Tig Welding

TIG kaynağı- metod ve uygulama TIG kaynağı Tanım TIG ismi ABD’den gelir ve Tungsten Inert Gazın kısaltmasıdır.

Eğer dolgu maddesi kullanmak gerekliyse, dolgu teli çıplak tel gibi otomatik ya da manuel olarak eklenir.

Tungsten – wolfram da denir – füzyon noktası 3300ºC’den yüksek olan, yani normalde kaynaklanan metallerin iki katı füzyon noktasına sahip olan bir metaldir. Inert Gaz aktif olmayan gaz yani başka elementlerle karışmayan gazdır.

Almanya’da bu metod WIG kaynak olarak bilinir ve W wolfram anlamına gelir.

Ark

TIG kaynak uluslararası standartlandırılmış bir tanımdır.

Inert Koruma Gazı

DS/EN 24063’e göre bu kaynak işleminin numarası 141’dir. TIG kaynağının prensibi TIG kaynak elektrik arkın kaynak parçası ve tungsten elektrot arasında yanarak füzyon gücü ortaya çıkarttığı bir elektrik ark kaynak işlemidir.

TIG kaynak prensibi

Kaynak işlemi sırasında elektrot, ark ve kaynak havuzu inert koruma gazı ile atmosferik havaya karşı korunurlar.

Gaz nozulu ile koruma gazı kaynak alanına iletilir ve buradaki atmosferik havayı ortadan kaldırır.

TIG kaynak diğer ark kaynak işlemlerinden kullanılan elektrot ile ayrılır çünkü bu işlemde MIG/MAG ve MMA gibi diğer kaynak işlemlerindeki gibi elektrot tüketilmez.

Dolgu maddesinin eklenmesi

1

Katod - kutup

Tungsten Elektrod

Tel makarası

İyonlar

Elektronlar

Ark

Anot

+ kutup

Tel kılavuzu

TIG kaynağında elektronların ve iyonların yer değiştirmesi Elektron akışı çok hızlı bir şekilde meydana gelir ve kaynak parçasına çarptıklarında farkedilir miktarda ısı enerjisi oluştururlar. Dolgu malzemesinin otomatik beslemesi İyon akışı elektrota çarptığında ise çok benzer enerji üretimi meydana gelmez.

TIG Arkı Daha önce de bahsedildiği gibi TIG kaynaktaki füzyon enerjisi arkın kaynak parçası ve tungsten elektrot arasında yanması sırasında meydana gelir.

Üretilen toplam ısı enerjisinin %30’u negatif kutupa bağlı olan elektrotun ucuna, %70’i ise pozitif kutupa bağlı olan kaynak parçasına gider.

Tel besleme manuel ya da otomatik olarak yapılabilir.

DC TIG kaynakta tungsten elektrtot genelde negatif polariteye ve kaynak parçası pozitif polariteye bağlıdır.

Alternatif akım Alternatif akım voltajın saniyede 100 kez kadar polariteyi değiştirmesi ile oluşur.

Elektron teorisine göre ark tutuştuğunda negatif yüklü elektronlarla pozitif yüklü iyonlar birleşir.

Elektronlar negatif kutuptan pozitif kutuba giderken pozitif yüklü iyonlar tam tersi hareket eder.

Arkta elektronlar ve iyonlar arasında bir çarpışma olur ve bu çarpışma ısı enerjisi üretir.

2

Uygulama

- kutup

Avantajlar TIG kaynak işlemi sahip olduğu avantajlara bağlı olarak birçok uygulama şekline sahiptir: • Kaynak parçasına konsantre ısıtma sağlar • İnert koruma gazı sayesinde kaynak havuzuna efektif koruma sağlar. • Dolgu malzemesinden bağımsız olabilir. • Dolgu malzemeleri eğer alaşım doğruysa iyi hazırlanmış olmak zorunda değillerdir. • Cüruf ya da çapak olşumu olmadığı için kaynak parçasını yeniden temizlemeye ihtiyaç yoktur. • Ulaşılması zor olan bölgeler bile rahatça kaynaklanabilir.

% 30

% 70 + kutup

Uygulama alanları TIG kaynağı genelde yüksek kalitede kaynak sonuçları gereken işlemler için kullanılır: • Offshore sanayii • Birleşik ısı ve güç alanları • Petrokimya sanayii • Gıda sanayii • Kimya sanayii • Nükleer sanayii

TIG kaynağında ısı dağılımı Elektrot yarı periyotta pozitif polariteye sahipken kaynak parçası da aynı yarı periyotta negatif polariteye sahip olur. Polarite değiştikten sonraki yarı periyotta ısı enerjisi %50’si elektrotta %50’si kaynak parçasında olmak üzere dağılır.

TIG kaynağı için malzemeler En önemli uygulama alanı: • Paslanmaz çelik ince malzemelerin kaynağı • Aluminyum • Nikel • Nikel alaşımlar Kaynak kalitesindeki artan talep TIG kaynak makinalarını alaşımlı ya da alaşımsız ve ağır plakalarla yapılan kaynaklar ve küçük tüp kaynağında daha popüler hale getirmiştir.

3

Aşağıdaki tablo hangi malzemelerle TIG kaynağı yapılabileceğini ve uygun polaritelerini gösterir.

=

Elektrot polaritesi -

Düşük alaşımlı çelikler

=

-

Krom/nikel Çelikler Krom çelikler

=

-

=

-

Bakır alaşımları

= = =

-

Malzeme Alaşımsız çelikler

Nikel alaşımları Titanyum Kurşun Aluminyum alaşımları Magnezyum alaşımları

Akım tipi

= ~ ~

Kısaltmalar: = DC, ~ AC, - negatif, + positif TIG kaynakta malzemelerin çoğu için doğru akımda negatif polariteli elektrot kullanılır.

Aluminyum ve magnezyumun doğru akımla kaynağı pek mümkün değildir. Bunun nedeni yüksek füzyon noktasına bağlı olarak oluşan ve malzemeleri kaplayıp kaldırılması da oldukça zor olan kalın oksit tabakasıdır.

Böylece aluminyum, magnezyum ve onların alaşımları genelde bu oksit tabakasını ortadan kaldırabilecek alternatif akım ile kaynaklanırlar.

4

TIG Kaynak Ekipmanı Birçok TIG kaynak makinası bu şekilde üretilmiş olduğundan hem güç kaynağı hem de TIG ünitesi bir gövde halindedir.

Konfigürasyon TIG kaynağında başarılı bir sonuç elde etmek ve tüm kapasitesini kullandırabilmek için her bir parçanın kendi fonksiyonu olan birçok farklı parçadan oluşan ekipmana sahip olmak gerekir. TIG kaynak ekipmanı temelde aşağıdaki malzemeleri içerir: • Kaynakçının arkı kontrol etmek için kullanacağı TIG torçu • Kaynak akımı için temelde gereken güç kaynağı • Kaynak akımı, ark ateşlemesi gibi ayarların kontrol sistemlerini kapsayan bir TIG ünitesi • Basınç azaltıcı valfli ve akışmetreli koruma gazı tüpü

1 2 3 4 5 6 7

Kaynak akımı kablosu Kaynak akımı kablosu TIG ünitesi için kontrol kablosu Koruma gazı TIG torçu için kaynak kablosu TIG torçu için kontrol kablosu + polariteli şase kablosu

Güç kaynağı ve TIG ünitesi tek gövdede

TIG Torçu TIG torçunun ana görevi kaynak akımını ve koruma gazını kaynak bölgesine taşımaktır.

TIG Torçu TIG torçu kaynak kabzası ve elektronik izolasyon malzemesi ile örtülmüş torç boynundan oluşur. Kaynak ekipmanının konfigürasyonu için örnek

5

Torç kabzası genelde kaynak akımını ve koruma gazını açıp kapatan bir tetiğe sahiptir.

Elektrot iğnesi, elektrot kepi sıkıştığında elektrotun etrafında baskı uygulayarak sıkıca sarabilmek için parçalı bir yapıya sahiptir.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Elektrotun üzerindeki çok ağır akım yükünü engellemek için torç, elektrota yapılan akım transferinin elektrot noktasına çok yakın bir yerde yapılmasını sağlayacak şekilde geliştirilmiştir.

Torç boynu Kabza Tetik Elektrod kepi Conta Elektrot iğnesi Isı koruması İğne tutucu Gaz nozulu

TIG kaynak torçu

6

Torç kısıtlı ve zor alanlarda kullanılacaksa resimde görülen uzun torç kepi kısasıyla değiştirilebilir.

TIG Torçunun Soğutulması Bazı torçlar da torçu soğutan koruma gazı olması durumuna göre geliştirilmiştir. Ancak, torç aynı zamanda çevreleyen havaya ısı verir.

Ancak kep genelde normal uzunluktaki bir elektrotu sarmak için çok uzundur. Diğer torçlar soğutma tüpleri ile üretilir. Su soğutmalı torçlar genelde yüksek akım yoğunlukları ve AC kaynak için uygundur.

TIG torçları ihtiyaç olan maksimum akım yüklerine ve istenilen sonuçlara göre farklı ebatlarda ve dizaynlarda mevcuttur.

Genelde aynı akım yoğunluğu için üretilen bir su soğutmalı torç hava soğutmalı torçtan daha büyüktür. Torçun ebatı kaynak sırasındaki soğutma kapasitesine de bağlıdır.

Kontrol kablosu

Kaynak(akım) kablosu

Gaz hortumu

7

Bazı yeni TIG torçlarında torç kabzası üzerinde kaynak sırasında akım ayarının yapılmasını sağlayan bir tetik vardır.

Gaz Lens Bir diğer gaz nozzle cinsi de gaz lensidir ve koruma gazının tel olukları içinden geçip gaz akışının daha uzun mesafede daha sabit ve düzgün olmasını sağlayan bir sisteme sahiptir.

Gaz Nozul Gaz nozulun görevi koruma gazını kaynak alanına iletip atmosferik havanın kaybolmasını sağlamaktır. Gaz nozul TIG torçuna vidalanmıştır böylece gerektiğinde değiştirilmesi mümkündür. Genelde seramik bir malzemeden yapılmıştır ve ısıya da dayanıklıdır. Gaz nozulun ebatı genelde orifisin iç çapı ile belirtilir 1/16”.

Örnek Bir gaz nozulu no. 4’ün iç çapı 4/16” yani 6.4 mm.

Koruma gazı akışı Uzun gaz akışının avantajı elektrotun daha uzun çıkıntıya sahip olması ve böylece kaynakçının daha güzel bir görüntü sağlayabilmesidir. Gaz dağıtıcı ile koruma gazı sarfiyatı da azaltılabilir.

Güç Kaynağı TIG kaynak güç kaynakları genelde 70-80V açık devre voltajına sahip olurlar. Doğru akım ile kaynak yapmak için 400V şebeke voltajının alternatif akımını TIG işlemi için uygun bir çıkışa doğrultan ve aynı zamanda akım yoğunluğunu kaynakçının makina üzerinden ayarladığı değerlere göre değiştiren bir güç kaynağı kullanılır.

Normal gaz nozul ve gaz lensli gaz nozul

Modern kaynak makinaları DC modunda ve hatta hem AC hem DC modunda kaynak yapma yeteneğine sahiptir.

8

TIG Üniteleri

Bir başka tutuşma kontrolü sağlama şekli de tutuşma anında kısa devre akımını limitleyen bir ünite kullanmaktır. Böylece kaynak başladığında tungsten elektrot noktası yapışmadan doğrudan kaynak parçası üzerine konabilir. Kontrol elektrot kaynak parçasından kaldırışldığında yani ark ateşlendiğinde kaynak akım yoğunluğunu arttırır.

TIG ekipmanının kontrol sistemi farklı fonksiyonlarla çok basit ya da gelişmiş olabilir.

En basit versiyonunda sadece akım kontrol edilebilir ve koruma gazı TIG torçu üzerindeki küçük bir valften açılıp kapanabilir. Daha gelişmiş TIG makinaları koruma gazını da kontrol edebilir böylece ark tutuşmadan önce kaynak alanına gönderilir ve kaynak akımı bitmeden önce koruma gazının etkilenmesini önler.

