Kaynak tek

8/6/2019 Kaynak tek

http://slidepdf.com/reader/full/kaynak-tek 1/124

BÖLÜM-II

K K AAYYNNAAK K TTEEK K NNİİĞĞİİ

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


126

Civata, vida, somun (rondela gibi aksesuarla birlikte), perçin, zımba telleri ve tel çengeller

gibi çabuk çıkar ılan bağlayıcılar, parçalı bağlayıcı grubuna girerler. 27 milyar ı yalnız

otomotiv endüstrisinde olmak üzere Amerikan Sanayi’nde yıllık tahminen 150 milyar bu tür

bağlayıcılar kullanılır. Bir demiryolu vagonu 1200 mekanik bağlayıcı gerektirirken, nümerik

kontrollü bir torna tezgahı 1700 ve standart bir telefon makinası 70 ten fazla mekanik

bağlayıcı gerektirir. Çeşitliliğin çok fazla olması yanında eğer mümkünse mevcut parça için

uygun ve optimum bir bağlayıcı seçmek gerekir. Şekil 1’de çeşitli tip mekanik bağlama

elemanlar ı görülmektedir.

2.1- Perçinleme

Sürekli (çözülmez) mekanik bağlantılar için en genel bağlama elemanlar ı 2- 3 bin yıl

evvelden beri kullanılan perçinlerdir (Şekil 2). Perçinlemede bağlanacak elemanlar üzerine

delik açılır. Bir perçin bağlantısı perçinin bir ucu deliğe geçirildikten sonra ezilmesi(deforme

edilmesi) suretiyle yapılır. Bu operasyon uzatma veya şişirme gibi mekanik işlemlerle veya

perçin boşluğunda patlayıcılar ın kullanılması ile gerçekleştirilir. Yapıya gelecek yüklemenin

tipinin dikkatli bir şekilde gözönüne alınmasını gerektiren perçinli bağlantılar ın dizaynında

perçin deliğinin ölçüsü ve boşluğu, perçinle bağlanacak parça malzemelerinin uygunluğu ve

bağlantının mukavemet özelliklerine etkileri mutlaka etüt edilmelidir. Deliğin varlığı (bir

gerilme kaynağı olarak davrandığı için) yorulma tehlikesi açısından, perçinlenmiş

bağlantılarda genel bir problemdir. Özellikle havacılık sanayi gibi titreşimin olduğu yapılarda

özel önem arz eder.

2.2- Delik Haz ırlama

Birçok bağlama metotlar ı delikler vasıtasıyla gerçekleştirildiğinden delik hazırlama bağlantı

dizaynında önemli bir konudur. Bir delik delinerek veya zımbalanarak meydana getirilebilir.

Bu delik hazırlama metodundaki temel farklılık delik yüzey kalitesi, yapısı ve boyutsalözellikleridir.Yorulmaya olan meyli azaltabilmek için deliğin iç yüzeyindeki yoğun iç

gerilmeleri uyarmak gerekebilir. Bu ise yuvarlak bir pim çak ılarak deliğin çok az bir miktarda

genişletilmesi ile iyi bir şekilde yapılabilir. Bu işlem, f ırçayla parlatma veya soymaya benzer

bir yolla deliğin yüzey tabakasını plastik deformasyona uğratır ve delikteki çevresel iç

gerilmeleri uyar ır (Şekil 3). Bağlanacak parçalar ın malzemesi ile perçin veya civata

malzemelerinin uygunluğu galvanik korozyon nedeniyle önemli bir konudur. Mesela bak ır

plakalar ı bağlamak için çelik bir perçin kullanılırsa çelik anodik, bak ır katodik olduğu içinhızlı bir korozyon oluşur. Bu olay bak ır ın alüminyum veya çinko bağlayıcılar ile bağlanması

8/6/2019 Kaynak tek


127

durumunda da meydana gelir. Bağlayıcılar için uygun malzeme seçiminin önemini belirten

sonsuz örnek verilebilir.

Ş ekil 1 - Yayg ın olarak kullanılan çe şitli tip mekanik ba ğ lama elemanlar ı

8/6/2019 Kaynak tek


128

Ş ekil 2- Perçinlerden seçilmi ş örnekler. Perçinler genellikle çözülemez ba ğ lant ılardand ır.

Çelik konstrüksiyonlar ve havacıl ık endüstrisinde yayg ın olarak kullanıl ırlar.

Ş ekil 3-7075- T6 Alüminyumun yorulma dayanımına delik hazırlamanın etkisi

Yorulma mukavemetindeki iyile şme, deli ğ in yüzeyine bir pim taraf ından uygulanan k ı smi basma art ık

gerilmeleri ile elde edilir.

2. 3 - Di ğ er Mekanik Birle ştirme İşlemleri

Mekanik bağlamanın bir başka metodu da zımbalamadır. Bu proses alışılagelmiş bir dikiş

makinası ile dikmeye çok benzer. Önceden delinmiş bir delik gerektirmez. Özellikle metal ve

metal olmayan ince malzemelerin birleştirilmesinde kullanılır. Mobilya döşemeleri buna en

çarpımcı örnektir. Mekanik bağlama civata, perçin veya zımba kullanılmadan da yapılabilir.

Birleştirme, montajın bazı bölgeleriyle birbirine giren veya kilitlenen parçalar ın mekanik olarak tutturulmasıyla oluşturulur. Yaygın olarak sac metal parçalara uygulanır. Sivri uçlu

veya kesilerek şekillendirilmiş şeritler, ekstrude edilmiş delik flanşlar ı, kabartmalı parçalar,

8/6/2019 Kaynak tek


129

açılı contalar ve dalgalı saclar ı bu tür bağlantıya örnek olarak verebiliriz. Ayr ıca bu tip

birleştirmenin tipik örnekleri Şekil 4’de gösterilmiştir. Bu işlem “kenet yapma” diye

isimlendirilir. İçecek ve mutfak kaplar ı (kutular ı) en genel yaygın örnekler olarak verilebilir.

Malzeme çok küçük yar ıçapta eğilebilmelidir. Aksi halde çatlamalar olur ve sızdırmazlık

sağlanamaz. Bu tür kenetler, kalite ve emniyeti arttırmak için ara yüzeylerde yapıştırma veyadiğer kaplama usulleriyle desteklenebilir. Şekil 4’de gösterildiği gibi bir kordon veya

faturadan faydalanarak faturalı birleştirme yapılabilir. Bu işlemler boru gibi parçalara

uygulanabilir. Bir teneke kabın üst taraf ına açılı bir conta yerleştirmek ve müteakiben

bağlanan bir faturalı parçayı flanşa oturtmak örnek olarak verilebilir. Malzemeler geniş

bölgesel deformasyona imkan verecek şekilde sünek ve yeterli incelikte olmalıdır.

Ş ekil 4 - Mekanik birle ştirme örnekleri ( kenetleme ve fatural ı birle ştirme)

2. 4- Ba ğ layıcılardaki Problemler

Mekanik olarak bağlanmış parçalarda bağlayıcılar bazen kolayca tahrip olabilir. Bu tür

hatalar ın sebebi genel olarak şu dört hususun biriyle ilgilidir.

1 - Bağlayıcı dizayn ve imalat teknikleri

2 - Bağlayıcı malzemesi

3 - Birleşme dizaynı

4- Tesisat ve detaylar ı

8/6/2019 Kaynak tek


130

Bağlama elemanlar ı yetersiz mukavemet veya korozyon direncine sahip olabileceği gibi

hidrojen gevrekliği de taşıyabilirler. Sistem çok aşır ı veya çok az ön yükle yüklenmiş olabilir.

Birleşme yüzeyleri düz veya paralel olmayabilir veya civata başı altındaki alan yükü

kar şılayamayacak şekilde yetersiz olabilir. Titreşimin sebep olduğu gevşeme ve yorulma,

tahribatın yaygın sebeplerindendir. Uygun dizayn ve uygun bağlama elemanı seçimi ilehemen hemen bütün bağlayıcı tahribatlar ından kaçınılabilir. Çalışma ortamı, gerekli

mukavemet ve titreşimin frekansı ve büyüklüğüne dikkat edilmelidir. Ağırlık tasarrufu ve

çözmedeki kolaylık karar ı etkileyecektir. Gerekli özelleştirmenin mümkün olduğu ve az

çeşitlilik arzeden her yerde standart bağlama elemanlar ı kullanılmalıdır. Bağlayıcı dizaynında

baş ve gövde geçişleri, yuvarlatılmış dişler ve korozyona dirençli kaplamalar dikkate

alınmalıdır. Birleştirme dizaynında çapaklı ve aşır ı büyük deliklerden sak ınılmalı ve

kuvvetlendirme sağlanmalı

dı

r.

3- KAYNAK İŞ LEMLER İ

3.1-Giri ş

Kaynak; iki malzemenin, genellikle metallerin, ısı, basınç, ve metalürjik şartlar ın uygun bir

kombinasyonu ile tamamen bölgesel bir şekilde çözülmez olarak birleştirilmesi işlemidir.

Basınç ve sıcaklık kombinasyonu; basınçsız yüksek sıcaklık veya yüksek basınç sabit sıcaklık

şeklinde çok geniş değişik şartlar ı kapsadığından kaynak şartlar ı da çok değişik olacaktır.Buna paralel olarak çok değişik kaynak yöntemleri geliştirilmiş ve imalatta kullanılmaktadır.

İki metal arasında birleşme temin etmek için birleşecek parçalar ın atomlar ı arasında yeteri

derecede yak ınlaşma ve difüzyon olması gerekir. Ancak böylece metalik kristallerin oluşumu

sağlanabilir. İdeal bir metalürjik birleşme (bağ) için şu şartlar ın sağlanması gerekir :

1 - Düz veya dalgalı olmayan uygun yüzeyler

2 - Oksit, gaz, yağ veya diğer kirliliklerden ar ındır ılmış temiz yüzeyler

3 - Birleştirilecek metallerde safsızlıklar ın bulunmaması

4 - Metallerin her ikisi de aynı kristalografik yönlenme ile aynı kristali sağlayabilmeli

Bu şartlar ın hepsini aynı anda sağlamak oldukça zordur. Ancak olumsuzluklar ı gidererek bu

ideal şartlara yaklaşmak için çeşitli kaynak yöntemleri geliştirilmiştir. Yüzey kabalığı, ya bir

kuvvet yardımıyla pürüzlerin plastik deformasyonunu sağlayarak veya iki yüzeyi ergiterek

giderilir ve birleşme sağlanabilir. Katı faz kaynaklar ında kirlenmiş tabakalar kaynaktan öncemekanik veya kimyasal yolla veya kaynak bölgesinden yeterli miktarda metal taşmasını

sağlayarak giderilir. Ergitme kaynağında ise ergiyen bölgedeki kirlenmeler toz halindeki

8/6/2019 Kaynak tek


131

temizleyiciler ile giderilir. Eğer kaynak işlemi bir vakum ortamında gerçekleştirilecekse

kirlenme olmaz ve sağlam bir birleşme sağlanır. Böylece geçme parçalar hafif bir kuvvetle

kaynatılabilir.

Çeşitli kaynak prosesleri sadece yöntem bak ımından farklılıklar göstermeyip (sıcaklık ve

basıncın birlikte kullanıldığı tarzda) aynı zamanda kaynaktan önce metal yüzeyinin

temizlenmesi ve kaynak sırasında metalin kirlenmesi veya oksitlenmesi ihtimali kar şısında

özel tedbir gerektirip gerektirmemesi bak ımından da önemli farklılıklar gösterirler.

Yüksek sıcaklıklar ın kullanılması durumunda çoğu metaller çevre şartlar ından kolayca

etkilenirler. Bu çerçevede ısınma ve soğuma neticesinde metalin metalürjik yapısı ve kalitesi

etkilenebilir. Özet olarak iyi bir kaynak bağı elde edebilmek için; yeterli ısı veya basınç

ekipmanına, metali temizleme ve koruma vasıtalar ına sahip olmak ve zararlı metalürjik

etkilerden sak ınmak gerekir.

3. 2 - Kaynak İşlemlerinin S ını fland ır ılması

Çok küçük elektronik parçalar ın veya büyük konstrüksiyonlar ın birleştirilmesinde kullanılan

kaynak prosesleri çok çeşitli olup farklı enerji kaynağı kullanırlar. Kaynak için gerekli enerji

değişik ortamlardan elde edilebilir. Kaynak yöntemlerinin gerektirdiği değişik enerji

kaynaklar ı, mekanik, elektrik, kimyasal, optik ve katı hal sıcaklığı gibi farklı şartlar olabilir.

Birleşmiş olan iki yüzey arasındaki bağın tabiatı çok karmaşık olduğundan kullanılan

enerjinin cinsi her zaman belirlenemeyebilir. Mesela, ultrasonik, sürtünme ve patlamalı

kaynak gibi prosesler birleştirilecek yüzeyler arasında izafi hareket şeklinde mekanik enerji

kullanırlar. Fakat birleşme mekanizmalar ı diffüzyon prosesini ihtiva etmez. Elektrik enerjisi

kullanan alın kaynağı gibi proseslerde birleşmeyi tamamlamak ve iyi bir mukavemet

sağlamak için hareket ve mekanik kuvvet kullanılır. Ark ve direnç kaynaklar ı elektrik enerjisi

kullanırken kimyasal enerji, gaz ergitme ve termit kaynaklar ında kullanılır. Buradakikimyasal enerjiler ısıya dönüşür. Optik enerji kullanılan iki önemli birleştirme prosesi Lazer

ve Elektron ışın kaynaklar ıdır. Bu proseslerde yüksek güç yoğunluklu ışınlar odaklanarak

birleştirilecek parçalar ın dar bir bölgesine gönderilir. Katı hal enerji kaynaklar ı diffüzyon

prosesine dayanır. Bağın mukavemeti, sıcaklık, zaman ve birleşecek arayüzeydeki basınç

parametrelerine bağlıdır.

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


133

Ş ekil 5- Kaynak ve yard ımcı proseslerin sını fland ır ılması

8/6/2019 Kaynak tek


134

Görülmektedir ki bu birleşme mekanizması, iki benzer veya farklı malzemeleri birleştirme

prosesi olarak kullanılabilir. İşlem oda sıcaklığında yapılabildiği gibi malzemelere dışar ıdan

ısı vererek veya ara yüzeyde oluşturulacak sürtünme sıcaklığından yararlanarak da

gerçekleştirilebilir. Bu birleştirme şeklinde yüzeyler arasında sıvı bir faz yoktur.

Katı fazda birleştirme iki k ısma ayr ılabilir. Bunlardan birinde ara yüzeyde plastik

deformasyon oluşturularak birleşme sağlanır. Diğerinde ise difüzyon için gerekli yüksek

sıcaklıklar ı çeşitli yollarla sağlayarak daha etkili bir birleştirme meydana getirilir. Plastik

deformasyon yardımı ile gerçekleştirilen birleştirme günümüzde başlı başına birleştirme

yöntemi olarak kullanılan şu alt gruplara ayr ılabilir: Bunlar; soğuk veya soğuk basınç

kaynağı, patlamalı kaynak ve ultrasonik kaynak yöntemlerdir. Difüzyon ve sıcaklık yardımı

ile birleştirme ise dövme kaynağı

, difüzyon kaynağı

ve sürtünme kaynağı

olarak sayı

labilir.Şimdi sırasıyla bu kaynak usullerini inceleyelim.

