaynağında kullanılırlar. Elektrotlar yaklaşık olarak 480° C deki kurutma fırınlarında kurutularak ve kullanılıncaya kadar 150° C ye kadar tutma fırınlarında muhafaza edilerek kaynak metalinin hidrojen içeriği 10-15 ml/100g seviyelerine düşürülebilir. Bu seviyelerde yüksek mukavemetli çeliklerde çatlama riski en az düzeye iner. Bu şekilde işlem uygulanmış elektrotlara “hidrojen kontrollü” elektrot adı verilir. Kaynak metalinin mekanik özellikleri çok iyidir ve hemen hemen ticari olarak kullanılan tüm karbonmanganez çeliklerine ve düşük alaşımlı çeliklere benzer kaynak metali elde etmek mümkündür. Bununla birlikte cürufun oksijen içeriği düşüktür ve kaynak profili dış bükeydir. Cürufun kalkması zordur ve kaynak sırasında diğer tip elektrotlara göre daha çok duman çıkarır. Genellikle kalın örtülü olarak imal edilirler.. Bazik elektrotlarla çoğunlukla, doğru akımda pozitif kutba bağlanarak veya alternatif akımla kaynak yapılır. Bütün kaynak pozisyonları için uygun olup, iyi bir aralık doldurma kabiliyetleri vardır. Bazik elektrotlarla, sünekliği diğer elektrotlara göre yüksek olan dikişler elde edilir. Bilhassa 0°C’ nin altında süneklikleri iyidir. Bu elektrotların kullanım sahaları şöyle sıralanabilir;

- 44 -

Kaynak Tekniği Ders Notları 1. Bileşimi bilinmeyen karbonlu ve hafif alaşımlı çeliklerin her türlü kaynak birleştirmelerinde 2. Yüksek karbonlu, fosforlu ve azotlu çeliklerin kaynağında 3. Çatlama hassasiyeti bakımından, kalın kesitli (50 mm’ den yukarı) güvenilir kaynak işlerinde 4. Tamamen rijit konstrüksiyonlar da 5. Yüksek karbonlu çeliklerin, düşük karbonlu çeliklere birleştirilmesinde

6. 0°C’nin altındaki sıcaklıklarda çalışılacak konstrüksiyonlar da 7. Dinamik zorlamalara maruz kalacak konstrüksiyonlar da 8. Yüksek kaliteli kaynak konstrüksiyonlar da.

c) Selülozik örtüler Örtülerinde, yandıkları zaman gaz haline geçen organik maddeler bulunur. Un ve kağıt hamuru bu amaçla sıkça kullanılır. Çoğunlukla kalın örtülü olarak imal edilirler. Organik bileşenler ark sıcaklığında ayrışarak hidrojen oluştururlar. Bu hidrojen ark sütunundaki havanın yerini alır. Hidrojenin varlığı ark gerilimini ve sonuçta da ark nüfuziyetini arttırır. Verilen bir akım için, selülozik elektrotlarla elde edilen nüfuziyet derinliği diğer elektrotlara göre % 70 daha fazladır. Örtüdeki maddelerin büyük bir miktarı ayrıştığında meydana gelen cüruf tabakası incedir hatta bazı durumlarda bir sonraki pasodan önce kaldırılması bile gerekmeyebilir ancak bu durum sıçrama kayıplarını yükseltir. Dikiş profili hafif dış bükeydir. Dikişin mekanik özellikleri iyi olmakla birlikte, hidrojen içeriği yüksek olduğundan, bu elektrotlar yüksek mukavemetli çeliklerin kaynağında kullanılamazlar. Doğru akımda (pozitif kutba bağlanarak) veya alternatif akımda kullanabilirler. Her pozisyondaki kaynakta, bilhassa yukarıdan aşağıya doğru dikişlerde kullanılabilir. Aralık doldurma kabiliyetleri yüksektir. d) Rutil örtüler Bunların esas maddesi titanyum oksittir. Titanyum dioksitin örtüdeki oranı yaklaşık % 35’dir. Bu madde iyi bir cüruf oluşturma özelliğine sahiptir ve kullanımı kolay, kararlı bir ark oluşturur. Örtü kalınlığı ince, orta ve kalın tipte olabilir. Örtü kalınlığı arttıkça, dikişin kalitesi iyileşir. Rutil karakterli örtünün kaynaktan sonra meydana gelen cürufunun rengi kahverenginden siyaha kadar değişir. Cüruf çabuk katılaşır ve kaynaktan sonra dikiş üzerinden kolayca kalkar. Bu elektrotlarla hem doğru (elektrot negatif kutupta), hem de alternatif akımda kaynak yapılabilir. Tutuşmaları kolay olup, yumuşak bir ark ile sakin bir çalışma sağlarlar ve sıçrama kayıpları azdır. Acemi bir kaynakçı bile kolayca kullanabilir. Rutil elektrotlar imalat endüstrisinde özellikle genel amaçlı işler için yaygın olarak kullanılır. Kaynak dikişi orta derecede oksijen içerir ve bu nedenle kabul edilebilir bir dikiş profiline sahiptir. Cüruf kolay kalkar. Örtüdeki katkı maddelerini ayarlamak - 45 -

Kaynak Tekniği Ders Notları suretiyle viskozite ve yüzey gerilimi değiştirilerek ya sadece oluk pozisyonuna veya tüm pozisyonlara uygun elektrot üretmek mümkündür. Kaynak dikişinin mekanik özellikleri birçok yapı çeliğine uygun olabilecek mertebededir. Ancak yüksek çekme dayanımlarına ulaşmak mümkün değildir. Örtü kurutulabilir fakat içinde daima örtüyü bir arada tutan kimyasal olarak bağlı su bulunur. Eğer bu su giderilecek olursa örtünün bağları hasar görür. Kaynak metalinin hidrojen içeriği yüksek olup 25-30ml/100g mertebesindedir. Bu değer yüksek mukavemetli çelikler için kabul edilebilir sınırların üzerindedir. e) Oksit karakterli elektrotlar Örtülerinin % 60’lık kısmını, demir oksit oluşturur. Kalın örtülü olarak imal edilirler ve kaynak esnasında metal geçişi, duş akışı biçimindedir. Oksit karakterli elektrotlar düz görünüşlü, ince dikişler verir. Yalnız düşük karbonlu ve alaşımsız çeliklerin oluk pozisyonundaki kaynaklarında kullanılırlar. Aralık doldurma kabiliyeti kötü olduğundan, birleştirilecek parçaların birbirlerine iyice uymaları gerekir. Bu elektrotlarla yapılan dikişlerin sıcak çatlama meyilleri daha fazladır. Bazı hallerde elektrot verimini arttırmak için örtüye demir tozu katılır. Elektrot verimi yığılan metal kütlesinin eriyen çekirdek kütlesine oranı olarak tanımlanır. Elektrot verimi (%) =

Yıığılan mmetal kütlesi x100 Eriyen çekirdek kütlesi

Genelde örtülü elektrot verimi % 75 ila % 90 arasındadır. Kaynak sırasında eriyen metalin bir kısmı buharlaşma ve oksidasyon yoluyla kaybolur. Ancak esas kayıp kaynak sırasındaki sıçramadan, yani arktan dışarı fırlayan erimiş damlalar yoluyla meydana gelir. Eğer örtüye demir oksit katılacak olursa elektrot verimi % 100 ün üzerine çıkar. Buna göre, % 160 olan bir elektrotla çekilen bir dikişte kaynak metalinin % 60'dan fazlası örtüden gelir. Kalanı ise erimiş elektrot çekirdeğidir. Örtüye demir tozu katılması yüksek bir yığma hızı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda cürufun oksijen içeriğini arttırarak kaynağın pürüzsüz bir yüzeye sahip olmasına neden olur. Cüruf kolaylıkla kalkar ve elektrotlar oluk ve yatay-iç köşe pozisyonlarında kolaylıkla kullanılabilir. 6.2.3. Özel elektrotlar : Bu tip elektrotların içerisine, derin nüfuziyet elektrotları ve demir tozlu elektrotlar girmektedir. Derin nüfuziyet elektrotları ile; iki taraftan birer paso çekilerek kalınlıktaki saclara ağız açmadan, alın kaynağı yapmak mümkündür. Böylece ağız açma masrafı ortadan kalkmış olur. Bu elektrotlar kalın örtülü olarak imal edilirler. Demir tozlu elektrotların örtülerinin büyük kısmını, demir tozu teşekkül eder. Bu tür elektrotlarla yapılan kaynak metali tartılırsa, ağırlığının elektrotun çekirdek telinin ağırlığından fazla olduğu görülür. Çünkü örtüyü teşkil eden demir tozu da eriyerek, dikişe karışarak bu fazlalığı meydana getirmektedir. Bu sebepten bu elektrotlara, yüksek verimli elektrotlar da denir.

- 46 -

Kaynak Tekniği Ders Notları 6.3. ELEKTROT ÖRTÜ ÇEŞİTLERİ TS EN 499‘a göre dört temel örtü vardır. Bunlar selülozik, asit, rutil ve baziktir. Esas örtü türleri yanında TS EN 499 ‘da bazı karışım örtü türleride tanımlamaktadır. Bunlar; A B C R RR RC RA RC

Asit örtülü Bazik örtülü Selülozik örtülü Rutil örtülü Kalın rutil örtülü Rutil selülozik örtülü Rutil asit örtülü Rutil bazik örtülü

Çeliklerin kaynağında kullanılan dört temel grup elektrot vardır. Bunlar örtülerine katılan ve çalışma karakteristiklerini belirleyen farklı temel katkı maddelerine göre birbirlerinden ayrılırlar.

6.3.1. Elektrot Örtüsünü Oluşturan Maddelerin Görevleri Bir örtünün görevi hazırlanırken çok sayıda kimyasal bileşik kullanılır. Aşağıdaki tabloda çeliklerin kaynağında kullanılan örtülü elektrotların örtülerine katılan maddeler ve bunların görevleri verilmiştir. Madde Demir oksit Titanyum oksit Magnezyum oksit Kalsiyum fluorid Potasyum silikat Diğer silikatlar Kalsiyum karbonat Diğer karbonatlar Selüloz Ferro-manganez Ferro-krom Ferro-silisyum

Esas Görevi İkincil Görevi cüruf oluşturur Arkı kararlı kılar cüruf oluşturur Arkı kararlı kılar Yüzey gerilimini ayarlar ----------cüruf oluşturur Yüzey gerilimini ayarlar Arkı kararlı kılar Bağlayıcı* Cüruf oluşturucu ve Yüzey gerilimini ayarlar bağlayıcı Gaz oluşturur Arkı kararlı kılar Gaz oluşturur ----------Gaz oluşturur ----------Alaşımlandırma Oksit giderici Alaşımlandırma ----------Oksit giderici -----------

* Bağlayıcı: Örtüye mukavemet kazandırır ve örtünün elektrot çekirdeğine yapışmasını sağlar.