Bu kontrolün LIFTARC ya da LIFTIG gibi farklı isimleri vardır.

Bu hem tungsten elektrotun hem de kaynak havuzunun soğutma sırasında atmosferik havadan korunduğu anlamına gelir. Dahası, TIG makinalarının aynı zamanda tutuşma servisleri vardır ve bu fonksiyon elektrotun kaynak parçasına yapışmasını önler ve böylece elektrot noktasının zarar görmesi engellenmiş olur.

LIFT metodu ile tutuşma Tutuşmanın kontrolü ile ilgili başka olanaklar: • Eğim kontrolü kaynak başladığında kaynak akımını arttıran ve bittiğinde akımı azaltan bir fonksiyona sahiptir. Eğim kontrolü özellikle kaynak bittiğinde gözenek ve delik oluşumunu engellemesi açısından oldukça yararlıdır.

Bu tutuşma servisi frekansı saniyede 2-4 milyon periyot ve voltajı birkaç bin volta yükseltebilen yüksek frekans ünitesi (HF) olabilir.

Yüksek frekans ve voltaj elektrot noktası ve kaynak parçası arasında arkı transfer eden bir kıvılcım üretilir.

Yukarı eğim

Kaynak akımı

Aşağı eğim

Eğim servisi Akım palsı iki kaynak akımı seviyesinin önceden programlandığı anlamına gelir. Bunlar pals akımı ve baz akımıdır. Baz akımı sadece arka sahip olmak için gereken büyüklüktedir. Baz malzemesinin füzyonu pals akımı mevcutken ortaya çıkar ve kaynak havuzu soğurken baz akımı vardır ancak ark kurulmuştur.

Yüksek frekanslı tutuşma

9

Pals ve baz akım periyotları ayrıca kontrol edilebilirlerdir. Amperaj Pals akımı

Baz akım

Saniye Pals akım zamanı

Baz akım zamanı

Kaynak palslı modda yapıldığında kaynak görüntüsü kaynak hızına bağlı olarak birbirinin üstine binmiş punta görüntüsündedir.

Palslı TIG kaynağına bir örnek Birçok çift akım makinaları alternatif akım eğimini daha karesel yapabilecek kontrol fonksiyonuna sahiptir ve pozitif ve negatif yarı-periyotlar arasındaki dengeyi de kurabilir.

Düzenlenmiş AC eğim görüntüsü Aluminyum, magnezyum ve alaşımları ile TIG kaynak yaparken bu kontrol olanakları oldukça avantajlıdır.

10

TIG Kaynak – Tungsten Elektrotların Bilenmesi En çok kullanılan tungsten elektrotlar: • Saf tungsten yeşil ile işaretlenmiştir. Bu elektrot genelde aluminyum ve aluminyum alaşımlarının AC kaynağında kullanılır. • %2 toryumlu tungsten kırmızı ile işaretlenmiştir. Bu elektrot alaşımsız / az alaşımlı çeliklerin ya da paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılır. • %2 lantanyumlu tungsten mavi ile işaretlenmiştir. Bu elektrot TIG ile kaynaklanabilen bütün malzemelerin kaynağında kullanılmak için uygundur.

TIG kaynak için elektrotlar TIG kaynak için kullanılan elektrotlar genelde tungstenden yapılır. Saf tungsten çok yüksek ısı rezistansına sahip olan bir malzemedir ve füzyon noktası yaklaşık 3,380oC’dir. Tungsteni metal oksit ile alaşımlamakla elektrotun iletkenliği arttırılabilir ve böylece yüksek akım yüklerine dayanıklı hale gelir.

Bu nedenle alaşımlı tungsten elektrotlar daha uzun ömre ve saf tungsten elektrotlara göre daha iyi tutuşma özelliklerine sahip olur.

Elektrot Ebatları Tungsten elektrotlar 0.5 – 8mm arasında farklı çaplara sahiptir.

Tungsteni alaşımlamak için en sık kullanılan metal oksitler: • Toryum oksit ThO2 • Zirkonyum oksit ZrO2 • Lantanyum oksit LaO2 • Seryum oksit CeO2

TIG kaynak elektrotları için en sık kullanılan elektrot çapları 1.6 - 2.4 - 3.2 ve 4 mm. Elektrot çapı akım yoğunluğu, ne tip elektrota ihtiyaç duyulduğu ve AC ya da DC olması baz alınarak seçilir.

Tungsten Elektrotlardaki Renk Göstergeleri

Bileme Açısı

Saf tungsten elektrotlar ve farklı alaşımlananlar aynı görünseler de aralarındaki farkı söylemek imkansızdır. Bu nedenle her tip elektrot üzerinde belirli bir renk göstergesi kullanılmaktadır.

TIG kaynakta iyi sonuç alınmasının başka bir şartı da tungsten elektrotun doğru bir şekilde bilenmiş olmasıdır. DC ve negatif polariteyle kaynak yaparken elektrot noktası daha dar ve daha derin nüfuziyet profili sağlanması için daha konsantre bir arka sahip olunabilmesi açısından konik olmalıdır.

Elektrotlar son 10mm’de belirli renklerle işaretlenirler.

11

Aşağıdaki başparmak kuralı tungsten elektrot çapı ve onun bilenmiş nokta uzunluğu arasındaki ilişkiyi gösterir.

0.5mm çaplı yatay bir alan elde etmek için elektrotun ucunu köreltmek tungsten elektrotun ömrünü uzatır.

Küçük noktalı açı dar kaynak havuzu ve daha büyük noktalı açı daha geniş kaynak havuzu sağlar.

D = 2,5 mm.den az

Yaklaşık 2xD kadar olmalı

D= 2,5 mm.den fazla

Yaklaşık 1,5xD kadar olmalı

Yatay elektrot ucu

AC TIG kaynağı için tungsten elektrot kaynak sırasında yuvarlanır çünkü kaynak sırasında oldukça fazla yüklenir ve daha yarım globular bir forma sahip olur.

DC kaynak için bilenen tungsten elektrot örneği

Noktalı açının aynı zamanda kaynak derinliğinin nüfuziyeti üzerinde de etkisi vardır.

AC kaynak için tungsten elektrot

Noktalı açı ve kaynak havuzu arasındaki bağlantı

12

Elektrotların ekstra iyi bilenmesini sağlamak için elektrotların bilenmesi için elektrot bileme makinasına sahip olmak gerekir.

Tungsten Elektrotun Bilenmesi Elektrotu bilerken ucu bileme diskinin yönünde olmalıdır. Böylece bileme izleri elektrotun uzunluk yolunda bulunacaktır.

Yanlış bileme

Böyle makinalar çok iyi bileme izleri oluşmasını sağlayan yönlendirici elmas örtülü diske sahiptir. Genelde bu makinalar elektrotlar için ayarlanabilen bileme açısı ve böylece düzgün bileme sağlayan bir gerece sahiptir. Bu makinalar ayrıca, sağlık için çok zararlı olan tungsten tozunu filtre ederler.

Doğru bileme

Tungsten bileme makinası

13

14

TIG Kaynak – Koruma Gazı Kaynağın alt kısmını da korumak için azaltıcı N2/H2 gazlarının karışımını kullanmak yararlı olacaktır.

Gazlar Koruma gazının birçok fonksiyonu vardır. Bunlardan biri atmosferik havayı ortadan kaldırmak ve böylece kaynak havuzuyla temasını engellemek ve tungsten elektrotun akkor haline gelmesini önlemektir.

Koruma gazları kolay farkedilebilmeleri için standardize edilmiş renklerle boyalı çelik silindirlerde temin edilir. Bu nedenle asıl silindirin ve üst kısmının renkleri kullanılır.

Dahası, koruma gazı arktaki akım ve ısı transferinde de önemli rol oynar.

TIG kaynak için iki inert gaz kullanılır. Bunlar argon (Ar) ve helyum (He) olup argon daha sık kullanılmaktadır. İki inaktif koruma gazı birbiriyle karışabilir veya her biri azaltıcı etkisi olan başka bir gazla karışabilir. Gazın azalması demek oksijenle birleşmesi demektir.

TIG kaynakla bağlantılı olarak iki azaltıcı gaz hidrojen (H2) ve nitrojen (N2) kullanılır.

Silindirin rengi

Üst kısmının rengi

Ar

Turkuaz

Turkuaz

Ar/H2

Turkuaz

Kırmızı

Ar/He

Turkuaz

Kahverengi

He

Kahverengi

Kahverengi

N2/H2

Açık gri

Kırmızı

Koruma gazı silindirlerindeki renk göstergeleri

Koruma gazı kaynaklanacak malzemenin cinsine göre seçilir:

Aluminyum alaşımlı

Ar/He

Bakır alaşımlı

Ar/H2

Nikel alaşımlı

x

Ar

x

x

x

x

x

x

x

Paslanmaz çelikler

Alaşımsız / az alaşımlı çelikler

Basınç Azaltıcı Valf ve Debimetre

x x

x x

He

Çelik silindirlerdeki basınç 200 – 300 bar arasındadır. Koruma gazı kullanabilmek için yüksek basınç uygun çalışma basıncına kadar azaltılmalıdır.

Basınç azaltıcı valf basıncı azaltmak için kullanılır. Basınç azaltıcı valf asıl silindir basıncının okunabileceği bir ölçü sistemiyle donatılmıştır.

Doğru koruma gazı seçimi

15

TIG kaynakta istenilen gaz akışını ayarlamak için aşağıdaki resim debimetre ile donatılmış basınç azaltıcı valfi göstermektedir.

Bütün basınç azaltıcı valfler debimetre ile donatılmamıştır. Bazı tipler litre ölçüsü ile çalışabilir ya da ayrı akışmetreye sahip olabilirler.

Litre ölçülü manometre ile çalışan basınç azaltıcı valf

Debimetreli basınç-azaltıcı valf Debimetrede akan gazla yükselen ve litre/dakikada gaz akışını okumayı sağlayan küçük bir top vardır.

Direk olarak gaz nozulundan ölçen bir debimetre gaz nozulun başında bulunması istenen koruma gazı miktarını kontrol edebilir.

Lütfen debimetrenin ölçü tüpünün dikey olarak yerleştirilmesi gerektiğini ve debimetrenin kullanılan tipte koruma gazı için dizayn edildiğini ve hatalı okuma gibi bir riskinin bulunduğunu unutmayınız.

Debimetre

Gaz nozulu

Gaz nozulundan direk ölçüm

16

Koruma gazının miktarı gaz nozulun iç çapına bağlıdır. Argon tüketimi (l/dak)

Gaz nozulunun iç çapı (mm.)

Koruma gazı miktarı için gösterilen değerler Çok fazla gaz miktarı gaz nozulundaki çıkış hızını arttırır. Bu enjektör etkisine bağlı olarak havanın koruma gazına dönmesine ve karışmasına neden olabilir.

17

18

TIG Kaynağı – Kişisel Güvenlik Isı ve Kaynak Işığı Ark kaynağı için tavsiye edilen kaynak filtresi yoğunluğu aşağıdaki gibidir. Bu tavsiyeler kılavuz gibi düşünülebilir. Yeni test metotları gözleri korumak için >DIN5 yoğunluğunda kaynak filtresi oluşturmuştur

Arktan emilen ışık gözlere çok zararlı olup göze kum kaçmış hissi yaratan “kaynak alması”na da neden olabilir. Isı emisyonu göz bebeğinde hasar oluşumu sonucu katarakta neden olabilir. Ark ışığı cilde de çok zararlıdır ve açık ciltte ciddi güneş yanıklarına benzer sonuca neden olur.

< 100 A 100 - 300 A > 300 A

Işık ve Isıya Karşı Koruma

DIN 7- 9 DIN 10-11 DIN 12-14

Kaynak Alanının Korunması Çalışma alanını koruyarak kaynakçı odadaki diğer insanları da kaynak ışığından koruyabilir. Dikkatli bakılırsa ark 10 metre uzaklıktan bile “kaynak alması”na neden olabilir. Bu nedenle çalışma bölgesine, özel hazırlanmış perdeler monte edilmelidir.