3.3. 1- So ğ uk Kaynak

Katı fazda bir proses olan soğuk kaynak iş parçalar ının ısıtılmadığı fakat kalı p veya

merdaneler vasıtasıyla basınç uygulanan dövme kaynağının değişik bir çeşididir. Birleşme,

basıncın ani olarak uygulanması ile sağlanır. Birleşme plastik deformasyon mekanizmasıyla

sağlandığından birleştirilecek malzemelerin en az biri veya tercihen ikisi de sünek ve ara

yüzeylerinin temiz olması gerekir. Yüzeyler kaynaktan önce tel bir f ırça yardımı ile

temizlenerek temas ettirilir. Temas ettirilen yüzeyler arasında % 30-50 soğuk şekil değiştirme

(deformasyon) olacak şekilde bölgesel basınç uygulanır. Basınç, bir preste özel bir tak ım

kullanarak veya iki merdane vasıtasıyla sağlanır. Merdaneler kullanıldığında proses hadde

kaynağı adını alır. Metallerin aşır ı soğuk deformasyonu nedeniyle az miktarda ısı açığa

çıkmasına rağmen yüksek bölgesel basınç birleştirme temininde en önemli faktördür.

Soğuk kaynakta elde edilen birleşme Şekil 6’da gösterilmiştir. Bu yöntem genellikle şekildegösterilen elektriki bağlantılar gibi küçük parçalar ın birleştirilmesinde kullanılır. Fakat frezeli

miller gibi yuvarlak parçalar da sıcak veya soğuk olarak iki veya daha fazla levha ile

birleştirilebilir. Burada önemle ifade etmek gerekir ki farklı metallerin birleştirilmesinde ara

yüzeyde müşterek bir çözülme meydana gelebilir. Ayr ıca metaller arası gevrek bir tabaka

oluşarak zayıf bir bağlantı meydana gelebilir. Alüminyum ve çeliğin birleştirilmesinde bu

olaya rastlanır. Soğuk kaynakta en iyi birleştirme esas olarak benzer iki metal arasında

gerçekleşir. Kompozit parçalar ın birleştirilmesinde uygulanan hadde soğuk kaynağı Şekil-7’de gösterilmiştir. Bir Amerikan çeyrek dolar ının yapımı için 5.1 mm kalınlığında yar ı

mamul saf bir bak ır üzerine % 75 Cu ve % 25 Ni’ den oluşan 1.2 mm kalınlığında bir alaşım

8/6/2019 Kaynak tek


135

haddeleme suretiyle kaplanır. İyi bir bağ oluşturmak için yüzeyler kimyasal olarak temizlenir

ve f ırçalanır. Daha sonra birlikte haddelenerek toplam kalınlık yaklaşık 2.3 mm’ ye düşürülür.

Kalınlıkta % 82’ ye varan bir azalma sağlamak için müteakip bir haddeleme ile 1.36 mm’ ye

düşürülür. Böylece bu soğuk kaynakla kaplanmış malzemeden 25 Sent imal edilir.

3.3.2- Patlamal ı Kaynak

Patlamalı kaynak, büyük metal plakalara, korozyona iyi direnç gösteren ince plakalar ı

kaplamak için kullanılır. Bu proseste basınç, tabaka şeklindeki bir patlayıcı vasıtasıyla

uygulanır. Bunun için patlayıcı malzeme tabaka halinde, kaplanacak plaka üzerine yerleştirilir

ve bir fünye ile patlatılır. Bu şekilde üretilen yüksek basıncın meydana getirdiği gerilme

dalgası (binlerce MPa düzeyinde) plakalar ın ara yüzeyinde ilerler ve dalgalı bir plastik

deformasyon oluşturur. Böylece yüzeylerin birbirine mekanik olarak kilitlenmesi sağlanır

(Şekil 8). Yüzey filmleri ergiyerek veya parçalanarak ara yüzeyin dışına kaçar ve yüksek

basınç, bağlantı için temiz yüzeyler oluşturur. Bu proseste soğuk basınç kaynağı da oluşur ve

ara yüzeyde dalgalı bir şekle sahip soğuk kaynak bağlan sağlanır. Oluşan bağın mukavemeti

yüksektir.

Bu teknikle düz plakalar ın birleştirilmesi yanında kompozit paralardaki gibi kaplamalar da

yapılır. Mesela boru uçlar ı ve ısı eşanjörlerinin borular ı uç k ısımdaki plakalar içine bu

yöntemle genişletilir.

Bu proses kimya endüstrisinde kullanılan çeşitli ekipmanlar ın imalatında da kullanılır.

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


137

Ultrasonik kaynakta ara yüzeyin durumu karmaşıktır. Temas yüzeylerindeki sıcaklıkta biraz

yükselme olmasına rağmen iş parçasının ergime noktasının oldukça altındadır. Ancak ara

yüzey sıcaklığının metalürjik değişimlere sebep olacak yükseklikte olduğu durumlarla da

kar şılaşılabilir. Bu proses metal ve metal olmayan malzemelerin kaynağında geniş uygulama

alanı bulmuştur. Alüminyum için maksimum kalınlık 2.5 mm ve daha sert metaller için 1mm’dir. Fakat Tablo 1’de belirtildiği gibi özellikle farklı cins metaller bu proseste kolayca

kaynak edilebilir. Meydana gelen sıcaklığın düşük olması, ak ımın olmaması veya intermetalik

bileşikler oluşturan ark ın uygulanmayışı nedeniyle çevrede kirlenme söz konusu değildir.

Ekipman basit, güvenli ve orta kalifiye operatör gerektirir. Daha çok elektronik ve ambalaj

sanayinde kullanılır. Tipik uygulamalar ı; bimetal farklı cins metalleri birleştirme, elektriki

mikro devre yapma, reflaktör veya reaktif metallerin birleştirilmesi,aşır ı ince metallerin

birleştirilmesi ve patlayı

cı

veya kimyevi kapsüllerdir.

Ş ekil 9- Ultrasonik kaynakta kullanılan ekipmanın şematik diyagramı.

8/6/2019 Kaynak tek


138

Tablo 1-Ultrasonik kaynakla kaynat ılabilen metal kombinasyonlar ı

3.3.4- Dövme Kayna ğ ı

Kaynak proseslerinin en eskisi olan ve MÖ 1000’li yıllara dayanan dövme kaynağı

günümüzde çok az yapılmasına rağmen modern kaynak proseslerinin nasıl geliştirildiğinin

anlaşılması için bu yöntemin tarihi gelişimi ve pratik kullanımını gözden geçirmek faydalı

olacaktır. Bu yöntem, katı fazda, yüksek sıcaklık ve basıncın birlikte uygulanması ile

gerçekleştirilen bir yöntemdir.

Eski tarihlerde zırh yapımcılar ı iki çelik parçayı tek bir parça halinde birleştirmek ve

sertleştirmek veya temperlemeyi istemişlerdir. Bu gruptan olan Black Smith bu kaynak

yönteminin belki de hocasıdır. Çünkü o tarihlerde çekiç ve örsü ile metal parçalar ına şekil

vererek çeşitli mamuller yapmıştır. Black Smith ısı kaynağı olarak bir kömür ocağını kullandı.

Birleştirilecek parçalan dövme sıcaklığına ısıttıktan sonra uçlar ını aynı kalınlıkta

birleştirebilecek şekilde çekiçleyerek k ırdı. Uçlar uygun sıcaklığa gelene kadar tekrar ısıtıldı.

Çekiçlendikten sonra toz halindeki boraks içine sokuldu. İş parçalar ı

kaynak için uygunsıcaklığa gelene kadar ısıtılmaya k ısa aralıklarla devam edildi. (Sıcaklık tahminleri

malzemenin aldığı renklere göre yapıldı.) Böylece iki parçayı birleştirmeyi başardı.

8/6/2019 Kaynak tek


139

Tarihi gelişimden de anlaşılacağı üzere bu yöntemde birleştirilecek parçalar yüksek bir

sıcaklığa ısıtılır ve sonra uygun bir çekiç veya kalı pla dövülür . Birleştirme şekilleri Şekli 10’

da gösterilen bu proseste ara yüzeydeki oksit tabakalar ı veya diğer kirlilikler plastik

deformasyon sonucu parçalanır. Kuvvetli bir bağ oluşmadığından bu işlem yerini diğer

birleştirme işlemlerine bırakmıştır.

Ş ekil 10- Dövme kayna ğ ı örnekleri. Bu kaynak birle ştirme proseslerinin en eskilerinden biridir.

3.3. 4. 1 - Dövme Diki ş Kayna ğ ı

Black Smith taraf ından yapıldığı gibi dövme kaynağı günümüzde çok nadir yapılmasına

rağmen boru imalatında dövme dikiş kaynağı kullanılmaktadır. Şerit halinde ısıtılmış bir

çelik, silindirik şekle sokulduktan sonra uçlar ı merdaneler arasından veya konik kaynak

hunisinden geçirilerek uygulanan basınçla kaynatılır. Böylece dikişli çelik borular üretilebilir.

3.3. 5. -Difüzyon Kayna ğ ı

1970’lerde geliştirilen difüzyon kaynağı, hazırlanmış yüzeylerin uygun basınç ve sıcaklık

altında uygun bir süre tutulmasıyla katı fazda meydana gelir. Meydana gelen birleştirme

yüzeyin küçük deformasyonuyla sağlanır. Yani deformasyon esaslı birleştirme usullerinin

aksine burada deformasyon sınırlıdır ve esas bağlama faktörü difüzyondur. Bu işlemde yeterioranda difüzyonu gerçekleştirmek için metalin ergime derecesinin yansından fazla sıcaklıklar

(0.5 Te <Td) gereklidir. Ana metalle hemen hemen aynı fiziksel ve mekanik özelliklere sahip

olan ara yüzey, düşük basınç ve yüksek sıcaklıklarda, delik ve safsızlık ihtiva eden koyu bir

tane sınır ı oluşturur. Birleştirmenin tamamlanması için verilen ilave zaman gözenekli

büzülme ve tane sınır ı değişimlerine müsaade eder. Bağın mukavemeti yüzeyin temizliğine,

temas zamanına, sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Bu faktörler kontrol edilebilir ve ara

malzemelerin kullanı

mı

da mümkündür. Farklı

cins metal durumunda intermetalik bileşikler en aza indirilerek difüzyon oluşabilir. Baryum, berilyum, zirkonyum ve refrakter metal

alaşımlar için de kullanılabilmektedir.

8/6/2019 Kaynak tek


140

Difüzyon kaynağında önemli bir gelişme, sac metallerden yapılmış parçalara süper plastik

şekillendirme ile birlikte uygulanabilmesidir. Difüzyonla birleştirme süper plastik

şekillendirme ile kombine edilerek dizayn etkinliği ve verimlilik arttır ılabilir. Bu teknoloji

havacılık uygulamalar ında sık kullanılan titanyum yapılar için çok iyi netice vermektedir.

Özellikle Ti–6Al–4V ve alüminyum konstrüksiyonlar için (7475 - T6) bu teknoloji gelişme

yolundadır.

3. 3. 6. - Sürtünme Kayna ğ ı

Dövme ve difüzyon kaynaklar ında gerekli ısı dışardan sağlandığı halde 1940’larda geliştirilen

sürtünme kaynağı

nda birleşme, birleşecek metal parçalar arası

ndaki mekanik sürtünmevasıtasıyla sağlanır. Bazen atalet kaynağı olarak da isimlendirilen bu proseste birleştirilecek

parçalardan biri sabit tutulurken diğeri yüksek bir hızla döndürülerek basınç altında temas

sağlanır. Ara yüzeydeki basınç altında gerçekleştirilen sürtünme sonucunda kaynak için

gerekli ısı sağlanarak işlem gerçekleştirilir. Prosesin safhalar ı Şekil 11’de gösterilmiştir.

Isınmış bölge genellikle dar bir alanla sınırlıdır.

Proseste iki temel yol izlenir. Birinde, sürtünme, temas yüzeylerini kaynak sıcaklığına

ulaştır ıncaya kadar, sabit parça yeterli bir basınçla bir motorla döndürülen hareketli parçaya

bastır ılır (Şekil 12). Kaynak sıcaklığına ulaşılır ulaşılmaz dönme durdurulur ve işlem

tamamlanıncaya kadar basınç arttır ılarak devam ettirilir. Bu bak ımdan işlem dövme

kaynağına benzer.

İkinci proseste (ataletli sürtünme kaynağı), iş parçalar ından biri dönen bir volana bağlanır

(Şekil 13). Volan arzu edilen hıza ulaştığı zaman iki iş parçası birbirine bastır ılarak volanın

kinetik enerjisi sürtünme ısısına dönüştürülür. Bu metot yüksek tekrarlanabilme özelliğine

sahiptir. Şekil 14, moment ve şişme arasındaki ilişkiyi göstermektedir.

8/6/2019 Kaynak tek


141

Ş ekil 11 - Sürtünme kayna ğ ının şematik prensibi. Birle şme için gerekli ı sı iki parça arasındaki sürtünmeden elde

edilir. Sürtünme kayna ğ ında parçalardan sadece biri dönel simetriye sahip olmak zorundad ır .

Ş ekil 12 - Ataletli sürtünme kayna ğ ı için bir ekipman şemati ğ i

Her iki yöntemde de kaynak için toplam zaman genellikle 25 saniyeden azdır. Halbuki ısıtma

ve kaynak için gerçek zaman yaklaşık 2 saniyededir. Metal ergimez. Çok k ısa ısıtmadan

dolayı kaynakta ısı etkisi altındaki bölge çok dardır. (Bu süre ısının parçaya transferi için

yetersiz kalır.)

Isı ve basınç kombinasyonu nedeniyle ara yüzeyde ısınmış bölgenin plastik deformasyonu ile

bir şişme meydana gelir . Bu şişme ile yüzey safsızlıklar ı radyal yönde ara yüzeyden f ışk ır ır.

Bu şişme bölgesi istendiği zaman işlemek suretiyle kolayca giderilir. Böylece ara yüzey

safsızlıklar ı da giderilmiş olur. Kullanılan bütün gerçek enerji ısıya dönüştüğünden proses çok

verimlidir ve birçok aynı cins metal ve farklı metallerin kaynağında kullanılabilir. Sıcak

şekillendirme ile tane boyutu küçüldüğünden kaynağın mukavemeti ana metalle hemenhemen aynıdır.

