İmal Usulleri kaynak Yöntemleri KAYNAK YÖNTEMLER İ •A r k K a y n a ğı • Direnç Kayna ğı • Oksi-Yanıcı Gaz Kayna ğı •D i ğer Eritme Kaynak Yöntemleri •K a t ı Hal Kayna ğı • Kaynak Kalitesi • Kaynak Kabiliyeti •K a y n a k l ı İmalatta Tasarım 1 Kaynak Yöntemlerinin İki Temel Kategorisi • Eritme kayna ğı–birle ştirme, birle ştirilecek iki parçanın, bazen ba ğlantıya ilave metal ekleyerek eritilmesiyle gerçekle ştirilir - Örnekler: ark kayna ğı, direnç nokta kayna ğı, oksi- yanıcı gaz kayna ğı • Katı hal kayna ğı – birle ştirmeyi olu şturmak için ısı ve/veya basınç kullanılır; ancak esas metallerde erime olmaz ve ilave metal kullanılmaz - Örnekler: dövme (demirci) kayna ğı, difüzyon kayna ğı, sürtünme kayna ğı 2 Ark Kayna ğı (Arc Welding=AW) Metallerin birle ştirilmesinin, bir elektrod ile parça arasındaki elektrik arkının ısısı ile olu şturuldu ğu bir eritme kaynak yöntemi •A r k ın üretti ği elektrik enerjisi, herhangi bir metali eritmeye yeterli sıcaklıklar olu şturur ~ 5500 °C •Ç o ğu ark kaynak yöntemlerinde kaynaklı ba ğlantının hacmini ve dayanımını arttırmak için dolgu (ilave) metal eklenir •B a z ı temel yöntemler, arkla kesmede de kullanılmaktadır 3 Elektrik Arkı Nedir? Elektrik arkı = bir devredeki aralıktan geçen elektrik akım de şarjı •A k ımın aktı ğı bir iyonize gaz demeti (plazma) tarafından sürdürülür •A r k k a y n a ğında arkı ba şlatmak için, elektrod parça ile temas haline getirilir ve hemen ayrılarak kısa bir mesafede tutulur 4 Ark Kayna ğı • Elektrod ucunun yakınında bir erimi ş metal banyosu olu şturulur • Elektrod ba ğlantı boyunca ilerlerken, erimi ş metal kendi kanalında katıla şır Şekil 31.1 - Bir ark kaynak yönteminin temel konfigürasyonu ve elektrik devresi Elektrod kablosu Kaynak makinası Elektrod pensi İlave metal (bazen) Elektrod İLERLEME YÖNÜ Parça kablosu Parça kıskacı Erimi ş kaynak banyosu Parça Ark Katıla şmı ş kaynak banyosu AC veya DC akım üreteci 5 Elle Ark Kayna ğı ve Ark Süresi • Elle kaynakta problemler: - Kaynak ba ğlantı kalitesi - Üretkenlik • Ark Süresi = (Ark süresi)’nin (çalı şma saati)’ne oranı - Di ğer adı “ark-on time” - Tipik de ğerler: Elle kaynak ark süresi = % 20 Makinayla kaynakta arttırılmı ş ark süresi ~ % 50 6 Ark Kaynak Elektrodlarının İki Temel Türü • Eriyen – kaynak sırasında tüketilen - Ark kayna ğında ilave metalin menbaı • Erimeyen – kaynak i şlemi sırasında tüketilmeyen - Herhangi bir ilave metalin ayrıca eklenmesi gerekir 7 Eriyen Elektrodlar • Eriyen elektrodlarınbiçimi - (Örtülü elektrod olarak da bilinen) Kaynak çubukları, 22,5 mm’den 45 mm’ye kadar uzunlukta ve 9,5 mm veya daha küçük çaplıdır ve periyodik olarak de ği ştirilmeleri gerekir - Kaynak telleri, sık sık kesintilerden kaçınmak üzere, uzun tel boylarına sahip makaralardan sürekli olarak beslenebilir • Hem tel hem de çubuk formundaki elektrod, ark içinde tüketilir ve ilave metal olarak kayna ğa eklenir 8 Erimeyen Elektrodlar • Erimeye dirençli Tungsten’den yapılır • Kaynak sırasında yava ş yava ş tükenir (buharla şma temel mekanizmadır) •A y r ıca tel şeklindeki bir ilave metalin, kaynak banyosuna sürekli olarak beslenmesi gerekir 9 Arkın Korunması •A r k k a y n a ğındaki yüksek sıcaklıklarda, metaller havadaki oksijen, azot ve hidrojene kar şı kimyasal olarak reaktifdir - Ba ğlantının mekanik özellikleri, bu tür reaksiyonlar sonucu ciddi şekilde bozulabilir - İşlemi korumak için, tüm ark kaynak yöntemlerinde arkın çevresindeki havadan korunması gerekir - Argon, Helyum ve CO 2 gibi koruyucu gazlar - Dekapan 10 Dekapan Kaynak sırasında oksitlerin ve di ğer kirliliklerin olu şumunu engelleyen veya bunları çözerek uzakla ştıran bir madde • Kaynak için koruyucu atmosfer olu şturur •A r k ı kararlı hale getirir •S ıçramayı azaltır 11 De ği şik Dekapan Uygulama Yöntemleri • Toz halindeki dekapanın kaynak i şlemine beslenmesi • Kaynak sırasında i şlem bölgesini örtmek üzere eriyen dekapan maddesiyle kaplanmı ş çubuk elektrodlar (örtülü çubuk elektrodlar) • Dekapanın öz halinde içine dolduruldu ğu ve elektrod erirken açı ğa çıkan tüp şeklindeki elektrodlar (özlü elektrodlar) 12 Ark Kayna ğındaki Akım Üreteçleri •D o ğru akım (DC) veya Alternatif akım( A C ) - AC makinaları satın alma ve i şletme bakımından daha ucuzdur ancak genellikle demir esaslı metallerle sınırlıdır - DC ekipman tüm metallerde kullanılabilir ve genel olarak ark kontrolü için daha avantajlıdır Transformatör (AC) Redresör (DC) Jeneratör (DC) 13 Eriyen Elektrodları Kullanan Ark Kaynak Yöntemleri • Elektrik ark kayna ğı (SMAW) •G a z a l t ı ark kayna ğı (GMAW-GTAW) • Özlü telle ark kayna ğı (FCAW) • Elektrogaz kayna ğı (EGW) • Tozaltı ark kayna ğı (SAW) 14 Elektrik Ark Kayna ğı (Shielded Metal Arc Welding = SMAW) Dekapan ve koruma sa ğlayan kimyasallarla kaplı bir ilave metal çubuktan olu şan bir eriyen elektrod kullanır • Bazen “Örtülü elektrod kayna ğı” olarak da adlandırılır • Güç üreteci, ba ğlantı kabloları ve elektrod pensi birkaç bin YTL’ye elde edilebilir 15 Şekil 31.2 - Bir (insan) kaynakçı tarafından uygulanan örtülü çubuk elektrodla elektrik ark kayna ğı 16 Şekil 31.3 - Elektrik ark kayna ğı (Shielded Metal Arc Welding=SMAW) İLERLEME YÖNÜ Eriyen elektrod Elektrod örtüsü Curuf Katıla şmı ş kaynak metali Erimi ş kaynak metali Esas metal Elektrod örtüsünden koruyucu gaz 17 Elektrik Ark Kayna ğında Çubuk Elektrod • İlave metalin bile şimi genellikle esas metale yakındır • Örtü, bir silikat ba ğlayıcıyla bir arada tutulan, oksit, karbonat ve di ğer katkılarla karı ştırılmı ş toz halindeki selülozdan olu şur. • Kaynak çubu ğu, akım üretecine ba ğlı elektrod pensi tarafından sıkı ştırılır • Örtülü çubuk elektrodla kayna ğın zayıflıkları: - Çubukların periyodik olarak de ği ştirilmesi gerekir - Yüksek akım seviyeleri, örtünün erken erimesine neden olabilir 18 TS 563- EN 499’a göre Örtülü Elektrodlar 19 Örtülü Çubuk Elektrod Seçimi 20 Kaynak Parametrelerinin Etkileri 21 Elektrik Ark Kayna ğının Uygulamaları • Çelikler, paslanmaz çelikler, dökme demirler ve bazı belirli demirdı şı ala şımlarda kullanılır • Alüminyum ve ala şımlarında, bakır ala şımlarında ve titanyumda hiç veya nadiren kullanılır. 