6.3.2. Örtünün Amacı ve Etkileri En önemli görevleri, arkın tutuşmasını ve sürdürülmesini sağlamak, cüruf ve koruyucu gaz oluşturarak kaynak banyosunu çevre atmosferden korumak ve metalurijik olarak etkilemektedir. Arkın iletkenliğini iyileştirmek için; - 47 -

Kaynak Tekniği Ders Notları • •

Daha kolay tutuşma sağlar Daha iyi kaynak özellikleri oluşturur.

Bir cüruf oluşturarak; • • • •

Damla büyüklüğünü etkiler Ark içindeki damlaları ve kaynak banyosunu zararlı etkilerden korur. Katılaşan banyoya form verir Hızlı katılaşmayı önler.

Bir koruyucu gaz oluşturarak • •

Organik maddelerden Karbonatlardan (örneğin CaCO3) Deoksidasyon ve bazen alaşımlama etkisi yapar.

6.3.3. Elektrot Örtüsünün Görevleri Örtülü elektrotlarla ark kaynağında elektrot örtüsünün kullanılmasının temel nedeni, erimiş kaynak metalini atmosferin kötü etkilerinden korumaktır. Aynı zamanda örtü, kaynak işlerinin başarısına katkıda bulunan birkaç ek görevi de yerine getirir. 6.3.3.1. Kaynak metalinin korunması Elektrot örtüsü ark içinde elektrot çekirdeği ile birlikte erir ve erimiş metalin yüzeyini kaplayarak havadaki oksijen ve azotun kaynak banyosuna girmesini önler. Erimiş örtü katılaştıktan sonra, kaynak dikişini oda sıcaklığına soğuyuncaya kadar korumaya devam eden bir cüruf oluşturur. İyi bir cüruf örtüsü oluşturmasının yanı sıra, örtü bileşimi bu cürufun kolayca kaynak metali yüzeyinden kalkmasını sağlayacak şekilde olmalıdır. Çünkü cürufun bir sonraki pasodan evvel tamamıyla kaldırılması gerekir. Tamamlanmış bir dikiş üzerinden kendi kendine kalkan bir cüruf arzu edilebilir gibi görünse de, bu istenen bir durum değildir. Çünkü kaynağın soğuma safhası sırasında cürufun kaynak dikişini örtmeye devam etmesi ve kaynak dikişini yüksek sıcaklıkta oksitleyebilecek hava girişini önlemesi gerekir. Cürufun kalkma kabiliyeti örtüye başka amaçla katılmış bileşenlerden de etkilenir. Bu nedenle cürufun kalkma kolaylığı elektrot örtüsünün cinsine bağlı olarak ta değişir. Atmosfer etkilerine karşı ek koruma, elektrot etkisine ark sıcaklığında ayrışan ve gaz oluşturan maddeler katılarak sağlanır. Bu gazlar ark atmosferinde havanın yerini alarak, oksijen ve azotun kaynak metaline geçme riskini azaltırlar. Bu maddeler, CO2 gazı oluşturan karbonatlar veya hidrojen ve CO atmosferi oluşturan selülozdur. 6.3.3.2. Arkın kararlığının sağlanması Arkın kararlılığını sağlama gereğini sık sık gündeme getirmemize rağmen bununla neyi kast ettiğimizi tanımlamak oldukça güçtür. Çalışma açısından arkın kararlı olması kaynakçı herhangi bir değişiklik yapmaya karar vermedikçe tüm dikiş boyunca arktaki şartların kendi kendine değişmemesi anlamına gelir. Bu; arkın tepesinin daima elektrot çekirdeğinin kesit merkezinde kalması ve ark sütununun daima elektrot ekseni ile aynı doğrultuda olması demektir. Örneğin, V ağızlı bir kaynak bağlantısında ark, elektrottan iş parçasına en kısa yolu arayarak, kaynak - 48 -

Kaynak Tekniği Ders Notları ağzının bir yüzeyinden diğerine hareket etmemeli, kaynakçı tarafından yönlendirildiği doğrultuda kalmalıdır. Aynı zamanda, elektrotun ucu üniform olarak erimeli ve erimiş metal kaynak banyosuna arkın kararlılığını bozmadan geçmelidir. Bir başka açıdan arkın kararlılığı, arkın kaynağın başlangıcında kolaylıkla tutuşturulabilmesi ve alternatif akım kullanılması halinde her bir yarım çevrimin başlangıcında arkın yeniden tutuşabilmesidir. Her iki halde de ark aralığındaki gaz mümkün olan en düşük gerilim değerinde hızla iyonize olmalıdır. İyonizasyon örtüye Titanyum oksit, Potasyum silikat ve Kalsiyum karbonat katılarak kolaylaştırılır. Gerekçe esasen başka amaçlar için örtüye katılan silikatlar ve oksitler aynı zamanda arkın kararlılığını da arttırırlar.

6.3.3.3. Dikiş yüzey profilinin kontrolü Örtü bileşenlerinin kaynak dikişinin profilini nasıl kontrol ettiğini anlamak için önce kaynak banyosunun yüzey geriliminin bu konuda oynadığı role bakılması gerekir. Eğer yüzey gerilimi yüksek ise erimiş metal yüzeyi dış bükey (konveks) hale gelir. Düz bir levha üzerinde sıvı, katı yüzeyle olan ortak yüzeyini azalmaya çalışır ve sıvı ile katı yüzeyin temas açısı 90°’ye kadar yükselir. Bir başka deyişle, erimiş kaynak metali katı esas metali ıslatmaz. Diğer taraftan, eğer sıvının yüzey gerilimi düşükse temas açısı küçüktür ve erimiş metal iyi bir ıslatma özelliğine sahiptir. Sonuçta banyo yüzeyi çok düz olur. Bu uç hallerin ikisi de kaynakta istenmez. Çok yüksek yüzey gerilimi yalnız kötü bir kaynak profili vermekle kalmaz, kaynak metalinin bir V ağzının kökünde üniform bir biçimde akmasını da engeller. Buna karşılık çok düşük yüzey gerilimi, kaynak profilinin kontrolünü ve kaynak banyosunun boyutlarının sınırlanmasını güçleştirir. Buna ek olarak ark birleşme yüzeylerini eritmeye fırsat bulamadan önce kaynak metalinin bağlantı yüzeylerinin üzerine akma tehlikesi de mevcuttur. Bu nedenle, uygulamada başarılı bir kaynak profili elde etmek için yüzey geriliminin uygun bir değerde olması gerekir. Ark kaynağında kaynak banyosunun yüzey gerilimini kaynak metalindeki oksijen seviyesi ile kontrol edilir. Kaynak metalindeki oksijen seviyesini ise örtünün içindeki oksijen miktarı belirler. Eğer kaynak metalinde oksijen az ise, bu element bir denge oluşuncaya kadar örtüden kaynak metaline iletilir. Örtüde oksijen miktarı ne kadar yüksek ise, kaynak metalindeki oksijen seviyesi o kadar yüksek olur. Düşük oksijenli bir kaynak yüksek bir yüzey gerilimine, yüksek oksijenli bir kaynak da düşük yüzey gerilimine sahiptir. Bazı hallerde, örtü formülü hazırlanırken yüzey profili göz önünde bulundurulan esas faktör değildir ve böyle bir durumda tatmin edici düzeyin altında bir profil kabul edilmelidir. Böyle bir durumla önemli ölçüde kalsiyum flüorit ve karbonat içeren örtülerde karşılaşılır. Bu örtüler düşük oksijen içerikleri nedeniyle daha iyi mekanik özellikler sağladığı için kullanılırlar. Ancak yukarıda görüldüğü gibi düşük oksijen yüzey gerilimini yükseltir ve bu tip örtülerle kaplı elektrotlar kullanılacak olursa, kaçınılmaz olarak dışbükey profile sahip dikişler elde edilir. 6.3.3.4. Pozisyon kaynağında kaynak metalinin kontrolü Cüruf, pozisyon kaynağı sırasında kaynak metalini yerinde tutmaya yardımcı olan bir kalıp gibi kullanılabilir. Bunun için sıvı cürufun üç fiziksel özelliği denge halinde tutulmalıdır. Birincisi, cürufun kaynağın kökünden serbestçe akabilecek akıcılığa - 49 -

Kaynak Tekniği Ders Notları sahip olmalıdır. Böylece kaynak dikişi katılaştığında cürufun dikiş içinde hapsolma tehlikesi ortadan kalkar. Bununla birlikte akıcılık çok fazla yüksek olmamalıdır. Aksi takdirde sıvı cüruf kaynak metalinden akarak uzaklaşır. Eğer cürufun yüzey gerilimi yeterli derecede yüksek ise problemin çözümü kolaylaşır. Çünkü yeterli ölçüde yüzey gerilimi cürufun bulunduğu yerde kalmasına yardımcı olur. Son olarak, cüruf, kaynak metalinin bağlantı yerinden akıp uzaklaşma eğilimini sınırlamaya yardımcı olan katı bir engel oluşturmak üzere hızla katılaşabilmelidir. 6.3.3.5. Kaynak metali bileşiminin kontrolü Örtülü elektronların en büyük avantajlarından biri, kaynak metalinin bileşiminin örtüye katılan alaşım elemanları vasıtasıyla ayarlanabilmesidir. Daha önce belirtildiği gibi, kaynak banyosunun oksijen içeriği, büyük ölçüde bu elementin örtü içindeki miktarına bağlıdır. Benzer olarak, örtüye ferromangan şeklinde manganez katılacak olursa bu manganez kaynak içine geçecektir. Kaynak dikişinde elde edilen gerçek manganez miktarı, kısmen manganez miktarına fakat aynı zamanda örtünün genel bileşimine de bağlıdır. Verilen bir örtü ve kaynak metali ikilisinde, alaşım elemanları bu ikisi arasında az-çok sabit bir oranda dağılırlar. Alaşım geçici şüphesiz iki yönde de olabilir. Eğer örtünün oluşturduğu cüruftaki manganez oranı daha düşük ise, bu element kaynak banyosundan cürufa doğru belli bir oran sağlanıncaya kadar geçer. Böylece sadece örtü bileşimini değiştirerek kaynak metaline bazı elementlerin ilave edilmesi veya kaynak metalinden bazı elementlerin uzaklaştırılması sağlanabilir. Bu geçiş mekanizmayla çok iyi bir kontrol gerçekleştirilebilir. Elektrot örtüsünün kalınlığı çok dar toleranslarda imal edilebilir. Böylece, örtü-çekirdek teli oranı üretimde sabit tutulabildiğinden, belli bir kaynak metali bileşimi elde etmek için gerekli alaşım elemanı miktarı elektrot imalatçıları tarafından hesaplanabilir. Genel anlamda kaynak metali bileşiminin kontrol edilmesinde göz önüne alınması gerekli olan üç temel husus vardır. Bunlar; alaşımlandırma, oksit giderme ve kirlenme olarak adlandırılır. 6.3.3.5.1. Alaşımlandırma Bitmiş kaynak metalinde oluşması arzu edilen bileşimle aynı bileşime sahip bir çekirdek teli kullanılıyorsa sadece cürufuna doğru alaşım elemanı kaybını engellemek yeterlidir. Bu durumda örtüye alaşım elemanı ilavesi gereksizdir. Bu demir dışı metallerde ve bazı paslanmaz çeliklerde uygulanan bir durumdur. Düşük karbonlu çekirdekle, karbon, karbon manganez çeliklerinde ve düşük alaşımlı çeliklerde alaşımlı çekirdek telleri pahalıdır ve bu nedenle alaşımlandırmayı kaynak banyosunda gerçekleştirmek tercih edilir. Diğer bir deyişle, çekirdek teli düşük karbonlu olup, manganez, krom ve molibden gibi alaşım elemanları örtüye katılır. Bu, elektrot imalatçısına önemli ölçüde esneklik verir ve değişik tip elektrotları aynı çekirdek teli ile imal etme olanağı sağlar. Bu durum, alaşımlı çeliklerin kaynağında kullanılan ve nispeten az sayıda üretilen özel bileşimdeki elektrotlar için elektrot imalatçısına büyük bir kolaylık sağlar. 6.3.3.5.2. Oksit giderme Eğer çelikteki erimiş kaynak banyosu çok miktarda oksijen içerirse, CO kabarcığı oluşur ve bunlar katılaşan kaynak metali içinde hapsolarak gözenekli bir kaynak dikişine neden olurlar. CO gazı, çözünmüş oksijenle çelikteki karbonun reaksiyonu sonucu oluşur.