8/6/2019 Kaynak tek


142

Bazı literatürlerde prosesin aynı boyutlu boruyla ve yuvarlak çubuklar ın veya çubuk ve

borular ın düz bir yüzeye kaynatılması için uygun olmadığı ifade edilmesine rağmen

parçalardan birinin dönel simetriğe sahip olması birleştirme için yeterlidir. Yani daire kesitli

bir çubuk düz bir yüzeye bu yöntemle kaynatılabilir. Ancak her iki parça da kaynak sırasında

oluşan darbe gerilmesine dayanacak şekilde rijit olmalıdır. İş parçalar ının uçlar ı düzgün

kesilmeli ve temizlenmelidir.

Ş ekil 13-Ataletli sürtünme kayna ğ ındaki üç Ş ekil 14- Sürtünme kayna ğ ında, yüzey hı zı ,

tork safhanın şematik gösterimi ve zaman arasındaki ili şki

Açıklamal ı örnek

Şekil 15’de gösterilen kare başlı cıvata, standard AISI 4140 çeliğinden işlenerek yapılmıştır.

Kare baş 64 mm2 alana sahiptir. Maliyet sebebiyle bu imalat şekline alternatif olarak ataletli

sürtünme kaynağı dikkate alınmıştır. Şekilde görüldüğü gibi civata gövdesi 32 mm çapında

çubuktan işlenmiş ve kare başa uygun yuva açılmıştır. Böyle hazırlanan iki parça ataletli

sürtünme kaynağıyla birleştirilmiş ve normalize tavına tabi tutulduktan sonra şişmeler

işlemeyle giderilmiştir. Sürtünme kaynağıyla yapılan birleştirmenin incelenmesi sonucunda,

oluşan bağın yeterli mukavemette olduğu ve maliyetin talaşlı işleme yöntemine göre yandan

daha az olduğu tespit edilmiştir.

8/6/2019 Kaynak tek


143

Ş ekil 15-Kare ba şl ı bir cıvata ba şının sürtünme kayna ğ ı ile ekonomik olarak kaynat ılması

3. 4- S ıvı Fazda Kaynak İşlemleri

Kaynak proseslerinin çoğu birleştirilecek iki parça arasındaki bölgenin eritilmesi esasına

dayanır. Bunun için gerekli enerji elektriki, kimyasal veya optik yollarla sağlanır. Aynı

zamanda ara yüzeydeki boşluğu doldurmak için bir doldurma malzemesi kullanmak

gerekebilir. Lehimleme veya ergitme kaynağında doldurma için kullanılan ilave metaller

işlem sırasında bölgeye ergitilerek verilir. Birleşecek parçalar ı yüksek bir sıcaklığa ısıtmak

önemli metalürjik değişikliklere sebep olur. Uygulanan ısı miktar ı ve birleşecek metallerin

fiziksel özellikleri, birleşme bölgesindeki sıcaklık dağılımı ve seviyesinin kontrolü açısından

önemli faktörlerdir. Uygulan ısı miktar ı ve soğuk şekillendirme derecesi birleşme bölgesinde

tane yapısını belirler. Birleşmenin tamamlanmasını takiben meydana gelen soğuma nedeniyle

taneler yeniden kristalleşir. Kaynak bölgesinin sertliği bütün bu faktörlere bağlıdır. Yöntemin

esaslar ı, yapılan kaynağın özellikleri ve ekipmanlar ı sırası geldikçe açıklanacaktır.

3. 4. 1 - Kimyasal Enerji Kullanan Kaynak İşlemleri

3. 4. 1. 1 - Gaz Kayna ğ ı

Oksi-yanıcı gaz kaynağı,uygun oranlarda kar ıştır ılmış oksijen ve yanıcı bir gazın birlikle

yak ılması neticesinde oluşan bir alevin ısı kaynağı olarak kullanılması ile yapılan bir grup

prosestir. Oksijen genellikle saf olarak kullanılırsa da nadiren havadan temin edilir. Yanıcı

gaz olarak bu proseste hidrojen, propan ve doğal gaz kullanılabilirse de asetilen en yaygın

kullanılan gazdır. Oksijenle asetilenin yak ılması için 1900’lü yıllar ın başında pratik bir torc

(üfleç, şaloma) geliştirilmiş ve bazı tamir işlerinde kullanılmıştır. Asetilen yanma sonucu

diğer yanıcı gazlara göre en yüksek ısıyı verdiği için halen yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu

teknik, birleşecek parçalar ın ilgili k ısımlar ını birlikte ergitilerek döküme benzer tarzda

katılaştırma esasına dayanır. Burada kalı p vazifesini kaynak belgesini sınırlayan esas metal

görür. Şekil 16’da gösterilen kaynak torcu vasıtasıyla oksijen(O2) ve asetilenin (C2H2)

yak ılması sonucu, iki safhalı reaksiyonla, yaklaşık 3482 °C’ ilk bir sıcaklık elde edilir. İlk aşamada oksijen ve asetilenin meydana getirdiği alev çekirdeği aşağıdaki reaksiyonla oluşur:

8/6/2019 Kaynak tek


144

Bu reaksiyon bahsedildiği gibi alev torcunun hemen ucunda meydana gelir. Reaksiyonun

ikinci aşaması iki reaksiyonludur ve burada oksijen karbonla reaksiyona girince CO, ve

hidrojenle reaksiyona girince de H2O oluşur. Bu reaksiyon ilk yanma bölgesinin hemenötesinde meydana gelir.

Bu ikinci reaksiyon için gerekli oksijen havadan sağlanır ve iki bölgeli bir alev üretir. İlk

aşama sonucu oluşan alev çekirdeğinin ucunda maksimum sıcaklık meydana gelir. Çoğu

kaynak prosesi alevin bu maksimum sıcaklık noktasını birleşme bölgesinin hemen üzerinde

tutulmasıyla yapılır. Alevin ön bölgesi metalin ön ısıtılmasını sağlar ve çevrenin oksitlenme

etkisine mani olur. Çünkü ikinci yanma için çevrenin oksijeni harcanır.

Kar ışım gazının hazırlanması gaz kaynağında önemli bir faktördür. Şekil 17’de gösterildiği

gibi oksijen - asetilen oranının eşit olması veya oksijenin çok az fazla olması durumunda (1/1

ile 1.15 /1) bütün reaksiyonlarla birlikte tabii (nötr) bir alev oluşur. Çoğu metallerin kaynağı nötr alevle yapılır. Çünkü bu alev metaller üzerinde minimum kimyasal etkiye sahiptir. Fakat

daha fazla oranda oksijen ihtiva eden gaz kar ışımı oksitleyici alevi meydana getirir. Nötr

alevle görünümleri oldukça benzerdir ve çelikleri oksitlediği için zararlıdır. Ancak çeliklerin

dekarbürize edilmesinde (çelikteki karbonun oksijenle reaksiyona girmesi ile) kullanılır.

Ergimiş metal üzerinde koruyucu ince bir curüf tabakası oluşturduğundan kaynak alevi olarak

sadece bak ır ve bak ır esaslı alaşımlar ın kaynağında kullanılır. Oksijen miktar ı azaldığı zaman

“Redükleyici veya Karbürleyici alev” meydana gelir. Aşı

r ı

yanı

cı

gaz karbon ve oksijeniayır ır ve alev sıcaklığı düşer. Yanıcı gazın çok az fazla olması durumunda alevlenme azalır ve

karbürizasyon meydana gelmez ancak metal oksidasyondan çok iyi korunur. Bu tip alev,

monel metal (bak ır-nikel alaşımı), pirinç kaynağı (sert lehim) düşük karbonlu çelikler, bazı

alaşımlı çelikler veya yumuşak lehimleme gibi düşük ısı gerektiren uygulamalar ve bazı genel

sert yüzey kaplama işlerinde kullanılır. Benzer alevler hidrojen, metan veya propan gibi diğer

yanıcı gazlarla da elde edilir.

8/6/2019 Kaynak tek


145

Ş ekil 16 - Düzenli bir yanma için gazlar ın kar ı şt ı ğ ı kar ı şma odasını gösteren ve oksi - asetilen kayna ğ ında

kullanılan bir torcun (üfleç, şaloma) kesiti. İ lk önce asetilen valfi açılarak gaz bir kibrit veya çakmakla

tutu şturulur. Sonra oksijen valfi açıl ır ve alev ayarlanır. Uçlar genellikle bak ır ala şımlar ından yapıl ır.

Ş ekil 17- Oksi - Asetilen alevinin üç tipi.

Kaynakta kullanılan asetilen gazı genellikle taşınabilir şekilde tüplere doldurulur. Çelik tüpler

içinde 8.5 m3 hacminde ve 1.72 MPa basınçta tutulur. Asetilen 0.1 MPa’dan fazla bir basınçta

depolandığı zaman güvenli olmadığından genellikle aseton içinde çözündürülür. Çelik tüpler,

silisli cevher ve ahşap talaşı gibi gözenekli maddeler ile doldurularak asetonun bu maddeler

taraf ından emilmesi sağlanır ve böylece çözünmüş asetilene ihtiyaç duyulduğu zaman asetilen jeneratörlerinden yararlanılır. Bu jeneratörler asetilen üretmek için kalsiyum karbitin (CaCO3)

8/6/2019 Kaynak tek


146

su ile temas şekline göre çeşitli prensipte çalışırlar. kalsiyum karbit taneleri, ya su içine

düşürülür, ya bu taneler üzerine su damlatılır veya bir sepet içinde su haznesine daldır ılır.

Stabilize edilmiş Metil Asetilen ProPadin (MAPP gazı olarak bilinir) hacim başına daha fazla

taşınabilir enerji gerektiren durumlarda asetilene rakip olan bir gazdır ve alışılagelmiş basınçlı

tanklarda güvenli olarak depolanabilir. Kaynak prosesi için gerekli oksijen hemen hemen her

zaman basınçlı tanklardan sağlanır. Taşınma kolaylığı açısından asetilen gibi çelik tüplerde

depolanarak kullanılır. Gerek asetilen ve gerekse oksijen tüplerinin üzerinde gazın cinsi,

tüpün dolu ve boş ağırlıklar ı, imalatçı firma adı, deneme basıncı bulunmalıdır ve gaz cinsine

uygun (genellikle oksijen için mavi asetilen için k ırmızı) renkler de boyanmalıdır.

Oksi-asetilen kaynağında kullanılan basınç 6.9-103.4 kPa arasında değişir. Arzu edilen

çalışma basıncını devamlı temin etmek için (tüp basıncını kullanma basıncına düşürmek için)

basınç regülatörleri kullanılır. Bu regülatörler üzerinde bulunan manometrelerden tüpe yak ın

olan tüp basıncını, diğeri de kullanım basıncını gösterir. Asetilen ve oksijen veya hava

kar ışımı yüksek patlayıcılığa sahiptir. Bu bak ımdan, bu gazlar ın kaza veya herhangi bir

yanlışlık sonucu kar ışmasından sak ınmak gerekmektedir. Bütün asetilen armatürleri sol vida

halbuki oksijen için olanlar sağ vida şeklindedirler. Böylece yanlış bir irtibat önlenir. Bu

çerçevede alevin geri tepmesini ve dolayısıyla bir kazanın önlenmesi için sulu veya kuru

güvenlik ekipmanlar ı, özellikle jenaratörler kullanıldığı zaman, gereklidir.

Torcun uç büyüklüğü (orifis çapı), iç koninin (çekirdek alev) şeklini ve gazlar ın ak ış oranını

etkilediğinden kaynatılacak malzemenin boyutlar ına göre değiştirilebilir durumdadır. Bunun

için değişik çapta orifis ihtiva eden torc uçlar ı kullanılır. Büyük torclar fazla miktarda gaz

ak ışına müsaade ettiği ve düşük gaz hızı sağladığından fazla miktarda ısı girişi ile kaynak

banyosundan ergimiş metali üfler. Yüksek gaz basıncıyla çalışan bu torclar kalın

malzemelerin kaynağı için kullanılırlar.

3.4.1. 1. 1 - Kullanımı , Avantaj ve Dezavantajlar ı

Hemen hemen bütün oksi-yanıcı gaz kaynaklar ı ergitme esasına dayanır. Birleştirilecek

malzemeler kaynak bağı oluşacak şekilde birlikte ergitilir ve basınç uygulanmaz. Parçalar

arasında küçük bir aralık mevcut olduğundan alev veya ergimiş metal içine ergiyen çubuk

veya tel şeklindeki doldurma metali genellikle ilave edilir. Standart boyutlardaki doldurma

malzemesi (kaynak çubuğu) 1.6 - 9.5 mm çapında ve 0.6 - 0.9 m boyundadır. Esas metalleuygun bileşim ve minimum çekme mukavemeti sağlamak için standart bileşimdedir.

Çeliklerin kaynağında düşük karbonlu veya düşük alaşımlı çelik çubuklar kullanılır. Bu

8/6/2019 Kaynak tek


147

ergiyen çubuklar çı plak olabildikleri gibi bir tozla kaplı durumda da olabilirler. Örtünün

amacı kaynak bölgesinde koruyucu bir gaz meydana getirerek iş parçası yüzeyinin ok-

sitlenmesini önlemektir. Aynı zamanda çözünmeye yardım ederek, oksit ve diğer kirlilikleri

bir cüruf halinde toplar. Aynı amaçla kaynak bölgesine toz ilave edilir veya çubuk toz pasta

içine daldır ılır. Eğer uygun teknik kullanılır ve yeterli dikkat gösterilirse bu yöntemle iyikaliteli kaynak elde edilebilir. Sıcaklık kontrolü kolaydır fakat ergimiş ve ısınmış metalin alev

ve atmosferdeki çeşitli gazlara maruz kalması (etkili bir koruma olmaksızın) kirlenmeyi

önlemeyi güçleştirir. Ayr ıca ısı bir noktada toplanamadığından metalde bazı bölgeler aşır ı

ısınarak distorsiyona (çarpılmaya) sebep olur.

Gaz kaynağı esas olarak bir el prosesidir. Nispeten yavaştır ve tecrübeli bir operatör gerektirir.

Az sayıdaki işler için ekonomik ve verimlidir. Ekipmanlar ı, gaz tüplerine hortumlarla

bağlanmış kaynak torcu (üfleç), basınç ölçerler ve düzenleyiciler, gözlük ve eldiven gibi

güvenlik ekipmanlar ından oluşur. Proses daha çok demir ve demir dışı metaller için kullanılır

ancak günümüzde korumalı ark ve gaz altı ark kaynaklar ı alevle kaynak prosesinin yerini

büyük oranda almıştır.

3. 4. 1. 1. 2.Gaz Ergitme Kayna ğ ında İşlem Karakteristikleri

A- Ş aluma Üfleç Gücü:

Üflecin gücü, saatte litre cinsinden yanıcı gaz sarfiyatı olarak tarif edilir. Bu güç,

a) Metalin termik özellikleri sebebi ile cinsine,

b) Uygulanan kaynak usülüne,

c) Kaynak yağılacak parça kalınlığına bağlı olarak malzeme cinslerine göre aşağıdaki

değişimlerde olmaktadır.