22 Eriyen Elektrodla Gazaltı Ark Kayna ğı (MIG/MAG Kayna ğı) (Gas Metal Arc Welding = GMAW) Elektrod olarak çıplak bir eriyen metal tel kullanır ve ark, dı ş bir koruyucu gazla korunur • Tel, bir makaradan kaynak tabancasına (torch) sürekli ve otomatik olarak beslenir • Koruyucu gazlar, alüminyum için Argon ve Helyum gibi soy gazlardan (MIG), çelik kayna ğı için CO 2 gibi aktif gazlardan (MAG) olu şur • Koruyucu gaz ve çıplak tel elektrod, kaynak banyosu üzerindeki curuf örtüsünün olu şmamasını sa ğlar – curufun elle ta şlanmasına veya temizlenmesine ihtiyaç duyulmaz 23 MIG/MAG Kaynak Donanımı Koruyucu gaz Akım üreteci Şasi kablosu Parça Tel makarası (Çelik tellerin dı şı bakır kaplıdır) Hortum paketi Torç Tel Elektrod Ark Tel besleme motoru 24 Şekil 31.4 - Eriyen elektrodla gazaltı ark kayna ğı (MIG/MAG kayna ğı) (Gas Metal Arc Welding = GMAW)) Makaradan besleme Koruyucu gaz Tel elektrod Nozul Koruyucu gaz Katıla şmı ş kaynak metali İLERLEME YÖNÜ Erimi ş kaynak metali Esas metal 25 MIG/MAG Kayna ğının Elektrik Ark Kayna ğına Göre Üstünlükleri • Sürekli tel elektrod sayesinde daha iyi ark süresi - Elektrik ark kayna ğında (EAK) çubukların periyodik olarak de ği ştirilmesi gerekir • EAK’na göre ilave tel elektrodun daha iyi kullanımı - EAK’nda çubuk elektrodun koçan kısmı kullanılamaz • Yüksek yı ğma hızları • Curuf uzakla ştırma problemi ortadan kalkar • Kolayca otomatikle ştirilebilir 26 Şekil 31.5 – MIG/MAG kayna ğı için kaynak torcu 27 Özlü Telle Ark Kayna ğı (Flux-Cored Arc Welding = FCAW) Çubuk elektrodun sınırlamalarının üstesinden gelmek için örtülü çubuk elektrodla ark kayna ğının geli ştirilmi ş hali • Elektrod, özünde dekapan ve di ğer katkı maddeleri (örn. Deoksidanlar ve ala şım elementleri) içeren sürekli bir eriyen tüptür • İki türü: - Kendinden gaz korumalı FCAW – Öz, koruyucu gaz içeren bile şenleri de barındırır - İlave gaz korumalı FCAW – Dı ş bir koruyucu gaz uygulanır 28Şekil 31.6 - Özlü telle ark kayna ğı. Dı şarıdan sa ğlanan koruyucu gazın varlı ğı veya yoklu ğu, iki tür olu şturur: (1) koruyucu gaz bile şenleri sa ğladı ğı kendinden gaz korumalı, ve (2) dı ş koruyucu gazların kullanıldı ğı ilave gaz korumalı Makaradan besleme Koruyucu gaz Nozul (opsiyonel) Kılavuz boru (kontak boru Curuf Katıla şmı ş kaynak metali Erimi ş kaynak metali Özlü tel elektrod Dekapan öz İLERLEME YÖNÜ Koruyucu gaz (opsiyonel) Ark Esas metal 29 Elektrogaz Kayna ğı (Electrogas Welding = EGW) Ya özlü tel elektrod ya da ilave koruyucu gazlı çıplak tel olabilen bir sürekli eriyen elektrod ve erimi ş metali tutan kalıplama pabuçlarını kullanır • Özlü tel elektrod kullanıldı ğı zaman ve dı şarıdan gaz beslenmedi ği zaman, özlü tel elektrodla ark kayna ğının özel bir türü haline gelir •D ı ş bir menbadan koruyucu gazlı çıplak tel elektrod kullanıldı ğında ise, MIG/MAG kayna ğının özel bir türü haline gelir. 30 Şekil 31.7 - Özlü tel elektrod kullanan elektrogaz kayna ğı: (a) görünü şü basitle ştirmek için kalıplama pabucu çizilmemi ş önden görünü ş, ve (b) Her iki tarafta kalıplama pabuçları gösterilen yan görünü ş Özlü tel elektrod besleme Hareketli kaynak kafası (yukarı) Hareketli pabuç (her iki tarafta) So ğutucu su giri şi Su çıkı şı Erimi ş curuf Erimi ş kaynak metali Katıla şmı ş kaynak metali Esas parça 31 Tozaltı Ark Kayna ğı (Submerged Arc Welding = SAW) Arkı koruyan toz haldeki bir dekapan ile sürekli, eriyen çıplak tel elektrod kullanır • Tel elektrod bir makaradan otomatik olarak beslenir • Bir huniden yerçekimi etkisiyle arkın önüne yava şça beslenen toz dekapan, sıçramaları, kıvılcımları ve radyasyonu önleyecek şekilde arkı tamamen örter 32 Şekil 31.8 - Tozaltı ark kayna ğı (Submerged Arc Welding SAW) Erimi ş toz dekapan Erimi ş kaynak metali Curuf (katıla şmı ş toz) Katıla şmı ş kaynak metali Toz dekapanı geri kazanmak için vakum sistemi Eriyen elektrod Toz dekapan örtüsü Huniden toz dekapan İLERLEME YÖNÜ Esas metal 33 Tozaltı Ark Kayna ğı Uygulamaları •Y a p ısal çelik profillerin imalatı (Örn. I-profiller) • Büyük çaplı boruların, depolama tanklarının ve basınçlı kapların diki şleri •A ğır makine imalatı için kaynaklı parçalar •Ç o ğu çelikler (Yüksek C-çelikleri hariç) •D e m i r d ı şı metallere uygun de ğildir 34 Erimeyen Elektrod Kullanılan Ark Kaynak Yöntemleri • Tungsten Inert Gaz (TIG) Kayna ğı (Gas Tungsten Arc Welding = GTAW) • Plazma Ark Kayna ğı (Plasma Arc Welding = PAW) • Karbon Ark Kayna ğı (Carbon Arc Welding = CAW) •S a p l a m a K a y n a ğı (Stud Welding = SW) 35 TIG Kayna ğı (Gas Tungsten Arc Welding = GTAW) Erimeyen bir Tungsten elektrod ve arkın korunması için bir soy (inert) gaz kullanır • Tungsten’in erime sıcaklı ğı = 3410 °C - Avrupa’da, "WIG kayna ğı" olarak da adlandırılır • Bir ilave metal de kullanılabilir - Kullanıldı ğında, ilave metal çubuk veya tel halinde kaynak banyosuna ayrıca beslenir • Uygulamaları: alüminyum ve paslanmaz çelik en yaygınıdır 36 Şekil 31.9 - TIG kayna ğı İLERLEME YÖNÜ Koruyucu gaz Gaz nozulu Elektrodun ucu Katıla şmı ş kaynak metali Erimi ş kaynak metali Esas metal Koruyucu gaz Tungsten elektrod (erimeyen) 37 TIG Kayna ğının Uygulanması Elektrodun tutulu şunun önden ve yandan görünü şü Kayna ğın yapılı şı sırasında torcun tutulu şu 38 TIG Kayna ğının Uygulamasına Örnek Uzay meki ğinin kaynakla imal edilen dı ş yakıt tankları. 