Kaynak Başlığı Kaynak koruması gözlerin ve yüzün ısı ve ışıktan korunmasıdır ve el koruması ya da kaynak başlığı şeklinde olabilir. Korumalar siyah, derecelendirilmiş filtre lensleri ile donatılmış olup ışığı azaltarak gözleri ark radyasyonundan korur. Siyah filtrenin önünde bu siyah yüzeyi de koruyan bir kapak daha vardır.

Çalışma Kıyafetleri Çalışma kıyafetleri cildi ışık ve ısı radyasyonundan korur.

Koruma Filtrelerinin Tipleri Koruma filtrelerinin tipleri İngiliz ya da Avrupa standartları ile standardize edilmiş ancak genelde Alman standardı (DIN) ile tedarik edilmektedir. Filtre tipi arkın gücüne, odadaki ışığa ve kaynakçının gözlerine göre seçilmelidir. Kaynak alanının çevresi de uygun gölgeli olmalıdır. Böylece arktan emilen ışık kaynakçıyı rahatsız etmeyecektir ancak kaynak alanının etrafının çok karanlık olması da ark kurulduğunda etrafın görülmesini zorlaştırır.

19

Çalışma Eldivenleri Çalışma eldivenleri elleri ve bilekleri ısı ve ışık radyasyonundan korur. Eldivenler genelde deriden yapılır ve üst kısmı en az 120 mm uzunluğunda olmalıdır. Eldivenler elektriksel güvenliğe bağlı olarak kuru tutulmalıdır (elektrikli sızıntı rezistansı en çok kuru eldivenlerdedir).

Kaynak Alması Etki Arktan çıkan ve başka parlak parçalardan yansıyan ışık “kaynak alması”na neden olabilir. Kornea kurur ve yarılabilir. “Kaynak alması” çok rahatsızlık verici bir durumdur ve gözlere kum kaçmış hissi yaratır. Normalde “kaynak alması” kalıcı hasara neden olmaz ancak aynı ışığa sürekli maruz kalmak görüş gücünü azaltabilir.

Tedavi Soğuk kompres rahatlatır ve bazı merhemler anestezik etki yaratır. Eğer ağrı devam ederse size bir losyon ya da damla önerebilecek bir doktora başvurmanız gerekir. Bu tarz merhem ya da losyonlar gözlerde anestezik etki yaratır ve bu etki nedeniyle bileme tozları farkedilmeden göze kaçabilir.

20

Basınçlı Gaz Silindirleri

İsim

Kimyasal belirleme

Uygulama alanları

Tüp rengi Silindirik Bölüm

Asetilen (gaz) Argon

C2H2

Hidrojen

H2

Kaynak, kesim ve benzeri

Ar

Bağlantı yivi Üst Bölüm

Kırmızı kahverengi

Bütün metallerin koruma gazlı kaynağı Bütün kimyasal ve metal sanayii için azaltma – ve koruma gazı. Jeneratör soğutması

Hava

–

Plazma kaynak ve kesim Sıkıştırılmış hava

Nitrojen

N2

Gaz hali: metal, kimya, gıda ve Elektro sanayileri için koruma Gazı

24, 32 WG dış sağ 14 yiv/inç

Açık gri

21, 8 WG dış sağ 14 yiv/inç

Açık gri

Siyah

RG iç sağ

Beyaz

Yeşil

Siyah

RG iç sağ 24, 32 WG dış sağ 14 yiv/inç

Sıvı hali: soğutma ve dondurma Oksijen Teknik Oksijen, Teknik

O2

Gaz kaynağı Alevli kesim

Açık mavi

Beyaz

21, 8 WG dış sağ 14 yiv/inç

O2

Kaynak, kesim, ve benzeri

Açık mavi

Beyaz

21, 8 WG dış sağ 14 yiv/inç

Basınçlı silindirler baş aşağı olma, devrilme, düşme ve ısıya (güneş ışıkları ve kaynama sistemlerinden gelen ısı) karşı mutlaka korunmalıdırlar. Kolay ulaşılabilen ve kolay hareket ettirilebilen bir konumda olmalıdırlar. Basınçlı silindirlerin tutulduğu yerlerin girişlerinde riskleri gösteren bir işaret olmalıdır.

Silindirlerin taşınması Silindirler uygun ve güvenli bir şekilde arabalarla taşınmalıdırlar.

21

22

TIG kaynakta elektrik güvenliği Elektrik akımı ve riskleri

Toprak Koruması Bütün makinalar özellikle de eski tip olup çift izolasyonlu olmayanlar mutlaka topraklanmalıdır.

Elektrik büyük bir avantaj ama kontrol edilmesi zor bir unsurdur. Elektrik ark kaynağı elektrik tehlikesi gerekli önlemler alındığında oldukça azdır.

Kaynak Ekipmanının Bakımı Normal yırtılma ve hasarları düzeltebilmek için kaynakçı günlük kontroller yapmalıdır. Ekipman aynı zamanda kullanım güvenliği ve operasyon koşulları için düzenli olarak bakımdan geçirilmelidir.

Açık devre voltajı Kaynak ekipmanı akım elektrik direktiflerinde belirtildiği gibi mevcut açık devre voltajlarını fark edebilmelidir.

TIG Kaynakta Elektrik Güvenliği

Manuel ya da yarı otomatik uygulamalar için ekipman: • Alternatif akım - 80 V (efektif değer) • Doğru akım dalga voltajı > 10% 80 V (efektif değer) • Doğru akım dalga voltajı < 10% 100 V (ortalama değer) • Özel kullanım için taşınabilen ekipman - 70 V (efektif değer)

Güç Kaynağı Hem doğru hem de alternatif akımlı güç kaynakları TIG kaynağı için kullanılır. Bu güç kaynaklarının açık devre voltajları örtülü elektrotlarla yapılan normal ark kaynağı ekipmanları ile neredeyse aynı aralıklardadır.

Kaynak makinası genellikle arkın tutuşması için yüksek frekans servisi ile de donatılmıştır.

Şebeke Voltaj Sağlayıcısı 230 ya da 400 V oldukça tehlikelidir ancak normalde şebeke voltajıyla doğrudan temas da gerçekleşmemektedir.

Eğer makina yüksek frekans servisi ile donatılmamışsa örtülü elektrotlarla yapılan normal ark kaynağı direktiflerine göre de kullanılabilir. Ancak eğer makina yüksek frekans hizmeti ile donatılmışsa elektrik riskleri artmış demektir bu nedenle de sadece kuru ortamlarda kullanılmalıdır.

Hasarlı İzolasyon Ana kablonun hasarlı izolasyonu sızıntılara ve tehlikeli temaslara neden olabilir.

23

İlk Bağlantı Şebeke Bağlantısı Şebeke bağlantıları makinaya özellikle de kaynak makinalarına eğitimli kişiler tarafından yapılmalıdır. Kaynak makinalarının montajı yapılırken genellikle iki hata oluşur: • Kabloların yanlış bağlantıları • Kayıp ya da yanlış takılmış kablo guddesi

Örneğin, kaynak makinasının üç mengenesine üçkutuplu kablo bağlanması gibi durumlarda yanlış bağlantı oluşur. Bir faz ya da toprak bağlantısı yanlış olabilir bu nedenle makinanın kasası da canlı (elektrik yüklü) olur ve böyle bir durumda makinaya dokunmak çok tehlikelidir.

Yanlış

24

Doğru

İkincil Bağlantı Kablolar ve Bağlantılar Bütün kablolar ve bağlantılar izole edilmelidir. Bu bütün bağlantıların izolasyonlu birleştirmeler ile yapılması ve çok sık görülmemekle birlikte metal kablo ringlerinin de cıvata ile tutturulması demektir. Eğer kablonun izolasyonu hasarlıysa kablo değiştirilmeli ya da izolasyon onarılmalıdır. Elektrik ark kaynağında kablonun çapraz geçişinin mevcut devreye göre yeterince büyük olması çok önemlidir.

Yırtık özler, çok ince kablolar ya da zayıf anahtarlar düzensiz kaynak akımı sağlar ve zararlı sonuçlar yaratacak istemsiz ısınmalara neden olur.

25

26

TIG Kaynak – Duman Üretimi Ozon

Kaynak Dumanları ve TIG Kaynakla ilgili Genel Bilgiler

Ozon havadaki oksijen TIG kaynağındaki gibi ultraviyole radyasyonlarına maruz kaldığında ortaya çıkar. UV-radyasyonunda ozonun ortaya çıkmasını sağlayan birkaç dalga uzunluğu aralığı vardır. Bu dalga uzunluklarının en verimli bölümleri 130 – 175nm arasında olup en yakındaki hava katmanı tarafından koruma gazının içinden absorbe edilir ve büyük miktarlarda ozon üretilir. Bu oksijendeki yüksek emiş yüzünden meydana gelir. Koruma gazında hiç emiş yoktur ve dolayısıyla hiç ozon üretimi de yoktur. Ozonun TLV’si 1.0 PPM’dir.

TIG kaynağın başında neredeyse hiç ya da çok az kaynak dumanı çıkar. Ancak bu TIG kaynağın herhangi zararlı maddeler çıkarmadığı anlamına gelmez.

Solunan havanın konsantrasyonunu etkileyen farklı faktörler vardır, ör. Akım yoğunluğu, çelik kalitesi (alaşımsız, düşük alaşımlı ve yüksek alaşımlı çelikler)

Gaz nozulu

Kaynak Dumanı ve Gazlar

Elektrod

Azotlu Gazlar Koruma gazı ile kaynak yaparken azotlu gazlar ortaya çıkar. Bu gazlar nitrojen ve oksijen arasındaki kimyasal tepkimelerin ürettiği yüksek miktarda ısıdan dolayı meydana gelir. UV-radyasyon

Hava katmanında ozon üretimi yoğundur

Azotlu gazlar aynı zamanda nitrik oksitler ve başka isimlerle anılan elementlerin ortak adıdır.

Koruma gazı

Sadece bu ikisinin sabit TLV’si vardır (Eşik Limit Değeri). Nitrojen oksitin TLV’si (NO) 25 PPM. Nitrojen dioksitin TLV’si (NO2) 3 PPM.

Azotlu gazların aksine ozon kendine has kokusu sayesinde oldukça kolay farkedilebilir. Düşük konsantrasyonlarda bile ozon gözleri çok rahatsız eder ve solunumla ilgili problem yaratır. Baş ağrısı ve halsizliğe neden olabilir ve uzun süre maruz kalınırsa akciğer fonksiyonlarında azalma bile görülür.

Eğer nitrojen dioksit ve ozon karışırsa (ki TIG kaynağında olan budur) ortaya diğer azotlu gazlardan daha zehirli olan nitrojen pentoksit çıkar.

Azotlu gazlar sadece hafif tahrişlere neden olur ve bunu kısa zaman içinde anlamak çok mümkün değildir. TLV’den yüksek konsantrasyonlara maruz kalındığında bu birleşim ciğerlere pulmoner ödem gibi daha büyük zarar verir.

Demir Oksit Demir, çelikteki en önemli elementtir. Demirin ısıtılması içinde demir oksit bulunan duman oluşumuna neden olur. Çok miktarda demir oksitin solunması akciğer fonksiyonlarında azalmaya neden olur.

27

Konsantrasyon PPM (parts per million) cm3/m3 ya da mg/m3 ile belirtilir.

Mangan Mangan, mangan içeren çeliklerin kaynağından sonra ortaya çıkar ör. alaşımsız ve az alaşımlı çelikler... Mangan başağrıları, zayıflık, iştahsızlık ve uyku problemleri gibi sonuçlara neden olarak beyni etkiler.

TLV’ler elementlerin şu anda bilinen etkileri baz alınarak hesaplanmıştır. Bu etkilerle ilgili yeni bilgiler edinilmesi durumunda TLV’ler de revize edileceklerdir. TLV’ler zararlı ve zararsız konsantrasyonlar arasında kesin limitler olarak düşünülmemelidir çünkü böyle limitler yoktur. Sadece hava kirliliğini TLV seviyesine düşürmek de eşit olarak düşünülmemelidir.