- 50 -

Kaynak Tekniği Ders Notları FeO+C→Fe+CO(gaz) CO çelikte çözünemez ve çeliğin içinde gaz kabarcığı olarak atılır. Gözenek oluşturma dışında, bu reaksiyonla kaynak metalinde meydana gelen karbon kaybı kaynak metalini mukavemetini de etkiler. Bu reaksiyon yukarıdaki nedenlerden engellenmelidir ve elektrik ark kaynağında bu, örtüye oksit giderici maddeler ilave edilerek gerçekleştirilir. Bir oksit giderici, oksijene kuvvetli ilgiye sahip bir elementtir. Kaynak banyosuna bir oksit giderici katıldığında, oksijen karbonla reaksiyona girmek yerine oksit gidericiyle birleşmeyi tercih eder. Bu şekilde oluşan katı oksit kaynak banyosunun yüzeyinde yüzerek cürufa karışır. Çeliklerin kaynağında en çok kullanılan oksit giderici silisyum olup örtüye ferrosilisyum şeklinde katılır. Bu durumda kaynak banyosundaki oksit giderme reaksiyonu aşağıdaki gibi oluşur.

2 FeO + Si → 2 Fe + SiO 2 (Katı) Farklı metallerde diğer oksit gidericiler kullanılır. Örneğin; bakırın kaynağında oksijeni gidermek için fosfor veya çinko ilave edilir. Bunların örtü yoluyla katılması şart değildir. Çekirdek teline de katılabilirler. 6.3.3.5.3 Kirlenme (Contamination) Buraya kadar kaynakta arzu edilen iyileşmeleri sağlamak amacıyla örtüye katılan maddelerden bahsedilmiştir. Ancak örtüden zararlı etkilerin de gelebileceği göz önüne alınmalıdır. Elektrotları karşılaştırmak için kullanılan en faydalı teknik kontrollü koşullarda bir kaynak pasosu çekmek ve verilmiş bir zaman aralığında kaynak dikişinden yayınarak dışarı çıkan hidrojeni toplamaktır. El ile yapılan elektrik ark kaynağında en düşük hidrojen miktarı yüksek miktarda kalsiyum bileşikleri içeren elektrotlarla elde edilir. Örtü nedeniyle gelen diğer kirlenmeler genellikle bir kaza sonucu ortaya çıkar. Depolama sırasında örtüye yağ ve gres bulaşabilir. Asitle temizleme tanklarının civarında bırakılmış elektrotlar rutubetli sülfür buharı absorbe edebilir. Tüm bunlar örtü tarafından ark yoluyla kaynak banyosuna iletilirler. Bu nedenle, iyi kalitede kaynak dikişi elde etmek isteniyorsa, elektrotların dikkatli bir şekilde depolanması ve kullanılması gerekir. 6.4.

KAYNAK TEKNİĞİ

Elektrot kaynakçı tarafından tam izole edilmiş kaynak pensesine takılır. Akım şiddeti (amper) akım üretecinde uygun karakteristik eğrisi seçilerek ayarlanır. Ark gerilimi ise kaynakçı tarafından ark boyu tespit edilerek ayarlanır. Burada ark boyu arttıkça ark gerilimi de artar. Arkın tutuşturulması, elektrot ile iş parçası arasında kısa devre oluşturularak sağlanır. Daha sonra elektrot hemen yukarıya uygun ark boyuna kaldırılır ve ark tutuşturulmuş olur. Bu tutuşturma işlemi, hiçbir zaman kaynak ağzı dışında yapılmamalı ve kaynağa devam edildiğinde hemen üzerinden geçilecek bir noktada yapılmalıdır.

- 51 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Hava, normal şartlar altında kötü bir elektrik iletkenidir. Arkın tutuşturulması ve sürdürülmesi için ilk olarak elektrik iletkenliğinin sağlanması gerekir. Bu durum iyonizasyon olarak adlandırılır. Bu durumda elektrot ile parça arasındaki boşlukta bulunan havanın molekülleri ve diğer gazlar ayrışarak elektronlar ve iyonlar açığa çıkar. Ark içindeki elektronlar ve iyonlar yük taşıyıcı olarak görev yaparlar. Pozitif ve negatif yük taşıyıcılar, ark içinde kendilerine uygun kutba doğru hareket ederler, diğer bir deyişle elektronlar anoda (pozitif kutba) doğru giderken iyonlar katoda (negatif kutba) doğru hareket eder. Bu nedenle ark içinde her iki yönde çift kutuplu bir akım akışı mevcuttur. Uzun bir ark, kısa arka göre aynı akım şiddetinde ancak daha yüksek gerilimde yanar. Akım taşıyan her iletkenin çevresinde olduğu gibi arkın çevresinde de bir manyetik alan oluşur. Burada akım, elektrottan ark yoluyla parçaya geçer ve parça kutuplama klemensine doğru ilerler. Manyetik alan, ark bölgesinde bükülür ve başka bir yöne doğru genişler. Azalan manyetik kuvvet hatları yoğunluğunun bulunduğu bu alanda ark, bir saptırma etkisi ile karşılaşır. Bu olaya ark üflemesi denir. Diğer bir manyetik sapma nedeni demirin manyetik iletkenliğinin havanınkinden daha fazla olmasıdır. Büyük ferromanyetik demir kütleleri, bu nedenle arkı kendisine çeker. Arkın sapması neden ile birleşme hatları oluşabilir. Bu nedenle kaynakçının elektrota uygun bir eğim vererek ark sapmasını doğrultması gerekir. Parça kutup klemensinin ark üzerindeki etkisi de aşağıdaki durumlarda olduğu gibi pozitif yönde kullanabilir. a. Cürufun yeteri kadar kalın olmadığı yüksek kaynak hızlarında, parça kutup klemensi uzaklaştırılmalıdır. b. Kaynak banyosu ve cürufun birlikte akma tehlikesinin olduğu düşük kaynak hızlarında parça kutup klemensine doğru kaynak yapılmalıdır. c. Büyük demir kütlelerin yerleştirilmesiyle

çekme

etkisi,

kütlelerin

uygun şekilde giderilebilir.

Alternatif akımla kaynakta üfleme etkisi, doğru akımla kaynağa göre oldukça düşüktür. Ağır üfleme koşulları altında alternatif akımın kullanılması tavsiye edilir.

6.5.

ELEKTRİK ARK KAYNAĞININ KARAKTERİSTİK ÖZELLİKLERİ

6.5.1. Kaynak Akımı Örtülü elektrotlarla ark kaynağında doğru veya alternatif akım kullanılabilir. Belirli bir ölçüye kadar seçim tecrübeye veya kişisel tercihe göre yapılır. Ancak aşağıdaki faktörleri göz önüne almak gerekir: a) Tüm örtülü elektrotlar doğru akımla çalışabilir, ancak belirli örtü bileşimleri alternatif akımla kararlı çalışma olanağı sağlar. b) Transformatörlerin bakımı doğru akımda kullanılan jeneratör ve redresörden daha kolaydır. Alternatif akım üniteleri aynı zamanda daha sağlamdırlar.