2219 alüminyum ala şımından olu şturulan bu tankların imalinde hem TIG hem de plazma ark kayna ğı kullanılmaktadır. 39 TIG Kayna ğının Üstünlükleri ve Eksiklikleri • Üstünlükleri: - Uygun uygulamalar için yüksek kaliteli kaynaklar - İlave metal ark’ı olu şturmadı ğından sıçrama olu şmaz - Curuf olmadı ğından kaynaktan sonra temizleme gerekmez veya çok az gerekir • Eksiklikleri: - Eriyen elektrod kullanan ark kaynaklarına göre genellikle daha yava ş ve daha pahalıdır 40 Plazma Ark Kayna ğı (Plasma Arc Welding = PAW) Sınırlanmı ş bir plazma arkının kaynak bölgesine yönlendirildi ği, TIG kayna ğının özel bir şekli • Tungsten elektrod, yüksek hızlı bir inert gaz (Argon) demetinin, yo ğun sıcak bir ark demeti olu şturmak üzere ark bölgesine odaklandı ğı bir nozul içinde kullanılır • PAW içindeki sıcaklıklar, küçük çaplı ve yüksek enerji yo ğunlu ğuna sahip bir plazma jetinin olu şturdu ğu sınırlanmı ş ark sayesinde 28,000°C’ye ula şır 41 Şekil 31.10 - Plazma ark kayna ğı Koruyucu gaz Plazma gazı Tungsten elektrod İLERLEME YÖNÜ Koruyucu gaz Katıla şmı ş kaynak metali Erimi ş kaynak metali Esas metal Plazma demeti 42 PAW Üstünlükleri ve Eksiklikleri • Üstünlükleri: - İyi ark kararlılı ğı - Ark kayna ğına göre daha iyi nüfuziyet kontrolu - Yüksek ilerleme (kaynak) hızları - Mükemmel diki ş kalitesi - Hemen tüm metallerin kayna ğında kullanılabilir • Eksiklikleri: - Yüksek ekipman maliyeti - Di ğer ark kaynak yöntemlerine göre daha büyük torç boyutu – bazı ba ğlantı konfigürasyonlarına ula şmayı zorla ştırma e ğilimi ta şır 43 Di ğer Ark Kaynak ve İlgili Yöntemler • Karbon ark kayna ğı – erimeyen bir karbon (grafit) elektrodun kullanıldı ğı yöntem • Saplama kayna ğı – saplama veya benzer çubukların esas metale birle ştirildi ği yöntem 44 Saplama Ark Kayna ğı (Stud Welding = SW) Şekil 31.11 – Saplama ark kayna ğı (SW): (a) saplama yerle ştirilir; (b) akım tabancadan akar ve saplama, ark ve erimi ş banyo olu şturmak üzere çekilir; (c) saplama erimi ş banyo içine daldırılır, ve (d) katıla şma tamamlandıktan sonra seramik halka uzakla ştırılır Saplama Seramik halka Erimi ş kaynak metali Katıla şmı ş kaynak metali 45 Direnç Kayna ğı (Resistance Welding = RW) Birle ştirmeyi olu şturmak için ısı ve basıncı birlikte kullanan bir eritme kaynak yöntem grubu •I s ı, kaynak yapılacak ba ğlantıda elektrik akımının geçi şine gösterilen dirençle üretilir • Temel RW yöntemi = direnç nokta kayna ğı (RSW) 46 Şekil 31.12 - Direnç kayna ğı grubunun en yaygın uygulaması olan nokta kayna ğındaki bile şenleri gösteren direnç kayna ğı Kuvvet Elektrod Kaynak çekirde ği Saç metal parçalar Akım Kuvvet Elektrod 47 Direnç Nokta Kayna ğındaki Bile şenler • Kaynak yapılacak parçalar (genellikle saç metal) •K a r şılıklı iki elektrod •P a r ç a l a r ı elektrodlar arasında sıkı ştırmak için basınç uygulama aparatları • Belirli bir süre için kontrollü bir akım uygulayabilen güç üreteci 48 Direnç Kayna ğının Üstünlükleri ve Eksiklikleri • Üstünlükleri: - İlave metal gerekmez - Yüksek üretim hızlarına eri şilebilir - Mekanizasyonu ve otomasyonu kolaydır - Operatör beceri seviyesi, ark kayna ğına oranla daha dü şüktür - İyi tekrarlanabilirlik ve güvenilirlik • Eksiklikleri: - Yüksek ilk ekipman maliyeti - Ço ğu direnç kayna ğı için bindirme ba ğlantılarla sınırlı 49 Direnç Nokta Kayna ğı (Resistance Spot Welding = RSW) Bir bindirme ba ğlantıda temas eden yüzeylerin eritildi ği direnç kaynak yöntemi, kar şılıklı elektrodların yerle ştirilmesiyle sa ğlanır • Bir seri nokta kayna ğı kullanarak saç metallerin birle ştirilmesinde kullanılır • Saç metalden imal edilen otomobil, ev aletleri ve di ğer ürünlerin seri imalatında yaygın şekilde kullanılır • Tipik bir araç gövdesinde ~ 5,000 nokta kayna ğı vardır - Tüm dünyada yıllık otomobil üretiminde on milyonlarca nokta kayna ğı yapılmaktadır 50 Şekil 31.13 - (a) Nokta kaynak çevrimi, (b) Sıkı ştırma kuvveti ve çevrimdeki akımın grafi ği (1) elektrodlar arasına yerle ştirilen parçalar, (2) elektrodların kapatılması, kuvvetin uygulanması,( 3 ) a k ımın akı şı, (4) akımın durdurulması, (5) elektrodlarına ç ılması, kaynaklı parçanın çıkarılması Elektrod Kuvvet Akım Erimi ş metal Kaynak çekirde ği Nokta kaynak çevrimi Kuvvet, Akım Akım 51 Şekil 31.14 -Mafsal kollu nokta kaynak makinası Üst kol Alt kol Mafsal kolunu harekete geçirmek için pnömatik silindir Elektrodlar Operatör ayak pedalı Atölyeden sa ğlanan basınçlı hava 52 Direnç Kayna ğında Kaynak Hataları a) Şönt (kaçak) akım; b) Saç kalınlı ğının de ği şmesi; c) Saçların aralık kalması; d) Elektrodlarına şınması; e) Saç kenarında kaynak 53 Direnç Diki