Kaynak Üretim yöntemleri - 2 ( gazaltı kaynağı .. ) (6.Hafta) MAK-205 Üretim Yöntemleri I Kubilay Aslantaş Gazalt Gazaltı ı Kayna Kaynağı ğı, , Tozalt Tozaltı ı Kayna Kaynağı ğı Diren Direnç ç Kayna Kaynağı ğı2 Kaynak bölgesinin bir koruyucu gaz yardımıyla korunduğu kaynak yöntemler gurubudur. Kullanılan gaz türüne ve elektrotun ark taşıyıcı olup olmadığına göre alt guruplara ayrılmaktadır. Gazaltı ark kaynağı Tungsten gazaltı kaynağı MIG/MAG Kaynağı Tungsten hidrojen kaynağı Tungsten plazma kaynağı Tungsten inert gaz kaynağı Metal inert gaz kaynağı Metal aktif gaz kaynağı Gazalt Gazaltı ı Ark Kayna Ark Kaynağı ğı3 Bu kaynak yönteminde ark, tungsten den yapılmış ve erimeyen bir elektrot ile iş parçası arasında oluşur. Tungsten elektrot ile eş eksenli olarak beslenen koruyucu gaz (Argon, Helyum) hem erimiş kaynak bölgesini hem de elektrotu korur. Kaynak malzemesi olarak, kaynak bölgesine elle beslenen çubuk formundaki teller kullanılır. Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı Similasyon4 Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı Kaynak donanımı Koruyucu gaz Güç kaynağı Soğutma sistemi Torç Dş parçası Parça klamensi TIG kaynağında kullanılan Tungsten elektrot yüksek ergime sıcaklığına (3450° ° ° °C) sahiptir Kaynak dolgu malzemesi kaynak yapılacak parça ile aynı kimyasal bileşime sahiptir. Soğuk çekme yöntemi ile imal edilmektedir.5 Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı Kaynak tekniği •Alaşımsız ve düşük alaşımlı çelikler, paslanmaz çelikler, nikel esaslı alaşımlar ve bakır esaslı alaşımlar gibi bir çok malzeme bu kaynak yöntemi ile kaynak yapılabilir. •Alüminyum ve magnezyum alaşımları için alternatif akım gerekmektedir. •Alaşımsız ve düşük alaşımlı çelikler, paslanmaz çelikler, nikel esaslı alaşımlar ve bakır esaslı alaşımlar gibi bir çok malzeme bu kaynak yöntemi ile kaynak yapılabilir. 6 •Koruyucu gaz olarak kullanılan gaz soy (inert )gazdır. Çoğunlukla Argon kullanılır. •Doğru akımla çalışan güç kaynağı kullanılır. •Kaynak dolgu malzemesi kaynak yapılacak parça ile aynı kimyasal bileşime sahiptir. Soğuk çekme yöntemi ile imal edilmektedir. Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı Kaynak tekniği7 Lift-TIG Lift-TIG ile ark başlangıcında, kaynakçının tungsten elektrodu iş parçasına değdirip kaldırması sonucu TIG arkı oluşturulur. Lift-TIG yöntemi endüstriyel olmayan ortamlarda ya da elektromanyetik alanlara karşı hassas olan ve yüksek frekansın sorun yaratabileceği yerlerde kullanılır Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı Yüksek frekanslı (HF) Ark başlangıcında ise tungsten elektrot iş parçasına değdirilmez. Ark oluşan yüksek voltaj kıvılcımı sayesinde tutuşturulur. Yüksek frekans (HF) özellikle metalurjik açıdan yüksek kaliteye sahip olması istenilen ve yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda kullanılır.8 Alın kaynağı Bindirme kaynağı Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı9 Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı Dış köşe kaynağı Dç köşe kaynağı10 Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı Darbeli akım kaynağı Modern kaynak tesislerinde tam otomatik TIG kaynağı veya darbeli bir doğru akım kullanmaktadır. Darbeli TIG kaynağında bir düşük frekansta (temel akım) ve bir yüksek akım uygulanır. Kaynak akımı, 0.25 ile 25 Hz’lik bir frekans içerisinde değişmektedir. Bu iki değer arasındaki akım değişimi otomatik olarak yapılır. Efektif akım Zaman Yüksek akım Temel akım11 Yüksek Frekanslı Darbe Kaynağı Kaynak akımı “Darbeli Akım” ile aynı forma sahiptir. Ancak“Darbe Tekrarlanma Frekansı” genellikle 20 - 500 Hz arasında olup daha yüksek bir değere sahiptir. Kaynak arkı daha yoğun ve dar olduğu için ısıl değişime uğrayan bölge daha dardır. Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı12 Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı Çelik ve Paslanmaz çelikler için13 AC TIG kaynağında kaynak akımı artı ve eksi kutuplar arasında değişir. Bu yöntem özellikle yüzeyinde ısıya dayanıklı oksit tabakası bulunduran alüminyum ve benzeri diğer malzemelerin kaynağı için idealdir. Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı Alüminyum ve magnezyum alaşımları için14 Tungsten Tungsten inert inert gaz (TIG) gaz (TIG) kayna kaynağı ğı15 Tungsten plazma Tungsten plazma kayna kaynağı ğı Bu kaynak yöntemi TIG kaynağında olduğu gibi erimeyen bir tungsten elektrot ve soy bir koruyucu gaz yardımıyla yapılır. Ancak TIG kaynağına göre ark, özel bir torç ile sınırlanmış ve büzülmüştür. 16 Plazma kaynak donanımı TIG kaynak donanımına benzer. Tungsten plazma Tungsten plazma kayna kaynağı ğı17 Tungsten plazma Tungsten plazma kayna kaynağı ğı18 Tungsten hidrojen Tungsten hidrojen kayna kaynağı ğı Bu kaynak yönteminde de ark tungsten elektrot vasıtasıyla sağlanır. Kaynak yapılacak iş parçasının elektrik devresi ile herhangi bir bağlantısı yoktur. Koruyucu gaz olarak Hidrojen kullanılır ve ark’ın oluştuğu yüksek sıcaklık bölgesinde atomik hale dönüşür. Alev sıcaklığı diğer kaynak tekniklerinde elde edilen sıcaklıktan fazladır (4000°C) Ark oluşumu için AC akım kullanılır. Alüminyum, yüksek nikelli, ve yüksek krom oranına sahip çelik sacların kaynağı için kullanılır.19 MIG/MAG MIG/MAG kayna kaynağı ğı MIG (Metal inert gaz)/MAG (Metal aktif gaz) kaynağı koruyucu gaz kullanılarak yapılan gazaltı kaynak yöntemlerinden biridir. Bu yöntemde ark, eriyen bir tel elektrot ile iş parçası arasında yanar. Kaynak elektrotu olarak kullanılan tel kaynak torcu na otomatik olarak beslenir. Ark ve kaynak bölgesi, gaz memesinden çıkan koruyucu gaz tarafından örtülür. Similasyon20 MIG/MAG MIG/MAG kayna kaynağı ğı Kaynak donanımı: MIG/MAG kaynağında kullanılan kaynak donanımı aşağıdaki unsurları içine almaktadır. •Güç kaynağı •Koruyucu gaz tüpü •Tel ilerletme ünitesi •Soğutma ünitesi •Kaynak torcu21 Kaynak elektrodu olarak kullanılan telin torca iletilmesinde farklı teknikler geliştirilmiştir. MIG/MAG MIG/MAG kayna kaynağı ğı22 MIG/MAG MIG/MAG kayna kaynağı ğı MIG/MAG kaynak makinesinde de elektrik ark kaynağında olduğu gibi akım (amper) değeri parça kalınlığına ve tel çapına göre değişmektedir.23 Tel elektrotlar MIG/MAG MIG/MAG kayna kaynağı ğı Alaşımlı ve düşük alaşımlı çeliklerin MIG/MAG kaynağında kullanılan tel elektrotlar TS EN 440 ta standartlaştırılmışlardır. Kaynak tellerinin çapı 0.6mm ile 6mm arasında değişmektedir. En çok kullanılan kaynak telleri 0.8, 1, 1.2 ve 1.6 dır. Çeliklerin kaynağında kullanılan teller bakır kaplanmıştır. Bunun da nedeni; ilerletme motorunun ruloları arasında telin geçişini kolaylaştırmak ve akım iletimini iyileştirmek.24 MIG/MAG MIG/MAG kayna kaynağı ğı Uygulama örnekleri 25 Tozalt Tozaltı ı kayna kaynağı ğı Bu kaynak tekniğinde ark bir granül (toz) fluks battaniyesi altında gerçekleştirilir. Fluks iyi bir iletkenlik elde etmek amacıyla kaynak elektrodu olarak kullanılan bakırla kaplanmış telin hemen önüne yığılır Ark tamamen fluksa gömülü olduğu için çok az alev görülmektedir. Fluks ın bir kısmı erir ve camsı bir fazda katılaşarak kaynak dikişini kaplar. Böylece soğuma hızını azaltarak sünek bir kaynak dikişinin elde edilmesine imkan tanır26 Tozalt Tozaltı ı kayna kaynağı ğı Kaynak metali ile farklı ısıl genleşmeye sahip olduğu için soğuma esnasında katılaşan fluks kendiliğinden