- 52 -

Kaynak Tekniği Ders Notları c) Bir doğru akım arkı elektrot ekseni doğrultusundan sapabilir. Hazırlanmış kaynak ağzının kenarlarına doğru yönlenebilir veya hareket doğrultusunun önüne veya arkasına doğru eğilebilir. Ark üflemesi adı verilen bu davranış ark etrafında bir manyetik alan mevcut oluşundan kaynaklanır ve bu alan etkin çalışmayı ciddi bir biçimde engelleyebilir. Bununla birlikte ark üflemesi alternatif akımla kaynakta nadiren oluşur ve demir (çelik) ve nikel gibi manyetik metallerle ilişkili bir olaydır. d) Kaynak işlemindeki manyetik alanların iki temel kaynağı vardır. Çelik levhalar, boru veya profiller kaynaktan önceki üretim yöntemleri nedeniyle manyetikleşmiş hale gelebilirler. Bu durumda ark üflemesine karşı en başarılı çözüm ya bir ısıl işlemle veya elemanda değişken manyetik akımlar yaratmak gibi elektrik teknikleri kullanarak metali demanyetize etmektir. e) Kuşkusuz manyetik alanların en çok rastlanan kaynağı esas metalden kaynak akımının geçişidir. Arkın manyetik kuvvetler tarafından hareket ettirildiği doğrultu kaynak dönüş kablosunun bağlandığı yere göre değişir. Çözüm genellikle bağlantı yerini değiştirmekle elde edilir. Kaynak kablosunu iş parçasının etrafını sararak ta bir miktar iyileştirme sağlamak ta mümkündür f) Bir alternatif akım arkını sürdürmek için daha yüksek boşta çalışma gerilimi (B.Ç.G) gerekir. Alternatif akımda, kutup değiştirirken akımın sıfır olduğu her sefer (saniyenin her yüzde birinde) ark söner. Eğer kaynak banyosunun erimiş halde kalması isteniyorsa, arkın derhal tutuşması gerekir. Bu ise akımın sıfıra gittiği her zaman elektrota 80 V’dan daha fazla gerilimin uygulanmasını gerektirir. Bu yüksek gerilim insan emniyeti açısından tehlike yaratır. Daha düşük (60 V) B.Ç.G’ne sahip doğru akım sadece bu nedenle tercih edilir. Değiştirilmiş güç üniteleri ve yeni tip örtüler alternatif akımın yüksek gerilime ihtiyaç kalmaksızın kullanılabilmesine olanak sağlamaktadır. 6.5.1.1. Elektrik Aralıkları

Ark

Kaynağı

Elektrotları

İçin

Uygun

Kaynak

Akımı

Elektrik ark kaynağındaki elektrotların çekirdek telleri genellikle 450 mm uzunlukta olup, çapları 2,5 ila 6mm arasında değişir. Elektrik bağlantısı elektrotun sapından yapıldığı için bütün kaynak akımı çekirdek boyunca akar. Çekirdek telinin bir elektrik direnci mevcuttur ve bu nedenle, akımın geçmesiyle birlikte çekirdekte ısı üretilir. Oluşan ısı nedeniyle sıcaklık çok yükselirse, elektrotta erken erime tehlikesi ortaya çıkar. Ancak bu olmadan önce örtü hasara uğrayabilir: sıcaklığın etkisi örtü maddeleri içindeki rutubeti buharlaştırarak örtünün ince parçalar halinde kalkmasına ve elektrotun bazı bölgelerinin çıplak kalmasına neden olur. Aynı zamanda, bazı alaşım elemanlarında meydana gelen oksidasyon kaynak dikişi bileşimini de etkiler. Elektrot imalatçıları bu hususları göz önünde bulundurarak, her bir elektrot çapı için uygulanabilecek en yüksek akım değerini verirler. Arkın kararsız hale geldiği bir alt akım değeri de mevcuttur. Aşağıdaki tabloda elektrik ark kaynağı elektrotları için tipik akım aralıkları verilmiştir. Gerçek akım değerleri örtünün tipine ve bileşimine bağlı olarak değişir ve bu değerler üreticiler tarafından kendi ürünleri için belirlenir.

Elektrik Ark Kaynağı Elektrotları İçin Akım Aralıkları Tel çapı(mm) Akım (A) - 53 -

Kaynak Tekniği Ders Notları En düşük 55 65 110 150 220 220

2.5 3.25 4.00 5.00 6.00 6.30

En yüksek 90 130 185 250 350 350

6.5.2. Elektrotlarda amper ayarı Elektrotlarda amper ayarı elektrotların çaplarına, örtülerinin cinslerine ve örtü kalınlıklarına göre değişir. d m s

ince örtü orta kalınlık örtülü kalın örtülü

D< 120 X % t D 120 ila 145 X % t D> 145 X % t

İnce örtülü elektrotlarda mm başına 30 ila 35 A., orta kalın örtülü elektrotlarda 35 ila 40 A., Kalın örtülü elektrotlarda 40 ila 45 A. Akım kullanılır.

ÖRTÜ TİPİ ( Kalınlığı ) İnce : 30-35 A. Orta kalın: 35-40 A. Kalın : 40-45 A.

Amper ayarı çizelgesi ELEKTROT ÇAPLARI 2 2,5 3,25 4 60-70 75-85 95-115 120-140 70-80 85-100 110-130 140-160 80-90 100-115 130-145 160-180

5 150-175 175-200 200-225

6.5.3. Kaynak hızı Kullanılan tertip elektrotun çapına, kullanılan akım şiddetine ve pozisyonuna göre değişir. ELEKTROTUN ÇAPI 2 X 300 2,5 X 350 3,25 X 350 4 X 450 5 X 450

ZAMAN (saniye) Rutil Bazik 47 ---------52 65 70 65 115 103 118 118

Kaynak metalinin mekanik özelliklerini gösteren mukavemet değerleri esas metalinkilerle eşit veya biraz daha büyük olmalı ve bileşimi ile fiziksel özellikleri de aynı veya ona çok yakın olmalıdır. Bu bakımdan uygun elektrot seçimi için esas metalin özelliklerinin bilinmesi gereklidir. Esas metalin özelliklerinin bilinmediği hallerde işin durumuna göre mıknatıs testi, alev testi, kıvılcım testi gibi kolay yapılabilen atölye testleri ile kimyasal analiz, çekme özelliklerinin saptanması gibi laboratuar muayenelerine gerek vardır. 6.5.4.

Elektrot Türünün Seçimi - 54 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Bilinen bir esas metal ve tanımlanmış bir kaynak işlemi için elektrot seçiminde şu hususlar göz önünde bulundurulur. Esas metalin mukavemet özellikleri : Esas metalin mukavemet özellikleri her zaman bilinmelidir. Özelikle az karbonlu ve az alaşımlı yapı çeliklerinde, elektrot seçimi esas metalin çekme ve akma mukavemetlerine göre yapılır. Esas metalin kimyasal bileşimi : Esas metalin kimyasal bileşiminin bilinmesi zorunludur; az karbonlu ve az alaşımlı yapı çeliklerinde kaynak metali ve esas metalin bileşiminin uyumu önemli bir sorun değildir. Buna karşın alaşımlı çelikler, demir dışı metal ve alaşımları halinde bu konu çok önemlidir. Kaynak metali ve esas metalin kimyasal bileşimi uyumlu olmak zorundadır. Kaynak pozisyonu : Her tür elektrot belirli bazı kaynak pozisyonları için uygundur; elektrot seçiminde bu önemli konu da gözden uzak tutulmamalıdır. Kaynak akımı : Her tür kaynak elektrotu belirtilmiş olan akım türü (doğru akım veya alternatif akım) ve kutuplanma (ters kutuplanma, doğru kutuplanma) ile kullanılmak koşulu ile üretilmiştir. Bu durumlarda, eldeki kaynak akım üreteci nedeni ile elektrot seçiminde bu konu büyük etken olarak ortaya çıkmaktadır. Kaynak ağzı dizaynı : Elektrot seçiminde, elektrotun nüfuziyet de önemli bir etmendir. Örneğin; küt alın birleştirmelerde veya kök aralığı bırakılmadan X, V, U kaynak ağızlarında nüfuziyeti fazla olan elektrotlar, ince parçaların kaynatılması halinde nüfuziyet az olan türde elektrotlar seçilmelidir. Kaynaklanan parçanın kalınlığı ve biçimi : Kalın kesitlerde ve karışık biçimli parçalarda kaynak gerilmeleri nedeni ile özellikle kök pasosunun çatlamaması için sünek kaynak metali veren elektrotlar tercih edilmelidir. İşletme koşulları: Aşırı yüksek veya düşük sıcaklıktaki ortamlarda çalışan, darbeli yüklere maruz kalan parçalarda kaynak metali, esas metalin bileşiminde ve aynı zamanda da tok olmak zorundadır. Bu gibi hallerde bazik örtülü elektrot kullanılmalıdır. Çalışma koşulları ve prodüktivite : Bazı tür elektrotlar yüksek verimlidir; erime güçleri yüksektir dolayısı ile bu tür elektrotların kullanılması halinde kaynak süresi kısalır ve ekonomi sağlanmış olur. Yalnız bu tür elektrotlar ancak bazı kaynak pozisyonlarında kullanılabilir. Koşulların uygun olduğu hallerde, bu tür elektrotlar tercih edilmelidir. 6.5.5. Elektrot çapının saptanması : Uygun elektrot çapının saptanmasında şu hususların göz önüne alınması gereklidir; a) Kaynak pozisyonu, birleştirme türü ve kaynak ağzı geometrisi b) Kaynak metalinin özelliklerini etkilemeden elektrotun yüklenebileceği akım şiddeti c) Esas metalin kütlesi ve kaynak sonrası ilk özelliklerini koruma konusundaki davranışı d) Kaynak esnasında uygulanan ısıya gerilmelerine konstrüksiyonun davranışı

ve

bunun

oluşturduğu

kaynak

e) Parçaya kaynak öncesi veya sonrası ısıl işlem uygulanabilirliği - 55 -

Kaynak Tekniği Ders Notları f) Kaynaklı bağlantıların kalitesi konusunda özel koşullar g) Ekonomi h) Her kalınlıktaki iş parçası aynı kalınlıktaki elektrotla kaynak edilemez. Bu sebeple elektrotlar muhtelif çaplarda imal edilirler. Parça kalınlığına göre elektrot seçimi şöyledir; PARÇA KALINLIĞI 1 ila 1,5 mm 1,5 ila 2,5 mm 2,5 mm.den kalın 8 mm.den kalın

6.6.

ELEKTROTUN ÇAPI 2 mm 2,5 mm 3,25 mm İlk paso 3,25 mm sonra 4 ila 5 mm.

ELEKTRİK ARK KAYNAK HATALARI

Elektrik ark kaynağında görülen en önemli kaynak hataları, yanma oluğu, cüruf kalıntıları, gözenek ve uç krater lunkeridir. Yetersiz nüfuziyet veya kökte erime azlığı gibi hatalar, yönteme özgü olmayıp kaynakçının becerisiyle ilgilidir. Benzer şekilde çatlak oluşumu da malzemeyle yakından ilgilidir. 6.7.

ELEKTRİK ARK KAYNAĞINDA İŞ GÜVENLİĞİ

a) Yanıcı gazların, sıvıların, patlayıcı ve parlayıcı yanında veya yakınında kaynak yapmayınız. b) Arkasında, içinde ne olduğunu bilmediğiniz, depo, sarnıç gibi cisimle kaynak yapmayınız. c) Tamamen kapalı, havalandırması olmayan tank, sarnıç, depo gibi yerlerde kaynak yapmayınız d) Kablolar iyi izoleli olmalı eğer izolesi sıyrılmış bir yeri varsa tamir edilmelidir.

e) Kaynak pensesi işi bittiğinde izole edilmiş bir yere konmalı ayak altında bırakılmamalıdır. f) Kaynak motorunun prizi her akşam prizden çıkarılmalı ve kablo toplanmalıdır. g) Kaynakçılar kaynak dikişi üzerindeki çapağı kırarken mutlaka çapak maskesi takmalıdır.