Mangan solunumla ilgili bütün unsurlar için de çok zararlıdır ve zatürre riskini arttırır. Yüksek konsantrasyonlu olanları da metalik duman oluşturur. Krom Düşük ve yüksek alaşımlı çeliklerde kaynak yapıldığında krom da açığa çıkar. Krom 3 ve Krom 6 arasındaki farklar aşağıda belirtilmiştir:

Hava kirliliğine neden olan bir elementin TLV seviyesi sağlığa zararlı olsa bile hava kirliliğini TLV’lerden farklı tutmaya çalışmak her zaman kesin ve doğru sonuçlar vermez.

Krom 3 için TLV 0.5 mg/m3. Krom 6 için TLV 0.02 mg/m3. Eşik Limit Değerlerini Aşmak Genelde TLV’ler 8 saatlik bir çalışma günü için izin verilen en yüksek ortalama konsantrasyon değerleridir. Ancak eğer konsantrasyonlar genelde TLV’lerin altında kalıyorsa bazı TLV aşma miktarlarına izin verilebilir çünkü zamana dayalı ortalama TLV yine limitler içinde kalacaktır. Ancak bu aşma miktarında çalışma saatleri de önemli olup günlük toplam çalışma saati standartların altında ise TLV aşımına izin verilmemelidir.

Hem krom 3 hem de krom 6 alerji oluşumuna da neden olurlar ör: paslanmaz çelik kaynağında yüzde döküntülere neden olabilir. Krom 6 solunum yollarına ciddi hasarlara neden olur ve ağız, geniz ve boğazda yaralara neden olabilir. Aynı zamanda kronik bronşit riski de vardır. Krom 6 aynı zamanda kanserojen içeriklidir.

Nikel Nikel düşük ve yüksek alaşımlı çeliklerin kaynağında ortaya çıkar.

Her durumda ne kadar zaman ve ne kadar aşmanın mevcut olduğuna dikkat edilmelidir.

Nikelin TLV’si 1 mg/m3 (zor çözünen bileşimler) Nikelin TLV’si 0.1 mg/m3 (çözünen bileşimler). Aşağıdaki tablo15 dakikalık periyotlardaki ortama TLV’ yi geçmeksizin TLV aşma miktarlarını göstermektedir. Aşağıdaki figürler sadece başparmak kuralı ile anlaşılır.

Nikelin alerji yapma riski çok yüksek olup astım benzeri hastalıklara da neden olabilir. Nikel de aynı zamanda kanserojen içeriklidir.

Hijyenik Limit Değerleri GV < 1 1 < GV < 10 10 < GV < 100 100 < GV < 1.000

Eşik Limit Değerleri (TLV) Danish National Labour Inspection kaynakçıları koruma altına alabilmek için solunan havadaki zararlı elementlerin en yüksek izin verilen konsantrasyonları için eşik değerleri belirlemiştir (TLV). TLV bir gün içinde solunan havadaki zararlı elementlerin izin verilen en yüksek miktarlarının ortalamasını gösterir.

28

İzin verilen aşma 3 X GV 2 X GV 1.5 X GV 1.25 X GV

Aşağıdaki izin verilen aşma tablosunu hesaplarken PPM gazlar ve buhar için ve mg/m3 parçalar (toz dumanları ve sis) için kullanılır.

Havalandırma iki gruba ayrılabilir: • Konfor havalandırma • İşlem havalandırması İşlem havalandırması sağlıklı ve güvenli bir çalışma ortamı hazırlamak demektir. Öte yandan konfor havalandırma ise iyi bir çalışma ortamı için en iyi koşulları sağlamak için yapılan refahı arttırıcı daha düzenleme yoluna giden bir işlemdir. Daha önce de bahsedildiği gibi istenmeyen bütün etkilerin hava kirliliği şeklinde görünmesini engeller.

TLV esası = 1 PPM bu nedenle 15 dakikalık periyotlar için maksimum 1x3= 3PPM’e izin verilebilir. TLV esası = 10 PPM bu nedenle maksimum 10x2= 20PPM’e izin verilebilir. Ve son olarak TLV esası = 50 PPM bu nedenle maksimum 50x1,5= 75PPM’e izin verilebilir. İzin verilen günlük TLV aşma değerleri zamana bağlı ortalama TLV değerine göre hesaplanmaktadır.

Eşik Limit Değeri Demir oksit Krom 3 Krom 6 Mangan Nikel, zor çözünen bileşimler Nikel Çözünebilen bileşimler Nitrojen oksit

PPM

mg/m3

-

3.5 0.5

İşlem havalandırması üç büyük gruba ayrılabilir: • Kaynak alanının havalandırması • Kaynak kabininin havalandırması • Genel havalandırma sistemi

Kaynak dumanını ortadan kaldırmak için üç havlandırma tipini de mümkün olduğunca çok kullanmak gerekmektedir.

0.02 1.0 1.0

-

0.1

Nitrojen dioksit

25.0 3.0

30.0 5.6

Ozon

0.1

0.2

Kaynağın sonucu olarak meydana gelen hava kirliliğine çözüm bulunmadan kaynak işlemlerinin yapılmaması gerekir. Mümkünse kirli hava kaynakçının soluyacağı seviyeye gelmeden ortadan kaldırılmalıdır ve boş havaya karıştırılmalıdır. Eğer içerideki üretim hatlarında kaynak dumanlarının ortadan kaldırılması mümkün değilse odanın havalandırma sistemi hava karışımının hijyenik limitleri aşmayacağı seviyeye göre yeniden düzenlenmelidir.

TLV tablosu

Hava Kirliliği Nasıl Önlenir İşlem Havalandırması İşlem havalandırması atölyedeki hava kirliliği için gerekli olan en önemli teknik terimlerden biridir. Ancak bu her bağlantıda havalandırmanın da çalışma çevresinin gelişimi için gerekli olduğu anlamına gelmez. İyi bir havalandırma sistemi ile her seferinde gelişme yoluna gidilmek zorunda kalınmaz ve böylece problem daha çıkmadan engellenmiş olur.

29

Kaynak alanının havalandırması Kaynak alanının havalandırması kirli havanın üretildiği yerden giderilmesi için mevcut olan bir havalandırma sistemidir. Bu tip havalandırma birçok değerli avantaja sahiptir çünkü bu sistem genel havalandırma sistmeinde yapılacak olan işlemleri azaltır ve genel havalandırma sistemine kıyasla daha iyi ortam havasına sahip olma şansı sunar.

Emme ünitesi Mıknatıs

Emme ünitesi

Esnek hortum

Kaynak alanı havalandırma sistemine ihtiyaç duyulmasının nedenlerinin başında çok verimli olması, kullanım kolaylığı, az ses üretimi ve kaynak işlemi üzerinde herhangi negatif etkiye sahip olmamasıdır. Eğer bu ihtiyaçlar ve sonuç arasında uyuşma yoksa duman emme ünitesi kullanılmaz ve yapılan yatırımlar boşa gider. Emme ünitesine giden esnek hortum

Mevcut duman emme üniteleri çok farklı dizaynlarla sunulmaktadır ör: swivel kolu, her zaman yapılan kaynak ya da kesme işlemlerine adapte edilebilen esnek hortum...

Emme ağızı

Duman emmeli maske

30

Emme ünitesi

Kaynak kabininin havalandırılması Yukarıda bahsedilen havalandırmaya ek olarak duman emme sistemleri kabinlerde de kullanılabilir. Bu tip havalandırma sadece kabin içini havalandırır. Bu tepesinde duman emme ünitesi olan bir masa da olabilir.

Genel havalandırma Genel havalandırma sistemi çalışma ortamındaki genel havanın mümkün olan en iyi seviyeye gelmesini sağlamak için kullanılır.

31

32

TIG Kaynak – Dolgu Malzemeleri – Kaynak Teknikleri Dolgu Malzemeleri Bu erimeyi önler ve hala sıcak olan telin hava ile temas ederek oksitlenmesini engeller.

Kaynak sırasında torç kaynak yönüne 80 - 90º dik açıyla yaklaşıyor olmalıdır.

Dolgu teli baz malzemeye 10-20ºlik bir açıyla sürülüyor olmalıdır.

Kaynak metodu MIG/MAG kaynağa oldukça benzer olup sol taraftan yapılan küçük dalma hareketleri ile yapılır. Kaynak yönü

Dolgu telindeki her türlü kirlenme ve oksitlenme kaynak havuzunu kirletir.

80-90°

Kaynakçının kirli, yağlı ya da nemli dolgu telleri kullanmaması çok önemlidir.

10-20°

Kaynak yönü

Yağ ve kir çoğunlukla kullanılan kirli eldivenlerden gelmektedir. Bu nedenle dolgu telini kaynaktan önce aseton gibi bir malzeme ile silmek iyi bir fikir olabilir.

Kaynak sırasında dolgu telini gaz nozulundan gelen gaz akışı ile aynı hizada tutmak çok önemlidir.

Hem dolgu telindeki hem de kaynak alanındaki yağ ve nem gözenek, hidrojen çatlakları gibi kaynak hatalarına neden olabilir.

33

34

Uç Kaynaklarında Görülen Hatalar Giriş Teknolojik gelişmeler çelik malzemelere olan taleplerin arttığını ve bu nedenle gerginlik kuvveti daha da gelişmiş yeni malzemelerin üretildiğini ve bu gelişmelerin sürekli olduğunu gösterir.

Her ne kadar kaynak işiyle alakası olan herkes sorumluluklarının bilincinde olsa da kaynak hataları meydana gelebilir. Bu nedenle hataların oluştuğu bölüm kaynakçının sorumlu olduğu kaynak işlemi bölümü olsa bile oluşacak hatalar için kaynakçı suçlanmamalıdır.

Bu yeni malzemelerin kullanımı kullanılan malzemelerin ebatlarının küçülmesini sağlamaktadır. Böylece eskiden 8mm plaka kullanmanız gerekirken şimdi 6mm kalınlığındaki plakalarla da istediğiniz kaynak sonucunu alabilmek mümkündür.

Aşağıdaki bölümlerde kaynakçının sebep olabileceği uç TIG kaynaklarındaki hatalardan bahsedilecektir.

Uç kaynağı yaparken eğer malzeme ebatı küçülmüşse, kaynak alanı da küçülür.

DS/ISO 6520 Kaynak Hatalarının Belirtilmeleri ve Tanımları DS/ISO 6520 kaynak sırasında oluşan hataların tanımları ve belirtilmeleri için geçerli olan bir uluslararası standarttır.

Bu gelişmeler bölgesel olup genel kaynak kalitesine olan talebi arttırmaktadır.

Standart, görünen ve kontrol edilemeyen hatalar da dahil olmak üzere bütün hataları kapsar.

Kaynağa olan talepteki artış TIG kaynağın daha çok kullanıldığı anlamına da gelmektedir.

Hata tipleri 6 temel gruba ayrılmıştır: • Çatlaklar • Gözenekler • Enklüzyonlar • Füzyon ve nüfuziyet eksikliği • Şekilsizlik • Yukarıdaki grupların hiçbirine ait olmayan diğer hatalar

Kalite talepleri öncelikle mühendisler, kaynak teknisyenleri ve kaynakçı tarafından yapılmaktadır. Mühendis imalatın genel dizaynından sorumludur.

Kaynak teknisyenleri doğru kaynak metodunu belirlemek, kaynak prosedürlerini detaylandırmak ve iç kontrolü yapmaktan sorumludur.

Standart bütün hataları şekillerle açıklamıştır.

Kaynakçı mevcut kaynak işini yürütür ve bu nedenle kaynağın kalitesinden sorumludur.

35

Kaynak Hataları Sütun 1

Bütün hata tiplerini bir numara ile belirtir

Sütun 2

Radyografik değerlendirme ile alakalı harf Gruplarını belirtir IIW (Uluslararası Kaynak Enstitüsü)

Sütun 3

Hata belirtilmesini Danca, İngilizce ve Fransızca’da gösterir. Almanca belirtmeler Ek B’dedir.