Çeliklerde P= A . S (Litre/saat) ( 1 )

A: Sabit (Tek taraflı kaynakta : 60)(Çift taraflı kaynakta :100)

S: Parça kalınlığı (mm)

Bak ır ve Alüminyumda,

P=A . S2+ B . S (litre/saat) ( 2 )

A B

Bak ır da 30 40

Alüminyum da 12 40

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


149

Genellikle,

Yo2 = 1,2. Ya bağıntısından istifade etmek mümkündür.

Yo2 = 1,2. A. S2 / K (litre oksijen) ( 5 )

Ya : Kaynak işleminde harcanan asetilen (litre)

Yo2 : Kaynak işleminde harcanan oksijen (litre)

A,K: Parça kalınlığı ve usüle bağlı yukar ıda verilmiş sabitler

S: Parça kalınlığı (mm)

E- Bir metre kaynak diki şi için gereken kaynak çubu ğ u sarfiyat ı:

Yapılan araştırmalarda, 1 metre kaynak dikişi için kullanılan kaynak çubuğunun ağırlığı, gene

sac kalınlığının karesi ile bir sabitin çarpımına eşit olduğu görülmüştür.

D = C. S2 (g / 1 m dikiş) ( 6 )

S ≤ 5 mm için C = 10

Kalınlığı 4-5 mm’yi geçmeyen saclar ın düz

kaynağında ise,

C = 12 ve D = C. e2 (g / 1m dikiş) şeklini

almaktadır.

3. 4. 1. 1. 3 - Basınçl ı Gaz Kayna ğ ı

Basınçlı gaz kaynağı, vagon dingilleri ve borular gibi ekipmanlar ın alın kaynağını yapmak

için kullanılan bir yöntemdir. Birleştirilecek uçlar bir gaz aleviyle ergime noktası altındaki bir

sıcaklığa ısıtılır ve sonra bir basınç altında birlikte bastır ılır. Anlaşılacağı üzere ergimeolmadığı için proses bir katı faz kaynağıdır.

3.4.1.2- Termit Kayna ğ ı

Termit kaynağı çoğu uygulamalar için yerini alternatif metotlara bırakmış eski bir prosestir.

Termit kaynağı ismini metal oksitleri ve redükleyiciler arasındaki ekzotermik reaksiyonlar ı

sağlayan “Termit”ten alır. Bu kimyasal reaksiyon sonucu oluşan ısı kaynak için kullanılır.

Isıtma ve ergitme bir metal oksidi ve alüminyum arasında oluşan reaksiyonla aşır ı ısınmış veergimiş metal ve cüruf taraf ından sağlanır. Sistem ısısına ilave olarak ergimiş metal gerekli

dolgu metalini de sağlar.

e

S

e

S

8/6/2019 Kaynak tek


150

Termit prosesi için en genel kar ışım yaklaşık bir ölçü ince öğütülmüş toz halindeki

alüminyum ve üç ölçü demir oksit (Fe3O4) tozunun mekanik kar ışımıdır. Bu kar ışım en çok

kullanılan termit kar ışımıdır. Kaynağa bazı özellikler kazandırmak için, bu kar ışım diğer

elementleri de ihtiva edebilir. Reaksiyon aşağıdaki kimyasal eşitliğe göre oluşur.

Bu reaksiyonla yaklaşık 30 saniyede 2760 °C civar ında bir sıcaklık meydana gelir. Patlayıcı

olmayan bu kar ışım teorik olarak bir dakikalık bir süre içinde 3090 °C maksimum bir sıcaklık

meydana getirir.

Diğer demir oksitleri ile Cu , Ni, Cr ve Mn oksitleri de kullanı

labilir. Bu durumda sı

caklı

k 5000 oC’ye çıkabilir. Reaksiyona oksitleyici olarak bilinen özel bir bileşik ile başlanmalıdır.

Magnezyum eriyiği yaklaşık 1150 oC’lik bir ateşleme sıcaklığı sağlar. Kaynatılacak parçalar

aralar ında bir boşluk kalacak şekilde hazırlanmalıdır. Boşluğu doldurmak için balmumu

kullanılır ve arzu edilen kaynak formunda yığılır. Çık ıcı ve yolluk sistemleri investment

döküm yöntemi prosedürüne benzer. İş parçasının etraf ına bir kutu yerleştirilerek kalı p kumu

veya refraktör malzeme ile dövülüp sık ıştır ılır. Kalı p tamamlandığı zaman bir ısıtma torku ile

kurutulur ve balmumu eritilir. Isıtmaya iş parçalar ının yüzeyleri k ızar ıncaya kadar devam

edilir. Termit kar ışımıyla doldurulmuş bir veya daha fazla pota kalı bın üst taraf ına konur ve

tabanındaki delik kalı ptaki yolluk sistemiyle irtibatlandır ılır. Pota içindeki kar ışım ateşlenir,

ergimiş metal potanın tabanından akar, kalı bı doldurur ve aynı zamanda iş parçasının

kenarlar ını ergitecek yükseklikte bir sıcaklık meydana gelir. Bütün bu ergime ürünleri boşluğa

dolar. Kaynak soğuduktan sonra kalı p bozularak fazlalık malzemeler işleme, taşlama veya

diğer kesme metotlar ı ile giderilir. Böylece bölgeye, ana parçalara uygun şekil verilir. Bu

usül, özellikle, büyük dövme ve döküm parçalar ın tamiri için kullanılır. Demiryolu ve

çatlamış veya k ır ılmış çelik dökümlerin tamirinde, büyük kanalizasyon borular ının

birleştirilmesinde çok kullanışlıdır.

3.4.2- Elektrik Enerjisi Kullanan Kaynak Prosesleri

Ark ve direnç kaynağı gibi bazı kaynak işlemlerinde elektrik enerjisi ısıya dönüştürülür. Bu

ısı ark kaynağında, ergiyen veya ergimeyen bir elektrotla iş parçası arasında meydana

getirilen arktan sağlanır. Bu ark özellikle plazma ark kaynağında kullanılan gazın cinsine göre5000-50000°C arasında yüksek sıcaklıklar meydana getirir. Sıcaklık çeşitli elektriki cihazlarla

kontrol edilebilir. Ark aynı zamanda toplam enerjinin % 20’si kadar radyasyon da üretir.

8/6/2019 Kaynak tek


151

Direnç kaynağı, iki elektrot arasında birleştirilecek parçalar ın elektriksel temas direnciyle

üretilen ısı ve basıncın bir kombinasyonu ile gerçekleştirilir. Bu prosesler aşağıda

açıklanmıştır.

3. 4. 2. 1- Ark Kayna ğ ı

Ergitme kaynağı için, ısı kaynağı olmak üzere 1880’lerin başında, Şekil 18’de gösterilen

temel devreyi kullanarak bir karbon elektrotla metal iş parçası arasında bir ark oluşturma

teşebbüsünde bulunulmuştur. Gaz kaynağında olduğu gibi metal bir tel şeklinde doldurma

metali ilave edilmiş, daha sonra metal tel çı plak elektrot olarak kullanılmıştır. Bu çubuk hem

ark oluşturup ve hem de ergiyerek dolgu malzemesi görevini de görmüştür. Fakat netice çok

belirsizdi. Ark ın stabil olmaması nedeniyle devam ettirmek büyük ustalık gerektirmiş ve

yüksek sı

caklı

kta bölgenin atmosfer şartlar ı

ndan etkilenmesiyle kaynak metali kirlenerek oksitlenmiştir. Öte yandan metalürjik etkiler ya çok az anlaşılmış veya hiç anlaşılamamıştır.

Netice olarak prosesin büyük potansiyeli olmasına rağmen 1. Dünya Savaşı’ndan sonraya

kadar çok az kullanılmıştır. Ark kaynağının geliştirilme trendi aşağıdaki şekilde olmuştur.

Ş ekil 18- Ark kayna ğ ı için temel elektrik devresi

Elektrik ark kaynağı bugünkü gelişimine ulaşana kadar birçok merhaleler geçirmiş, bu arada

bulunan usüllerin bazılar ı ancak araştırma safhasında kalmış, fakat büyük bir çoğunluğu

pratikte geniş bir kullanım alanına sahip olmuştur.

I-Benardos Usülü:

Bu usülde ark, karbon bir elektrotla birleştirilecek parça arasında meydana getirilmektedir.

Bu usülde, ilave bir kaynak malzemeli ve ilave malzemesiz olarak kaynak yapılmasının

prensip şemalar ı aşağıda, Şekil 19 a ve b’de gösterilmiştir.

8/6/2019 Kaynak tek


152

Ş ekil 19-Benardos usulü ile kaynak.

a) İ lave kaynak metalli

b) İ nce saclar ın kayna ğ ında ilave kaynak metalsiz

II- Zerener Usulü:

Bu usülde ark, belli bir açı ile tanzim edilmiş iki karbon elektrot arasında teşkil edilmektedir.

Ayr ıca iki elektrot arasında bulunan mağnetik bir bobin, elektrot arasında oluşan ark ın

parçaya doğru üflenmesini sağlamaktadır(Şekil 20). Bu usülde de dolguyu sağlayacak bir

kaynak çubuğu gerekmektedir. 320-120 Amper ak ım şiddetinde ve 15-30 Volt gerilim

sınırlar ında çalışılabilen bu sistem bir laboratuar çalışmasından ileriye gidememiştir.

Ş ekil 20-Zerener Usulünün şematik görünümü

III- Slavianeif Usulü:

Bugünkü ark kaynağının esasını teşkil eden Slavianeif usülünde ark, çı plak metalik bir

elektrotla birleştirilecek parça arsında meydana getirilmektedir. (ergiyen elektrotla kaynak)

daha önceki usülde çalışma prensibi, Şekil 21’de verilmiştir.

J

(+)

(-)

Grafit elektrot

Kaynak çubuğu

Grafit elektrot

(a) (b)

8/6/2019 Kaynak tek


153

Ş ekil 21-Slavianeif usulünün şematik görünümü

IV-Kaell Usülü

Ergiyen elektrot esasına göre çalışan bu usülde ark, aynı örtü içine yerleştirilmiş iki metalik

elektrot arasında oluşmakta, bu arada metalik elektrotlarda ergiyerek kaynak ağzını

doldurmaktadır(Şekil 22). Usulün, özel elektrot gerektirmesi yanında en önemli avantajı,

kaynak hızının yüksek oluşudur.

Ş ekil 22-Kaell usülü kaynak i şleminin prensibi

1920’lerde düzenli bir ark, atmosferden korunma ve iyi ak ıcılık sağlayan örtülü metal

elektrotlarla geliştirilmiştir.

Prosesin kullanımı çok hızlı gelişmiştir ve günümüzde çok çeşitli ark kaynağı yöntemi

kullanılmaktadır. Bütün ark kaynak yöntemleri Şekil 18’de gösterilen aynı temel devreyi

meydana getirirler ve doğru ak ım kadar alternatif ak ım da kullanırlar. Doğru ak ım

kullanıldığında eğer iş parçası pozitif (devrenin anodu) ve elektrot negatif kutba bağlanırsa

8/6/2019 Kaynak tek


154

“Düz kutuplama” yapılmış olacaktır. İş parçası negatif ve elektrot pozitif kutupta olduğu

zaman “Ters kutuplama” adını alır. Çı plak elektrotlar kullanıldığı zaman anotta büyük ısı

açığa çıkar. Bazı örtülü elektrotlar ısıl şartlar ı değiştirir ve ters kutuplama suretiyle kullanılır.

Bütün ark kaynaklar ı metal elektrotlarla yapılırlar. Ergiyen elektrotlar, birleşme bölgesindeki

aralığı ergiyerek doldurur ve ilave bir malzemeye gerek kalmaz. Böylece kaynak hızı

yükselir. Bu durumda elektrot ark sıcaklığının altında bir ergime derecesine sahiptir.

Elektrotun ucundan küçük damlalar halinde metal ergir ve esas metale geçer. Bu damlalar ın

boyutu (büyüklüğü) ve transfer mekanizması elektrot ve prosesin tipine göre değişir. Şekil 23,

küresel, spray (duş) ve k ısa devre halindeki damla geçişlerini (metal transferini) gösterir.

Elektrot ergidiği için ark boyu ve ark ın direnci değişir. Bu durumda ark ın devamlılığının ve

düzenli kaynak şartlar ını sağlamak için elektrotun aşağı veya yukar ı hareket ettirilmesi

gerekir.

Ş ekil 23- Ark kayna ğ ı sırasında metal transfer şekilleri

Günümüzde alışılagelmiş ark kaynağı çı plak elektrotlarla yapılamaz ve daima örtülü

elektrotlar kullanılır. Otomatik ve yar ı otomatik ark kaynağında elektrot devamlı akan çı plak

bir metal teldir. Bu durumda kaynak bölgesi koruyucu ve ark ı stabilize eden bir ortam ile

örtülüdür. Otomatik besleme ve kontrol ünitesi ark boyunun sabit kalmasını sağlar. Ark

kaynağının diğer bir çeşidinde elektrot ergimeyen tungstenden yapılmıştır. Burada ihtiyaç

duyulan ilave metali kar şılamak için ayr ıca bir doldurma teli de kullanılır. Özet olarak farklı

kaynak işlemleri, kaynak voltajı, kaynak ak ımı, ark kutbu (Doğru, ters kutuplama veya

alternatif ak ım), ark uzunluğu, kaynak hızı (elektrotun iş parçasına göre hareket hızı), ark

atmosferi, elektrot veya doldurma malzemesi ve kaynak tozu gibi faktörlerin şartlara göre

seçilmesini gerektirir. Doldurma metali esas metalle uygun özelliklerde (özellik ve /veya

alaşım ihtivasına uygun) seçilir.

8/6/2019 Kaynak tek


155

3. 4. 2. 1. 1 - Örtülü Elektrotla Ark Kayna ğ ı

Bu yöntem en eski, en basit ve en verimli bir kaynak yöntemidir. Endüstride kullanılan bütün

kaynak proseslerinin % 50’sini bu proses oluşturur. Ark, Örtülü bir elektrotun ucunu iş

parçasına dokundurularak meydana getirilir. Kullanılan elektrotlar genellikle 230 - 460 mm

boyunda, 1.6 - 9.5 mm çapında, aşağıdaki özelliklerin hepsini veya bir k ısmını sağlayan,

istenen özellikleri gerçekleştirecek kimyasal bileşikleri ihtiva eden bir örtüyle kaplanmış

metal tel şeklindedir.