- 56 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

BÖLÜM 7. GAZALTI ARK KAYNAĞI 7.1.

TARİFİ VE SINIFLANDIRILMASI

Kaynak yapılacak bölgenin bir gaz ortamı ile korunduğu, ark kaynağı türü “Gazaltı Ark Kaynağı” olarak adlandırılır. Koruyucu gazla kaynak olarak da bu kaynak usulü ilk defa 1926 yılında “Alexender” usulü olarak ortaya çıkmıştır. Bu usulde kaynak bölgesi, Metanol gazı ile korunmaktaydı. Bundan başka yine1926 senesinde yerinin hidrojen gazı ile korunduğu “Ark Atom” ve 1928’de oksi-asetilen alevi ile korunan “Arcogen” usulleri geliştirilmiştir. Daha sonraki senelerde yapılan çalışmalarda, koruyucu gaz olarak Helyum ve Argon gibi soy gazlar, Karbondioksit gibi aktif gazların kullanılması uygulama alanına girmiştir. Gaz altı kaynağında arkın teşekkülü için kullanılan elektrot malzemesi ve koruyucu gazın cinsine göre, aşağıdaki gibi sınıflandırma yapılabilir: a)Erimeyen elektrotla yapılan gazaltı kaynağı -Erimeyen iki elektrotla yapılan gazaltı kaynağı (Ark Atom Kaynağı) -Erimeyen bir elektrotla yapılan gazaltı kaynağı (TIG) b)Eriyen elektrotla yapılan gazaltı kaynağı -Çıplak elektrotla soygaz atmosferi altında gazaltı kaynağı (MIG) -Eriyen metal elektrot ile, karbondioksit atmosferin altında gazaltı kaynağı(MAG) 7.2.

TIG Kaynağı

TIG sembolü “Tungsten Inert Gas” kelimelerinin baş harflerinin alınmasıyla meydana gelmiştir. TIG kaynağında Tungsten elektrot ile iş parçası arasında ark teşekkül ettirir ve bu ark havanın tesirinden Argon veya Helyum gazı atmosferinle korunur. Kaynak işlemi için ayrıca, kaynak ilave metaline ihtiyaç vardır. Şekil 1’de TIG kaynağı prensibi görülmektedir. ABD’de ilk geliştirildiği yıllarda Magnezyum gibi hafif metal alaşımlarının kaynağında, Helyum gazı koruyucu atmosferinde yapılmıştır (Heliark kaynağı). 7.2.1.TIG Kaynağındaki Koruyucu Gazlar TIG kaynağında başlangıçta Helyum, daha sonra Argon gazı kullanılmıştır. Her iki gazda, tek atomlu ve soydur. Bu sebepten diğer elementlerle birleşmezler, renksiz ve kokusuzdurlar, yanmazlar. Helyum gazı havadan hafif, Argon ise ağırdır. Bu sebepten Helyum uçar ve koruma kabiliyeti azdır. Fakat Argon, havadan ağır olması sebebiyle erimiş metali daha iyi korur. Yüksek akım şiddetini kullanılması gereken hallerde, Helyum gazı kullanılır. Çünkü bu gaz, daha yüksek ark gerilimi verir. Hafif metal ve alaşımların kaynağında kullanılan Argon gazını çok saf olması gerekir (%99,99). İçerisinde bulunabilecek su buharı, Oksijen ve Azot gibi gayri safilikler kaynağın kalitesini düşürür. Bu sebepten paslanmaz çelik, bakır ve alaşımlarının

- 57 -

Kaynak Tekniği Ders Notları kaynağında Oksijen ve Azotun oranları sırasıyla %0,1 ve 1,5 ‘in altında olması gerekir. Argon gazı 150-180 atmosfer basınçta ve içerisinde 6 ila 9 metreküp gaz ihtiva eden tüplerde taşınır. Tüpteki basınç, basınç düşürme manometreleriyle kullanma basıncına dönüşür.

7.2.2. TIG Kaynağının Çalışma Prensibi Bu metotta kaynak işlemi için gerekli ısı, Tungsten elektrot ile kaynak edilecek bölge arasında oluşturulan arktan sağlanır. Kullanılan elektrotlar tüketilmeyen tipteki Tungsten elektrotlardır. Bunlar ya saf veya Tungstenin Toryum veya Zirkonyum ile alaşımlarıdır. Eriyik haldeki kaynak banyosu, ısıdan etkilenen bölge, Tungsten elektrot torç kanalıyla gönderilen koruyucu gaz (çoğunlukla Argon) tarafından atmosferin zararlı etkilerine karşı korunur. Ark, iyonize haldeki gaz içerisinde meydana gelir. Bu durumda koruyucu asal gaz elektron kaybederek pozitif olarak yüklenerek iyonize olur. Ark alnı içerisinde bu iyonlar pozitif kutuptan negatif kutba doğru; elektronlar ise negatif kutuptan pozitif kutba doğru akarlar. Anan metal ve dolgu teli ark sıcaklığı ile ergitilerek kaynak işlemi gerçekleştirilir. Dolgu teli genellikle kalın parçaların kaynağında kullanılır. Kaynak banyosuna otomatik olarak veya elle yandan verilir. 7.2.3.

TIG Metodunda Arkın Oluşması

a) Doğru akımda: yüksek frekans devresi yoksa(kritik olmayan işlerde) Tungsten elektrot iş parçasına hafifçe dokundurularak geri çekilerek belli mesafede(ark mesafesinde) tutulur. Kritik işlerde ise yüksek frekans devresi,Tungsten elektrotu iş parçasına dokundurulmadan arkın oluşturulmasını sağlar,daha sonra bu devrede otomatik kesilir.

b) Alternatif akımda: TIG metodunda alternatif akım kullanılıyorsa arkın oluşturulması yüksek frekans devresi sayesinde sağlanır ve kaynak işlemi süresince yüksek frekans devresi kesilmez sürekli devrede kalır. Bu durumda Tungsten elektrot iş parçasına hiçbir zaman dokundurulmaz. 7.2.4.

TIG Kaynak Metodunun Avantaj ve Dezavantajları:

Avantajları: 1. 2.

3. 4. 5. 6. 7. 8.

Sanayide kullanılan hemen hemen bütün metallerin ve alaşımların kaynağında kullanılabilir. Curufsuz bir kaynak dikişi elde edildiğinden kaynak sonunda temizleme işlemine gerek yoktur. Sıçrama problemi yoktur. Dolgu teline her zaman ihtiyaç yoktur. Her pozisyonda rahatça kaynak yapma imkanı vardır. Pals (darbeli) akımın kullanılabilme imkanı olduğundan çok ince metallerin kaynağı çarpılma olmadan mümkündür. Ark ve kaynak banyosu net bir şekilde görülebilir. Dolgu telinin ergime miktarı orantılı değildir,yani yüksek akım kademesinde de dolgu telinin erime miktarı aynıdır.

Dezavantajları : - 58 -

Kaynak Tekniği Ders Notları 1.

2. 3. 4. 5.

Kaynak hızı diğer bazı kaynak yöntemlerine nazaran rölatif olarak yavaştır. Tungsten elektrottun ucu dikkat edilmezse kolaylıkla bozulabilir. (metal yapışması, uç kırılması, bombe oluşması gibi) ve dikiş içersinde Tungsten parçaları hata olarak kalır. Kalın metallerin kaynağı için çok iyi bir metot değildir. Ergime oranlarının düşüklüğü ile) Arkın her türlü cereyanından korunması gerekir. Aksi halde koruyucu gaz ark’ı gerektiği gibi korumaz. İlk yatırım maliyeti diğer metotlara göre yüksektir

7.2.5.

Akım Membaı

TIG kaynağında, doğru veya alternatif akım kullanılabilir. Fakat Alüminyum ve Magnezyum alaşımlarının kaynağında alternatif akım kullanılması gerekir. Doğru akımda elektrotun negatif kutba bağlanması durumunda(Direkt Kutuplama) derin bir nüfuziyet sağlanır, fakat erimiş banyoda elektriksel temizleme tesiri yoktur. Bu sebepten dolayı yüzeyde oksit tabakasının meydana geldiği, hafif metallerin kaynağında böyle bir kutuplama doğru değildir. Direk kutuplama, Bakır ve Paslanmaz çelik gibi malzemelerin kaynağında uygun olmaktadır. Ters kutuplama halinde, elektrot fazla ısınır ve bu kutuplama hafif metallerde ince sacların kaynağında kullanılır. Alternatif akım kullanılması halinde direkt ve ters kutuplamadakinin arası bir dikiş formu elde edilir. Akım üretici olarak jeneratörler, redresörler ve transformatörler kullanılabilir. Fakat iki tür akım da verebilmesi sebebiyle daha çok redresörler kullanılmaktadır. 7.2.6.

Kaynak Tekniği

Kaynak kalitesinin yüksek olması için, kaynak ağızlarının ve ilave metalinin iyi temizlenmesi gerekir. Kir ve pislikler, mekanik olarak temizlenmelidir. Kimyasal temizleyicilerin(trikloretilen gibi) kullanılması, ark sıcaklığında zehirli gazların teşekkülüne sebep olabilir. Kaynak işlemi genel olarak sağdan sola doğru yapılır. Hamlaç ve kaynak teline verilecek hareketler, oksi-asetilen kaynağındaki gibidir. Alüminyum ve alaşımlarının kaynaklarında sac kalınlığının 16mm’yi aştığı durumlarda 150oC’lik bir ön tavlama faydalı olur. Ark önce başka bir parça üzerinde tutuşturulduktan sonra, esas kaynak edilecek parçalar üzerine getirilmelidir. Parçalarda meydana gelebilecek distorsiyonları azaltmak için, parçaların kaynaktan önce tespiti ve aksi yönlerde tertiplenmesi gerekir. Dökme parçaların kaynağında da çatlama meyli sebebiyle, 150 ila 250 oC arasında bir ön tavlama tatbik etmek gerekir. TIG kaynağı özellikle Bakır, Magnezyum ve alaşımlarıyla, Paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılır. 7.3.

MİG/MAG KAYNAĞI (ERİYEN ELEKTROTLA GAZALTI KAYNAĞI) - 59 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

MİG/MAG kaynağı, koruyucu gaz kullanılarak yapılan (Gaz altı) ark kaynak yöntemleri arasında yer alır. Koruyucu gaz türüne göre; a. Metal Inert Gaz (MIG) Kaynağı b. Metal Aktif Gaz (MAG) Kaynağı olarak ayrılır. MAG kaynağı da kendi içinde ayrıca kullanılan koruyucu gaz türüne göre; a. MAGC (CO2) Kaynağı b. MAGM (karışım gaz) Kaynağı olarak ikiye ayrılır. 7.3.1.

