Kaynak Üretim yöntemleri - 1 ( kaynak tekniği ) (5.Hafta) MAK-205 Ü Üretim Y retim Yö öntemleri I ntemleri I Kubilay Aslantaş Kaynak Tekni Kaynak Tekniğ ği ve Prosesleri i ve Prosesleri2 Kaynak i Kaynak iş şleminin tan leminin tanı ım mı ı Kaynak; metalik veya termoplastik malzemelerin ısı, basınç veya her ikisinin etkisi altında bir malzeme ilavesi/ilave malzeme kullanmadan gerçekleştirilen bir birleştirme işlemidir. Katkı malzemesi olarak, birleştirilen parçalarla aynı cinsten malzeme veya benzer ergime sıcaklığına sahip malzemeler kullanılır Kaynağın sınıflandırılması Kaynaklanan malzemeye göre Kaynağın amacına göre Kaynak yapılış metoduna göre3 Kaynak i Kaynak iş şleminin tan leminin tanı ım mı ı4 Kaynaklanan malzemeye g Kaynaklanan malzemeye gö öre s re sı ın nı ıfland flandı ırma rma 1. Metal Kayna 1. Metal Kaynağı ğı 2. Plastik Kayna 2. Plastik Kaynağı ğı Ergitme kaynağı Basınç kaynağı 1. Gaz ergitme kaynağı 2. Direnç ergitme kaynağı 3. Döküm ergitme kaynağı 4. Elektron bombardımanı ile ergitme kaynağı 5. Lazer ışını ile ergitme kaynağı 6. Alümina termit ergitme kaynağı 7. Ark ergitme kaynağı 1. Soğuk basınç kaynağı 2. Ultrasonik kaynak 3. Ocak kaynağı 4. Sürtünme kaynağı 5. Döküm basınç kaynağı 6. Elektrik direnç kaynağı 7. Gaz basınç kaynağı 8. Elektrik ark basınç kaynağı 9. Difüzyon kaynağı 1. Ultrason kaynağı 2. Sürtünme kaynağı 3. Titreşim kaynağı 4. Sıcak levha kaynağı 5. Sıcak gaz kaynağı 6. Dmplantasyon kaynağı 7. Solvent kaynağı5 1- Birleştirme kaynağı: Dki veya daha çok sayıdaki parçayı birleştirerek çöz ülmez bir bütün haline getirme işlemidir. Kaynak amac Kaynak amacı ına g na gö öre s re sı ın nı ıfland flandı ırma rma 2- Dolgu kaynağı: Bir iş parçasının veya malzemenin hacmindeki bir eksiği doldurmak veya hacmini genişletmek amacıyla yapılır. Ayrıca malzeme yüzeyini korozyon ve aşındırıcı etkilere karşı korumak amacıyla da dolgu kaynağı yapılmaktadır 6 Kaynak yap Kaynak yapı ıl lış ış metoduna g metoduna gö öre s re sı ın nı ıfland flandı ırma rma 1 1- - El kayna El kaynağı ğı 2 2- - Yar Yarı ı mekanize kaynak: mekanize kaynak: Kaynak işlemi el yerine kısmen mekanize edilmiş bir vasıta ile sağlanır. 3 3- - Tam mekanize kaynak: Tam mekanize kaynak: Kaynak işlemi el yerine tamamen mekanize edilmiş bir vasıta ile sağlanır. 4 4- - Otomatik kaynak: Otomatik kaynak: Hem kaynak işlemi hem de kaynak edilen parçaların değiştirilmesi tamamen mekanize edilmiş kaynak metodudur.7 Kaynakla par Kaynakla parç çalar aları ın birle n birleş ştirme teknikleri tirme teknikleri Alın kaynağı T köşe kaynağı Bindirme kaynağı Kapalı köşe kaynağı Açık köşe kaynağı8 Bir kaynak havuzunun olu Bir kaynak havuzunun oluş şumu umu ISI Birleşecek kenarlar erime noktasına kadar ısıtılır Yüksek sıcaklığın etkisiyle eriyen metal ve kaynak malzemesi birleşerek kaynak havuzunu oluşturur. ISI Ergiyen Bölge: Kaynak sırasında ana malzeme bir miktar erir, bununla birlikte kaynak malzemesi de erir. Her iki erimiş metalin karışması sonucu ortaya çıkan katısıvı tersinir dönüşüme uğramış alandır9 Kaynak metalinin kat Kaynak metalinin katı ıla laş şmas ması ı Katılaşma yönü Erimiş metal Uzun ince bir şekle sahip taneler kaynak havuzu içerisine doğru büyümekte Katılaşmış metal Erime sınırı Ergiyen bölgenin katılaşması kendini çevreleyen metale ısı iletimi