Elektrot örtüsünün görevleri şöyle sıralanabilir:

1 - Ark ı stabilize etmek (devamlılığını sağlamak)

2 - Bölgeyi havanın etkisinden korumak için koruyucu bir atmosfer sağlamak üzere gaz

üretmek 3 - Ergimiş metali alaşımlandırmak için alaşım elemanı ilave etmek

4- Oksitler, nitrürler ve diğer safsızlıklar ı toplamak, oksidasyonu önlemek ve kaynak

metalinin yavaş soğumasını sağlamak için koruyucu bir cüruf oluşturmak

5 -Ergimiş metalden safsızlıklar ı gidermek için bir temizleyici gibi davranmak

6- Kaynak - metal sıçramasını azaltmak ve ergimiş metal miktar ını arttırmak

7 -Ark nufuziyetini etkileyerek arzu edilen derinlikte dikiş sağlamak

8 -Kaynak dikişinin şeklini etkileyerek istenen şeklin oluşmasına yardımcı olmak

9 -İlave doldurma metali sağlamak

Örtülü elektrotlar biriktirilen kaynak metalinin çekme mukavemetine, elektrotla kullanılacak

kaynak pozisyonuna, ak ım ve kutup durumuna, eğer doğru ak ım kullanılıyorsa, ve örtü tipine

göre sınıflandır ılır. Tablo 2’de gösterildiği gibi dört veya beş haneli rakamdan ve harften

oluşan bir sembol grubu kullanılır. Bir örnek olarak E 7016 tipi, gerilmesi giderilmemiş

şartlarda 482.43 N/mm2’lik minimum çekme mukavemetine sahip bir metal birikintisi

sağlayacak, az alaşımlı çelik bir elektrodu gösterir. Bu elektrot bütün kaynak pozisyonlar ındaya alternatif ak ımla veya ters kutuplama ile doğru ak ımla kullanılabilir ve düşük hidrojen

ihtiva eden bir örtüye sahiptir.

Genelde selülozik örtüler yaklaşık % 50 SiO2 , % 15 TiO2, az miktarda FeO, MgO, Na2O ve

yaklaşık % 30 uçucu madde ihtiva ederler. Titan örtüler yaklaşık % 30 SiO2 , % 50 TiO2, az

miktarda FeO,MgO, Na2O, Al2O3 ve yaklaşık % 5 uçucu maddeye sahiptirler. Düşük

hidrojenli örtüler, birikmiş kaynak metalinde çözünmüş hidrojeni gidermek ve böylece mikro

çatlaklar ı önlemek için çeşitli bileşimde oluşturulurlar. Etkilerini artırmak amacıyla örtüden

8/6/2019 Kaynak tek


156

bütün nemin giderildiğinden emin olmak için kullanılmadan hemen önce f ır ınlanmalar ı

gerekir.

Bütün elektrotlar çeşitli ülkelerde kendi standartlar ına göre, mesela Amerika’da “National

Electrical Manufacturers Association” taraf ından oluşturulan bir standarda göre, çeşitli

renklerle işaretlenir ve böylece seçimleri kolaylaştır ılır.

Elektrotun seçilmesinde elektrot örtü cinsi ve kalınlığı, elektrot bileşimi ve çapı gibi faktörler

etkendir. Elektrot örtüsü ergidiği ve buharlaştığı için ark ı stabilize eden, ergimiş ve sıcak

metali kirlilikten koruyan koruyucu bir atmosfer oluşturur.

Tablo 2. Elektrot standard ına bir örnek(Amerikan)

En fazla kullanılan Standardlar,

a) Milletlerarası elektrot standardı (ISO/TC - 44/SC3

b) Alman elektrot standardı (DIN 1913-1960)c) Amerikan elektrot standardı (AWS A5.1 55T/ASTM A 003-55T)

d) İngiliz elektrot standardı (BS 719 : 1963)

8/6/2019 Kaynak tek


157

Bu standardlardan ISO standardına göre bir elektrotun ne şekilde sembolize edildiği aşağıdaki

örnekten istifade edilmek sureti ile açıklanmıştır.

E 425 Tm 12’nin açıklaması:

E: Ark kaynağında kullanılan ve ekstrüzyon yolu ile imal edilmiş bir elektrot olduğunugöstermektedir.

425: Bu grubun aşağıdaki tabloda görüldüğü gibi birinci rakamı kaynak yerinin asgari çekme

dayanımını; ikinci rakamı uzamasını ve üçüncü rakamı ise, çentik dayanımını

göstermektedir(Tablo 3).

Tablo 3- Kaynak yerinin mekanik özelliklerine kar şıl ık gelen sembolik rakamlar

T: Örtünün cinsini, m: örtü kalınlığını sembolize eder. Bu harflerden sonra gelen iki rakam,

yani (12) ye gelince; iki rakamdan ibaret olan bu grubun birinci sayısı kaynak pozisyonlar ını

(Tablo 4); ikinci sayısı ise ak ım şekli, kutup bağlantısı ve dalgalı ak ımda boşta çalışma

gerilimini ifade eder(Tablo 5).

Tablo 4- Uygun kaynak pozisyonlar ının rakamlarla sembolize edilmesi

İşaret Uygun kaynak pozisyonu

1 Bütün kaynak pozisyonlar ında uygulanabilir

2 İnişe kaynak dışında bütün pozisyonlar

3 Yatay oluk ve bunlar ın iç köşe kaynaklar ı için

4 Yatay, oluk ve alın pozisyonlar ı için

Ak ım şekli, kutup durumu ve transformatörün asgari boşta çalışma gerilimleri aşağıdaki

tabloda çıkar ılmıştır.

İşaret Çekme dayanımı

kp/mm2 Uzama

%Çentik darbe dayanımı

kp.m/cm2

0 - - -

1 41 14 5

2 44 18 7

3 48 22 9

4 52 26 11

5 56 30 136 60 - -

8/6/2019 Kaynak tek


158

Tablo 5. Kaynak transformatörünün bo şta çal ı şma gerilimleri ve kutuplama şekilleri

Kutup durumu *50 V *70V *90V Yalnı z do ğ ru ak ım

Elektrot her iki kutba bağlanabilir 1 4 7 0

Elektrot negatif kutba bağlanır 2 5 8 0_

Elektrot pozitif kutba bağlanır 3 6 9 0±

*: Do ğ ru ve alternatif ak ımda kaynak transformatörünün bo şta çal ı şma gerilimi

Bu durumda verilmiş örnek aşağıdaki bilgileri ifade etmektedir.

E 425 Tm 12

I – (4) Kaynak dikişi dayanımı : 52 [kp/mm2]

II – (2) Kaynak dikişi kopma uzaması : 18 [%]

III – (5) Kaynak dikişi çentik darbe dayanımı : 13 [kp.m/cm2]

IV – (T) Titandioksit esaslı örtü (Rutil tipi)

V – (m) Orta kalınlıkta örtü

VI (1) Bütün kaynak pozisyonlar ı uygulanabilir

VII (2) Doğru ve alternatif ak ımda çalışılabilir

Boşta çalışma gerilimi 50 Volt

Doğru ak ımda elektrot negatif kutba bağlanacak

Ergimiş elemanlar ergimiş metaldeki safsızlıklarla birleşerek onlar ı kaynak dikişi üzerinde

oluşan cürufta tutup yüzeyde birikmelerini sağlarlar. Bu cüruf örtüsü katılaşan metalin

oksitlenmesini önler ve sertleşmeyi önleyecek şekilde soğuma hızını yavaşlatır. Cüruf

soğuduğu zaman dikişten kolayca kaldır ılır. Çok pasolu kaynak dikişlerinde iyi bir kaynak

dikişi meydana getirmek için her bir pasodan sonra cüruf tabakası kaldır ılmalıdır. Şekil 24, bir örtülü elektrottan biriktirilen metali göstermektedir. Örtülerinde demir tozu ihtiva eden

elektrotlar belli bir elektrot boyutu ve ak ım ile biriktirilebilen metal miktar ını önemli oranda

artırdığı için imalat alanında yaygın olarak kullanılır. Doldurma telinden daha yavaş ergiyen

örtüye sahip diğer elektrotlarda merkezdeki tel düzenli ark boyu ile oyulacaktır. Örtülü

elektrotlarla yapılan ark kaynağında elektrik ak ımı elektrot tipi ve kesitine bağlıdır. Ak ım

doğru veya alternatif olabilir. Elektrot pozitif (ters kutuplama) veya negatif (düz kutuplama)

kutba bağlanabilir. Seçim, elektrot tipi, kaynatı

lacak malzeme, ark atmosferi veı

sı

tı

lan bölgenin kesiti gibi faktörlere bağlıdır.

8/6/2019 Kaynak tek


159

Ş ekil 24- Örtülü elektrotla ark kayna ğ ı i şlemi. İşlem sırasında olu şan koruyucu gazın amacı , kaynak

bölgesini havanın oksijeninden korumakt ır.

Karbonlu, alaşımlı ve paslanmaz çelikler ile dökme demirler genellikle bu prosesle kaynatılır.

İnce saclar ın değişik şekillerde kaynatılması durumunda derin nufuziyet elde etmek için ters

kutupla doğru ak ım kullanılır. Metal transferi ya küre şeklinde veya k ısa devre halindedir. Bu

durumda ark sıcaklığı 5000°C’nin altındadır. Tipik kaynak voltajı 15-45 V ve kaynak ak ımı

10- 500 A arasındadır. Elektrot metaline elektrik vermek için örtülü elektrotlar belli uzunlukta

çı plak bir sapa sahiptir. Elektrotun aşır ı ısınması örtüyü tahrip eder.

Bu proses sadece güç kaynağı ve kablolar ı, elektrot pensesi gibi basit ekipmanlar gerektirdiğinden avantajlara sahiptir. Genellikle atölye ve tamirhanelerde basit kaynak

operasyonlar ı için kullanılması yanında konstrüktif parçalar, gemi inşası, boru hatlar ı ve

ekipman kolay monte edildiğinden özellikle dar yerlerde kullanılır. 3 - 20 mm kalınlığındaki

parçalar için en uygun olmasına rağmen bu aralık özel teknikler kullanılarak genişletilebilir.

Elektrik ark kaynağında, çekiçleme, f ırçalama ve elektrot değiştirme gibi yardımcı zamanlar

dolayısı ile problem oldukça kar ışıklık arz etmekte ve 1 cm3 metal çökertmek için gerekli

zaman hesabı, ancak aşağıdaki sürelerin bilinmesi ile mümkün olmaktadır.

1) Ark ın teşekkül süresi

2) Ergime süresi

3) Çekiçleme ve f ırçalama süresi

4) Elektrot değiştirme süresi

Yapılan deneysel araştırmalar sonucu, 1 cm3 metal çökertmek için kullanılan elektrot çapı

(mm) ile, geçen süre arasında (saniye) aşağıdaki bağıntı tespit edilmiştir.

d1.5 . t = 350 ( 7 )

8/6/2019 Kaynak tek


160

Aşağıdaki tabloda, deneysel ve teorik hesaplanmış sürelerin kar şılaştır ılması verilmiştir.

Tablo 6- Metal çökertmek için kullanılan elektrot çapının hesaplanmı ş geçen süre ile ili şkisi

Elektrot çapı (d) d 1.5 Hesaplanmı ş t (saniye) Deneysel t (saniye)

2 2,82 124 120

2,5 3,98 87 86

3,25 6,1 57 60

4 8,0 43,1 42

5 11,2 31 31

6 15,0 23 24

8 22,4 15,6 16

I- 1 metre kaynak dikişinde kullanılan kaynak malzemesi : (P)

Bu ağırlık, oksijen kaynağında olduğu gibi, tabanı kaynak ağzı kesiti ve yüksekliği bir metre

olan prizmanın hacminden yararlanarak hesaplanır. Burada bulunan bağıntı da, oksijen

kaynağında bulunmuş olan genel formüldür.

P= C. S2 (g/ 1 m dikiş) ( 8 ) P: 1 metre kaynak dikişi için gr cinsinden kaynak malzemesiC: Kaynak ağzının hazırlanış şekli ve açısına bağlı sabit,S: mm cinsinden sac kalınlığı

Tablo 7. Kaynak a ğ ı z şekli ve açıklar ına göre verilen P de ğ erleri

50o 60o 70o 80o 90o Çukur Düz Bombe

4.5S2 5.4S 6.6 S 7.8S2 9.4S2

4.5S2 5.8S 7.0S 8.5 S 10 S

2.0 S2 2.6 S2 3.2.S2 3.8 S2 4.5S2

2.3.S2

2.9 S2

3.5S2

4.2 S2

5.0S2

3.0 S2 3.7.S2 4.5 S2 5.4S2 6.4 S2

1.6 S2 1.9 S2 2.3.S2 2.7. S2 3.2S2

10S2

2.5 h2 4h2 5 h2

2.5hoh1 4 hoh1 5hoh1

2.3 S2 2.9.S2 3.5S2 4.2 S2 5.0 S2

8/6/2019 Kaynak tek


161

Tablo 7’de, “C” katsayısının kaynak ağız şekli ve açısına göre aldığı değerler görülmektedir.

II- bir metre kaynak dikişi yapma süresi : (T)

1 cm3

metal çökertmek için gereken elemansal süre:d1.5.t = 350

t= 350 / d1.5 (saniye /cm3)

Çelik elektrot ile (yoğunluk 7.8) gram metal çökertmek için, t= 45/ d1.5 (saniye /1 m dikiş)

T : 1 metre dikiş için geçen süre (saniye)

t : 1 gram çökeltme süresi (saniye)

C : Kaynak ağı

z şekli ve açı

sı

na bağlı

sabitS : Sac kalınlığı (mm)

d : Elektrot çapı (mm)

III- 1m kaynak dikişi için gerekli elektrot sayısı (n) :

% 80 verimli, d çapında, l uzunluğundaki elektrotun erimesinde gram cinsinden miktar,

8087 1

4

2

,.,.d.

poπ

= gramdır.

d ve l “cm” cinsinden alınırsa,

po = 5.d2. l

“mm” cinsinden alınırsa,

po= 5.d2.l / 103 gram/elektrot olacaktır.

Buradan 1 m kaynak dikişi için gerekli elektrot miktar ı:

N= P/ po = 103 .C.S2/5.d2.l (adet / 1 m dikiş) şeklinde bulunur.

dØ = 3 mm elektrotlarda l= 450 mm olduğundan,

n = C. S2/ 2,25. d2 (adet / 1 m dikiş) olacaktır.

8/6/2019 Kaynak tek


162

IV- 1 saatte ergitilen elektrot adedi: (N)

T = 45. c. S2 /d1.5 saniye / 1 m dikiş,

3600 / T , 1 saatte yapılan kaynak dikişi uzunluğu,

Buradan saatte ergitilen elektrot adedi:

N= n. 3600 / t =2

51

2

2

45

3600

252 S.C.

d.

d..

S.C .

d N

36 = (adet elektrot / saat)

Çalışma şartlar ı ve elektrotlar ın cinsine göre değişen kullanma katsayısı “k” göz önüne

alınırsa, ( k = % (60-80))

d.k N36

= (adet elektrot / saat ) bulunur.

3. 4. 2. 1. 2 - Toz Alt ı Ark Kayna ğ ı

1940’larda geliştirilen bu proseste Şekil 25’de görüldüğü gibi kaynak ark ı kireç, silikat,

magnezit, oksit gibi elementlerden oluşan taneli bir toz örtü altında meydana gelir. Şekilde

gösterildiği gibi toz bir hazneden kaynak bölgesine ve elektrotun önüne kendi ağı

rlı

ğı

iledökülür. Elektrot bir makaraya sar ılmış ve kaynak bölgesine sürekli sevk edilebilen, iyi

elektrik iletmesi için üzeri bak ır kaplanmış bir tel şeklindedir.