MİG KAYNAĞI

Soy gaz atmosferi altında ergiyen elektrotla yapılan bu gaz altı kaynağı türü SIGMA kaynağı olarak ta bilinir. Soy gaz olarak genellikle, Argon gazı kullanılmaktadır. MIG kaynağı, TIG kaynağının benzeridir, ancak ark, iş parçası ile otomatik olarak bağlanan tüketilebilen cinsten olan elektrot arasında meydana gelmektedir. Argon, Helyum ve bunların karışımı bütün metallerin kaynağında kullanılabilir olmasına rağmen sadece demir dışı malzemelerin kaynağında kullanılmaktadır. Çelik kaynağında ark kararlılığını sağlamak ve sıvı metal sıçramasını önlemek amacıyla bir miktar oksijen ve karbondioksit ilavesi yapılır. Deoksidan (oksijen giderici) elektrot kullanılması halinde daha ucuz olan karbondioksit tek başına kullanılabilir. Özel örtü gazları elektrottan kaynak parçasına metal transferi, ısı transferi, nüfuziyet ve dikiş tabanında yana doğru nüfuziyet kabiliyeti üzerinde önemli derecede etkiye sahiptir. Akımın dalga formunu değiştirmek için çok değişik elektronik kontrol sistemleri kullanılabilir. Böylece metal transfer şekli damladan, spreye ve kısa devre damlaları formuna dönüştürülebilir. Gazmetal ark kaynağı hızlı ve ekonomiktir. Cüruf teşekkülü söz konusu olmadığından bu yöntem kolaylıkla otomatize edilebilir. Kaynak başlığı hafif kompakt ve küçük hacimli olduğundan el ile de kolaylıkla kaynak yapılabilir. Gazmetal arkı için çok çeşitli endüstriyel robot sistemleri geliştirilmiştir. Ancak düzenli çalışma için robotların bilgisayar devreleri, kaynak prosesinin yüksek frekans etkileşiminden korunmalıdır. 7.3.2.

MAG KAYNAĞI

Ergiyen elektrotla CO2 atmosferleri altında yapılan MAG kaynağı gaz altı kaynak yöntemlerinin diğer bir şeklidir. MIG kaynağından tek farkı kullanılan koruyucu gazın CO2 olmasıdır. Bu sebeple MIG kaynak donanımı MAG kaynağında da kullanılabilir. MAG kaynağı alüminyum ve alaşımları gibi kolayca oksitlenen malzemelerin kaynağında kullanılmaz. Günümüzde büyük oranda çeliklerin kaynağında kullanılmaktadır. CO2 gazı kokusuz, renksiz ve havadan daha ağır bir gazdır. Saf ve rutubet içermemesi gerekir. Gaz içindeki nem dikişi gevrekleştirir ve gözenek teşekkülüne yol açar. Kaynak sıcaklığında CO2 parçalanarak Com Oksijene ayrışır. Ayrıca CO2, sıvı - 60 -

Kaynak Tekniği Ders Notları haldeki demirle reaksiyona girerek demir oksit oluşturur. Demir oksit ise bünyesine N ve Si olarak bu elementlerin kaybına ve dikişte fakirleşmelerine sebep olur. Bu kaybın karşılanabilmesi için kaynak telinin bu elementlerce zengin olması gerekir. MAG kaynağında kullanılan üfleçlerin prensibi MIG kaynağındaki üfleçlere benzemektedir. Bu yöntemde de kaynak bölgesine üfleç içinde sürekli beslenen bir tel elektrot kullanılmaktadır. Kaynak üfleçleri su ve gaz soğutmalı olarak imal edilmektedir. MAG kaynağında kullanılan tellerin, kaynak esnasında meydana gelebilecek kayıpları karşılayacak kimyasal kompozisyonda olmaları gerekmektedir. Tellerin en fazla kullanılanları 1.6, 2.4 ve 3.2 mm çapındadır. Kaynak dikiş kalitesi, kaynak telinin kalitesine, CO2 gazının safiyet derecesine ve kaynak esnasında kullanılan miktara bağlıdır. MAG kaynağında doğru akım ve ters kutuplama kullanılır. Sabit gerilimli kaynak makinalarıyla yapılır. Ergime hızı akım gücüne bağlıdır. MAG kaynağında, kısa ark boyuyla çalışır. Ark boyu 1 ila 2mm arasındadır. Kaynak tabancası mümkün olduğu kadar, parçaya dik olarak tutulmalıdır. Ark boyunun büyük tutulması halinde ise, dikiş içerisinde gaz kabarcıkları kalır. Kaynak otomatik veya el ile yapılabilir. El ile yapılması halinde bütün pozisyonlarda kaynak gerçekleştirilebilir. Otomatik MAG kaynağı ile derin nüfuziyet ve muntazam görünüşlü dikişler elde edilmektedir. Ark kaynağının bütün yöntemleri birleştirme yanısıra tamir veya eksik kısımları doldurma amacıyla standardize edilmiş ve belirli işaretlerle gösterilen dolgu malzemeleri kullanarak doldurma kaynağı olarak da kullanılabilirler. 7.3.3.

YÖNTEMİN PRENSİBİ

bu yöntemde ark, eriyen bir tel elektrot ile iş parçası arasında yanar. Koruyucu gaz inert( soy) ve aktif olabilir. Bir tel makarasından gelen tel torca iletilir. Telin bu dış ucunda akım kontak borusu yer alır. Kontak borusu, gaz memesinin içinde eşeksenli olarak bulunur. Kontak borusunun alt ucundan arka kadar olan tel boyu olarak tarif edilir. Serbest tel boyunun uzunluğu, mm cinsinden tel çapının 10 ila 12 katı olmalıdır. Kontak borusu mesafesi, serbest tel boyu ile ark boyunun toplamıdır. Ark ve kaynak bölgesi, gaz memesinden çıkan koruyucu gaz tarafından örtülür. Koruyucu gazın akış debisi 1/sn cinsinden olmak üzere tel çapının 10 ila 12 katının arasındadır. 7.3.4.

MIG/MAG KAYNAK DONANIMI

MIG/MAG kaynağında kullanılan kaynak donanımı, akım üretecinden tel ilerletme ünitesinden ve ucunda torç bulunan hortum paketinden oluşur. MIG/MAG kaynağında esas olarak doğru akım kullanılır. Elektrot, akım üreticinin pozitif kutbuna bağlıdır. Akım üretici olarak redresör veya sabit gerilim karakteristikli inverter kullanılır. Karakteristik eğrisinin yataylığı çok önemlidir, iç ayar sağlanabilir. MIG/MAG kaynağında değişik tel besleme düzenekleri mevcuttur. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerin MIG/MAG kaynağında kullanılan tel elektrotlar TSEN 440 ta standartlaştırılmıştır. Bu teller arasındaki esas fark, içlerindeki Mn ve Si miktarından kaynaklanır. Bu elemanlar, kaynak metalinin deoksidasyonu için gereklidir. Ancak kaynak banyosunun akıcılığını ve dolayısıyşa kaynağın - 61 -

Kaynak Tekniği Ders Notları özelliklerinide etkilerler. Çapları 0.6mm den 6mm ye kadar değişir. En sık kullanılanları 0.8, 1,1.2 ve 1.6 mm dir. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerin kaynağında kullanılan teller bakır kaplıdır. Bakır kaplama genellikle gözeneklidir ve korozyona karşı özel bir koruma sağlamaz. Ancak ilerletme motorunun ruloları arasından geçişini kolaylaştırır ve akım iletimini iyileştirir. 7.3.5.

MIG/MAG KAYNAĞINDA KAYNAK TEKNİĞİ

MIG/MAG kaynağında belirli bir karakteristik ayarı seçildikten sonra tel ilerletme hızının ayarlanması için kaba ve hassas ayarlar mevcuttur. Bu anahtarları akım üreticinin ön panelinde yer alır. Ark boyunun her değişiminde arkın direncide değiştiğinden,dolaylı olarak akım şiddeti değiştirilmiş olur. Ark gerilimi, akım üretici üzerinde karakteristik eğrisi değiştirilerek ayarlanır. Optimum bir ark boyu elde etmek için, akım şiddeti ve ark geriliminin belirli bir orana sahip olması gerekir. Ancak ark boyu da buna bağlı olarak bir miktar kısalır. Bu durumda aynı anda daha yüksek bir karakteristik seçilmelidir. bu şekilde optimum ark boyu ayarlanabilir. Gerçekte tek bir ideal çalışma karakteristiği mevcut olmayıp kullanılabilecek bir çalışma bölgesi vardır. 7.3.6.

MİG/MAG KAYNAĞININ UYGULAMA ALANLARI

MIG/MAG kaynağının uygulanma oranı, diğer eritme kaynak yöntemleri arasında günümüzde %70’in üzerine çıkmıştır. Kısmi mekanize, tam mekanize veya otomatik olarak uygulanabilir. Robotla yapılacak kaynak işlemlerine çok uygun bir kaynak yöntemi olduğundan, günümüzde kaynak robotlarının en çok uygulandığı yöntemler arasındadır. Bu kaynak robotu, 3’ten fazla eksene sahip olmalı ve hassas şekilde programlanabilmelidir. Genellikle 5 veya 6 eksenli mafsal kollu robotlar kullanılmaktadır. 7.3.7.

MIG/MAG KAYNAĞINDA GÖRÜLEN KAYNAK HATALARI

MIG/MAG kaynağında yönteme özgü kaynak hataları birleşme hatası ve gözenektir. Birleşme hatası, gerekenden düşük veya yüksek ark gücü ayarlanması durumunda ortaya çıkar. Gerekenden düşük ark gücü, esas metalin erimesine yeterli gelmez gerekenden yüksek ark gücünün yol açtığı aşırı erime veya çok yavaş kaynak hızı nedeni ile kaynak banyosunun öne akması da birleşme hatalarına neden olmaktadır. Gözenekler, kaynak metalinin katılaşması sırasında metal içinde sıkışan gaz kabarcıklarıdır. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerin kaynağında gözenek oluşumunun en önemli nedeni azottur. Azot, çevredeki atmosferden gelir gaz akış debisine ve torç ile parça arasındaki mesafeye dikkat edildiğinde bu tip gözeneklerin oluşumu önlenebilir. Ayrıca su soğutmalı torçlardaki contaların su sızdırması, torcun gerekenden fazla eğik tutulması, aşırı rüzgarlı havalarda veya ortamlarda kaynak yapılması, torç ağzının sıçramalarla tıkanmış olması da gözeneğe neden olur.