Sütun 4 Sütun 5 Sütun 6

Açıklamayı İngilizce gösterir Açıklamayı Danca gösterir Daha fazla açıklama gerektiğinde yapılan şekilli gösterimdir.

Çatlaklar TIG kaynağıyla alakalı çatlaklar çok nadir görülür ancak bazen hem dikey hem yatay çatlaklar görülebilir. Çatlaklar kaynak metalinde ısıdan etkilenen bölgede ya da ana metalde görülebilir.

DS/ISO 6520 hataların büyüklükleri için herhangi bir gereksinime sahip değildir ve bu nedenle bir kaynağın değerlendirmesi için uygun değildir. İşaretlemenin göstergesinin görünen değerlendirmesi DS/R 325 ile yapılmıştır.

Hata tipi no. 100

36

TIG kaynağında en sık görülen çatlaklar bitiş kraterinde görülür ve krater çatlağı adı verilir.

Delikler DS/ISO 6520’ye göre delikler yanlış gaz kullanımından dolayı oluşur. Delikler bazen bu hatanın oluşumuna bağlı olan birçok nedenden dolayı TIG kaynağında da görülür.

Hata tipi no. 104 Hata tipi no. 200 Çatlak oluşumunun nedenleri: • Slope down fonksiyonunun kullanılmaması ya da hatalı kullanımı • Çok küçük ya da fazla dikiş • Yanlış kaynak sırası • Kaynak alanının çok hızlı soğuması • Ön ısıtma ve son ısıtma uygulamalarının yapılmaması ya da yanlış yapılması

Gözenek oluşumunun nedenleri: • Az ya da saf olmayan koruma gazı • Olukların ve dolgu tellerinin yanlış temizlenmesi • Koruma gazı akışının yanlış ayarlanması • Torçun yanlış eğimle kullanılması • Yanlış boyutta gaz nozulu kullanımı • Kaynak sonunda koruma gazının çok hızlı devreye girmesi • Duman emme ünitesinin yanlış yere kurulumundan dolayı oluşan hava akımı • Sızıntı yapan hortum bağlantıları • Kaynak öncesi TIG torçunun yetersiz havalandırılması

37

Tungstendeki bu enklüzyonların nedenleri: • Tungsten elektrotun ucu kaynak havuzuna ya da oluklara değmiş olabilir. • Elektrotun ucu yanlış açıyla bilenmiş • Elektrotun tipi ve çapı yanlış • Çok uzun yapışma mesafesi

Büzüşen Delikler Büzüşen delikler de kaynak sonunda oluşur.

Füzyon ve Nüfuziyet Yetersizliği Füzyon ve nüfuziyet yetersizliği kaynak metali ve ana metal ya da kaynak bölümleri arasındaki füzyon yetersiz olduğunda ortaya çıkan bir hatadır. Füzyon yetersizliği tabanda da meydana gelebilir. TIG kaynak metodunun yüksek nüfuziyet yeteneğine bağlı olarak bu hata TIG kaynakta çok sık görülmez. Hata tipi no. 202 Bu hata kaynak metali çok hızlı katılaştığında oluşur.

Bu durum kaynak akımına kaynak metalinin daha yavaş katılaşmasını sağlayan slope down fonksiyonu uygulanarak giderilebilir. Metal Enklüzyon Tungstenin enklüzyonu TIG kaynağın en büyük problemlerinden biridir. Kaynaktaki tungstenin enklüzyonu tungstenin genleşme katsayısı çelikten farklı olduğu için çatlaklar sonucunda oluşur.

Hata tipi no. 400 Füzyon ve nüfuziyet yetersizliklerinin oluşma nedenleri: • Çok az akım yoğunluğu • TIG torçunun yanlış eğim açısı ile tutulması • Dolgu telinin çok fazla sürülmesi • Dolgu telinin çapının çok büyük olması

Hata tipi no. 304

38

Undercut (yanal kesik) oluşumunun nedenleri: • Çok yüksek kaynak akım yoğunluğu • Çok uzun ark • TIG torçunun yanlış eğimde tutulması • Dolgu telinin azlığı • Dolgu telinin yanlış yere sürülmesi

Kaynak kökünde füzyon yetersizliği Bu hata kaynak kökündeki nüfuziyet tamamlanmazsa ortaya çıkar. TIG kaynak metodunun yüksek nüfuziyet yeteneğine bağlı olarak bu hata TIG kaynakta çok sık görülmez.

Kaynak Malzemesinin Fazlalığı Kaynak malzemesinin fazlalığı kaynak sonucunun undercut (yanal kesik) gibi bir görüntüye sahip olmasına neden olur. Dahası kaynak malzemesi fazlalığı gereksiz kaynak masraflarına da neden olur.

Hata tipi no. 402 Kaynak kökündeki füzyon yetersizliği oluşumunun nedenleri: • Kaynak hazırlıklarının yanlış adaptasyonu • Çok büyük “kök burnu” (V-hazırlığının ucunun bileme yoluyla yeterince körleştirilmemesi) • Çok küçük kaynak akım yoğunluğu • TIG torçunun yanlış eğim açısı ile tutulması • Çol büyük tel çapları Hata tipi no. 502 Undercut (yanal kesik) Undercut (yanal kesik) kaynak metali ve ana metal arasında hem önde hem arkada oluşabilir.

Hata tipi no. 501

39

Kaynak malzemesi fazlalığı genelde dolgu telinin fazla olmasından dolayı oluşur.

Eksik doldurulmuş hazırlığın oluşma nedenleri: • Dolgu telinin yetersiz kalması • Dolgu telinin yanlış sürülmesi • Çok sıcak kaynak

Aşırı Nüfuziyet Aşırı nüfuziyet kaynak metalinin kaynak metali ve ana metal arasında bir yerden fışkırması ve o bölgenin zayıflaması sonucunda oluşur.

Kökün Bükülmesi Kaynak metali sertleşirken kökteki uç kaynaklarında büzülmelerden dolayı dar oluk oluşmasıdır.

Hata tipi no. 504 Aşırı kök nüfuziyetinin oluşma nedenleri: • Çok yüksek kaynak akımı • Çok büyük “kök burnu” (V-hazırlığının ucunun bileme yoluyla yeterince körleştirilmemesi) • Dolgu telinin yanlış sürülmesi • Orta ve bitiş noktalarında çok sıcak kaynak

Hata tipi no. 515 Kök bükülmesinin oluşumunun nedenleri: • Dolgu telinin yetersiz sürülmesi • Orta ve bitiş kaynaklarında çok sıcak kaynak

Eksik Doldurulmuş Hazırlık Hazırlıkların eksik doldurulması kaynak metalinin depozite oranının yetersiz olmasına ve böylece kaynak metalinde kanal oluşumuna neden olur.

Hata tipi no. 511

40

Metalurji – Paslanmaz Çelikler Paslanmaz Çelik Tipleri Paslanmaz çelikler demir, krom, nikel, mangan, molibden, titanyum, niobyum, karbon ve diğer elementlerin alaşımlarıdır.

Genelde Paslnamaz çelik, farklı alaşım elementleri ile alaşımlanarak paslanmayı önleyecek hale getirilen bütün çeliklerin genel adıdır.

Paslanmaz çelikler üç ana gruba ayrılır ve bununla birlikte aşağıdaki tabloda da görüldüğü üzere başka küçük gruplar da oluşabilir.

Ancak paslanmaya karşı dirençli çelikler de farklı maddelerle olan etkileşim nedeniyle paslanabilirler. “Paslanmaz çelik” isminin yanlış olduğu düşünülebilir çünkü kromun da pasa karşı direnişli olmak için başka elementlerle alaşımlanmış haline de “paslanmaz çelik” denir.

Gruplandırma kristal yapıya bağlı olarak yapılır. Ancak gördüğünüz gibi prensipte iki grup vardır: • Krom alaşımlı tipler • Krom-nikel alaşımlı tipler

İlerleyen bölümde alaşım elementlerinin kimyasal isimleri belirtilmiştir. Aşağıda kimyasal sembolleri ve isimleri bulabilirsiniz. Cr C Ti Nb N Mo Ta

Krom- nikel alaşımlarında martensit olanlar yüksek karbon yoğunluğuna bağlı olarak sertleştirilebilirler. Diğer tipler ısı-uygulamaları ile sertleştiremezler.

Krom Karbon Titanyum Niobyum Nitrojen Molibden Tantal

Krom alaşımlılar

Paslanmaz çelikler

Krom-Nikel alaşımlılar

41

Krom alaşımlı Çelikler Martensit Paslanmaz Çelikler Bu çelik grubu 0.1-1.0% karbon içeriğine sahiptir. Cr içeriği 13 - 18% arasında değişir. Bu çelikler maryaslanan ve hava ile sertleşebilen cinstendir. Bu, çeliklerin ön ısıtma yapmadan kaynaklanamayacağı anlamına gelir. Bu nedenle bu çelikler makina çelikleridir.

Bu çelikler yumuşatılabilir dolayısıyla kesimle de çalışmaya hazır hale getirilebilirler. Isı şartlarına karşı dikkat çeken bir kuvvete ve gelişmiş paslanma karşıtı özelliklere sahiptir. Bu çelikler pasa maruz kalan makinalarda kullanılabilir: • Valf şaftı • Pompa şaftı • Bıçaklar Makina çelikleri makina bileşenleri olarak kullanılan çelik tipleridir: • Dingil • Vites makaraları • Valfler Normalde bu çeliklerin kaynaklanabilmesi çok olası değildir ve bu nedenle bu çelikler başka yollarla birleştirilir.

42

Yumuşatma

Demir Bazlı Cr-alaşımlı Paslanmaz Çelikler Bu çelikler eğer C’nin ve Cr’nin yüzdeleri aynı ise her sıcaklıkta demir bazlıdırlar. Cr’nin içeriği 12-30% arasında olabilir.

Yüksek miktarda sementit ya da karbür içeren çeliklerin soğuk deformasyonla kaynaklanması ve karbürün plaka şekilli formu yüzünden kesimi zordur. Çelik A1 sıcaklığından daha aşağı bir sıcaklıkta yumuşatılır. Yumuşatma karbür plakalarının top gibi oluşumlara dönüşmesidir.

Eğer Cr yüzdesi 27% ise, C’nin yüzdesi 0.25%’nin altına kadar tolere edilebilir. Eğer Cr içeriği 13% ise C’nin yüzdesi 0.05%’yi geçmemelidir. Diğer sayfadaki resimleri inceleyiniz.

Genelde, ısı uygulamaları çelik milinde meydana gelir.

Yumuşatılmış malzemedeki büyük ve sert toplar daha yumuşak ferrit bazlı malzemelere dönüşür. Sertlik azalır ve yumuşaklık/eğilebilirlik artar.

43

44

Demir bazlı çelikler ostenit çeliklerden daha zor kaynaklanır ve ısıdan etkilenen bölgede taneli yapısından dolayı çatlak oluşumlarına neden olabilir.

oluşumundan dolayı kırılganlığa neden olur.

Bu fazda malzeme daha kırılgan olur çünkü gerginlik kuvveti arttıkça malzemenin yumuşaklığı azalmaktadır. Bu faz 800ºC’ye kadar ısıtılarak çözülebilir çünkü hızlı donma meydana gelecektir vu bu fazın yeniden oluşmasını engelleyecektir.

Kaba tanelerin oluşumu ısı uygulaması ile çözülemez çünkü çelik yüksek sıcaklıklarda demir özelliği gösterir. Az miktarda vanadyum (V) ve molibden (Mo) kaba tanelere karşı koyar.

Krom-Nikel Alaşımlı Paslanmaz Çelikler Ferritik-Ostenitik Paslanmaz Çelikler Bu çelikler 18-26% krom, 5-6% nikel ve 0.03-0.15% karbon ile alaşımlanmışlardır. Sadece ferritik olan çeliklerden daha kolay kaynaklanabilirler ve paslanmaya karşı olan dirençleri aşağı yukarı çeliklerin 18/8’idir.

Bu çelikler martensit olarak sertleştirilemez ancak soğuk deformasyonla kuvvetleri arttırılabilir. Bu çelikler deformasyon şekillendirilmesi için ve diğer uygulamalar için kullanılabilir.