Ş ekil 25- a) -Tozalt ı ark kaynak i şleminin temel prensibi,

8/6/2019 Kaynak tek


163

Ş ekil 25- b) - Tozalt ı ark kayna ğ ında boyuna kesit ( şematik)

Kalın bir toz tabakası bölgeyi tamamen örttüğünden k ıvılcım oluşumu ve metal sıçraması

önlenmiştir. Toz aynı zamanda bir izalatör gibi davranarak meydana gelen ark ısısının

derinlere nüfuziyetini sağlar. Böylece sünek ve yumuşak bir kaynak dikişi oluşmasına

yardımcı olur. Bu tabaka ergimiş metali çok iyi koruduğundan, sıvı metalde kaynama

meydana gelir ve safsızlıklar giderilir. Tozun bir k ısmı ergir ve kaynak üzerini örterek

katılaşır. Neticede çok yüksek kaliteli dikiş meydana gelir. Katılaşan tozlar çatlayarak

dikişten kolayca kaldır ılabilir.

Ergimemiş ve tekrar katılaşmış tozlar bir vakum sistemiyle geriye emilerek tekrar

kullanılabilir. Güç kaynağı olarak AC veya DC ak ım kullanılabilir. Güç kaynaklar ından

sağlanan 600 -2 000 A’lik ak ım kullanılır. Toz altı ark kaynağı düşük karbonlu (< % 0.3 C)

çeliğin köşe veya alın kaynağında yaygın olarak kullanılır. Ön ve son ısıtma yaparak sac veya

plaka şeklindeki orta karbonlu ve alaşımlı çeliklerle bazı bak ır alaşımlar ı kaynatılabilir.

Proses yüksek karbonlu tak ım çelikleri, dökme demirler ve alüminyum, magnezyum,

titanyum, kur şun ve çinko için uygun değildir.

Toz altı kaynağının özellikleri; yüksek kaynak hızı, yüksek metal ergitme oranı, derin

nüfuziyet ve çok iyi temizliktir (tozdan dolayı). Genel olarak kaynak hızlar ı 25 mm

kalınlığındaki plakalar için 760 mm/dak veya 40 mm kalınlığındaki plakalar için 300

mm/dak.dır. Tek pasoda 40 mm derinliğin de kaynak yapılabilir. Alternatif olan diğer

proseslerden daha az pasoda kaynak yapıldığından dikişte cüruf ve boşluk kalıntılar ı daha

azdır. Kaynak kalitesi daha iyidir. Normal ark kaynağına göre saatte 4-10 misli fazla metalergitilebilir ve verimleri yüksektir. Daha fazla metal biriktirme istendiğinde çoklu elektrotlar

kullanılabilir. Bu teknik, gemi inşası, büyük çaplı çelik boru veya tanklar gibi büyük hacimli

8/6/2019 Kaynak tek


164

parçalar ın kaynağında yaygın olarak kullanılır. Çeşitli tedbirler alarak değişik pozisyonlarda

kaynak yapmak mümkündür.

Geniş toz deposu ihtiyacı, tozun nemlenme ihtimali (boşluk ve gözeneğe sebep olur),

giderilmesi gereken çok miktarda cüruf, tane kabalaşmasına sebep olan büyük ısı girişi,

segregasyon ve sıcak çatlama ihtimalini arttıran yavaş soğuma hızı bu prosesin

sınırlamalar ıdır. Ergimiş kaynak bölgesinin % 70’ini elektrot malzemesi oluşturduğundan

elektrotun kimyasal kontrolü önemlidir. Ergiyen elektrot bileşim bak ımından sınıflandır ılır ve

1.0 - 9.5 mm çapında yuvarlak, kaynak tabancası diye isimlendirilen bir tüp içerisinden

otomatik olarak ilerleyen bir teldir. Büyük çaplı elektrotlar yüksek ak ım iletir ve ergime gücü

yüksektir fakat nüfuziyet azlığına sebep olur. Elektrot telleri, orta karbonlu çelik, alaşımlı katı

malzemeler veya ortasından alaşım elemanlar ı ihtiva eden özlü elektrotlar olabilir. Tozlar

kaynak metalinin özelliklerine göre sınıflandır ılabilir. Düşük ergime sıcaklığına, yüksek

sıcaklıkta iyi ak ıcılık özelliğine ve soğuma sonrası parçalanabilme özelliğine göre

sınıflandır ılırlar. Toz altı ark kaynağı ekipmanlar ı; hızı operatör taraf ından kontrol edilen yar ı

otomatik veya tam otomatik olabilir. Kaynak tabancası elle kullanılan (sabit iş parçası

üzerinde kaynak operatörü dikiş doğrultusunda hareket ettirilir.) veya sabit olan tabanca

altından iş parçası geçirme şeklinde olabilir. Prosesin değiştirilmesi ile kütle kaynağı olarak

adlandır ılan bir yöntem gerçekleştirilir. Bu yöntemde birleştirilecek plakalar arasındaki

boşlukta ortak ergitme gücü ile yüksek oranda demir tozu biriktirilir. Böylece tek bir pasoda

50 kg/saat hızda kaynak metali biriktirilebilir. Bu hız, yedi veya sekiz normal toz altı ark

pasosuna eşittir. Şekil 26’da gösterilen düzeni kullanarak toz altı ark pasosuyla düşey kaynak

da yapılabilir.

Ş ekil 26 - Tozalt ı ark kayna ğ ı ile dü şey pozisyonda kaynak yapmak için bir düzenek

8/6/2019 Kaynak tek


165

Sabit bak ır kalı plar ve sabit ergiyen bir elektrot k ılavuzu kullanılır. Ergiyebilen tel k ılavuzu

tozla kaplanmıştır ve ergime, ergimiş toz banyosu içinde gerçekleşir. Bak ır levha ile kaynak

ara yüzeyinde katılaşmış toz alınır ve 100 mm kalınlığa kadar iyi kaynak kalitesi bu yolla elde

edilebilir. Fakat 50 mm’den kalın plakalar için daha sonra açıklanacak elektro cüruf kaynak

prosesi genellikle daha ekonomiktir.

3.4.2.1.3. - Gazalt ı Ark Kayna ğ ı (MIG ve MAG)

Bu işlemde ark, Argon, Helyum, CO veya çeşitli gaz kar ışımlar ı gibi bir koruyucu gaz

atmosferi altında meydana gelir. Ergiyen elektrot kaynak bölgesine bir nozul içinden otomatik

olarak beslenir. MIG (Metal Inert Gaz) kaynağı olarak bilinen usulde ark ergiyen bir tel

elektrotla iş parçası arasında meydana gelir. Otomatik olarak beslenen bu elektrot aynı

zamanda ergidiği için dolgu malzemesi görevini de görür. Şekil 27.a ve b, gaz - metal ark kaynağının prensibini ve dikiş oluşumunu göstermektedir. Asal gazlar ın kullanımına ilave

olarak genellikle dezoksidanlar mevcuttur ve oksidasyonu önlemede yardımcı olur. Argon ve

helyum veya her ikisinin kar ışımı herhangi bir metal kaynağında kullanılabilmesine rağmen

aslında demir dışı metallerin kaynağına uygundur. Çeliklerin kaynağında ise genellikle bir

dezoksidan elektrot kullanmak şartıyla daha ucuz olan CO2 yalnız kullanılabilir. Koruyucu

gazlar elektrottan iş parçasına metal transferinin tabiatı üzerine önemli etkiye sahiptirler.

Ş ekil 27- a ) - Gaz - Metal ark kayna ğ ının prensibi, b) - Ark ve diki ş olu şumunun detayı. MIG kayna ğ ı olarak da

bilinen bu proses metal imalat endüstrisinde yayg ın olarak kullanıl ır.

8/6/2019 Kaynak tek


166

Ayr ıca ısı transfer davranışı, nüfuziyet ve alttan sarkmaya (kaynak aralığından sızarak sıvı

metalin sarkması) meyli de etkilerler. Mesela kullanılan koruyucu gaz cinsine bağlı olarak

(Ar, Ar - O2, CO2)metal transfer şekli sprey veya kürecikler şeklinde oluşur. Ak ımın dalga

şeklini ayarlayarak damla, duş veya k ı

sa devre damla şeklinde metal transfer mekanizması

nı

değiştirmek mümkündür.

Temel prosesteki bu değişimlerle, darbeli ark kaynağı, k ısa devre ark kaynağı ve spray

transfer kaynağı çeşitleri ortaya çıkar. Normal ark kaynağındaki gibi sık sık elektrot

değiştirme olmadığı için bu proses hızlı ve ekonomiktir. İlave olarak kaynak dikişi üzerinde

cüruf meydana gelmez ve böylece kaynak bölgesinde fazla miktarda metal biriktirmek

mümkündür. Proses otomatize edilebilir ve eğer el ile yapılırsa nispeten hafif bir kaynak

tabancası kullanılır. Derin nüfuziyet, spray transferi, iyi görünüşlü düz bir kaynak verdiği için

DC voltaj ile, ters kutuplamalı ark oldukça sık kullanılır. Proses değişkenleri ak ımın cinsi ve

şiddeti, koruyucu gaz, metal transfer çeşidi, elektrot bileşimi ve çapı, kaynak hızı ve voltajı,

ve ark boyudur.

1930’larda geliştirilen bu proses metal imalat sanayinde yaygın olarak kullanılır. Hemen

hemen bütün metal ve alaşımlar bu proseste kaynatılabilir. İşlemin özelliğinden dolayı

jeneratörlerin kullanılması kolaydır. Normal metal ark kaynağına göre iki kat daha fazlakaynak verimine sahip olduğundan ekonomik ve daha verimli bir yöntemdir.

Düşük ak ım, düşük voltaj ve küçük çaplı elektrotlarla k ısa devre tekniği kullanılır. Bu

durumda elektrottan iş parçasına damlalar halinde metal transfer olur ve elektrot ucu ergimiş

bölgeye dokunduğu zaman k ısa devre meydana gelir. Yüksek ak ım ve büyük çaplı

elektrotlarla metal transfer şekli değişir ve transfer olan metal miktar ı hızlıca artar. Bu şekilde

kalın kesitli ve basit parçalar birleştirilir. Ancak gazaltı ark kaynağında sıcaklıklar nispetendüşük olduğundan işlem 6 mm’den ince plakalar ve saclar için daha uygundur. İmalat

sanayinde normal metal ark kaynağı yerine rahatlıkla kullanılabilir.

Bu proses aynı zamanda robotlarla esnek imalat yöntemlerine uygun hale getirilebilir. Bu

işlemi gerçekleştirmek üzere çok sayıda geliştirilmiş robotlar mevcuttur. Fakat bu robotlar ın

kompüter elektroniği kaynak işleminin yaydığı yüksek frekans etkisinden korunmalıdır.

8/6/2019 Kaynak tek


167

3. 4. 2. 1. 4- Özlü Elektrotla Ark Kayna ğ ı

Bu proseste kaynak, içi boş boru şeklinde ve ortası toz ile doldurulmuş sürekli bir tel

elektrotla yapılır (Şekil 28). Bu toz normal elektrot örtüsünden daha sünektir ve elektrot sargı

halinde bir makaraya sar ılı yumak halindedir. Bu tozu elektrot içinde tutabilmek için bir bağlayıcıya ihtiyaç olmadığından az boşluklu ve süreklidir. Bu bak ımdan normal elektroda

yapılan ark kaynağının bir adaptasyonu şeklinde görülebilir. Koruyucu atmosfer tozun

yanması ile sağlanır ve ayr ıca koruyucu bir cüruf oluşur. Kaynak özelliklerine katk ıda

bulunmak için genellikle dışardan CO2 koruyucu olarak gönderilebilir. Bu proses bu haliyle

gaz altı kaynağına benzer. Bu kaynak yöntemi normal ark kaynağının verimliliği ile gaz altı

prosesinde ki otomatik elektrot besleme ve devamlılık avantajlar ına bir arada sahiptir.

Özlü elektrotlar 1.5 - 2.5 mm çapındadır. Proses verimli, otomatik ve ekonomiktir. Hemen

hemen her zaman ters kutup ve DC güç kaynağıyla ferro malzemelerin birleştirilmesinde

yaygın olarak kullanılır. Gaz altı kaynağına göre daha fazla kaynak metali ergitme hızına

(ergitme gücüne) sahip olduğundan 25 mm’den kalın kesitlerin birleştirilmesinde kullanılır.

Çok küçük çaplı özlü elektrotlar ın geliştirilmesi ile daha küçük kesitli parçalar ın kaynağına

elverişli hale getirilmiştir. Özlü elektrotla yapılan kaynağın büyük avantajlar ından biri istenen

kaynak metali bileşimini kolayca sağlamasıdır. Elektrot telinin özündeki toza alaşım ilavesi

yapılarak kaynak bölgesi alaşımlandır ılabilir. Proses esnek imalat yöntemleri veya özellikle

robotik sistemler ile kolayca adapte edilebilir.

3. 4. 2. 1.5- Elektrocuruf Kayna ğ ı

1950’li yıllarda geliştirilen elektrocuruf kaynağı özel ekipman gerektirmesi nedeniyle özel bir

kaynak prosesidir (Şekil 29). Kaynak metali birleştirilecek plakalar arasındaki boşlukta

ergitilir. Boşluk (aralık), oluşacak ergimiş metal ve cürufun taşmasını önlemek için su ilesoğutulan iki bak ır plaka veya papuçla kapatılır. Böylece ergimiş sıvılar bu plakalar

vasıtasıyla sınırlanır. Kalın kesitli çelik plakalar ın kaynağı için çok etkili bir prosestir. Isı, bir

sıvı cüruf içinden ak ım geçmesi ile sağlanır ve direnç ısısı 1760 oC’ye kadar yükselir.

8/6/2019 Kaynak tek


168

Ş ekil 28- Özlü elektrot ark kayna ğ ı prosesi. Bu proses gaz metal ark kaynak prosesine çok benzer ve otomasyona

uygundur

Ş ekil 29 - Genellikle a ğ ır çelik kesitler için kullanılan elektrocuruf kaynak i şleminin prensibi

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


170

Elektrogaz kaynak makinalar ında 400 A’e kadar çubuk elektrotlar, 750 A’e kadar özlü

elektrotlar kullanılabilir. İyi bir kaynak kalitesi elde etmek için katılaşmanın kontrol edilmesi

çok önemlidir. Çünkü kaba bir sütun şeklinde tane oluşur. Çatlama meyli, ak ım, voltaj, cüruf

derinliği, elektrot sayısı ve elektrot hızı ayarlanarak kontrol altına alınabilir. Bunun için geniş

ve sığ bir ergimiş metal banyosu meydana getirilir. Geniş bir bölgenin ısıdan etkilenmesi veaşır ı büyük tane oluşumu prosesin bir özelliğidir. Uzun termal bir aralık oluşmasına rağmen

ısının etkisi altındaki bölgede iç gerilmeler distorsiyon ve çatlama tehlikesi minimuma

indirilmiştir. Eğer iyi bir k ır ılma direnci istenirse müteakiben ısıl işlem gerektirir.