ile sağlanır. Ergiyen bölgenin tane yapısı kolon şekline benzeyen iri tanelerden meydana gelmektedir.10 Is Isı ı tesiri alt tesiri altı ında kalan b nda kalan bö ölge(HAZ) lge(HAZ) Isıdan etkilenen bölge Ark nedeniyle ısı oluşumu HAZ bölgesindeki sıcaklığın zamanla değişimi HAZ kesiti boyunca sıcaklığın değişimi Eriyen bölgenin bitiminden başlayarak içeriye doğru uzanan ve ısı etkisiyle mikro ve makro yapısında önemli değişikliklerin meydana geldiği bölge olarak adlandırılmaktadır. Çelik malzemelerde bu bölgedeki sıcaklık 700-1400°C arasında değişmektedir.11 Kaynak metalinin kat Kaynak metalinin katı ıla laş şmas ması ı Soğuk deformasyon görmüş bir malzemenin kaynak sonrasındaki yapı özelliklerinin değişimi HAZ bölgesinde neden mukavemet azalması görülmektedir??? Yavaş soğumadan dolayı yapıda daha büyük taneler oluşacaktır. Artan tane büyüklüğü ise mukavemetin azalmasına neden olacaktır.12 Ergiyik sınırı HAZ HAZ Kaynak metalinin kat Kaynak metalinin katı ıla laş şmas ması ı Saf alüminyum ve bakır gibi tek fazlı malzemeye ait kaynak bölgesi Orta karbonlu bir çeliğe ait kaynak bölgesi13 Kaynak Y Kaynak Yö öntemleri ntemleri Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı Gazalt Gazaltı ı Ark Kayna Ark Kaynağı ğı Tozalt Tozaltı ı Kayna Kaynağı ğı Diren Direnç ç Kayna Kaynağı ğı S Sü ürt rtü ünme Kayna nme Kaynağı ğı Pirin Pirinç ç Kayna Kaynağı ğı Termit Kayna Termit Kaynağı ğı14 Pirin Pirinç ç Kayna Kaynağı ğı Bakır, pirinç, bronz, çelik ve paslanmaz çelik gibi metallerin birleştirilmesinde kullanılan bir yöntemdir. Eriyen pirinç elektrot kullanılarak, oksi-asetilen gazı altında yapılan bir birleştirme şeklidir. Genellikle tamir amaçlı kullanılır ve lehimden daha mukavemetli bir bağlantı sağlar.15 Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı Oksi-asetilen kaynağı olarak ta bilinir. Kaynak için gerekli ısı genellikle oksijen (yakıcı) ve esetilen (yanıcı) gazlarının birleşiminden oluşan bir gazın yakılması suretiyle elde edilir. Gazın yakılmasıyla elde edilen ısı dolgu malzemesi olara kullanılan kaynak metalinin eritilmesi işleminde kullanılır. Asetilenin yanı sıra Propan, Doğalgaz gibi yanıcı gazlar da kullanılır. Asetilen oksijenle yakıldığında diğer yanıcı gazlara oranla en yüksek alev gücünü verdiği için daha çok tercih edilir.16 Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam) Yanıcı olarak kullanılan gazlardan aşağıdaki özellikler beklenir •Gazın ısıl değeri yüksek olmalı •Alev sıcaklığı yüksek olmalı •Hızlı tutuşmalı •Ucuz ve kolay temin edilmeli17 Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam) Asetilen gazı Karpit malzemesinden elde edilir. Karpit malzemesinin su ile teması neticesinde çıkan gaz yanıcı dır ve asetilen olarak adlandırılır.18 Oksijen ve asetilen gazları farklı hortumlardan Üfleç vasıtasıyla birleştirilir ve yakılır. Bu esnada üflecin ucunda meydana gelen alev şekli birbirinden belirli sınırlarla ayrılmış üç farklı bölgeden oluşmaktadır. Yanma iki farklı reaksiyon sonucu meydana gelir. Max. sıcaklık yanma reaksiyonunun ilk aşamasının tamamlandığı iç koninin ucunda meydana gelir. Acetylene + Oxygen = Carbon Monoxide + Hydrogen C2H2 + O2 = 2CO + H2 Carbon Monoxide + Hydrogen + Oxygen = Carbon Dioxide + Su CO + H2 + O2 = CO2 + H2O 1.Reaksiyon 2.Reaksiyon Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam)19 Kaynak işleminin büyük bir kısmı, maksimum sıcaklık noktası tarafından gerçekleştirilir. Bu nedenle üfleç ağzı kaynak metalinin hemen yüzeyine gelecek şekilde tutulmalıdır. Alevin dış bölgesi ise iş parçasının ön ısınmasını gerçekleştirir. Alevi oluşturan bu üç bölgenin büyüklüğü gazların karışım oranları ile yakından alakalıdır. Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam)20 Oksijen gazının fazla (Nötr) olması durumunda alev oksitleyici bir özellik kazanır. Asetilen miktarının fazla (Redükleyici) olması ise aleve karbürleyici bir özellik kazandırır. Bu durumda iç koni (stage 1) daha uzundur fakat sıcaklığı çok yüksek değildir. Genellikle yumuşak ve CrNi çeliklerin kaynağında alev nötr olarak ayarlanır. Redükleyici alevle de dökme demir ve alüminyum gibi malzemelerin kaynağı yapılır. Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam)21 Gaz ergitme kaynağında çoğunlukla enjektör tipi üfleçler kullanılmaktadır. Yüksek basınca ayarlanan oksijen (2.5bar) düşük basınçlı asetilen (0,5bar) tüpten emer. Her iki gaz da üfleç içerisinde karışır ve yanma reaksiyonu üfleç dışında meydana gelir. Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam)22 Ayar Vanaları Oksijen Asetilen Uç kısım Karıştırıcı Karıştırıcı Uç kısım Oksijen Asetilen Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam)23 Gaz ergitme kaynağında tüp basınçları 7-105MPa arasında değişmektedir ve her tüpte bulunan basınç regülatörleri tarafından kontrol edilir. Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam)24 Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam) Genellikle kaynak torcunun ucunda üç farklı geometri kullanılır. 1) Kaynak yapma amacıyla kullanılır 2) Oksijenin daha yüksek basınçlarda kullanıldığı bu uçlar kesme amacıyla kullanılır. 3) Bu uç ise daha çok ısıtma amaçlı kullanılır. 1 2 325 Sağdan Sola kaynakta kaynak çubuğu alevin önünde gider Bu metot 5mm ye kadar kalınlığa sahip düşük karbonlu çelik sacların ve plakaların kaynağında kullanılır. Ayrıca dökme demir ve bazı demir olmayan alaşımlarda da kullanılmaktadır. Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam)26 Soldan Sağa kaynakta kaynak çubuğu alevin arkasında gider Bu metot ise 5mm den daha fazla kalınlığa sahip çelik plakaların kaynak işlemlerinde kullanılır. Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam)27 Gaz ergitme kaynağı parçaların eritilmesi ile basınca gerek duyulmadan yapılır. Birleştirilecek parçalar arasında genellikle küçük bir aralık vardır ve bu aralık çubuk şeklindeki ilave metal ile doldurulur Kaynak çubuklarının çapları 1,5 ile 9,5mm arasında değişmektedir. Kaynak yüzeylerini temizlemek ve oksidasyonu engellemek amacıyla fluks olarak adlandırılan toz katkı maddeleri kullanılır. Bu kaynak yöntemi seri imalattan çok, tamir ve bakım işlemlerinde veya az sayıdaki özel ürünlerin kaynağında kullanılır. Gaz ergitme kayna Gaz ergitme kaynağı ğı (Devam) (Devam)28 Oksi Oksi- -Asetilen Alevi ile Kesme Asetilen Alevi ile Kesme Bu yöntemle kaynak telini eritme işleminde kullanılan torç kesme amacıyla kullanılır. Daha çok kalın parçaların kesilmesinde tercih edilir. Fakat kesilen parçaların yüzey kalitesi çok kötüdür. Aynı zamanda kesilen yüzeyde sertleşme meydana gelir 5-6mm den daha ince plakaların kesilmesi