Bu çelikler ferritik çeliklere kıyasla daha iyi etki kuvvetine sahiptir ancak soğukta kırılgan olabilirler. Bazı tiplerde kaynak sırasında martensit oluşumu olabilir.

Bu çeliklerde krom-karbür çökelmesinin bir sonucu olarak taneler arası paslanma görülebilir.

Karbür çökelmesi 900-1000ºC sıcaklıkta görülür.

Bu çelikler döküm özelliklerine göre bazen valf ve benzeri ürünlerin paslanmaz dökümlerinde de kullanılabilir.

Bu hata ısı uygulamaları ile düzeltilemez çünkü ısı uygulaması ile bulunacak bir çözüm tane oluşumunu arttırır ve hızlı donmanın yerine füzyon için iyi şartlar geliştiği için yeni karbür çökelmeleri meydana gelir.

Ostenitik Paslanmaz Çelikler İlk üretilen paslanmaz çelikler aşağıdaki özelliklere sahipti: C0.12% Cr18% Ni8% Bu çelik 18/8 çelik olarak aadlandırılır ve bu tip geliştirilerek günümüzde kullanılan paslanmaz çelik tipleri haline gelmiştir.

Eğer ısı uygulamaları 700 - 800ºC’de meydana gelirse, kristallerdeki kalan kromların konsantrasyonlarında dengelenme olabilir.

Büyük miktarda nikelle birlikte 5% Mo eklendiğinde malzemenin paslanmaya karşı olan direncinde fark edilir bir artış elde edilmiştir.

Çelikleri Ti ve Nb ile stabilize etmek demir bazlı çeliklerdeki taneler arası paslanmayı azaltır.

Bu çelik yüksek sıcaklıklarda delta-ferrit oluşumuna neden olan belirli çelikler haricinde her sıcaklıkta ostenitik yani monofaz çeliktir.

Tanelerarası paslanmayı önlemenin yollarından biri de çok düşük karbon 0.003% (C) ve nitrojen (N) ihitva eden ELI-çelik kullanmaktır (ancak krom içeriği çok yüksek olmalıdır çünkü C ve N ostenik etki gösterir. Bununla ilgili daha detaylı bilgi için Schaffler diaygramına bakınız)

Ostenitik çeliklerde karbonun yüzdesinin çok düşük olması gerekmektedir çünkü krom çok yüksek miktarda karbür oluşturur ve krom-karbür oluşumu paslanmaz çeliklerde olmaması istenen elementtir.

20%’den fazla Cr ihtiva eden ferritik krom çelikleri 550’den 800ºC’ye uzun süreli ısıtma sigma fazının 45

Karbon içeriğini düşük bir seviyeye indirmek hem maliyetli hem de zor bir iştir ve bu nedenle karbürün oluşmasını sağlayan ve krom-karbür oluşumunu engelleyen Ti ve Nb ile alaşımlandırılır.

Ostenitik Çeliklerin Kaynaklanabilirliği Ostenitik çelikler ısıdan etkilenen bölgede martensit oluşturmaksızın çok kolay kaynaklanabilir.

Ancak ostenitik çeliklerin normal çeliklere göre 40% daha düşük termal iletkenliğe sahip olduklarını dikkate almak gerekir. Alaşım kompozisyonlarına göre ostenitik çelikler özellikle karbon yüzdelerine göre 4 gruba ayrılır: • 0.10% karbon içeren çelikler • 0.06% karbon içeren çelikler • 0.03% karbon içeren ELC çelikler • 0.06% karbon içeren Ti veya Ni ile alaşımlanmış sabitleme çelikleri

Termal genleşme katsayısı normal çelikten 50% daha fazladır. Bu koşullar gerilim ve bozulmalara karşı daha çok eğilim olduğu anlamına gelir. Eğer karbon yüzdesi yeteri kadar yüksekse 450-800ºC arasındaki sıcaklık artışına bağlı olarak HAZ’deki krom karbürlerin çökelmesi söz konusu olabilir.

Çökelme genelde ostenit taneciklerinin birleşme yerlerinde meydana gelir ve gama kristallerinin krom-karbürlere çok yakın olduğu ve de kromlaştığı ve paslanmaya karşı olan dirençlerini kaybettiği anlamına gelir. (Paslanma tipleri bölümüne bakınız)

Karbon titanyum ve niyobyumla birleşecek ve böylece krom-karbür oluşumunu engelleyecektir.

Mo ile alaşımlamak paslanmaya karşı olan direnci kloritlere karşı arttıracak ve asitleri azaltacaktır.

Krom karbürleri oluşturmak için karbon içeriğinin çok yüksek olması gerekmektedir. Bu daha önce 1. ve 2. gruplarda belirtilen durumdur ve bu nedenle bu çelikler kaynak işleminden sonra ostenit taneciklerinde yine krom oluşumu sağlayabilmek için ısı uygulamasından geçirilmelidir.

Ostenitik yapıyı koruyabilmek için Mo’nun içeriği arttıkça Ni içeriği de arttırılmalıdır.

Bu ısı uygulaması 1000-1100ºC arasında yapılır çünkü krom karbürler bu sıcaklıkta çözünürler ve krom içeriği gama kristallerinin içine yeniden dağılır.

Analiz - ağırlık % Cr 18

Ni 8

Mo

18 18 18 20

10 12 14 25

1,5 2,7 3,4 4,5

Cu

400ºC’nin altına kadar yapılan soğutma yeniden karbür oluşumunu engellemek için çok hızlı yapılmalıdır. Ostenitik çelikler çok yüksek sıcaklıklarda bile tanecik oluşumu yapmaz.

1,5

Ostenitik çeliklerde Cr-Ni-Mo içeriğinin örnekleri

Çok büyük imalatlarda – böyle bir ısı uygulaması mümkün değilken – grup 3’ten çok düşük karbon oranına sahip böylece karbür oluşumu yaratmayan ELC çelik seçilmelidir.

46

Sabitleştirilmiş çelikler birkaç saat tavlanır ve soğutulursa krom karbür oluşumu yapmaz.

Sabitleştirilmiş Çeliğin Kaynağı Sabitleştirilmiş çelikler (grup 4 sayfa 45) kaynak sonrasındaki ısı uygulaması olmadan da kaynaklanabilirler. Çelik, kromdan daha çok karbon çekim gücüne sahip Ti, Ni, Cr ya da Ta ile alaşımlanabilir. Bu elementler karbonu tüketir ve krom karbür oluşumunu engeller.

Yukarıda bahsedilen ısı uygulamasının zorlularına bağlı olarak grup 4’teki 0.1%’den az karbon ihtiva eden çelikler kaynaklanabilen paslanmaz çelikler olarak adlandırılırlar. Aynı zamanda bu çelikler daha yüksek sıcaklıklarda yapılan uygulamalar için de uygundurlar. Ta, Ti, veya Nb gibi sabitleştiricilerle alaşımlarken sabit karbürler istenmeyen krom karbür oluşumunu engellerler. Sabitleştiricilerin miktarı içerdikleri C miktarına bağlıdır. Ti içeriği C içeriğinin 10 katı, Ta içeriği, çoğunlukla Nb içeriğinin bir kısmını da kaplar, C içeriğinin 20 katı olmalıdır.

Ti oksitlendiği ve TiO oluşumuna neden olduğu için genelde dolgu malzemesi olarak kullanılmaz.

Ti birçok ekonomik avantaja sahiptir ancak Nb’den daha az aktiftir. Ti’nin sahip olduğu dezavantaj ise cilalama ile bile tamamen yumuşak ve parlak bir yüzey görüntüsü elde edilememektir. Normal üretilen plakalar ve profiller karbonun titanyum karbür gibi davranmasına neden olur ve bu nedenle bu çelikler tanelerarası paslanmaya karşı oldukça dirençlidirler. Sabitleştirilmiş çelikler yüksek basınç ve sıcaklıklardaki üretimlerde kullanılmaya uygundur çünkü bu malzemeler yüksek sıcaklıkta sabit olmayan çeliklere göre daha iyi ve yüksek gerginlik kuvvetine sahiptirler. Aynı zamanda 400ºC’nin üstündeki sıcaklıklarda tanelerarası paslanmaya karşı daha sabittirler.

47

Paslanmaz Malzemelerin Saklanması Paslanmaz malzemeleri en iyi şekilde korumak için yapılması gereken ilk şey yeni bir işe başlandığında çalışma alanının üzerine bir parça kağıt ya da folyo yapıştırmaktır.

Paslanmaya karşı direnç Paslanmaya karşı olan direnç yüzeydeki ince bir metalik oksit tabakası tarafından sağlanır ve bu tabakanın korunması direncin sürekliliğini sağlar. Bu yolla paslanma direnci malzemeye diğer madde özellikleri ile birlikte entegre olur ve bu nedenle paslanma direnci malzemelerin nasıl uygulandığına da bağlıdır.

Dahası, paslanmaz malzemeler diğer çeliklerden ayrı bir yerde tutulmalıdır. Çelik raflarla paslanmazların doğrudan temasını önlemek için raflar ahşap ya da plastikle kaplanmalıdır.

Paslanmaz çeliklerle yapılacak işlemlerde kullanılacak olan bütün gereçler temiz ve cilalı olmalıdır: Örsler Düz plakalar Düz köşeler Çekiçler

Paslanmaz malzemeler için paslanma rezistansı yüzey metalik olarak temiz olduğunda yani leke, pul ya da benzer kirletici ögelerden temizlendiğinde en optimum seviyeye ulaşır. Paslanmaz malzemelere sonradan yapılan uygulamalar oldukça maliyetlidir. Bu nedenle malzemeyi maliyet artışına neden olan çizilmelere karşı iyi korumak ve saklamak gerekir.

Paslanmaz malzemelerin normal çeliklerde kopan parçalar ya da çıkan tozdan etkilenmemesi için hem paslanmaz çelik hem de normal çelikler aynı anda ve aynı yerde kullanılmamalıdır.

47

Temizleme

Kaynak Masası ve Bağlantı Elemanları

En küçük kirler bile gözenek oluşumuna neden olabilir.

Deformasyonları önlemek ve bitmiş ürünün doğru şekle sahip olduğundan emin olmak için ayrı parçaları kaynak masasına kelepçelemek ya da belki onlara punta kaynağı yapmak gerekebilir.

Paslanmaz çelikler dinamik yüke maruz kalırlarsa undercut (yanal kesik) oluşumu da ortaya çıkabilir. Bu nedenle paslanmaz çelik yüzeylerinin kaynak yapılırken tamamen temiz olması gerekir. Bütün kir ve toz yok Seri üretimler için ayarlanabilir kelepçeleri kullanmak edilmeli ve yüzeyde mevcut olan yağ ve benzeri yadaha yararlıdır. Bağlantı elemanları kullanmanın pılar da çözücülerle kaldırılmalıdır. Yağ, kaynak ısısıavantajları yeterli miktarda özetlenemeyebilir. nın etkisi altında sıvılaşır ve kaynak oluklarının içine nüfuz edebilir. Bu nedenle kaynak alanının her iki tarafında da boş alanlar bırakılmalıdır. Öncelikle kaynak daha kaliteli bir görüntüye sahip olur ve kaynak maliyetleri azaltılır. Özellikle seri üretimlerde bağlantı elemanlarına hem para hem de dikkat sarf etmek gerekir. Dahası bağlantı elemanları aynı ürünün farklı parçaları üretilirken aynı tip üretim sağlar. Kaynak sırasında kaynak alanına zarar vermemeleri için kablolar, kaynak başlıkları, eldivenler, torçlar, doğrultucular vb temiz olmalıdır.

Paslanmaz çelikle kaynak yapılırken bağlantı elemanlarından elde edilen ekstra soğutma etkisi ayrı bir avantaj olarak kabul edilebilir.

Büyük plaka imalatlarında kaynakçı plakanın üzerinde yürümek ve kaynak kablolarını bu plakalar üzerinde sürüklemek zorunda kalırlar. Bu nedenle kaynakçının yerden plaka üzerine toz ve kir taşımaması için yerlerin de temiz olması gerekir. Boyalı yeri temiz tutmak kaba yerden daha kolaydır.