ş Kayna ğı (Resistance Seam Welding = RSEW) Bir bindirme ba ğlantı boyunca bir seri üstüste binmi ş nokta kaynakları üretmek üzere dönen disk elektrodlar kullanır • RSEW sızdırmaz ba ğlantılar üretebilir • Uygulamaları: - Yakıt depoları - Egzoz susturucuları - Di ğer de ği şik saç metal kaplar 54 Şekil 31.15 - Direnç diki ş kayna ğı (RSEW) Disk elektrod Disklerin arasından geçen parçalar Saç metal parçalar Disk elektrod 55 Şekil 31.16 - Disk elektrod tarafından üretilen farklı diki ş türleri: (a) üstüste binmi ş noktalardan olu şan, geleneksel direnç diki ş kayna ğı Disk elektrod Saç metal parçalar Üstüste binmi ş kaynak çekirdekleri 56 Şekil 31.16 - Disk elektrod tarafından üretilen farklı diki ş türleri: (b) disk elektrodla nokta kayna ğı Tek tek kaynak çekirdekleri 57 Şekil 31.16 - Disk elektrod tarafından üretilen farklı diki ş türleri: (c) sürekli direnç diki şi Sürekli kaynak diki şi 58 Direnç Kabartı (Projeksiyon) Kayna ğı (Resistance Projection Welding = RPW) Birle şmenin, parçalar üzerindeki bir veya birkaç küçük temas noktasında olu ştu ğu bir direnç kaynak yöntemi •B i r l e ştirilecek parçaların tasarımıyla belirlenen temas noktaları, kabartılardan, çıkıntılardan veya parçaların yerel arakesitlerinden olu şabilir 59 Şekil 31.17 - Direnç kabartı kayna ğı (RPW): (1) i şlemin ba şlangıcında, parçalar arasındaki temas kabartılardadır; ve (2) akım uygulandı ğında, kabartılarda, nokta kayna ğındakine benzer kaynak çekirdekleri olu şur Kuvvet Kaynak çekirde ği Elektrod Kabartı (Projeksiyon) Saç-metal parçalar 60 Şekil 31.18 - (b) çapraz-tel kayna ğı Çapraz-tel Kayna ğı Üstten görünü ş Kaynak çekirde ği Teller A-A Kesiti 61 Yakma Alın Kayna ğı (Flash Welding) Normal olarak alın ba ğlantılar için kullanılan bir yöntem. Birle ştirilecek iki yüzey, temas veya yakın hale getirilir ve yüzeyleri erime sıcaklı ğına çıkaracak ısıyı üretmek için elektrik akımı uygulanır; daha sonra kayna ğı olu şturmak üzere yüzeyler birbirine bastırılır. Şekil 31.19 – Yakma alın kayna ğı: (a) elektrik direnciyle ısıtma; ve (b) yı ğma – parçaların birbirine bastırılması. Ark 62 Yüksek Frekans Direnç Kayna ğı (High Frequency Resistance Welding) Şekil 31.20 – Diki şli boruların kayna ğı (a) yüksek frekans direnç kayna ğı; ve (b) yüksek frekans indüksiyon kayna ğı Yüksek frekanslı bir alternatif akımın, ısıtma için kullanıldı ğı ve hemen ardından birle ştirmeyi sa ğlamak için bir yı ğma kuvvetinin uygulandı ğı bir direnç kaynak yöntemi Kontaklar Akım Sıkı ştırma ruloları Borunun ilerleyi şi Yüksek frekans sargıları Akım Sıkı ştırma ruloları 63 Oksi-Yanıcı Gaz Kaynağı (Oxy-Fuel Gas Welding = OFW) Oksijenle karı ştırılmı ş de ği şik yanıcı gazları yakan eritme kaynak yöntemleri • OFW, bu grubun üyeleri arasında temel farkı olu şturan de ği şik gaz türlerini kullanır • Oksi-yanıcı gaz, ayrıca metal levhaları ve di ğer parçaları kesmek ve ayırmak için alevle kesme i şleminde de kullanılır • En önemli OFW yöntemi oksi-asetilen kayna ğıdır 64Oksi-asetilen Kayna ğı (Oxy-Acetylene Welding - OAW) Asetilen ve oksijenin yanmasıyla elde edilen yüksek sıcaklıkta bir alevle yapılan eritme kayna ğı • Alev bir üfleç ile yönlendirilir • Bazen ilave metal kullanılır - Bile şimi esas metale benzemelidir - İlave çubuk, yüzeyleri temizlemek ve oksitlenmeyi önlemek için ço ğunlukla dekapanla kaplıdır 65 Oksi-Asetilen Kaynak Üfleci 66 Şekil 31.21 - Tipik bir oksi-asetilen kaynak i şlemi (OAW) C 2 H 2 +O 2 karı şımı Kaynak üflecinin ucu (bek) Alev Katıla şmı ş kaynak metali Erimi ş kaynak metali İLERLEME YÖNÜ İlave çubuk Esas metal 67 Asetilen (C 2 H 2 ) • OFW grubu içinde, di ğerlerine oranla en yüksek sıcaklıkları olu şturma kapasitesi nedeniyle en yaygın yanıcı gaz - 3480 °C’ye kadar • Asetilen ve oksijenin iki kademeli kimyasal reaksiyonu: - Birinci kademe reaksiyonu (iç alev konisi): C 2 H 2 + O 2 --> 2CO + H 2 + Isı - İkinci kademe reaksiyonu (dı ş zarf): 2CO + H 2 + 1.5O 2 --> 2CO 2 + H 2 O + Isı 68 • Maksimum sıcaklı ğa, iç koninin ucunda ula şılır •D ı ş zarf parça yüzeyine yayılır ve kaynak bölgesini, çevreleyen atmosferden korumak üzere örter Şekil 31.22 - Ula şılan sıcaklıkları gösteren, bir oksi-asetilen üflecinden nötr alev Dı ş zarf, 1260°C Asetilen tüyü, 2090°C İç koni, 3480°C 69 Alevin Kimyasal Karakteri • Oksi-asetilen alevinde karı şım oranlarını de ği ştirerek üç tür kimyasal karakter elde edilebilir - Oksitleyici (oksijeni fazla) alev - Nötr (normal) alev - Redükleyici (asetileni fazla) alev 70 Oksi-Asetilen Kayna ğında Kaynak Tekni ği Sola kaynak tekni ğiS a ğa kaynak tekni ği İnce saçların kayna ğı Kalın saçların kayna ğı 71 OAW’de Güvenlik Konuları •K a r ı şım halindeyken asetilen ve oksijen yüksek derecede yanıcıdır •C 2 H 2 renksiz ve kokusuzdur - Bu nedenle karakteristik bir sarımsak kokusu katılır 72 OAW’de Güvenlik Konuları - devam •C 2 H 2 ,1 atm’nin üzerindeki basınçlarda fiziksel olarak kararsızdır - Depolama tüpleri, aseton (CH 3 COCH 3 ) emdirilmi ş (asbest gibi) gözenekli maddeyle doludur - Aseton, asetilenin kendi hacminin 25 katını çözer •C 2 H 2 ve O 2 tüpleri ve hortumları üzerinde, hatalı gaz ba ğlantılarından kaçınmak için farklı yönlerde kapanan di şler bulunur 73 Oksi-Yanıcı Gaz Kaynağı için Alternatif Gazlar • Metilasetilen-Propadien (MAPP) • Hidrojen • Propilen • Propan •D o ğal Gaz 74 Gaz Basınç Kayna ğı Gaz türüne göre uygulama