İmal Kaynak üretim yöntemleri - 3 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Sürtünme Kayna ğının Uygulamaları ve Sınırları Uygulamaları: Şaft ve borusal parçalar Endüstriler: otomotiv, uçak, ziraat makinaları, petrol ve do ğal gaz Sınırları: 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Titre şim hareketi, teması sa ğlamak üzere yüzeylerde mevcut tabakaları kırar ve metalurjik ba ğ olu şturur Yüzeyler 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Ultrasonik Kayna ğın Uygulamaları Elektrik ve elektronik endüstrisi için tel terminalleri ve ba ğlantıları (lehimlemeye ihtiyacı ortadan kaldırır) Alüminyum saç metal panellerin birle ştirilmesi Güne ş panellerinde boruların saçlara kayna ğı Otomotiv endüstrisinde küçük parçaların birle ştirilmesi 108 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Distorsiyonu En Aza İndirme Teknikleri Parçaları 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.) Isıl gerilmeleri azaltmak için esas metallerin Ön Tavlanması Kaynaklı parçanın Uygun Tasarımı 112 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Kaynak Hataları Çatlaklar Bo şluklar Katı kalıntılar Düzgün olmayan şekil veya kabul edilemez dı ş görünü ş Yetersiz erime Di ğer hatalar 113 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Şekil 31.31 - Kaynak çatlaklarının de ği şik şekilleri Enine çatlak Boyuna çatlak Esas metal çatla ğı Diki şaltı çatla ğı 115 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Katı Kalıntılar Katı 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 Kalıntıların di ğer şekli, normal halde Al 2 O 3 yüzey kaplamasına sahip alüminyum gibi belirli metallerin kayna ğında olu şan metal oksitlerdir 117 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Yetersiz Erime Erime azlı 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Muayene ve Test Yöntemleri Gözle Muayene Tahribatsız De ğerlendirme (Nondestructive Evaluation) Tahribatlı Test 121 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Sınırlamalar: Sadece yüzey hataları tespit edilebilir İç hatalar tespit edilemez Kaynak denetçisi, ilave testlere gerek olup olmadı ğını saptamalıdır 122 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Gözle Muayenede Tespitler Dikiş boyut hataları Dı ş görünü ş hataları Kırma testi ile diki ş kesitindeki hatalar Boyut kontrolu Kırma testi Curuf kalıntısı Ba şlangıç yeri A şırı kök sarkıklı ğı Yanma olu ğu 123 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 şe kayna ğı Orijinal durum Nokta kayna ğı Sıkı ştırma kuvveti Nokta kaynak çekirde ği Sıyırma kuvveti 124 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Tahribatsız Deneyler (Non-Destructive Testing = NDT) Radyografik test Ultrasonik test Manyetik parçacık testi Sıvı penetran testi EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Tahribatlı Deneyler - Örnekler Çekme deney E ğme deneyi Çentik vurma deneyi 128 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Kaynak Kabiliyeti Faktörleri – Kaynak Yöntemi Bazı 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) Kaynak Kabiliyetini Etkileyen Faktörler – Esas Metalin Özellikleri Erime sıcaklı 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 Yapı, kaynak tabancasının kaynak yapılacak bölgeye ula şabilece ği şekilde tasarlanmı ş olmalıdır Yapının tasarımı, en hızlı ve enuygun kaynak pozisyonu oldu ğundan, mümkün oldu ğu kadar yatay kaynak yapılacak şekilde tasarlanmalıdır 134 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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 EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç.Dr. Murat VURAL ( İTÜ Makina Fakültesi) 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