İmal Kaynak üretim yöntemleri - 1 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) EÜT 231 ÜRET İM YÖNTEMLER İ Doç.Dr. Murat VURAL İTÜ Makina Fakültesi EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) KAYNAK YÖNTEMLER İ 1. Ark Kayna ğı 2. Direnç Kayna ğı 3. Oksi-Yanıcı Gaz Kayna ğı 4. Di ğer Eritme Kaynak Yöntemleri 5. Katı Hal Kayna ğı 6. Kaynak Kalitesi 7. Kaynak Kabiliyeti 8. Kaynaklı İmalatta Tasarım 1 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Kaynak Yöntemlerinin İki Temel Kategorisi Eritme kayna ğı–birle ştirme, birleştirilecek 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Arkın üretti ği elektrik enerjisi, herhangi bir metali eritmeye yeterli sıcaklıklar olu şturur ~ 5500 °C Ço ğu ark kaynak yöntemlerinde kaynaklı ba ğlantının hacmini ve dayanımını arttırmak için dolgu (ilave) metal eklenir Bazı temel yöntemler, arkla kesmede de kullanılmaktadır 3 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Elektrik Arkı Nedir? Elektrik arkı = bir devredeki aralıktan geçen elektrik akım de şarjı Akımın aktı ğı bir iyonize gaz demeti (plazma) tarafından sürdürülür Ark kayna ğında arkı ba şlatmak için, elektrod parça ile temas haline getirilir ve hemen ayrılarak kısa bir mesafede tutulur 4 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Ark Kayna ğı Elektrot ucunun yakınında bir erimi ş metal banyosu olu şturulur Elektrot ba ğlantı boyunca ilerlerken, erimi ş metal kendi kanalında katıla şır Şekil 31.1 - Bir ark kaynak yönteminin temel konfigürasyonu ve elektrik devresi Elektrot kablosu Kaynak makinası Elektrot pensi İlave metal (bazen) Elektrot İLERLEME YÖNÜ Parça kablosu Parça kıskacı Erimi ş kaynak banyosu Parça Ark Katıla şmı ş kaynak banyosu AC veya DC akım üreteci 5 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Ark Kaynak Elektrotlarının 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Eriyen Elektrotlar Eriyen elektrotların biçimi (Örtülü elektrot 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 elektrot, ark içinde tüketilir ve ilave metal olarak kayna ğa eklenir 8 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Erimeyen Elektrotlar Erimeye dirençli Tungsten’den yapılır Kaynak sırasında yava ş yava ş tükenir (buharla şma temel mekanizmadır) Ayrıca tel şeklindeki bir ilave metalin, kaynak banyosuna sürekli olarak beslenmesi gerekir 9 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Arkın Korunması Ark kayna 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Dekapan Kaynak sırasında oksitlerin ve di ğer kirliliklerin olu şumunu engelleyen veya bunları çözerek uzakla ştıran bir madde Kaynak için koruyucu atmosfer olu şturur Arkı kararlı hale getirir Sıçramayı azaltır 11 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Ark Kayna ğındaki Akım Üreteçleri Do 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Eriyen Elektrodları Kullanan Ark Kaynak Yöntemleri Elektrik ark kayna ğı (SMAW) Gazaltı ark kayna ğı (GMAW-GTAW) Özlü telle ark kayna ğı (FCAW) Elektrogaz kayna ğı (EGW) Tozaltı ark kayna ğı (SAW) 14 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Elektrik Ark Kayna ğı (Shielded Metal Arc Welding = SMAW) Dekapan ve koruma sa ğlayan kimyasallarla kaplı bir ilave metal çubuktan olu şan bir eriyen elektrot kullanır Bazen “Örtülü elektrot kayna ğı” olarak da adlandırılır Güç üreteci, ba ğlantı kabloları ve elektrot pensi birkaç bin YTL’ye elde edilebilir 15 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.2 - Bir (insan) kaynakçı tarafından uygulanan örtülü çubuk elektrotla elektrik ark kayna ğı 16 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.3 - Elektrik ark kayna ğı (Shielded Metal Arc Welding=SMAW) İLERLEME YÖNÜ Eriyen elektrot Elektrot örtüsü Curuf Katıla şmı ş kaynak metali Erimi ş kaynak metali Esas metal Elektrot örtüsünden koruyucu gaz 17 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 elektrotla kayna ğın zayıflıkları: Çubukların periyodik olarak de ği ştirilmesi gerekir Yüksek akım seviyeleri, örtünün erken erimesine neden olabilir 18 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) TS 563- EN 499’a göre Örtülü Elektrotlar 19 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Örtülü Çubuk Elektrot Seçimi 20 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Kaynak Parametrelerinin Etkileri 21 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Eriyen Elektrotla Gazaltı Ark Kayna ğı (MIG/MAG Kayna ğı) (Gas Metal Arc Welding = GMAW) Elektrot 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 elektrot, kaynak banyosu üzerindeki curuf örtüsünün olu şmamasını sa ğlar – curufun elle ta şlanmasına veya temizlenmesine ihtiyaç duyulmaz 23 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.4 - Eriyen elektrotla gazaltı ark kayna ğı (MIG/MAG kayna ğı) (Gas Metal Arc Welding = GMAW)) Makaradan besleme Koruyucu gaz Tel elektrot Nozul Koruyucu gaz Katıla şmı ş kaynak metali İLERLEME YÖNÜ Erimi ş kaynak metali Esas metal 25 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) MIG/MAG Kayna ğının Elektrik Ark Kayna ğına Göre Üstünlükleri Sürekli tel elektrot 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.5 – MIG/MAG kayna ğı için kaynak torcu 27 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Özlü Telle Ark Kayna ğı (Flux-Cored Arc Welding = FCAW) Çubuk elektrodun sınırlamalarının