şekliyle ayrılan bir OFW yöntemi Şekil 31.23 – Gaz basınç kayna ğının bir uygulaması: (a) iki parçanın ısıtılması; ve (b) kayna ğı olu şturmak üzere basıncın uygulanması Çene Yüzeylerin alevle ısıtılması Üfleç Karı şımı Üfleç geri çekilir Yı ğma kuvveti Yı ğma kuvveti (a) (b) 75 Di ğer Eritme Kaynak Yöntemleri Ark, direnç veya oksi-yanıcı gaz kayna ğı olarak sınıflandırılamayan eritme kaynak yöntemleri • Eritme için ısıyı üretecek farklı teknolojiler kullanır • Uygulamaları da tipik olarak farklıdır • Yöntemler arasında: - Elektron ı şın kayna ğı - Lazer ı şın kayna ğı - Elektrocuruf kayna ğı - Termit kayna ğı 76 Elektron I şın Kayna ğı (EBW) Kaynak için gerekli ısının, parça yüzeyine yüksek hassasiyette odaklanmı ş ve yönlenmi ş yüksek yo ğunlukta elektron demeti ile sa ğlandı ğı eritme kaynak yöntemi •E l e k t r o n ı şın tabancalarının i şletimi: - Elektronları ivmelendirmek için yüksek gerilim (örn., tipik olarak 10 ila 150 kV tipik) - I şın akımları dü şüktür (miliamper olarak ölçülür) • EBW’de güç de ğil güç yo ğunlu ğu fazladır 77 Elektron I şın Kaynak Donanımı Kontrol ünitesi Yüksek gerilim ünitesi Elektron ı şını Vakum pompası Vakum kamarası Parça Gözlem penceresi 78 EBW Vakum Kamarası İlk geli ştirildi ğinde, EBW elektron ı şınının hava moleküllerince saptırılmasını en aza indirmek için vakum ortamında olu şturulması gerekmekteydi • Üretimde ciddi uygunsuzluklar •V a k u m i şlemi 1 saat’e kadar sürebilir 79 EBW’de Üç Vakum Seviyesi • Yüksek-vakum kayna ğı (EBW-HV) – kaynak, ı şının üretildi ği aynı vakum kamarasında yapılır - En yüksek kalitede kaynak, en yüksek derinlik/geni şlik oranı • Orta-vakum kayna ğı (EBW-MV) – kaynak, kısmi vakumlu ayrı bir kamarada yapılır - Vakum i şlem süresi kısaltılmı ştır • Vakumsuz kaynak (EBW-NV) – Parça elektron ı şın jeneratörüne yakın konumlandırılarak, kaynak i şlemi atmosferik basınçta veya yakın de ğerde yapılır - Parçayı ı şın jeneratöründen ayırmak için Vakum Bölücüsü gerekir 80 EBW Üstünlükleri ve Eksiklikleri • Üstünlükleri: - Yüksek kalitede diki şler, derin ve/veya dar profiller - Sınırlı ITAB, dü şük ısıl distorsiyon - Yüksek kaynak hızları - Dekapan veya koruyucu gaz gerekmez • Eksiklikleri: - Yüksek ekipman maliyeti - Hassas a ğız hazırlı ğı ve hizalama gerekir - Vakum kamarası gerekir - Güvenlik konusu: EBW x-ı şınları üretir 81 Lazer Işın Kayna ğı (LBW) Birle ştirmenin, ba ğlantı üzerine odaklanmı ş, yüksak yo ğunlukta ve koheran ı şık ı şını ile sa ğlandı ğı eritme kaynak yöntemi • Laser = "light amplification by stimulated emission of radiation" • LBW normal olarak, oksitlenmeyi önlemek için koruyucu gaz altında yapılır • Genellikle ilave metal kullanılmaz • Küçük alanda yüksek güç yo ğunlu ğu sayesinde LBW genellikle küçük parçalara uygulanır 82 Lazer Işını Kaynak Donanımı Koruyucu gaz tüpü Rezonatör Lazer ı şını Parça Yansıtıcı ayna Odak layıcı mer- cek 83 Kar şıla ştırma: LBW ile EBW • LBW için vakum kamarası gerekmez •L B W ’ d ex - ı şınları yayınmaz • Lazer ı şınları, optik mercek ve aynalarla odaklanabilir ve yönlendirilebilir • LBW, EBW’nin derin kaynaklarını ve yüksek derinlik/geni şlik oranlarını olu şturamaz - Maksimum LBW derinli ği = ~ 19 mm, oysa EBW derinli ği = 50 mm 84 Elektrocuruf Kayna ğı Şekil 31.24 – Elektrocuruf kayna ğı: (a) görünü şü basitle ştirmek için kalıplama pabucu çizilmemi ş önden görünü ş, ve (b) Her iki tarafta kalıplama pabuçları gösterilen yan görünü ş Tel elektrod besleme Hareketli kaynak kafası (yukarı) Hareketli pabuç (her iki tarafta) So ğutucu su giri şi Su çıkı şı Erimi ş curuf Erimi ş kaynak metali Katıla şmı ş kaynak metali Esas parça 85 Termit Kayna ğı (TW) Birle şme için gerekli ısının, termit’in kimyasal reaksiyonundan sa ğlanan a şırı ısımı ş erimi ş metalle üretildi ği eritme kaynak yöntemi • Termit = Tutu şturuldu ğunda egzotermik bir reaksiyon olu şturan, Al ve ince Fe 3 O 4 tozlarının karı şımı •Y a n g ın bombalarında da kullanılmaktadır • İlave metal, sıvı metalden elde edilir • Yöntem birle ştirme için kullanılır; ancak kayna ğa göre döküm i şleminde daha yaygındır 86 Şekil 31.25 - Termit kayna ğı: (1) Termit’in tutu şturulması; (2) potanın dökülmesi, a şırı ısınmı ş metal kalıba akar; (3) metal, kaynaklı ba ğlantıyı olu şturmak üzere katıla şır Termit reaksiyo- nundan a şırı sıcak çelik Curuf Pota Tapa aparatı Kalıp Curuf Kaynak 87 Termit Kayna ğı’nın (TW) Uygulamaları • Demiryolu raylarının birle ştirilmesi • Büyük çelik döküm ve dövme parçalardaki çatlakların tamiri • Diki ş yüzeyi, sonradan i şlemeyi gerektirmeyecek derecede pürüzsüzdür 88 Katı Hal Kayna ğı (Solid State Welding) • Parça yüzeylerinin birle ştirilmesi için: - Sadece basınç, veya - Isı ve basınç - E ğer hem ısı hem de basınç kullanılıyorsa, tek ba şına ısı parça yüzeylerini eritmeye yeterli de ğildir - Bazı SSW yöntemleri için, zaman da bir faktördür • İlave metal kullanılmaz • Her bir SSW yöntemi, temas yüzeylerinde ba ğ olu şturmak için kendi özgün yöntemine sahiptir 89 Katı Hal Kaynak Yöntemlerinde Ba şarı Faktörleri •B a şarılı bir katı hal kayna ğı için temel faktörler, iki yüzeyin - Çok temiz - Atomsal ba ğa izin verecek derecede çok yakın fiziksel temas halinde olması gerekir 90 Katı Hal Kaynak Yöntemlerinin Eritme Kaynak Yöntemlerine göre Üstünlükleri •E ğer erime olmazsa, ITAB da olu şmaz; böylece ba ğlantı çevresindeki metal ba