Kaynaktan önce kaynak alanı, altı ve üstü paslanmaz çelik teli fırçası ile fırçalanmalıdır. Bu malzemenin yüzeyinde hep mevcut olan oksit tabakasını kaldırmak için yapılmalıdır.

TIG kaynağı yaparken kaynak başlamadan önce dolgu malzemesinin de temiz olduğundan emin olunmalıdır. Eğer gerekiyorsa dolgu malzemesi bir bez yardımıyla çözücü ile temizlenebilir, çelik yünü ile cilalanabilir ya da kostik sodaya ve suya batırılabilir. Dolgu malzemesi kaynak başlamadan önce tamamen kuru olmalıdır.

48

Alaşım elementlerinin etkisi Krom (Cr) Cr gerginlik kuvvetini krom yüzdesi başına 80N/mm2 arttırır. Karbür oluşumuna gösterdiği meyile bağlı olarak Cr sertliği arttırır. 12%’den fazla Cr içeren çelikler suya ve belirli asitlere karşı paslanma rezistansı oluşturur. Cr Ni ile birlikte ısı direncini arttırır.

Giriş Paslanmaz çelik karakteristik özelliklerini farklı elementlerin çelikle alaşımlanmasından elde edilir. Çoğu alaşım 70 - 75% ya da daha fazla demir içerir çünkü demirin metalurjik özellikleri çok öenmlidir.

Alaşım Elementi Krom

% 13-2530

Çeliği paslanmaya karşı direnç li hale getirir. En az 13% Cr

Nikel

0-25

Çeliğe yüksek yumuşaklık ve ısı direnci sağlar.

Karbon Molibden

0.02-1

Kaynak için istenmez

1-4.5

Asit direnci sağlar

Titanyum Niobyum Demir

0.5

Oksitlendiğinde Cr paslanmaya karşı direnci olan sıkı bir oksit tabakası oluşturur ve çeliklerin bütün sıcaklıklarda feritik olamsına neden olabilir.

Etki

Nikel (Ni) Ni hem yumuşak hem kuvvetlidir ancak çok pahalı olmasından dolayı belli bir miktara kadar kullanılır. Ni gerginlik kuvvetini nikel yüzdesi başına 40 N/mm2 arttırır. Ni kritik soğutma hızını azaltır. Manyetik olmayan ostenitik çelikler 25%’den fazla nikelle alaşımlandığında paslanma direnci üretirler.

Sabitleştiricidir. Kaynak özelliklerini geliştirir. Eğer çelik aynı zamanda Cr ile de alaşımlandıysa istenilen ostenitik özellikleri 8%Ni ve 18% Cr ile elde edilir.(18/8 krom-nikel çelik).

0.5

Sabitleştiricidir. Dayanıklılığı azaltır. Kalan % Elementlerin alaşımlandığı baz malzemesidir.

Molibden (Mo) Mo çeliği kuvvet, yumuşaklık ve ısı rezistansı özelliklerini arttırır. Mo güçlü bir karbür oluşturucusudur ve hızlı (HS çelikler) ve ısı uygulanmış çeliklerde sıcaklık rezistansını arttırdığı için kullanılır. Önemli alaşım elementleri ve etkileri tablosudur Paslanmaz çeliklerdeki Mo aşağıdakilere karşı paslanma direnci oluşturur: • Sülfürik asit • Fosforik asit • Formik asit • Çeşitli sıcak organik asitler Mo klorlu solüsyonların neden olduğu oyuk paslanmasına da karşı koyar. Oyuklanma “Paslanma tiplerinde” daha sonra açıklanacaktır.

49

Titanyum (Ti) Saf Ti kullanmanın avantajı paslanma rezistansının neredeyse paslanmaz çeliğinki kadar iyi olması ve kuvvetinin ağırlığına göre iyi olmasıdır.

Krom-nikel alaşımları İki fazlı sistemli demir-kromda gama alanı bağlanmıştır ve yaklaşık 12.5% kromdan sadece ferrit kalacaktır füzyon sıcaklığından oda sıcaklığına geçildiğinde.

Ancak bu iyi özellikler yüksek sıcaklıklarda Ti çok güçlü reaksiyon gösterdiği ve inert gazlar haricinde bütün gazlarla kimyasal bileşimler oluşturduğu için kaybolur. Mesela, 800ºC’de saf nitrojen ile yanarak titanyum nitrit oluşturur.

Nikelin miktarı arttırıldığında iki fazlı sistemdeki gamma bölgesindeki demir-nikel de artar. Belirli nikel ihtivalarında yapı saf ostenitik olur (kübik yüzey merkezli)

Belirli özelliklere sahip olabilmek için paslanmaz çeliklerin alaşımında kullanılan elementler iki ana gruba ayrılabilir: • Ferrit oluşturan elementler - Cr, Si, Al, Mo, Nb, Ti, W ve V • Ostenit oluşturan elementler - Ni, Mn, C, Co ve N

Ti genellikle deoksidasyon ve karbonla birleşerek titanyum karbür ya da nitrojenle birleşerek zararlı gaz olan titanyum nitridi oluşturan bazı belirli çelikler için denitrasyon unsuru olarak kullanılır.

Niyobyum (Nb) Nb güçlü bir karbür oluşturucusudur ve ostenitik krom-nikel çeliklerinde karbürün diğer elementlerle çökelmeye neden olmasını engeller.

İki faz sistemi, demir-nikel, demir-krom

50

Paslanmaz Çelik – Kaynak – Isıdan Etkilenen Alan (HAZ) Argon, bazen az miktarda hidrojen ile karıştırılarak, kaynağın arkasını korumak için kullanılır. Formier gaz ile yapılan koruma genelde daha ucuz ve birçok durumda daha iyi bir seçimdir. Çeliğe zararlı olan sertleşmeyi önlemek için sıcaklık 200ºC’nin altına düşene kadar gaz akışına sahip olmak gereklidir.

Genelde Kaynak işleminin ya da paslanmaz çeliğin başka bir yöntemle ısıtılmasının bir sonucu olan sertleşme pasif malzeme yüzeyine hasar verir ve paslanma direncini ciddi oranda düşürür. Bu sertleşme krom yönünden zengin yüksek ısılı oksitlerin çok kırılgan ve sızdıran bir tabaka oluşturmasının sonucu olarak ortaya çıkar. Bu nedenle alttaki malzeme krom yönünden çok fakir ve paslanma direnci az hale gelir.

Uygun arka gaz gereçleri gaz tüketiminin azalmasını ve gaz kalitesinin artmasını sağlayabilir.

Yüksek ısılı oksit tabakası. Kırılgan ve sızdıran tabaka.

Bir boru parçasında gaz akışı görüntüsü

Normal oksit tabakası

Kaynak metali

Paslanmaz metal

Boru parçasında koruma gazının akışı

Krom oksitler ortadan kaldırılmalı ya da oluşumlarının engellenmesi için ölçülmelidirler. Koruma gazı ile kaynak yaparken oksit oluşumu gaz dağıtıcı ya da hemen torçtan sonra gelen parça ile engellenebilir. Dağıtıcı/parça akan argon ya da nitrojen karışımı kaynak dikişini soğuturken kaynak sırasında ısınan kaynak dikişini korur. Kaynağın arkası korunmadan bu şekilde devam eder.

Koruma gazının bloke edilmesi ve sağlanması

Manuel TIG kaynağında koruma gazı olarak kullanılan gaz genelde argondur. Gaz TIG torçuna bağlanır ve tungsten elektrotu korur ve havadaki oksijeni kaynak havuzundan uzaklaştırmak için havuzun üzerinden akar.

Arka gaz gerecinin montajı

51

Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı için Kılavuz

Isıdan Etkilenen Alan (HAZ)

Paslanmaz çeliklerin kaynağı ile ilgili yazılı belirli kurallar olmamasına rağmen aşağıdaki maddeler sizler için kılavuz görecektir:

Kaynak dikişinin çevresindeki HAZ alanları erimez ve çok sert ısıya maruz kalırlar ve bu çeliğin mikro-yapısının bozulmasına neden olur. Bu değişimlerin nedeni malzemenin oluşumuna ve HAZ’nin ısınma hızına bağlıdır. Soğutma hızı da önemlidir ve malzemenin kalınlığına, kaynak alanının ebatına ve kaynak işlemi ile oluşan ısı girişine ve soğutma metoduna bağlıdır.

Kaynak Kalitesi • Kaynak kalitesi standartlarla örtüşmelidir. Ör: tam nüfuziyet • Kaynak beceri ile yapılmalı ve düzgün ve sabit bir dikişe sahip olmalıdır. • Kaynak metali ve ana metal arasındaki geçiş bölgesi ve yüzey pürüzsüz ve düzgün olmalıdır. • Kaynak görünen kaynak hatalarına sahip olmamalı ve koruma gazı eksikliğinden dolayı renk solması meydana gelmemelidir.

1 2 3 4 5 6

Kaynak metali Tamamlanmamış Fazla ısınmış Normalleştirilmiş Eksik transformasyon Ana malzeme

Önlemler • Metalurjik ve paslanma ile alakalı komplikasyonların önlenmesi için dolgu malzemesi seçimi çok önemlidir. • Kaynak metodu ve kaynak ekipmanı uygun olmalıdır böylece kaynak alanı homojen olacak, ısı çatlakları ve kaynak hataları oluşmayacaktır. • Kaynağın arkası uygun bir kaynak arkası gazı ya da uygun sırtlama malzemesi ile korunmalıdır yoksa yüzeyde undercut (yanal kesik) oluşumu meydana gelir.

Kaynak metalindeki ısı

Temizleme • Yüzey metalik olarak temiz olmalı, rengi solmuş olmamalı, kaynak ve bileme çapağı ya da tutkal kalıntıları olmamalı • Taşıma ya da yapılan uygulamaların sebep olduğu izler ortadan kaldırılmalı ör. bükülme, bakır sırtlama ya da kelepçelerden kaynaklanan kirler • Undercut (yanal kesik) da dahil olmak üzere bütün çalışma parçası uygun bir temizleyici ile temizlenmelidir.

Kaynak metali

52

Isıdan etkilenen alan (HAZ)

1050 °C den soğutulmuş

400-800 °C de tavlanmış

Eğer kaynaktan sonra yumuşaklıkta bir gelişme ya da sertliğin azalması isteniyorsa çelik mutlaka ısı uygulamalarına maruz bırakılmalıdır.

Ferritik Paslanmaz Çeliklerle Kaynak Ferritik çelikler kaynaklandığında sertleşmezler ve bu nedenle kaynaklanmaları daha kolaydır. Kaynak sırasında HAZ alanlarında meydana gelen 900-1000ºC ’ye kadar ısınmak bu alanların kırılganlaşmasına ve tanecik oluşumuna neden olur.

Bu tanecik oluşumu tanecik sınırlarında kırılganlık çökeltilerine neden olabilir ve bu durum tanelerarası paslanmaya bile neden olabilir. Alaşım içeriği %

Martensitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı Martensitik paslanmaz çelikler bütün paslanmaz çeliklerin içinde en alaşımsız olanlardır. Genel olarak İsveç çelik kaliteleri baz alınarak hazırlanan analizler sayfa 54’teki tabloda gösterilmiştir. Bu araştırma henüz tamamlanmadığından diğer çelik üreticilerinden de bilgi alınmalı ve diğer çelik normları da incelenmelidir.

Yukarıdaki risk ısı uygulamaları ile azaltılabilir ve aynı zamanda tanecik sınırlarındaki çökelmeden gelen kırılganlık da ortadan kalkabilir. Tanecik oluşumundan kaynaklanan kırılganlık ısı uygulamaları ile yok edilemez. Pratikte çok zor bir uygulama olan ısı uygulaması ile devam eden bir soğuk çalışma sadece onu ortadan kaldırabilir.

