İmal Kaynak üretim yöntemleri - 2 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Oksi-Yanıcı Gaz Kayna ğı için Alternatif Gazlar Metilasetilen-Propadien (MAPP) Hidrojen Propilen Propan Do ğal Gaz 74 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Elektron 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Elektron I şın Kaynak Donanımı Kontrol ünitesi Yüksek gerilim ünitesi Elektron ı şını Vakum pompası Vakum kamarası Parça Gözlem penceresi 78 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Vakum i şlemi 1 saat’e kadar sürebilir 79 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Parçayıı şın jeneratöründen ayırmak için Vakum Bölücüsü gerekir 80 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Lazer I şın 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Lazer I şını Kaynak Donanımı Koruyucu gaz tüpü Rezonatör Lazer ı şını Parça Yansıtıcı ayna Odak layıcı mer- cek 83 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Kar şıla ştırma: LBW ile EBW LBW için vakum kamarası gerekmez LBW’de x-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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Termit Kayna ğı (TW) Birle şme için gerekli ısının, termit’in kimyasal reaksiyonundan sa ğlanan a şırıı sımı ş erimi ş metalle üretildi ği eritme kaynak yöntemi Termit = Tutu şturulduğunda egzotermik bir reaksiyon olu şturan, Al ve ince Fe 3 O 4 tozlarının karı şımı Yangın bombalarında da kullanılmaktadır İlave metal, sıvı metalden elde edilir Yöntem birle ştirme için kullanılır; ancak kayna ğa göre döküm i şleminde daha yaygındır 86 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.25 - Termit kayna ğı: (1) Termit’in tutu şturulması; (2) potanın dökülmesi, a şırıı sınmı 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Termit Kayna ğı’nın (TW) Uygulamaları Demiryolu raylarının birle ştirilmesi Büyük çelik döküm ve dövme parçalardaki çatlakların tamiri Dikiş yüzeyi, sonradan i şlemeyi gerektirmeyecek derecede pürüzsüzdür 88 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Katı Hal Kaynak Yöntemlerinde Ba şarı Faktörleri Ba 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Ço ğu katı hal kaynak yöntemi, ayrı noktalar veya diki şler şeklinde de ğil, temas eden arayüzeyin tamamını birle ştiren kaynaklı ba ğlantılar olu şturur Bazıları, izafi erime sıcaklıklarını ve eritme kayna ğında ortaya çıkan di ğer problemleri göz önüne almadan farklı metalleri birle ştirmek için kullanılır 91 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Katı Hal Kaynak Yöntemleri Dövme kayna ğı So ğuk kaynak Haddeleme kayna ğı Sıcak basınç kayna ğı Difüzyon kayna ğı Patlamalı kaynak Sürtünme kayna ğı Ultrasonik kaynak 92 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Isı 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Parçaların 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.26 - Haddeleme Kayna ğı (ROW) Haddeleme Kayna ğı Kaynak yapılacak parçalar Merdane Diki ş Kaynaklı parçalar 96 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Haddeleme Kayna ğının Uygulamaları Korozyon direnci için paslanmaz çeli ğin ala şımsız veya dü şük ala şımlı çelik üzerine giydirilmesi Sıcaklık ölçümü için Bimetallic şeritler U.S. Darphanesi için"Sandviç" metal paralar 97 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Sıcaklıklar ? 0.5 T m Yüzeylerdeki plastik deformasyon minimumdur Birincil birle şme mekanizması katı hal difüzyonudur Sınırlamalar: difüzyon için gereken süre, birkaç saniyeden birkaç saate kadar uzayabilir 98 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Difüzyon Kayna ğının Uygulamaları Uzay ve nükleer endüstrilerde yüksek dayanımlı ve refrakter metallerin birle ştirilmesi Benzer ve farklı metallerin birle ştirilmesinde kullanılabilir Farklı metallerin birle ştirilmesi için, esas metallere difüzyonu arttırmak için, aralarına farklı bir metalden dolgu tabakası yerle ştirilebilir 99 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Patlamalı Kaynak (Explosive Welding = EXW) Yüksek hızlı patlamanın iki metal yüzeyi hızla birle ştirilmesini sa ğladı ğı katı hal kaynak yöntemi İlave metal kullanılmaz Dı ş ısı uygulanmaz Difüzyon olu şmaz – zaman çok kısadır Metaller arasındaki ba ğ, dalgalı bir arayüzeyle sonuçlanan mekanik kilitlenmeyle beraber metalurjiktir 100 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Dikiş Patlama Kaplanan tabaka Alt tabaka Yüzey filmlerinin fı şkırması 101 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Farklı metallerin birle ştirilmesinde kullanılabilir Ticari i şlemlerde geni ş çapta kullanılır; otomasyona ve seri üretime uygundur 102 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 dönme hızında 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