üstesinden gelmek için örtülü çubuk elektrotla ark kayna ğının geli ştirilmi ş hali Elektrot, 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 28 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 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 elektrot Dekapan öz İLERLEME YÖNÜ Koruyucu gaz (opsiyonel) Ark Esas metal 29 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Elektrogaz Kayna ğı (Electrogas Welding = EGW) Ya özlü tel elektrot ya da ilave koruyucu gazlı çıplak tel olabilen bir sürekli eriyen elektrot ve erimi ş metali tutan kalıplama pabuçlarını kullanır Özlü tel elektrot kullanıldı ğı zaman ve dı şarıdan gaz beslenmedi ği zaman, özlü tel elektrotla ark kayna ğının özel bir türü haline gelir Dı ş bir menbadan koruyucu gazlı çıplak tel elektrot kullanıldı ğında ise, MIG/MAG kayna ğının özel bir türü haline gelir. 30 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 elektrot 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 elektrot Toz dekapan örtüsü Huniden toz dekapan İLERLEME YÖNÜ Esas metal 33 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Tozaltı Ark Kayna ğı Uygulamaları Yapısal çelik profillerin imalatı (Örn. I-profiller) Büyük çaplı boruların, depolama tanklarının ve basınçlı kapların diki şleri A ğır makine imalatı için kaynaklı parçalar Ço ğu çelikler (Yüksek C-çelikleri hariç) Demirdı şı metallere uygun de ğildir 34 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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) Saplama Kayna ğı (Stud Welding = SW) 35EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 elektrot (erimeyen) 37 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) TIG Kayna ğının Uygulanması Elektrodun tutulu şunun önden ve yandan görünü şü Kayna ğın yapılı şı sırasında torcun tutulu şu 38 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 elektrot kullanan ark kaynaklarına göre genellikle daha yava ş ve daha pahalıdır 40 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Plazma Ark Kayna ğı (Plasma Arc Welding = PAW) Sınırlanmı ş bir plazma arkının kaynak bölgesine yönlendirildi ği, TIG kayna ğının özel bir şekli Tungsten elektrot, 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 birleştirildi ği yöntem 44 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Direnç Kayna ğı (Resistance Welding = RW) Birle ştirmeyi olu şturmak için ısı ve basıncı birlikte kullanan bir eritme kaynak yöntem grubu Isı, kaynak yapılacak ba ğlantıda elektrik akımının geçi şine gösterilen dirençle üretilir Temel RW yöntemi = direnç nokta kayna ğı (RSW) 46 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Direnç Nokta Kayna ğındaki Bile şenler Kaynak yapılacak parçalar (genellikle saç metal) Kar şılıklı iki elektrot Parçaları elektrotlar arasında sıkı ştırmak için basınç uygulama aparatları Belirli bir süre için kontrollü bir akım uygulayabilen güç üreteci 48 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Direnç Nokta Kayna ğı (Resistance Spot Welding = RSW) Bir bindirme ba ğlantıda temas eden yüzeylerin eritildi ği direnç kaynak yöntemi, kar şılıklı elektrotların yerleştirilmesiyle 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Elektrot Kuvvet Akım Erimi ş metal Kaynak çekirde ği Nokta kaynak çevrimi Kuvvet, Akım Akım 51 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.14 -Mafsal kollu nokta kaynak makinası Üst kol Alt kol Mafsal kolunu harekete geçirmek için pnömatik silindir Elektrotlar Operatör ayak pedalı Atölyeden sa ğlanan basınçlı hava 52 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Direnç Diki ş Kaynağı (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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.15 - Direnç diki ş kayna ğı (RSEW) Disk elektrod Disklerin arasından geçen parçalar Saç metal parçalar Disk elektrod 55 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 elektrot Saç metal parçalar Üstüste binmi ş kaynak çekirdekleri 56 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.16 - Disk elektrot tarafından üretilen farklı diki ş türleri: (b) disk elektrotla nokta kayna ğı Tek tek kaynak çekirdekleri 57 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.16 - Disk elektrod tarafından üretilen farklı diki ş türleri: (c) sürekli direnç diki şi Sürekli kaynak diki şi 58 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Birle ştirilecek parçaların tasarımıyla belirlenen temas noktaları, kabartılardan, çıkıntılardan veya parçaların yerel arakesitlerinden olu şabilir 59 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.18 - (b) çapraz-tel kayna ğı Çapraz-tel Kayna ğı Üstten görünü ş Kaynak çekirde ği Teller A-A Kesiti 61 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Oksi-Yanıcı Gaz Kayna ğı (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 64 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Oksi-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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Oksi-Asetilen Kaynak Üfleci 66 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Maksimum sıcaklı ğa, iç koninin ucunda ula şılır Dı 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) OAW’de Güvenlik Konuları Karı şım halindeyken asetilen ve oksijen yüksek derecede yanıcıdır C 2 H 2 renksiz ve kokusuzdur Bu nedenle karakteristik bir sarımsak kokusu katılır 72