3.4.2.1.6- Ergimeyen Elektrotlarla Ark Kayna ğ ı

Ergimeyen elektrotla kaynak proseslerinde ark iş parçası ile elektrot arasında veya elektrotla

kaynak tabancası

arası

nda meydana getirilerek gerekli enerji sağlanı

r. Bu durumda ilave bir malzeme kullanmaya çoğunlukla ihtiyaç vardır veya kullanılmayabilir. Bölge, genellikle bir

koruyucu gazla korunur.

3. 4.2. 1. 6. 1 - Gaz-Tungsten Ark Kayna ğ ı (TIG)

Gaz- tungsten ark kaynağı (Bu proses daha çok Tungsten Inert Gaz, TIG kaynağı olarak

bilinir.) basit örtülü elektrotlar ın kullanımından bu yana önemli gelişmelerden biridir. Orijinal

olarak magnezyumun kaynağı için geliştirilen bu proseste özel bir tutucu ile tutulan bir

tungsten (ergimeyen) elektrot etraf ındaki bir delikten kaynak bölgesine asal gaz gönderilir. Bu

asal gaz ark ve ergimiş metal banyosu etraf ında akar ve bölgeyi atmosferin etkisinden korur.

Koruyucu gaz genellikle Ar veya He’dan biri veya her ikisinin kar ışımıdır. Tungsten elektrot,

bu inert gazlardaki ark sıcaklığında ergimediğinden ark boyu sabit kalır ve böylece ark stabil

ve devamlıdır. Elektriki özellikleri geliştirmek ve daha iyi elektron yayınımı sağlamak için

tungsten elektrotlar bazen Toryum veya Zirkonyum ile alaşımlandır ılır. Ark ın başlamasını ve

devamını sağlamak için yüksek AC veya DC kaynak voltajı ile yüksek frekans uygulanır.

Elektriki parametrelerin düzenli kontrolü ile belli metaller için istenen ark kaynağı

karakteristikleri elde edilebilir. Güç beslemesi birleştirilecek metale bağlı olarak AC (500 A)

veya DC (200 A) olabilir. Şekil 31(a) ve (b) su soğutmalı tipik bir tungsten ark kaynak

prensibini ve tabancasını göstermektedir. İyice kapanmış ve aralığı olmayan durumlarda

herhangi bir ilave kaynak metali kullanmadan kaynak yapılabilir. Eğer bir doldurma metali

gerekliyse Şekil 32’de gösterildiği gibi birleştirilecek malzemeye göre ayr ı bir tel malzeme

gönderilmelidir. Bu durumda kaynak metali bir makaradan beslenebilir. Yüksek oranda sıvı

metal biriktirilmesi gereken yerlerde doldurma metalini önceden ısıtmak için ayr ı bir elektriki

devre kullanılır. Şekil 33’de gösterildiği gibi soğuk telden birkaç kat daha fazla ergitme hızı

sağlanabilir. Ayr ıca kaynak pasosunu, doldurma metalini kenardan kenara sallayarak yapmak

8/6/2019 Kaynak tek


171

ergime oranını arttırabilir. Doldurma metalinin düşük direnci sebebiyle, sıcak tel prosesi bak ır

ve alüminyum için pratik değildir. Toz kullanılmadığından TIG kaynağı çok temizdir ve özel

temizleme veya cüruf giderme işlemleri gerektirmez. Usta operatörler ile yapılan bu kaynakta

dikiş zor görülebilir. Fakat kaynatılacak yüzeyler yağ, gres, boya veya pas gibi kirliliklerden

ar ındır ılmalıdır.

Ş ekil 31- a) Gaz tungsten - ark kayna ğ ı prosesinin prensibi, b) - Gaz tungsten ark kayna ğ ında

kullanılan bir kaynak torkunun kesiti. TIG kayna ğ ı olarak ta bilinen bu kaynak i şlemi çok yüksek

kaliteli kaynaklar ve kritik uygulamalar için kullanıl ır.

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


173

nozulunun basıncı altındaki iş parçasında nokta şeklinde bir bağ oluşturacak ve yeterli ısıyı

sağlayacak şekilde otomatik olarak ayarlanır. Kaynak dikişinin derinliği ve boyutu ak ım,

zaman ve gaz çeşidi ile kontrol edilir. İşlem iş parçasının sadece bir taraf ından yapıldığı için

bu çeşit nokta kaynağı ince levhalar ın birleştirilmesinde ve bazı uygulamalarda direnç nokta

kaynağına göre bir avantaja sahiptir.

Ş ekil 34- TIG kaynak i şlemiyle nokta kayna ğ ı yapma metodunun şematik prensibi

3.4.2.1.6.3- Plazma Ark Kayna ğ ı

Plazma ark kaynağında ark ergimeyen bir elektrotlu kaynak tabancası veya iş parçası arasında

meydana gelir. Bu ergimeyen elektrotlu ark kaynağı prosesinde asal bir gazın iyonize

olmasıyla elde edilen yüksek ısıdan faydalanılır (Şekil 35). Kaynak dolgu metali kullanılır

veya kullanılmayabilir. Ark, bir orifis gazını (asal gaz) ısıtır, ısınan ve iyonize olan elektrot

etraf ındaki gaz bir nozul içinden daralarak geçer ve iş parçasına yönlendirilir. Bütün bunlar ın

dışındaki bir nozuldan da koruyucu bir gaz gönderilir. Kaynak bölgesinde aşır ı ısınmış sıcak

plazma jeti amaçlanır. 33 000°C’ye kadar yüksek sıcaklıkta dengeli bir ark elde edilebilir.

Ş ekil 35- Plazma - ark kaynak i şleminin prensibi. Di ğ er metotlarla kar şıla şt ır ıl ırsa bu kaynak yöntemi ile daha

derin ve daha dar kaynak diki şi elde edilirken çok daha yüksek kaynak hı zlar ı sa ğ lanır.

8/6/2019 Kaynak tek


174

Diğer metotlarla kar şılaştır ıldığında bu proseste büyük enerji konsantrasyonu, yüksek kaynak

hızı, derin nüfuziyet, dar ısıdan etkilenen bölge, az distorsiyon, daha az doldurma metali, daha

yüksek sıcaklık ve stabil ark uzunluğu sağlanır. Proses parametrelerinin kontrolü ile farklı

kaynak özellikleri veren plazma ark kaynağının diğer çeşitleri ortaya çıkar. Kaynak ak ımı

genellikle 1 - 100 A arasında olup özel uygulamalar için daha da yüksek olabilir.

Plazma ark tekniğiyle hemen hemen bütün metaller ve alaşımlar kaynatılabilir. Düşük basınçlı

bir plazma sadece metal ergitmede ve doldurma kaynağında kullanılır. Yüksek basınçlarda

üfleme etkisi meydana gelir ve 6 mm kalınlığa kadar saclarda plazma ark ı, metal taraf ından

çevrelenmiş bir delik oluşturur. Ark gezdiği için sıvı metal bu deliğe dolar. Eğer basınç daha

da arttır ılırsa ergimiş metal bölgeden üflenerek uzaklaştır ılır ve proses plazma kesmeye

dönüşür.

Çoğu plazma kaynak torclar ı, torc içinde yer değiştirmeyen küçük bir ark verir ve bu ark

orifis gazını ısıtarak iyonize eder. Esas transfer ark ı için iletken bir yol oluşturur. Bu ise düşük

ak ımda ark ın aniden başlamasını kolaylaştır ır. Böylece normal plazma torcunda meydana

gelenden daha düşük, daha dengeli ve daha kolay kontrol edilebilen ark oluşur. Pilot ve esas

ark için ayr ı ayr ı DC güç kaynağı kullanılır.

3.4.2.1. 6.4-Ark Al ın Kayna ğ ı

Bu yöntemde ısı birleşecek parçalar ın temas etmekte olan uçlar ı arasında oluşan ark ile

sağlanır(Şekil 36(a)). Kaynatılacak parçalar makinaya negatif ve pozitif kutup oluşturacak

şekilde yerleştirilir ve hafifçe temas ettirilir. Ön ısıtma sağlamak için devreden bir elektrik

ak ımı geçirilir. Ark ın oluşması nedeniyle bu proses ark kaynağı sınıf ına sokulabilir. Meydana

gelen arkla ara yüzey ergir ve oksitler parçalanır. Birleştirmeyi sağlamak için kontrollü bir

şekilde basınç uygulanır ve plastik deformasyon oluşur. Basınç katılaşma tamamlanıncaya

kadar uygulanı

r. Operasyon sı

rası

nda kirlilik ve safsı

zlı

klar parçalanarak atı

ldı

ğı

için kaynak kalitesi çok iyidir ve işlem sırasında bir miktar malzeme yanarak etrafa saçılabilir. Ayr ıca

birleşme bölgesi bir miktar şişer. Bu şişkinlik parçalar makineden çıkar ıldıktan sonra estetik

görünüm için işlenerek temizlenir. Şekil 36 (b), prosesin şematik bir şeklini göstermektedir.

Ark yeterli ergime sağlayacak ve plastik deformasyon oluşması için metal mukavemetini

azaltacak kadar olmalıdır. Kaynak bölgesindeki şişme saf olmayan bütün metali bölgenin

dışına atacak yeterlilikte olmalı ve böylece kaynak bölgesinde temiz metal kalmasını temin

etmelidir. Bu yöntem benzer veya farklı metallerin birleştirilmesi için uygun bir yöntemdir.

Dolu veya boru şeklindeki parçalar ın alın birleştirmeleri için kullanılabilir. İçi boş metal

mobilya parçalar ı, metal çerçeveler ve borular gibi mamulleri birleştirilmesinde yaygın olarak

8/6/2019 Kaynak tek


175

kullanılır. Çok ince kesitler için olanlar hariç gerekli ekipman büyük ve pahalıdır. Ark alın

kaynak makinalar ı genellikle otomatik ve geniş bir güç alanına sahiptirler. Bu güç aralığı 10-

1500 kVA’ tır. Sistem seri üretime uygun hale getirilerek yüksek imalat hızlar ında çok iyi

kaynaklar elde edilir. Meydana gelen şişlik işlenmek zorunda olmasına rağmen (içi boş

parçalar ın iç k ısımlar ında problem olabilir.) Çoğu zaman yüzey hazırlamaya gerek yoktur.

Ş ekil 36 - a) - Ark -al ın kayna ğ ında ark ın olu şumu ve kaynaktan sonra kaynak bölgesindeki şi şme

b) - Ark - al ın kayna ğ ının prensip şeması. Bu proses, parçalar ın al ın al ına veya kenar kenara

kayna ğ ı için uygundur.

3.4. 2. 1. 6.5- Ş ok Kayna ğ ı

Yukar ıda açıklanan işlemlerde gerekli gücü sağlamak için kaynak transformatörüne ihtiyaç

olduğu halde kaynak için elektrik enerjisi bir kondansatörde biriktirilebilir (depolanabilir).

Ark alın kaynağına benzer bir metot olan bu proseste ısı, kondansatördeki elektrik enerjisinin

ani olarak boşalması ile üretilen bir arktan sağlanır. Bu boşalma çok k ısa bir zamanda (0.001

sn’den az ) meydana geldiği için ara yüzeyde yüksek bölgesel ısı oluşur. Birleşmeyi sağlamak

için basınç uygulaması gerekir. Kaynak civar ındaki ısıdan etkilenen bölge oldukça küçük

olduğu için proses elektronik endüstrisindeki gibi ısıya hassas olan bir çok parçaya

uygulamada caziptir. Ayr ıca ark alın kaynağı ile kaynatılamayan değişik malzemelerin birleştirilmesi veya kaynak bölgesinde ark ın arzu edilmediği durumlarda uygundur.

3.4.2.1.6. 6- Pim ve Saplama Kayna ğ ı

Bu işlem ark alın kaynağına benzer. Saplama (pim, vidalı pim veya kancalı pim gibi) düz bir

plaka yüzeyine kaynatılırken elektrotlardan biri gibi davranır (Şekil 37). Bu yöntemde Şekil

38’de gösterilen özel bir tabanca kullanılır. Kaynatılacak pim bu tabanca içine yerleştirilir.

8/6/2019 Kaynak tek


176

Isıyı yoğunlaştırmak, kaynak bölgesinde oksidasyonu önlemek ve ergimiş metali bölgede

biriktirebilmek için hareketli bir seramik halka birleşme bölgesinde yerleştirilir. Az miktarda

metal ergiyinceye kadar saplama ve düz yüzey arasına DC voltaj uygulanır. Parçalar hafif bir

basınç altında tutulur ve katılaşmaya müsaade edilir. Ark ın oluşumunu, süresini ve uygulanan

basıncı otomatik bir ekipman kontrol eder.

Ş ekil 37- Saplama kayna ğ ının safhalar ı. Bu proses ark al ın kayna ğ ına benzer ve metal plakalar üzerine pim,

saplama ve civata gibi elemanlar ı kaynatmada kullanıl ır.

Tabancaya yerleştirilmeden önce saplamanın serbest ucuna tak ılan seramik halka, ark ısısını

konsantre etmesi ve metali atmosferin kötü tesirinden koruması açısından önemli bir görevi

yerine getirir. Aynı zamanda ergimiş metali kaynak bölgesinde sınırlandırarak saplamanın

çevresinde şekillenmesini de sağlar. Kaynak tamamlandıktan sonra halka saplamadan k ır ılır.

Saplamanın ergimesi nedeniyle uzunluğu azalır. Bu bak ımdan bu faktör dizaynda dikkate

alı

nmalı

dı

r.

Saplama ve yüksük tabanca aynasına tabancanın ise iş parçası üzerine ayarlanmasından başka

proses operatör açısından bir ustalık gerektirmez. Operatörün yapacağı tek şey tetiği

çekmektir. İşlemin geri kalanı kendiliğinden gerçekleşerek bir saniyeden az zaman harcanır.

Proses imalatta çok yaygın olarak kullanılması yanında birçok deliğin delinmesi veya

kapatılması için kullanılabilir. Özel üretim için kaynak makineleri saatte 1000 kaynak

yapabilme kapasitesine sahiptirler.

3. 4.2. 1. 7- Ark Kayna ğ ının Avantaj ve Dezavantajlar ı

Mevcut olan proseslerin çeşitliliği ve değişkenliği sebebiyle ark kaynağı güncel, verimli ve

yaygın olarak kullanılan bir prosestir. Fakat, gaz altı tungsten ark nokta kaynağı, saplama

kaynağı ve bir derece toz altı ark kaynağı hariç çeşitli ark kaynak prosesleri bir dezavantaja

sahiptir. Çünkü sonuçta kaynağın kalitesi, kaynağı yapan işçinin ustalığına ve becerisine

bağlıdır. Otomasyon ve robotik bu problemin azaltılmasına yardım ederken uygun seçim,

denetim ve personelin eğitimi büyük öneme sahiptir. Kaynak kalitesini belirlemek için birçok tahribatsız muayene teknikleri geliştirilmiştir.