sırasında kenarlarda fazla erime olacağından tercih edilmezler29 Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı Gaz ergitme kaynağında olduğu gibi elektrik ark kaynağında da kaynak malzemesi veya dolgu metali olarak tel kullanılmaktaydı. Fakat ergime sırasında oluşan yüksek sıcaklıklarla oksijen etkisiyle kaynak kalitesi istenilen düzey elde edilememişti. Dlk defa 1920 yıllarda örtülü veya kaplanmış elektrotlar kullanılmak suretiyle oksijenden doğan bu zararlı etki ortadan kaldırılmıştır.30 Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı (Devam) (Devam) Çalışma prensibi Çubuk elektrot, elektrot pensesi ve kaynak kablosu aracılığıyla akım üretecinin bir kutbuna bağlanır. Diğer kutup, parça kablosu vasıtasıyla iş parçasına bağlanır. Akım üreteci Katot Ark Anot - + Ark ın oluşabilmesi için elektrot ile parça arasındaki boşlukta elektron ve iyonların oluşması gerekir. Ark içerindeki elektron ve iyonlar yük taşıyıcı olarak görev yaparlar. Elektronlar anot’a ve iyonlarda katot’a hareket ederler. 31 Çubuk elektrotlar Günümüzde artık örtülü elektrotlar kullanılmaktadır. Kullanılan kaplamalı/örtülü elektrotlar ekstrüzyon tezgahlarında üretilmektedir. Çekirdek çubuğun etrafını saran kaplama için bağlayıcı olarak cam suyu kullanılmaktadır. Presleme işleminden çıkan elektrotlar kurutma fırınlarında kurutma işlemine tabi tutulurlar. Elektrot üzerine yapılan bu örtünün amacı: 1. Arkın tutuşmasını ve sürdürülmesini sağlamak 2. Curuf ve koruyucu gaz oluşturarak erimiş bölgeyi çevre atmosferden korumak Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı (Devam) (Devam)32 D d D>1,6d 1,2d>D<1,6d D=1,2d Kalın Orta Dnce Elektrot örtü kalınlığı Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı (Devam) (Devam)33 Örtülü elektrot larda kaplama maddesi (örtü maddesi) olarak dört farklı tip malzeme kullanılmaktadır 1-Selülozik örtülü elektrotlar 2-Asit örtülü elektrotlar 3-Rutil örtülü elektrotlar 4-Bazik örtülü elektrotlar Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı (Devam) (Devam)34 Kaynağın uygulanma tekniği 1-Kaynakçı tarafında kaynak edilecek malzeme tipine uygun elektrot seçilir ve kaynak pensesine takılır. 3-Uygun akım şiddeti (amperaj) seçilir. Bu değer genellikle elektrot imalatçı firmanın kataloğundan seçilir. 2-Ark gerilimi kaynakçı tarafından ark boyuna bağlı olarak seçilir. Ark boyu arttığında ark gerilimi de artar Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı (Devam) (Devam)35 Ö Ört rtü ül lü ü elektrot ila kaynak i elektrot ila kaynak iş şleminde par leminde parç ça kal a kalı ınl nlığı ığına ba na bağ ğl lı ı olarak amper ayarlama tablosu olarak amper ayarlama tablosu Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı (Devam) (Devam)36 4- Arkın tutuşturulması, elektrot ile iş parçası arasında kısa devre oluşturularak sağlanır. Daha sonra elektrot iş parçasında uygun bir yükseklikte tutularak ark tutuşturulmuş olur. 5- Ark’ın tutuşturulması sonrasında kaynak operatörün el tecrübesine bağlı olarak belirli hızda ve zik-zak hareketlerle kaynak yapılmış olur. Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı (Devam) (Devam)37 Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı (Devam) (Devam)38 Elektrik Ark Kayna Elektrik Ark Kaynağı ğı (Devam) (Devam) Ark Kaynak Redresörü Ark Kaynak Transformatörü