Ferrit-Ostenitik Paslanmaz Çelikler Bu çelik tipi yukarıda bahsedilen iki tipe göre daha kolay kaynaklanabilir. HAZ’lerde çökelme ya da tanecik oluşumu meydana gelmez

Martensitik paslanmaz çelikler genelde kaynak için diğerlerine nazaran daha az uygundur. 800ºC’den daha yüksek bir sıcaklıktan soğutulduğunda hava soğutma ile setleştirilebilir. Aynı şartlar kaynağın HAZ alanı için de geçerlidir bu nedenle martensit oluşturulmuştur.Bununla alakalı miktar değişiklikleri de çok yüksek gerginliğe neden olur. Termal gerginlikle birleşme ile ilgili olarak martensitik alanlarda çok çabuk çatlak oluştuğu anlamına gelir. Karbon içeriği miktarı arttıkça bu problem daha da önemli hale gelir. Karbon ihtivası 0.10 – 0.15%’den fazla olan çeliklerle kaynaktan kaçınılmalıdır.

Ostenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı Bu çelik tipi eğer normal prosedürler uygulanırsa ve kaynakçı da biraz yetenekli ise herhangi bir kaynak problemine yol açmaz. Eğer çelik bütün sıcaklık aralıklarında ostenitik ise ve soğutma esnasında sertleşmemişse şekilde de görülebileceği gibi kaynaktan sonraki soğutma tanecik sınırlarındaki karbür oluşumu, tanelerarası paslanma azalacaktır. (ma104-02).

Dahası karbon ihtivası çok yüksek olduğunda ostenit oluşumu tamamlanmaz ve yavaş transformasyondan dolayı ostenit çökeltisi oluşur.

Kaynak için minimum 200oC ön ısıtma sıcaklığı kullanılır. Bu durum genelde termal gerginliği azaltmak için kullanılır. 53

54

diğer bir deyişle krater gözenekleri ve çatlaklar engellenebilecektir. Arkın tutuşması konusu daha sonra “TIG kaynak- Ark Tutuşması” bölümünde detaylandırılacaktır.

Paslanmaz Çelikle TIG Kaynağı TIG kaynağı ince paslanmaz çeliklerin kaynağı için ekonomik açıdan oldukça avantajlıdır. Arka taraftan kaynak yapılıyor olsa bile temiz ve gözenek ve kraterden yoksun pürüzsüz bir kaynak sonucu ortaya çıkartır.

TIG kaynak genelde ince malzemelerin kaynağı için kullanılır. Eğer kaynak üçten fazla geçişe ihtiyaç duyuyorsa örtülü elektrotla yapılan MMA ya da MIG kaynağı dolgu işlemi için kullanılabilir.

Kaynak DC’de elektrotun negatif kutbunda yapılır. Elektrot erimeyen tungstenden yapılmıştır. Bir koruma gazı, genellikle argon, arkı, elektrotu ve kaynak havuzunu korur. Kaynak torçu sadece etraftaki hava ile ya da torçun içinden akan su ile soğutulur. Su ve koruma gazı gözenek oluşumunu engellemek için birbirlerinden ayrı tutulmalıdırlar.

Kaynak Alanı ve Dolgu Malzemesi Sonradan tekrar kaynak yapmanın mümkün olmadığı sırtlarda pürüzsüz kaynak isteniyorsa kaynak alanının dikkatli olarak hazırlanması ve sırt bölgesinin oksidasyona karşı korunması çok önemlidir. Kaynak boşlukları hep aynı olmalıdır ancak yetenekli bir kaynakçı ayakpedalı sayesinde küçük farklılıkların olduğu boşlukları da son derece iyi bir şekilde kaynaklayabilir.

Mevcut olan birçok tungsten elektrot çeşidi vardır. En çok kullanılan cinsi kaynak metaline erimeye az meyilli olan toryum ile alaşımlanmış olan tungstendir. Bu tungsteni tutuşturmak daha kolaydır ve daha temiz bir kaynak sonucu ortaya çıkarır. Elektrot tutuşmayı sağlamak için bir noktaya yerleştirilmiştir. Eğer kaynak metali ya da oksitlerle kirlendiyse daha çabuk eriyebilir, kaynak kötü olur ve tungsten kaynak havuzuna transfer edilir. Bu konu daha sonra “TIG kaynak – Tungsten Elektrotlar” bölümünde detaylandırılacaktır.

Sırt kaynağı Argon (Ar) ya da helyum (He) ile korunabilir. Ancak nitrojen-hidrojen karışımı kullanmak daha ucuz bir yol olabilir ve gözeneksiz oksitsiz bir kaynak sonucu sunabilir. Kök geçişlerinde bile nitrojen emilimi çok küçüktür ve analiz değerlerinin difüzyonları arasında kalır.

Koruma gazında en sık rastlanan kirlilik ise nemdir. Çiy noktası -50ºC’nin altında olmalıdır. Bu genelde üreticide sağlanmalıdır ancak eğer silindirler açık valflerle gönderiliyorsa üreticinin dikkatinden kaçmış demektir. Dahası bütün hortum bağlantıları ve benzeri parçalar sıkı ve kuru olmalıdır. Çalışma parçası da kuru ve temiz olmalıdır. Sonuç olarak, kaynak ve elektrot 200ºC’nin altına soğuyana kadar argon ile korunmalıdırlar.

Dolgu teli kaynak alanının doldurulması için kullanılır. Kaynak boşluğu genelde tel çapından daha küçük olur.

HF tutuşma kullanıldığında ark çalışma parçasına değmeden tutuştuğu için kirlilik engellenir. Başlama noktaları, bitiş kraterleri ve undercut (yanal kesik)’lar hata olarak ortaya çıkarlar. Kaynak makinasını ayak pedalı ile donatarak kaynak sırasında akımı kontrol etmek mümkün olur bu da undercut (yanal kesik) ve krater oluşumunun engellenebileceği ve kaynak başladığı sıradaki nüfuziyetin artabileceği anlamına gelir. Bitiş krateri akımın kademeli olarak azaltılması ile engellenebilir. Akım kademeli olarak azaltıldığında kaynak havuzu daha küçülecek ve böylece daha derin krater

55

Kaynak dolgu malzemesi olmadan da yapılabilir. Bu durumda uç kaynağının yapılabilmesi için köşelerin birbirlerinin üzerine yerleştirilmesi gerekir. Köşe uçlarda dolgu malzemesi dışarıda bırakılabilir çünkü yüzeyin batması da kısıtlanmıştır. V kaynaklarında sadece taban kaynakları birlikte ilerleyebilir. V boşluğunu doldurabilmek için dolgu malzemesi kullanılmalıdır. Ancak, tamamen ostenitik baz malzemesi kullanımında çatlak oluşma riski daha fazladır ve ferrit ihtivasını 5-10% ’den fazla azaltmak mümkün değildir. Dolgu malzemesi malzeme tedarikçisi ile birlikte seçilmelidir.

TIG kaynağın başka bir versiyonu da palslı ark, akımın palslı olarak gelmesi, ile kaynak yapmaktır. En yüksek akım palsı kaynak dikişinde nüfuziyet sağlar, daha sonra akım daha düşük bir değere iner ve kaynak havuzu neredeyse katılaşır. Bunu başka bir akım artışı izler.

Kaynak punta kaynakları sayesinde tekrar eden satırlar gibi bir görünüm elde eder. Kaynak havuzu kaynak alanına yayılamayacağı kadar kısa bir süre içinde erir. Palslı TIG kaynağı bütün pozisyonlarda akım ayarı yapmadan otomatik kaynak için kullanılabilir. Palslı TIG kaynağı daha sonra “Palslı Ark ile TIG Kaynağı” bölümünde anlatılacaktır.

Sigma-Fazı Sigma fazı krom ve yüksek miktarda krom içeren krom nitrojen karışımlı çeliklerin 600-900ºC’de uzun süre bırakılması ile meydana gelen zor, kırılgan ve manyetik olmayan bir fazdır. Yaklaşık olarak 52% Cr ve 48% Fe içerir ancak başka elementler de içerdiği olmuştur. Birleşim en hızlı 800ºC’de oluşur. Daha düşük sıcaklıklarda çökelme hızı genelde yavaştır böylece sigma fazı riski yoktur.

Bütün kaynak proseslerinde atmosferik havaya karşı verimli bir koruma gazı kullanmak çok öenmlidir. Eğer koruma yeterli değilse, önemli alaşım elementleri yanarak kaynak metalinin kaba görünmesine neden olabilir. Karbon çıkaran elementler kaynak malzemesinde ya da koruma gazında bulunmamalıdırlar çünkü kaynak metali içerisindeki karbon ihtivasını arttırabilirler. Gözenek oluşumuna neden olduğundan nem de engellenmelidir. Kaynağa hazırlanırken yağ, renk bozuklukları, leke ve diğer kirliliklerin ortadan kaldırıldığından emin olunmalıdır çünkü bu kirlilikler kaynak metalinin karbon ile birleşmesine neden olur.

Sigma fazı delta-ferritin tamamen ya da bir kısmının sigma fazına ve ostenite transfer edilmesi sırasında oluşur. Delta ferrit ihtivası daha yüksek olan kaynak metalleri daha az miktarda delta ferrit içeren metallere göre daha hassastır.

Ferritik krom çelikleri ve ostenitik krom-nikel çelikleri ferrit ile kaynaklarken HAZ’deki yumuşaklık kaynak ısısı sayesinde azalır çünkü sigma fazı da ferritten yapılmıştır.

Bu nedenle 600-900ºC arasındaki sıcaklıklarda gergin olmayan sertleştirmelerden kaçınılmalıdır. Bu sigma fazı doğrudan ostenit ile yapıldığında da meydana gelebilir ancak çok yüksek sertleştirme zamanına ihtiyaç duyarlar ör: 25% Cr/20% Ni çelik Yüksek miktarda Mo ya da Nb içeren kaynak metalleri sigma fazı oluşturmaya çok meyillidirler.

56

Yukarıdaki illüstrasyon sigma fazının etkilerini gösterir. Orjinal ferrit ihtivası yaklaşık 16% yumuşaklığı geliştirmek için istenen miktar – 800ºC’de sertleştirilerek 4%’e düşürülmüştür. Etki rezistansı düşer ve sertlik artar.

Çelik üreticilerinde bu bilgiler mevcuttur.

Eğer bu bilgi yeterli değilse literatürden daha fazla bilgi edinmek ya da seçilen malzemenin uygunluğunu ortaya koyabilecek birkaç test yapılmalıdır.

950-1050ºC’de sertleştirme sigma-fazını çözebilir ve sertlik ve etki rezistansı normale dönebilir. Çok yüksek işlem sıcaklıklarında bulunan çalışma parçaları için sigma fazından korkmaya gerek yoktur çünkü 300-400ºC üzerindeki etki rezistansları özellikle ferrit ihtivası 7-8%’nin altındaysa yeterince yüksektir.

Kaynağın Paslanma Özellikleri Üzerindeki Etkisi Kaynak paslanmaz çeliğin paslanma özelliklerini azaltabilir. Kaynak parçasının dayanıklılığını azaltabilir ve kullanılmaz hale gelmesine neden olabilir.

Bu nedenle kaynak prosedürlerini ve metodlarını ayrıntılı incelerken bu şartların hepsi dikkate alınmalıdır. Paslanmaz çeliklerde paslanma direncini yüzey belirler. Özellikle kaynak etrafındaki yüzey temiz, pürüzsüz ve metalik olarak parlak olmalıdır ki bu farklı elementlerden, cüruftan, renk bozulmalarından ve oksitlerden arınmış olduğunu gösterir.

Oksitler agresif çözücüler içinde kolayca çözünür ve çoğu çelikte ciddi paslanmalara neden olan metalik tuzları oluşturur. Bu nedenle kaynaklara sonradan iyileştirme uygulaması ya da mekanik yüzey uygulaması yapmak tavsiye edilebilir bir çözüm olabilir. Bütün durumlarda çelik üreticilerinin önerileri de dinlenmelidir. Uygun bir paslanmaz malzeme ve malzemenin mevcut ürünün parçasına uygunluğunu seçerken, seçim prosedürü mekanik gerekliliklere uyan en ucuz ürünü bulmak olamlıdır.

Malzemenin bulunduğu ortamdaki paslanma direnci ölçülmelidir. 57

58