- 62 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

BÖLÜM 8. PLASTİK MALZEME KAYNAĞI Plastik malzeme (yapay madde) kaynağı, aynı ya da farklı cinsten termoplastik, yani ısıyla sertleşmeyen plastik malzemeyi ısı ve basınç kullanarak, aynı cinsten bir plastik ek malzeme katarak ya da katmandan birleştirmektir. Kaynak işlemi, kaynak yapılacak parçaların birbirine temas eden yüzeylerinin, sıcak plastik hale geldikleri sıcaklık aralığında yapılır. Bu sırada sınır yüzeylerindeki serbest hareketli molekül zincirleri birbiri içerisine akarak kümeleşir. Birleştirilecek parçaların temas yüzeylerinin ısınma şekline göre, aşağıdaki plastik malzeme kaynağı yöntemleri söz konusudur: 8.1.

Sıcak Gaz Kaynağı

Birbirine kaynak edilecek olan yüzeyler sıcak gazlarla (genelde hava ile) ısıtılarak birbirine bastırılır, kaynak ilave malzemesi ile veya kaynak ilave malzemesi olmadan kaynak gerçekleştirilir. Plastiklerin oksitlenmeye karşı hassasiyetleri nedeniyle oksijen ve yanıcı gazlar sıcak gaz kaynağında kullanılmaz. Yanmayan gazlarda yine de dikkatli olmak gerekir. 8.2.

Sıcak Eleman Kaynağı:

Temas yüzeyleri, gerekli kaynak sıcaklığına kadar uygun bir sıcak eleman ile ısıtıldıktan sonra, basınç altında ek bir malzeme katarak ya da katmadan kaynak yapılır. 8.3.

Sıcak Kama Kaynağı:

Birbiri üzerine bindirilen parçaların temas yüzeyleri, araya konan gezer bir sıcak kama ile ısıtılır ve bunun arkasından da basınç uygulanarak kaynak yapılır. 8.4.

Sıcak İmpuls Kaynağı:

Birbiri üzerine bindirilen parçaların temas yüzeyleri, sıcak elemanın ısı impulsu ile ısıtılır ve basınç altında kaynak yapılır. 8.5.

Basınç Alın Kaynağı:

İki parçanın alın alına getirilen yüzeyleri, araya konulan bir eleman ile ısıtılır ve elemanın çekilmesiyle birbirinin üzerine bastırılmak suretiyle birleştirilir.

8.6.

Sürtünme Kaynağı: - 63 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Temas yüzeyleri (çoğunlukla dönen parçaların) sürtünme ısısı ile gerekli kaynak sıcaklığına kadar ısıtılırlar ve basınç altında ek malzeme katmadan kaynak yapılır. 8.7.

Yüksek Frekans Kaynağı:

İki parçanın temas yüzeyleri bir yüksek frekans kaynağının kondansatör alanında gereken kaynak sıcaklığına kadar ısıtılır ve basınç altında bir ek malzeme katarak ya da katmadan kaynak yapılır. 8.8.

Füzyoterm Kaynağı :

Borunun dış yüzeyi ile bağlantı parçasının iç yüzeyinin 260°C sıcaklığa ısıtılarak birbiri içine eritilip birleştirilmesi tekniğidir. Kaynak işleminde sıhhatli ve güvenilir kaynak için şu sıra takip edilmelidir. •

Kaynak yapılacak boru ve bağlantı parçasına uygun ölçüdeki paftalar makine soğukken bağlanır.

•

Makine seyyar ayağına yerleştirilir veya bir mengeneye tutturularak tezgaha bağlanır.

•

Kaynak makinesinin ısıtma devrelerinden birinin anahtarı açılır ve termostat lambası yanar makine ısınmaya başlar.

•

10-12 dakika içinde termostat lambasının sönmesi ile makine 260 °C ısınmış olup kaynağa hazır olur.

•

Şablonla kaynak derinliği işaretlenmiş temiz ve kuru olan boru ve bağlantı parçası aynı anda paftanın ağızlarına eksenleri doğrultusunda yerleştirilir. Boru işaretlenen yere kadar 6-7 saniye ısıtıldıktan sonra bağlantı parçası ile beklenmeksizin eksenleri doğrultusunda döndürülmeksizin birbiri içine sokulur. 4-5 saniye içinde bu iki parça birbirine kaynamış olur.

•

Boru bağlantı parçasının pafta içinde ısınma süresi de çok önemlidir. Isınma süresi az tutulursa yeterli miktarda ısınma yani erime olmayacağından kaynama tam olamaz. Süre uzun tutulursa fazla ısınmadan boru yumuşayıp kaynak sırasında deforme olacağından çap daralmasına neden olacaktır.

- 64 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

BÖLÜM 9. LEHİMLEME Lehimleme, malzemelerin birleştirildiği veya kaplandığı bir termik yöntemdir. Birleştirme veya kaplama, bir lehim alaşımının eritilmesiyle (eriterek lehimleme) veya yüzeylerinde yayınma yoluyla (yayınma lehimlemesi) bir sıvı faz elde edilerek yapılır. Birleştirilecek esas malzemenin erime sınırı aşılmaz. Lehimleme, lehim yardımcı malzemesiyle (örneğin dekapan veya koruyucu gaz) mümkün hale getirilir veya kolaylaştırılır. Lehimleme için gerekli enerji, dışarıdan verilir. Lehimin ergime sıcaklığı bağlanan parçaların ergime sıcaklıklarından düşüktür, bağlantının maruz kalacağı işletme sıcaklığı da lehimin ergime sıcaklığından çok daha düşük olmak zorundadır. 9.1.

LEHİMLEMENİN GENEL KURALLARI

Lehimleme sırasında, birleştirilen esas metal türü ne olursa olsun, ısıtma türüne ve lehimleme için gerekli sıcaklığa göre aşağıdaki kurallara dikkat edilmelidir: 1. 2. 3. 4. 5.

Parçanın yüzeyinde bulunan yabancı tabakaların temizlenmesi Parçanın hazırlanması (örneğin lehimlenecek parçanın tespit edilmesi) Lehimleme yerinin lehimleme sıcaklığına kadar ısıtılması Lehimleme yerinin yardımcı lehimleme maddeleriyle temizlenmesi Lehim alaşımının sevk edilmesi, akıtılması ve birleştirilmesi (lehim kalıp parçalarıyla lehimlemede bu kalıpların sökülmesi), soğutma ve lehim yerinin işlenmesi 9.2.

LEHİMLEME YÖNTEMLERİNİN GRUPLANDIRILMASI

9.2.1.Lehim Alaşımının Erime Sıcaklığına Göre Gruplandırılma Yumuşak, Sert ve Yüksek Sıcaklık Lehimlemesi söz konusudur.

a)

Yumuşak Lehimleme :

- 65 -

Kaynak Tekniği Ders Notları 450°C'nin altında ergiyen lehimleme yapılır. Alaşımları kolay ergiyen Kurşun-Kalay (Pb-Sn) karışımıdır. Yumuşak lehimleme, teneke, çinko, pirinç, havasız kutulama ve ince saçların lehimlenmesinde ve elektronik parça montajları gibi yerlerde kullanılır. b)

Sert Lehimleme :

450°C'nin üstündeki sıcaklıklarda ergiyen lehimlerle yapılır. Yumuşak lehimden dayanıklıdır. Ergime derecesi yüksek metal parçaların birleştirilmesinde, saç levhalar, kazanlar, borular, tellerin lehimlenmesinde kullanılır. Birleştirme aracı Bakır ve Çinkodur. c)

Yüksek Sıcaklık Lehimlemesi :

900°C'nin üstündeki sıcaklıklarda ergiyen lehimlerle yapılır. Vakum ve koruyucu gaz ortamında ergime derecesi yüksek metal parçaların birleştirilmesinde, saç levhalar, kazanlar, borular, tellerin lehimlenmesinde kullanılır. Çok yüksek sıcaklık altında çalışan takımların lehimlenmesinde Cu-Ni karışımı lehim maddeleri kullanılmalıdır. 9.2.2.

Lehimleme Yerinin Türüne Göre Gruplandırma:

Lehimleme yöntemlerinin, lehimleme yerinin türüne göre gruplandırılmasında, Kaplama ve Birleştirme Lehimlemesi söz konusudur. Birleştirme lehimlemesinde aralık (kapiler lehimleme) ve ağız lehimi (lehim kaynağı) alt grupları mevcuttur.

9.2.3. Lehim Alaşımının Lehimleme Bölgesine Sevk Şekline Göre Gruplandırma: a. Dışarıdan Lehim Alaşımı vererek lehimleme (Şekil la) b. Lehim alaşımını önceden yerleştirerek lehimleme (Şekil 1b)

- 66 -

Kaynak Tekniği Ders Notları

Şekil l

Dışarıda verilen ve önceden yerleştirilmiş lehim alaşımıyla lehimleme örnekleri

9.2.4.Lehimlemede Kullanılan Isının Verilme Şekline Göre Gruplandırılma Isının Verilme Şekli

Lehimleme Yöntemi

Havya ile lehimleme Katı Cisimlerin Sıkıştırma ile lehimleme Yardımıyla Lehimleme Merdane ile lehimleme Tuz banyosunda lehimleme Lehimbanyosunda lehimleme Sıvı Yardımıyla Dalga ile lehimleme Lehimleme Tekerlekte lehimleme Ultrasonik lehimleme Tekrar ısıtma lehimlemesi Alevle lehimleme Gaz Yardımıyla Sıcak gazla lehimleme Lehimleme Gaz fırınında lehimleme Elektrik Arkı İle Elektrik ark lehimlemesi Lehimleme Arkla lehimleme Işınla Lehimleme Lazer ışınıyla lehimleme Elektron ışınıyla lehimleme Direnç lehimlemesi Açık havada indüksiyonla lehimleme Redükleyici koruyucu gaz altında indüksiyonla lehimleme Soy gaz altında indüksiyonla Elektrik Akımı ile lehimleme. Lehimleme Vakum altında indüksiyonla lehimleme Dekapan yardımıyla fırında lehimleme Soy gaz artında fırında lehimleme Vakum altında fırında lehimleme Soğuk basınç lehimlemesi Hareketle Lehimleme Ultrasonik lehimleme Y.L.: Yumuşak Lehimleme Sıcaklık Lehimlemesi

S.L.: Sert Lehimleme

Y. L.

S. L.

Y. S. L.

* * * * * * * * * * *

* *

*

*

*

* * * *

*

*

* *

* * * *

* *

* *

*

* * *

*

Y.S.L.: Yüksek

- 67 -

Kaynak Tekniği Ders Notları 9.3.