şlangıçtaki özelliklerini sürdürür •Ç o ğu katı hal kaynak yöntemi, ayrı noktalar veya diki şler şeklinde de ğil, temas eden arayüzeyin tamamını birle ştiren kaynaklı ba ğlantılar olu şturur •B a z ıları, izafi erime sıcaklıklarını ve eritme kayna ğında ortaya çıkan di ğer problemleri göz önüne almadan farklı metalleri birle ştirmek için kullanılır 91 Katı Hal Kaynak Yöntemleri • Dövme kayna ğı •S o ğuk kaynak • Haddeleme kayna ğı •S ıcak basınç kayna ğı • Difüzyon kayna ğı •P a t l a m a l ı kaynak • Sürtünme kayna ğı • Ultrasonik kaynak 92 Dövme Kayna ğı (Forge Welding = FW) Birle ştirilecek kısımlarının sıcak dövme i şlem sıcaklı ğına kadar ısıtıldı ğı ve daha sonra çekiç veya benzer aletlerle birbirine dövüldü ğü kaynak yöntemi • İmalat teknolojisinin geli şiminde tarihsel öneme sahip - İşlemin geçmi şi, demircilerin iki metal parçayı kaynak yapmayı ö ğrendi ği M.Ö. 1000’e kadar dayanır • Günümüzde bazı türleri hariç ticari önemi yoktur 93 So ğuk Kaynak (Cold Welding = CW) Temiz temas yüzeyleri arasına oda sıcaklı ğında yüksek basınç uygulayarak yapılan katı hal kaynak yöntemi • Temizleme, birle ştirmeden hemen önce genellikle ya ğ giderme veya fırçalama ile yapılır •I s ı uygulanmaz; ancak deformasyon, parça sıcaklı ğını yükseltir • Metallerin en azından biri, tercihan da ikisi birden çok sünek olmalıdır - Yumu şak alüminyum ve bakır, so ğuk kayna ğa uygundur • Uygulamalar: elektriksel ba ğlantıların yapımı 94 Haddeleme Kayna ğı (Roll Welding = ROW) Birle şmeye yeterli basıncın, dı ş ısı ile veya olmadan, merdaneler aracılı ğıyla uygulandı ğı katı hal kaynak yöntemi •P a r ç a l a r ın i şlemden önce ısıtılıp ısıtılmadı ğına ba ğlı olarak, dövme veya so ğuk kayna ğın özel bir hali - E ğer dı ş ısı yoksa, so ğuk haddeleme kayna ğı - E ğer ısı uygulanıyorsa, sıcak haddeleme kayna ğı 95 Şekil 31.26 - Haddeleme Kayna ğı (ROW) Haddeleme Kayna ğı Kaynak yapılacak parçalar Merdane Diki ş Kaynaklı parçalar 96 Haddeleme Kayna ğının Uygulamaları • Korozyon direnci için paslanmaz çeli ğin ala şımsız veya dü şük ala şımlı çelik üzerine giydirilmesi •S ıcaklık ölçümü için Bimetallic şeritler • U.S. Darphanesi için"Sandviç" metal paralar 97 Difüzyon Kayna ğı (Diffusion Welding = DFW) Genellikle kontrollü bir atmosferde, difüzyon ve birle şimin olu şmasına yeterli süre ısı ve basınç kullanan katı hal kaynak yöntemi •S ıcaklıklar ? 0.5 T m • Yüzeylerdeki plastik deformasyon minimumdur • Birincil birle şme mekanizması katı hal difüzyonudur •S ınırlamalar: difüzyon için gereken süre, birkaç saniyeden birkaç saate kadar uzayabilir 98 Difüzyon Kayna ğının Uygulamaları • Uzay ve nükleer endüstrilerde yüksek dayanımlı ve refrakter metallerin birle ştirilmesi • Benzer ve farklı metallerin birle ştirilmesinde kullanılabilir •F a r k l ı metallerin birle ştirilmesi için, esas metallere difüzyonu arttırmak için, aralarına farklı bir metalden dolgu tabakası yerle ştirilebilir 99 Patlamalı Kaynak (Explosive Welding = EXW) Yüksek hızlı patlamanın iki metal yüzeyi hızla birle ştirilmesini sa ğladı ğı katı hal kaynak yöntemi • İlave metal kullanılmaz •D ı ş ısı uygulanmaz • Difüzyon olu şmaz – zaman çok kısadır • Metaller arasındaki ba ğ, dalgalı bir arayüzeyle sonuçlanan mekanik kilitlenmeyle beraber metalurjiktir 100 Patlamalı Kaynak Ço ğu kez iki farklı metalin birle ştirilmesinde, özellikle de büyük yüzeyler halinde bir metalin di ğerinin üzerine kaplanmasında kullanılır Şekil 31.27 - Patlamalı kaynak (EXW): (1) paralel konfigürasyon halinde yerle ştirme, ve (2) patlayıcının patlaması sırasındaki durum Ate şleyici Aralık Patlayıcı Tampon Kaplanan tabaka Altlık Örs Diki ş Patlama Kaplanan tabaka Alt tabaka Yüzey filmlerinin fı şkırması 101 Sürtünme Kayna ğı (Friction Welding = FRW) Birle şmenin, basınçla birlikte sürtünme ısısıyla olu şturulduğu katı hal kaynak yöntemi • Uygun yapıldı ğında, temas yüzeylerinde erime olu şmaz • Normal olarak ilave metal, dekapan veya koruyucu gaz kullanılmaz • İşlem dar bir ITAB olu şturur •F a r k l ı metallerin birle ştirilmesinde kullanılabilir •T i c a r i i şlemlerde geni ş çapta kullanılır; otomasyona ve seri üretime uygundur 102 Şekil 31.28 - Sürtünme kayna ğı (FRW): (1) dönen parça, temas yok; (2) sürtünme ısısı üretmek üzere parçalar temas haline getirilir; (3) dönme durdurulur ve eksenel basınç uygulanır; ve (4) kaynak olu şturulur Dönen kavrama Dönmeyen kavrama Eksenel hareket edebilir Sürtünme olu şturmak üzere parçalar temas ettirilir Eksenel kuvvet uygulanır Kuvvet uygulanırken dönme durdurulur Olu şan diki ş 103 Sürtünme Kayna ğının İki Türü 1. Sürekli tahrikli sürtünme kayna ğı - Parçalardan biri, sabit parçaya do ğru, ara yüzeyde sürtünme ısısı olu şturmak üzere sabit dev/dak’da döndürülür - Uygun ısıl i şlem sıcaklı ğında dönme durdurulur ve parçalar birbirine bastırılır 2. Atalet sürtünme kayna ğı - Dönen parça, önceden saptanmı ş bir hızda dönen bir volana ba ğlıdır - Volan tahrik sisteminden ayrılır ve parçalar birbirine bastırılır 104 Sürtünme Kayna ğının Uygulamaları ve Sınırları • Uygulamaları: - Şaft ve borusal parçalar - Endüstriler: otomotiv, uçak, ziraat makinaları, petrol ve do ğal gaz •S ınırları: - Parçalardan en az biri dönel olmalıdır - Yı ğma çapa ğı genellikle uzakla ştırılır - Yı ğma, parça boylarını kısaltır (tasarım a şamasında dikkate alınması gerekir) 105 Ultrasonik Kaynak (Ultrasonic Welding = USW) İki parçanın birarada tutuldu ğu ve birle ştirmek üzere arayüzeye ultrasonik frekansta titre şimsel kayma gerilmeleri uygulandı ğı katı hal kaynak yöntemi •T i t r e şim hareketi, teması sa ğlamak üzere yüzeylerde mevcut tabakaları kırar ve metalurjik ba ğ olu şturur •Y ü z e y l e r ısınmasına ra ğmen sıcaklıklar T m ’nin çok altındadır • İlave metal, dekapan veya koruyucu gaz kullanılmaz • Genellikle alüminyum ve bakır gibi yumu şak metallerin bindirme tipi ba ğlantısıyla sınırlıdır 106 Şekil 31.29 - Ultrasonik kaynak (USW): (a) Bir bindirme ba ğlantı için genel ekipman; ve (b) kaynak bölgesinin yakından görünü şü Kütle Ultrasonik transdüser Kaynak yapılacak parçalar Örs Örs Sonotrod ucu A şa ğıya do ğru kuvvet Titre şim hareketi Sonotrod ucu 107 Ultrasonik Kayna ğın Uygulamaları • Elektrik ve elektronik endüstrisi için tel terminalleri ve ba ğlantıları (lehimlemeye ihtiyacı ortadan kaldırır) • Alüminyum saç metal panellerin birle ştirilmesi •G ü n e ş panellerinde boruların saçlara kayna ğı • Otomotiv endüstrisinde küçük parçaların birle ştirilmesi 108 Kaynak Kalitesi Yeterli dayanımda ve hata içermeyen, kabul edilebilir bir kaynaklı ba ğlantı elde edilmesiyle ve ba ğlantının kalitesini ispat etmesi için kullanılan muayene ve test yöntemleriyle ilgilidir • Konu ba şlıkları: - Artık gerilmeler ve distorsiyon - Kaynak hataları - Muayene ve test yöntemleri 109 Artık Gerilmeler ve Distorsiyon • Eritme kayna ğı sırasında yerel bölgelerde hızlı ısıtma ve so ğuma, kaynaklı parçada artık gerilmelere neden olan ısıl genle şme ve büzülmelere yol açar • Bu gerilmeler sırasıyla distorsiyon ve çarpılmalara neden olur • Kaynak sırasındaki durum karma şıktır zira: - Isıtma çok yereldir - Bu bölgelerde esas metallerde erime olur - Isıtma ve erimenin konumu hareket halindedir (en azından ark kayna ğında) 110 Kaynaktan sonra Kaynaktan önce Kaynak diki şi Kaynak çubu ğu Boylamasına gerilme da ğılımı Enine gerilme da ğılımı Şekil 31.30 – (a) Alın kaynaklı iki levha; (b) kaynaklı parçada enine büzülme; (c) enine ve boyuna gerilme da ğılımı; (d) kaynaklı parçadaki muhtemel çarpılma (a) (b) (c) (d) 111 Distorsiyonu En Aza İndirme Teknikleri •P a r ç a l a r ı kaynak sırasında fiziksel olarak sınırlayan Kaynak Fikstürleri • Distorsiyonu azaltmak üzere ısıyı hızlı uzakla ştıran Isı Emiciler • Sürekli diki ş kayna ğından önce rijit bir yapı olu şturmak üzere ba ğlantı boyunca pek çok noktadan puntalama • Kaynak ko şullarının, ondülasyonu azaltacak şekilde seçilmesi (hız, kullanılan ilave metal, vs.) •I s ıl gerilmeleri azaltmak için esas metallerin Ön Tavlanması •K a y n a k l ı parçanın Uygun Tasarımı 112 Kaynak Hataları • Çatlaklar •B o şluklar •K a t ı kalıntılar • Düzgün olmayan şekil veya kabul edilemez dı ş görünü ş • Yetersiz erime •D i ğer hatalar 113 Kaynak Çatlakları Kaynak diki şinde veya kayna ğa biti şik esas metalde, ayrılma türü süreksizlikler • Metalde dayanımı önemli oranda dü şüren bir süreksizlik oldu ğundan, ciddi hata • Büzülme sırasında yüksek sınırlama ile birle şik, kayna ğın gevrekli ği veya dü şük sünekli ği nedeniyle olu şur • Genel olarak bu hatanın tamir edilmesi gerekir 114 Şekil 31.31 - Kaynak çatlaklarının de ği şik şekilleri Enine çatlak Boyuna çatlak Esas metal çatla ğı Diki şaltı çatla ğı 115 Bo şluklar Dökümdeki hatalara benzer iki hata türü: 1. Gözenek – kaynak metalinin katıla şması sırasında sıkı şan gazların olu şturdu ğu küçük bo şluklar • Atmosferik gazlar, kaynak metalindeki kükürt veya yüzey kirlilikleri neden olur 2. Büzülme bo şlukları–ka t ıla şma sırasındaki büzülmenin olu şturdu ğu bo şluklar 116 Katı Kalıntılar •K a t ı kalıntılar – kaynak metalinde sıkı şmı ş metal dı şı malzemeler • En yaygın türü, dekapan kullanılan ark kaynak yöntemlerinde olu şan curuf kalıntılarıdır - Katıla şma sırasında, kaynak metalinin yüzeyinde yüzmek yerine diki şin içinde sıkı şırlar •K a l ıntıların di ğer şekli, normal halde Al 2 O 3 yüzey kaplamasına sahip alüminyum gibi belirli metallerin kayna ğında olu şan metal oksitlerdir 117 Yetersiz Erime •E r i m e a z l ı ğı olarak da bilinen, erimenin ba ğlantının tüm kesitinde olu şmadı ğı bir kaynak diki şidir Şekil 31.32 - Yetersiz erimenin de ği şik şekilleri Yetersiz erime 118 Ark Kayna ğında Kaynak Profili Kaynaklı ba ğlantı, dayanımı en yüksek de ğere çıkarmak ve yetersiz erime veya nüfuziyet azlı ğından kaçınmak için istenen belirli bir profile sahip olmalıdır Şekil 31.33 - (a) Tek V-a ğızlı kaynak ba ğlantısı için istenen diki ş profili Düzgün profil 119 Şekil 31.33 - Farklı kaynak hataları içeren aynı ba ğlantı: (b) esas metalin bir kısmının eriyerek uzakla ştı ğı yanma olu ğu; (c) diki şin seviyesinin, biti şi ğindeki esas metal yüzeyinin altında oldu ğu eksik dolgu; and (d) kaynak metalinin ba ğlantıdan esas metal yüzeyine aktı ğı ancak erimenin olu şmadı ğı so ğuk yapı şma (ta şma) Ark Kayna ğındaki Kaynak Hataları Yanma olu ğu Eksik dolgu So ğuk yapı şma 120 Muayene ve Test Yöntemleri • Gözle Muayene • Tahribatsız De ğerlendirme (Nondestructive Evaluation) • Tahribatlı Test 121 Gözle Muayene En yaygın kullanılan kaynak muayene yöntemi • İnsan denetçi, kaynaklı ba ğlantıyı a şa ğıdakiler açısından gözle muayene eder • Boyutsal özelliklere uygunluk - Ondülasyon - Çatlaklar, bo şluklar, yetersiz erime ve di ğer yüzey hataları •S ınırlamalar: - Sadece yüzey hataları tespit edilebilir - İç hatalar tespit edilemez - Kaynak denetçisi, ilave testlere gerek olup olmadı ğını saptamalıdır 122 Gözle Muayenede Tespitler • Diki ş boyut hataları •D ı ş görünü ş hataları •K ırma testi ile diki ş kesitindeki hatalar Boyut kontrolu Kırma testi Curuf kalıntısı Ba şlangıç yeri A şırı kök sarkıklı ğı Yanma olu ğu 123 Şekil 31.34 – Kaynakta kullanılan mekanik testler: (a) ark kaynaklı parçanın çekme testi; içkö şek ırma testi; (c) nokta kaynaklı parçanın çekme-makaslama testi; (d) nokta kayna ğı için sıyırma (tear-down) testi İçkö şek ay n a ğı Orijinal durum Nokta kayna ğı Sıkı ştırma kuvveti Nokta kaynak çekirde ği Sıyırma kuvveti 124 Tahribatsız De ğerlendirme Testleri (Non-Destructive Evaluation = NDE) • Ultrasonik test – yüksek frekanslı ses dalgaları numuneye yönlendirilir, böylece süreksizlikler (çatlaklar, kalıntılar), ses iletimindeki kayıplarla tespit edilir • Radyografik test – muhtemel iç hataların fotografik filmini elde etmek için x-ı şınları veya gama radyasyonu • Sıvı penetran ve fluoresan penetran testleri – yüzeye açılan çatlak veya bo şluk gibi küçük hataların tespit yöntemleri • Manyetik parçacık testi – (ferromanyetik malzemeler) parçadaki manyetik alanın bozulması sayesinde, yüzey altı hataları ortaya çıkaracak şekilde demir tozunun kümelenmesi 125 Tahribatsız Deneyler (Non-Destructive Testing = NDT) Radyografik test Ultrasonik test Manyetik parçacık testi Sıvı penetran testi Tahribatlı Deneyler Kayna ğın, ya deney sırasında ya da deney numunesi hazırlarken tahrip edildi ği deneyler • Mekanik deneyler – amaç, çekme deneyi, kesme deneyi vs. gibi geleneksel deneylerle aynıdır - Fark, deney numunesinin kaynaklı ba ğlantı içermesidir - Metalurjik deneyler, metalik yapının, hataların, ITAB’ın geni şli ğinin ve özelliklerinin ve benzer noktaların incelenmesi için kayna ğın metalurjik numunelerinin (örn. fotomikrografi) hazırlanmasını içerir 127 Tahribatlı Deneyler - Örnekler Çekme deney E ğme deneyi Çentik vurma deneyi 128 Kaynak Kabiliyeti Bir metal veya metaller kombinasyonunun, uygun şekilde tasarlanmı ş bir yapı haline kaynak edilmesi ve sonuçta olu şturulan kaynaklı ba ğlantı(lar)ın, planlanan serviste tatminkar şekilde hizmet etmesi için gerekli metalurjik özelliklere sahip olma kapasitesi • İyi kaynak kabiliyeti a şa ğıdaki noktalarla karakterize edilir: - Kaynak yönteminin uygulanma kolaylı ğı - Kaynak hatalarının olmaması - Kaynaklı ba ğlantıda kabul edilebilir dayanım, süneklik ve tokluk 129 Kaynak Kabiliyeti Faktörleri – Kaynak Yöntemi •B a z ı metaller veya metal kombinasyonları, bir yöntemle kolayca kaynak edilebilirken di ğerleriyle zor kaynak yapılır - Örnek: paslanmaz çelik, ço ğu ark ve direnç kaynak yöntemleriyle kolayca kaynak edilebilir ancak oksi-asetilen kaynak yöntemiyle kayna ğı zordur 130 Kaynak Kabiliyetini Etkileyen Faktörler – Esas Metalin Özellikleri •E r i m e s ıcaklı ğı, ısıl iletkenlik ve ısıl genle şme katsayısı - Bazı metaller kolayca erir; örn., alüminyum - Yüksek ısıl iletkenli ğe sahip metaller, ısıyı kaynak diki şinden uza ğa hızla ileterek problem olu şturur örn. bakır - Metaldeki yüksek genle şme ve büzülmeler, kaynaklı yapıda distorsiyon problemlerine neden olur - Farklı metaller, e ğer fiziksel ve mekanik özellikleri çok farklıysa problem çıkarırlar 131 Kaynak Kabiliyetini Etkileyen Di ğer Faktörler • İlave metal - Esas metal(ler)le uyumlu olmalıdır - Genel olarak, sıvı halde bir katı çözelti olu şturan elementler, katıla şma sonrasında bir problem olu şturmazlar • Yüzey ko şulları - Nem, erime bölgesinde gözene ğe yol açar - Metal yüzeyindeki oksitler ve di ğer katı filmler, yeterli teması ve erimeyi engelleyebilir 132 Kaynakta Tasarım Ko şulları • Kayna ğa uygun tasarım -ü r ü n , b a şlangıcından itibaren, bir kaynaklı yapı olarak tasarlanmalı ve döküm, dövme veya di ğer şekillendirilmi ş form olarak dü şünülmemelidir • Minimum parça sayısı - kaynaklı yapılar, mümkün olan en az sayıda parçadan olu şturulmalıdır - Örnek: bir yapıyı basit e ğme i şlemleriyle olu şturmak, düz levha ve saçlardan kaynakla olu şturmaya göre daha pahalıya malolur 133 Ark Kayna ğı Tasarım Kılavuzları • Parçaların birbirine iyi uyumu – boyutsal kontrolu sa ğlamak ve distorsiyonu en aza indirmek için - Bazen tatminkar uyumu sa ğlamak için tala şlı i şleme gerekebilir •Y a p ı, kaynak tabancasının kaynak yapılacak bölgeye ula şabilece ği şekilde tasarlanmı ş olmalıdır •Y a p ının tasarımı, en hızlı ve enuygun kaynak pozisyonu oldu ğundan, mümkün oldu ğu kadar yatay kaynak yapılacak şekilde tasarlanmalıdır 134 Şekil 31.35 - Kaynak pozisyonları (burada alın kayna ğı için tanımlanmı şlardır): (a) yatay (PA), (b) korni ş (ufki) (PC), (c) dikey (PF ve PG), ve (d) tavan (PE) Ark Kaynak Pozisyonları • Yatay kaynak en iyi pozisyondur • Tavan kayna ğı en zor olandır 135 Direnç Nokta Kayna ğı Tasarım Kılavuzları • 3,2 mm kalınlı ğa kadar dü şük karbonlu saç, direnç nokta kayna ğına uygundur • Büyük düz saç metallerde ilave dayanım ve rijitlik elde etmek için : - Üzerine takviye parçaları eklemek, veya - Üzerinde flan ş ve çıkıntılar olu şturmak gerekir • Nokta kaynaklı yapılar, elektrodun kaynak bölgesine ula şmasını sa ğlamalıdır • Direnç nokta kayna ğında elektrod ucunun uygun teması için saç metallerde yeterli bindirme boyu olu şturulması gerekir. 136