kırılır. Fluks ın erimeyen kısmı ise vakum sistemi ile emilerek yeniden kazanılır ve tekrar kullanılabilir.27 •Düz ve silindirik parçaların kaynağında, her kalınlık ve boyuttaki boruların kaynaklarında ve sert dolgu kaynaklarında kullanılabilen yüksek kaynak hızına ve yüksek metal yığma hızına sahip bir yöntemdir. •Hatasız ve yüksek mekanik dayanımlı kaynak dikişleri verir. Tozalt Tozaltı ı kayna kaynağı ğı Avantajları28 Kaynak esnasında sıçrama olmaz ve ark ısınları görünmez bu nedenle kaynak operatörü için gereken koruma daha azdır. Diğer yöntemlerde açılan kaynak ağzına bu kaynak yönteminde gerek yoktur Tozaltı kaynağı kapalı ve açık alanlarda uygulanabilir. Tozalt Tozalt ı ı kayna kayna ğı ğı Avantajları29 Tozalt Tozaltı ı kayna kaynağı ğı Dezavantajları •Tozaltı kaynak tozları havadan nem almaya eğilimlidir, bu da kaynakta gözeneğe neden olur. •Yüksek kalitede kaynaklar elde edebilmek için ana metal düz, düzgün olmalı, ana metal yüzeyinde yağ, pas ve diğer kirlilikler olmamalıdır. •Cüruf kaynak dikişi üzerinden temizlenmelidir, bu bazı uygulamalarda zor bir işlem olabilir. Çok pasolu kaynaklarda, kaynak dikişine cürüf kalıntısı olmaması için cüruf her paso sonrası temizlenmelidir.30 Tozaltı kaynağı 5 mm’den ince malzemelerde yanma yapabileceği için genellikle uygun değildir. Yöntem özel bazı uygulamalar hariç, düz, yatay pozisyondaki alın kaynakları ve köşe kaynakları için uygundur. Her metal ve alaşım için uygulanabilen bir yöntem değildir. Tozalt Tozalt ı ı kayna kayna ğı ğı Dezavantajları31 Diren Direnç ç kayna kaynağı ğı Direnç kaynağında kaynak için gerekli olan ısı, elektrik akımının kaynak bölgesinden geçişi sırasında malzemenin akıma karşı gösterdiği elektriksel direnç nedeniyle ortaya çıkan ısıdır. Kaynak işlemi basınç uygulayarak veya uygulamadan ve ilave metal kullanılarak yada kullanılmadan yapılabilmektedir. 32 Diren Direnç ç kayna kaynağı ğı33 Diren Direnç ç kayna kaynağı ğı Taşınabilir Sabit34 Kaynak zamanı Nudge çapı Akım Kuvvet Kaynak zamanı Diren Direnç ç kayna kaynağı ğı35 Diki Diki ş ş kayna kayna ğı ğı Dikiş kaynağı, direnç kaynağının bir benzer uygulamasıdır. Elektrot çubuklar yerine kendi ekseninde dönen bakır tekerlekler kullanılmaktadır. Bir anlamda direnç kaynağının sürekli formda gerçekleştirilmesidir. Bakır tekerlekler iş parçası üzerine sabit basınç uygular ve kendi etrafında belirli bir hızda döner. Kaynak akımı belirli aralıklarla uygulanabildiği gibi sürekli olarak ta uygulanabilir.36 Tekerleklere ait genişlik genellikle 5t (Sac malzeme kalınlığının 5 katı)kadar alınır. Dikiş kaynağında farklı geometrilere sahip bakır tekerlekler de kullanılabilmektedir. Diki Diki ş ş kayna kayna ğı ğı37 Diki Diki ş ş kayna kayna ğı ğı Dikiş kaynak makinesi Dikiş kaynağına ait mikroskobik görünüm Dikiş kaynak makinesi ile sacların birleştirilmesi38 S Sü ürt rtü ünme nme kayna kaynağı ğı Dki metal parçayı birleştirmek için sürtünme tarafından üretilen ısıyı kullanır. Bu işlem esas olarak çubuk ve boru şeklindeki metallerin alın kaynağında kullanılır. Dşlem için ayrıca dışardan bir ısı kaynağı kullanılmaz Metal yüzeyleri yeterince plastik hale geldiğinde, döndürme hareketine son verilir ve büyük bir basınçla parçalar birbirine bastırılır 39 S Sü ürt rtü ünme nme kayna kaynağı ğı40 Termit kayna Termit kayna ğı ğı Termit bir birim toz alüminyum ile üç birim demir oksit karışımına verilen isimdir. Bu kaynak tekniği rayların birleştirilmesinde kırılan rayların tamirinde kullanılmaktadır. Al 2 +Fe 2 O 3 ›2Fe+Al 2 O 3 +Isı41 Kalıp hazırlanır Karışım ayarlama Alevle kimyasal reaksiyon Demirin kalıba akması Soğuma Termit kayna Termit kayna ğı ğı