LEHİM MALZEMELERİ

Genellikle kullanılan lehim maddeleri cinsleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. Ekseriyetle şekil alma kabiliyeti ve esneklik özelliğinden dolayı, gerilmeleri azalttığından elektrolitik bakır ile iyi lehim yapılır.

Pirinç lehimlerde, elektrolitik bakıra nazaran fazla mukavemet elde edilirse de esnekliği az olduğu için genellikle iyi sonuç alınmaz. Gerilmelere karşı hassas olan uçlar ile çekmeye karşı hassas olan takımlarda alçak derecede eriyen gümüş lehimler kullanılır. Gümüş lehimler genel olarak iki yanı gümüş kaplanmış olarak levha halinde satılmaktadır. Bakırın bir yanındaki gümüş tabakası sert madene, diğer yanındaki ise, sapa lehimlenir. Sandviç-lehim tabir edilen bu lehim maddesi ile alçak derecede lehim yapılarak ve bakırın esnekliği dolayısıyla gerilmesiz bir lehimleme elde edilebilir.

9.4.

LEHİMLEME İŞLEMİNİN GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Yüzeyler çok kirli ve üzerlerinde kalın oksit tabakası mevcutsa önce tel fırça, zımpara, kaba eğe veya rayda ile kazınır. Boya ve yağ tabakalarının çıkarılması için asit banyosu kullanılır veya Parçaların lehimlenecek kısımlarının boya, pas, yağ ve benzeri yabancı maddelerden iyice parçaların boyutları uygunsa bazik bir eriyik içinde kaynatılır. Özellikle elektronikte ince tellerin üzerlerindeki lak tabakasının çıkarılması - 68 -

Kaynak Tekniği Ders Notları zorluk arz eder. Bunun için tellerin uçları, ufak bir kapta hidroksit eriyiği içinde kısa süre ısıtılır. Sonra uçlar lehimlenir. Temizlenerek hazırlanmış parlak vaziyete duruma getirilmiş lehimlenecek yüzeylerin oksitlenmesi önlemek veya oksit tabakasını temizlemek için genellikle (tuz ruhu) kullanılır. Lehimlenmesi zor olan madenlerde, yüzeyin tam olarak temizlenemediği hallerde veya çok iyi lehimleme istenen yerlerde yüzeylerin önceden kalaylanması faydalı olur. Çinko, gümüş ve az miktarda olmakla beraber diğer madenler ergimiş lehim içinde çözünürler. Bu sebepten ince saçları ve tellerin mümkün olduğu kadar çabuk ve düşük sıcaklıklarda lehimlenmelidir. Lehimlenecek parçaların çalışma sıcaklığına kadar ısıtılması çeşitli araçlarla yapılır. Özellikle yumuşak lehim yapılmasında havya kullanılır. Havya bakırdan yapılmış olup üzerinin oksit tabakasından temizlenmesi gerekir. Bunun için lehim yapılan kenarı zaman zaman eğe ile temizlenip düzeltilir; Lehimleme sırasında da, eğer lehim pastası kullanıyorsa, bir nışadır parçasına sürülerek temizlenir. Ufak tamir işlerinde havya bir kömür ocağında veya mangalda ısıtılabilir. Sürekli çalışmalar için gaz, benzin, bütan gazı ve elektrikle ısıtılan çeşitli havyalar mevcuttur. Kaynak yapmada olduğu gibi doğrudan doğruya ısıtıcı bir alevle de lehim yapmak mümkündür. Ancak bu metot, havyanın erişemediği yerlerde de ve bir zorluk varsa kullanılmalıdır. Seri imalatta, birleştirilecek yüzeylerine lehim tozu ile hazırlanan özel pastalar sürülmüş parçalar, içinde koruyucu gaz bulunan lehim fırınlarından geçirilerek lehimlenir. Bu sayede sürekli çalışma imkanı sağlanır. Parçaları ısıtmak için elektrik direnç ve indüksiyon metotları da kullanılır. Esas metalin yüzeyinin lehim alaşımı tarafından iyi bir şekilde ısıtılması gerekir. Bu oluşum, lehim alaşımının yüzeyde tutunması bakımından çok önemlidir. Ayrıca lehim alaşımı kapiler etkiyle lehim aralığı doldurulur. Lehim alaşımı yüzeye difüzyon yoluyla birleşir.

9.4.1.Yumuşak Lehim İyi bir lehimleme yapabilmek için, lehimlenecek yerin çok temiz olması ve lehim gereci ile lehimlenecek parçaların doğrudan temas etmesi gerekir. Lehim yeri lehim suyu kullanarak temizlenir. Ayrıca lehimi ve lehimlenecek yüzeyleri oksidasyondan koruyan ve oksitlenmiş yüzeyleri redükleyecek lehim tozu veya koruyucu gaz kullanmak gereklidir. Lehim suyu : (Çinko klorür) tuz asidinin çinko ile çözülmesi sonunda elde edilir. Kızdırılmış havya aletinin sivri ucu nışadıra sürülerek temizlenir ve uç kısmı az miktarda lehim gereci alınarak, lehimlenecek yere sürülür. Lehim soğuması sonunda işlem tamamlanmış olur. Yumuşak lehimler; genellikle kalay ve kurşun alaşımıdır. Bunlar ağır metallerin, alaşımlarının lehimlenmesine yahut koruma görevi yapan bir tabaka ile kaplanmasına (kalaylanmasına) denir. Bunların erime noktası daima 450° 'den aşağıdadır.

- 69 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Kalay ve kurşun alaşımlarının birden bire erimemek gibi özelliği vardır. Özel lehimi (%65 kalay ve %35 kurşun) istisna teşkil etmekte olup 182 °C de erir. Alaşımının diğer bütün oranlan derece derece erir. Yani önce hamurlaşır daha sonra koyu bir sıvı hale geçer. Ancak sıcaklık belirli bir değere çıktığı zaman akışkanlaşır. Aşağıdaki çizelge DIN 1707 normuna göre yumuşak lehimleri göstermektedir.

Gösterilmesi

Sembol

Kalay (Sn) %

Kurşun (Pb) %

İşleme Sıcaklığı °C

LPB 98,5

1,5

98,5

320

LSN 8

8

92

320

Kalay Lehimi 25 Kalay Lehimi 30

LSN 25 LSN 30

25 30

75 70

257 249

Kalay Lehimi 33

LSN 33

33

67

242

Kalay Lehimi 35

LSN 35

35

65

237

Kalay Lehimi 40

LSN 40

40

60

223

Kalay Lehimi 50

LSN 50

50

50

200

Kalay Lehimi 60

LSN 60

60

40

185

Kalay Lehimi 90

LSN 90

90

10

219

62

38

182

Kurşun lehimi 98.5

Kalay Lehimi 8

Özel Lehim Başka Özel Lehimler

9.4.2.

60

100

Kullanılma Örnekleri ve Yerleri Küçük kuvvetlere maruz lehimler, radyatörlerin daldırılarak lehimlenmesi gibi 98,5 'luk lehime göre daha büyük kuvvetlere dayanır. Alev Lehimi Tenekelerin Lehimi Çinko ve Çinko kaplamalı işlerde Büyük kuvvetlere mazur lehimler Pirinç ve beyaz saç işleri Hassas lehimler, pirinç ve beyaz saç işleri Elektrik kablolarının kalaylanması Kazan ve gıda malzemelerinin kalaylanması Küçük sıcaklıkta hassas lehimler Yangın habercileri eriyen tipler

Sert Lehim :

450oC'nin üstündeki sıcaklıklarda ergiyen lehimlerle yapılır. Yumuşak lehimden dayanıklıdır. Ergime derecesi yüksek metal parçaların birleştirilmesinde, saç levhalar, kazanlar, borular, tellerin lehimlenmesinde kullanılır. Birleştirme aracı bakır ve çinkodur. Sert lehim yapılmasında, yüzeyleri korumak için dekadan olarak boraks kullanılır. Boraks suda çok az eriyen beyaz bir tozdur. Lehimlenecek kısımlara konur bundan sonra lehim yapılır. Soğuduktan sonra üzerine %10 sülfürik asit dökülerek temizlenir. Adı

İşareti

Bak ır

Çink o

Çalışma Sıcaklığı

Pirinç 42

MSL

42

58

845 °C

Pirinç 45 Pirinç 51

MSL MSL

45 51

55 49

860 °C 880 °C

Kullanıldığı Yerler % 60 dan fazla bakırlı pirinç % 67 bakırlı pirinç % 67 den fazla bakırlı - 70 -

Kaynak Tekniği Ders Notları Pirinç 54

MSL

54

46

900 °C

pirinç Çelik bronz alaşımları

Lehimlenecek parçalarında, lehim gerecinin ergime derecesinde ısıtılması sağlanmalıdır. Az ısıtılırsa lehimleme sıhhatli olmaz, fazla ısıtılırsa da, lehim gerecini yakabilirler. Eğer parçalar kapalı ve ısının düzgün dağıldığı bir yerde ısıtılıyorsa yukarıdaki sakınca meydana gelmez. Parçalar alev gibi bir ısı kaynağıyla ısıtılıyorsa dikkatli olmamız önem taşır. Sert lehim, sert maden veya elmas uçların, kalem gövdesine tespitinde; şerit testerelerin birleştirilmesinde vb. yerlerde kullanılır. 9.5.

KAYNAK İLE LEHİMİN MUKAYESESİ:

1. Lehimlemede malzemenin aynı cins olması söz konusu değildir. Kaynakta aynı cins malzeme veya birbirine yakın özellikte malzemeler kaynatılır. 2. Kaynakta malzeme ergir, lehim de ise lehimin kendisi ergir. 3. Fazla ısının malzemeye zarar verdiği durumlarda lehim tercih edilir. 4. Kaynakta birleştirilmesi pratik ve ekonomik olmayan birleştirmelerde lehim kullanılır. 5. Dayanıklılık istenilen yerlerde kaynak tercih edilir. 6. Lehim bağlantılarında, birleştirilecek parçalar kaynak yapmadaki gibi ergitilmediği için kristal yapıda önemli bir değişme olmaz, bu sebepten iç gerilmeler çok daha ufaktır.

7. Kaynak bağlantısı ile yalnız aynı cinsten olan malzemeler birleştirilebildiği halde, lehimle farklı malzemeleri de birleştirme imkanı da vardır. Bu özellik yerine göre, örneğin sert madenden kesici uçların çelik kalem taşıyıcılara bağlanmasında olduğu gibi büyük kolaylık sağlar. 8. Elektronikte ve makine imalatında lehim bağlantıları gittikçe artan bir ölçüde kullanılmaktadır. Elektronik endüstrisinde, telekomünikasyonda elektriği iyi ileten ve ekonomik olarak yapılabilen bağlantılarda istenir.

- 71 -