8/6/2019 Kaynak tek


177

Ş ekil 38 - Saptama kaynak tabancasının şematik yapı sı

3.4.2.1.8- Ark Kayna ğ ı İ çin Güç Kaynaklar ı (Kaynak Makinalar ı )

Ark kaynağında gerçek ark voltajı 12-300V olmasına rağmen ark uzunluğuna bağlı olarak yük

voltajı genellikle 30 - 40 V arasındadır. DC ve AC ak ımın her ikisi de kullanılabilir. Genel

olarak düşen voltaj karakteristiklerine sahip ve kapasiteleri 150 - 1000 A arasında olan

makinalar kullanılır (Şekil 39). Bu karakteristikler voltaj kararsız olduğu için faydalı çalışma

aralığında ak ımın büyük oranda düşmesini temin eder.

Ş ekil 39 - Tipik ark kayna ğ ı güç kaynaklar ının dü şen voltaj karakteristikleri

İlk yıllarda kaynak için gerekli doğru ak ım, motor- jeneratör grubuyla sağlanıyordu. Fakat

bugün katı - faz transformatör - rektefier makinalar genel olarak çok kullanılan güç

kaynaklar ıdır. Trifaze güç girişiyle DC ve AC çık ışı sağlanabilir. Elektrik enerjisinin

bulunmadığı yerlerde gazolin- motor DC jeneratörleri kullanılabilir.

8/6/2019 Kaynak tek


178

Eğer sadece AC kullanılacaksa nispeten basit transformatör tipi makinalar mevcuttur.

Genellikle bu makinalar düşük güçlü ve tek fazlı üniteler olmasına rağmen ihtiyaç durumunda

birkaç makina üç fazlı enerjiye bağlanarak birleştirilebilir. Böylece yükün dengelenmesine

yardım ederler. Genellikle gücü arttırmak için dahili kapasitöre sahiptir.

3. 4. 2. 1. 9- Ergitme Kayna ğ ı Çe şitleri

Ergitme kaynağının dört temel tipi vardır. Dikiş (kordon) kaynağı kaynak ağzı gerektirmez.

Fakat kaynak düz bir yüzey üzerine yapıldığından ve nüfuziyet sınırlı olduğundan sadece ince

metal plakalar ın birleştirilmesi, yüzeye yığma veya sert dolgu uygulamalar ı için uygundur.

Kalın metallerde ve kesit boyunca mukavemetin önemli olduğu yerlerde oluk kaynaklar ı

kullanı

lı

r. Bu çeşit kaynaklar alı

n alı

na getirilen kenarlar arası

nda bir kanala (oluk) şeklindekaynak ağızlar ının hazırlanmasını gerektirir. V, çift V, U ve J konfigürasyonlar ı genellikle

oksi-asetilen alevi ile açılan yaygın ağız şekilleridir. Bu ağzın şekli öncelikle iş parçası

kalınlığına ve uygulanacak kaynak prosesine, işin pozisyonuna, minimum kaynak metali

ergitme ve bütün kesit boyunca nüfuziyet oluşturma durumuna bağlıdır. Kaynak, tek veya çift

pasoda tamamlanabilir. Bu durum kaynak prosesine ve metal kalınlığına bağlıdır.

Kaynatılacak ağızlar arasında uygun aralık sağlamak ve uygun kalitede kök pasosu elde

edilmesine yardımcı olmak için sık sık ergiyebilen özel ara yüksüğü veya şerit kullanılır.

Bunlar özellikle boru hatlar ının kaynağında, arazi şartlar ında ve sadece bir taraftan kaynak

yapma zorunluluğu olan yerlerde faydalıdır. T, bindirme ve köşe birleştirmelerinde köşe

kaynaklar ı kullanılır. Köşe kaynağının boyutu dikiş kesitine çizilebilen en büyük dik ve

45o’lik açılı üçgenin bir kenar uzunluğuyla ölçülür. Bu ölçü, Şekil 40’da gösterilmiştir. Bu

ölçü çerçevesinde aşır ı metal yığılmasından kaçınarak uygun köşe kaynağı şekli ve düşük

gerilme yığılmalar ı sağlanır.

Köşe kaynaklar ı özel kaynak ağzı hazırlamayı gerektirmez. Buşon (tapa) kaynaklar ı, bir

parçayı bir diğerinin üzerine civata veya perçin kullanmaksızın birleştirmede kullanılır. Üst

plaka üzerine bir delik açılır ve kaynak bu deliğin tabanından başlatılır. Civata veya perçinle

kar şılaştır ılırsa ağırlık açısından önemli bir tasarruf sağlandığı görülür.

8/6/2019 Kaynak tek


179

Ş ekil 40 - Bir kö şe kayna ğ ında boyut ölçme metodu ve tercih edilen şekiller

Şekil 41, kordon, oluk ve bindirme (köşe)kaynaklar ının kullanıldığı beş temel tip bağlantılar ı

ve Şekil 42’de bu bağlantılar ının yapıldığı metotlar gösterilmektedirler. Uygulanacak kaynak

bağlantı tipini seçmede göz önüne alınması gereken ilk husus konstrüksiyonun maruz

kalacağı yükün cinsi olmalıdır. Bu gerçek çok sık ihmal edilir ve sonuçlar ı “ kaynak hatası ”

olarak yanlış isimlendirilir. Maliyet önemli olduğu için birleştirme seçiminde bir faktör olarak

ortaya çıkar. Maliyet arzu edilen ağız hazırlaması ergitilmesi gereken kaynak metali miktar ı,

işlemin ve kullanılan ekipmanın çeşidi, kaynak hızı ve diğer kolaylaştır ıcı faktörler ile

etkilenir. Girdiler, bu faktörlerin birçoğu üzerinde önemli etkiye sahip olacaktır. İmalat

kaynağında, kaynak klapeleri ve bağlama elemanlar ı (pozisyonlayıcı olarak da adlandır ılır.)

kullanılır. Bu elemanlar kaynağın en uygun pozisyonda yapılabilmesini sağlar ve elle istenen

şekilde ayarlamayı mümkün k ılar. Tonlarca ağırlıktaki geniş gövde saclar ını tutabilen özel

pozisyonlayıcılar mevcuttur.

Ş ekil 41 - Temel ba ğ lant ı şekilleri

8/6/2019 Kaynak tek


180

Ş ekil 42 - Yayg ın kullanılan birle ştirme şekilleri ve çe şitli kaynak prosedürleri

3.4.2.2 - Elektrik Direnç Kayna ğ ı

3.4.2.2.1 - Direnç Kaynak Teorisi

Direnç kaynağı ile birleştirme yapmak için ısı ve basıncın her ikisi birden kullanılır. Gerekli

ısı iş parçalar ı ve ara yüzeyin elektriki direnci ile sağlanır. İş parçalar ının temasını sağlamak

üzere başlangıçta belli bir basınç uygulanır. Elektrik ak ımının hassas ayar ı ve kontrolü ile

basıncın uygulanması bu kaynağın esasını oluşturur. Ara yüzeyde elektrik direnci kontrol

edilerek ergimeye yak ın yeterli sıcaklık sağlandığı zaman basınç arttır ılır. Uygulanan basınç

sebebiyle gaz veya ark kaynağı

sı

rası

nda meydana gelenden daha düşük sı

caklı

kta birleşmesağlanır. Netice olarak, modern direnç kaynağında metalin ergimesi özellikle istenerek

meydana getirilmez. Böylece bu kaynak katı faz prosesi sayılabilir. Kirlenmeler ve oksit

tabakalar ının varlığı katı hal birleştirmelerindeki kadar kritik olmamasına rağmen birleşmenin

mukavemeti ara yüzeyin temizliğine bağlıdır.

Bazı direnç kaynağı işlemlerinde dövülmüş belli bir bölge sağlamak için yumuşama

gerçekleştikten sonra ani olarak ilave basınç uygulanır. Böylece bir miktar tane küçülmesi

meydana gelir. Temperleme yapmak ve gerilme gidermek için işlemin bir parçası olarak biraz

ilave ısıtma da uygulanabilir. Gerekli sıcaklık genellikle çok k ısa zamanda sağlanabildiğinden

kaynak birkaç saniye veya daha az zamanda tamamlanır. Neticede direnç kaynağı çok hızlı ve

ekonomik bir proses olup imalat için çok yaygın olarak kullanılır.

3. 4.2.2.2- Isıtma

Direnç kaynağı için gerekli ısı aşağıdaki temel bağıntıya uygun olarak, iş parçalar ından k ısa

aralıklarla yüksek bir elektrik ak ımı geçirerek elde edilir. Oluşan ısı şöyle ifade edilebilir;

H = I2. R .t ( 9 )

8/6/2019 Kaynak tek


181

Burada H: ısı ( Joule: W.s ), I: ak ım (A), R : devrenin elektriki direnci (ohm) ve t: ak ım geçiş

süresi (s)’dir. Çoğu durumlarda alternatif ak ım kullanılır. Şekil 43’te gösterildiği gibi,

kaynatılacak iş parçalar ı devrenin bir elemanıdır. Bu bak ımdan birleşmenin ısı artışı,

kaynatılacak malzemelerin özgül ısısı ve termal iletkenliğine bağlıdır. Belirtmek gerekir ki üç

k ısımdan oluşan elektrotlar arasındaki devrenin toplam direnci;

1 - İş parçasının direnci,

2 - İş parçası ve elektrotlar arasındaki temas direnci ve

3 - Temas yüzeyi olarak ta bilinen birleştirilecek yüzeyler arasındaki dirençten ibarettir.

Kaynak yapılacak noktada maksimum sıcaklığa ulaşılmak istendiğinden 1 ve 2 direncini 3

direnci ile ilgili olarak mümkün olduğu kadar düşük tutmak gereklidir. Daha açık olarak

alüminyum ve bak ır gibi düşük elektrik direncine sahip malzemeler ile bu şartı sağlamak

zordur. Bu bak ımdan bu metallerde ak ım ve arayüzey şartlar ına, çeliğe göre daha çok dikkat

etmek gerekir. İş parçasının direnci metalin cinsi ve kalınlığı ile belirlenir. Çoğu metaller

nispeten yüksek elektrik iletkenliğine ve geniş direnç alanına sahip olduğundan diğer iki

dirençten daha az direnç gösterirler. İş parçası ve elektrotlar arasındaki direnç, iyi elektrik

ileten elektrot malzemesi kullanarak, elektrotlar ın şekil ve boyutunu kontrol ederek ve iş

parçası ile elektrotlar arasında uygun basınç kullanarak en aza indirilir. Elektrot ve iş parçası

arasındaki basıncın herhangi bir şekilde değişmesi, temas yüzeyleri arasındaki basıncın da

değişmesine sebep olduğundan, elektrot – iş parçası arasındaki direncin kontrolü sınırlı olarak

bu yolla sağlanabilir. Temas yüzeyleri arasındaki direnç;

1 - Yüzey kalitesinin

2 - İletken olmayan bir veya daha fazla safsızlıklar ın bulunuşunun

3 - Basıncın

4 - Temas alanı

nı

n bir fonksiyonudur. Üniform bir netice alabilmek için bu faktörler kontroledilmelidir.

Ş ekil 43 - Direnç kayna ğ ının uygulanma prensibi ve devresi

8/6/2019 Kaynak tek


182

Şekil 44’de gösterildiği gibi gaye, malzeme ve elektrotlar ın daha düşük sıcaklıklarda

kalmasını sağlarken ani olarak temas yüzeylerini yüksek sıcaklığa getirmektir. Sıcaklığını

düşük tutmak ve düzenli bak ımını sağlamak için elektrotlar genellikle su ile soğutulur.

Kaynatılacak metaller farklı kalınlıkta veya farklı ısıl iletkenliğe sahipseler, geniş yüzeyli bir

elektrot veya kalın ve direnci yüksek olan iş parçasına kar şı daha yüksek iletkenliğe sahip bir elektrot kullanarak ara bölge uygun kaynak sıcaklığına getirilebilir.

Ş ekil 44- Bindirmeli direnç kayna ğ ında elektrotlar ve i ş parçalar ı arasında arzu edilen sıcakl ık da ğ ıl ımı

3. 4.2. 2.3- Basınç

Direnç kaynağında basınç, arayüzey temas direncini etkilediğinden kaynak dövme etkisiyle

daha düşük sıcaklıklarda yapılabilir. Basıncın etki zamanı ve büyüklüğünü ayarlamak çok

önemlidir. Çok düşük basınç kullanılırsa temas direnci yüksek olacağından yüzey yanar ve

elektrotlar ın delinmesine neden olur. Diğer taraftan basıncın çok yüksek olması temas

yüzeyleri arasından ergimiş veya yumuşamış metalin f ışk ırmasına veya iş parçasının

elektrotlar taraf ından ezilmesine sebep olur. Uygun bir temas direnci elde etmek için, ideal

olarak, kaynak ak ımından önce veya ak ımın geçişi sırasında ortalama bir basıncın

uygulanması gerekir. Müteakiben ince bir tane yapısı üretmek, kaynağın dövülmesini ve

soğumasını tamamlamak için uygun kaynak ısısı elde edene kadar basıncın önemli oranda

arttır ılması gerekir. Az sayıdaki imalatlar için pedallı, sadece tek yayla kontrol edilen basınçlı

makinalar kullanılır. Çok sayıda üretimler için basınç, genellikle otomatik olarak kontrol

edilen ve ayarlanan hidrolik veya pnömatik pistonlarla uygulanır.

8/6/2019 Kaynak tek


183

3.4. 2. 2. 4- Ak ım Kontrolü

Yüzey şartlar ını sabit tutmak ve basıncı kontrol etmek şartıyla direnç kaynağında sıcaklık,

kaynak ak ımının büyüklük ve zamanını kontrol ederek düzenlenir. Bu amaç için yeni ve

klasik kontrol üniteleri mevcuttur. Ak ım genellikle adım düşümlü bir transformatörden eldeedilir. Küçük makinalarda ak ım büyüklüğü transformatörün birincil devresi ile veya ana

transformatöre beslenen birincil voltajı değiştiren bir ototransformatör taraf ından kontrol

edilir. Büyük makinalarda bir çok metot kullanılır. Faz değiştirmeli kontrol tipinde birincil

ak ımın büyüklüğü ve dalga şekli değiştirilir. Açısal kontrol ile ak ımın yaklaşık 3 - 25 çevrim

aralığında maksimum büyüklüğüne yavaş yavaş yükselmesine müsaade edilir. Çok sayıda

imalatta sadece ak ımın büyüklüğü kontrol edilmeyip aynı zamanda ak ım geçiş süresi, ak ım ve

bası

ncı

n uygulanması

dikkatlice programlanı

r. Şekil 45, dövme ve sonı

sı

tma yapı

lan noktakaynağı için çok basit bir ak ım ve basınç çevrimini göstermektedir.

Ş ekil 45- Nokta kayna ğ ında tipik basınç ve ak ım çevrimi. Bu çevrim dövme ve son ı sıtmayı da ihtiva eder

3. 4. 2. 2. 5- Güç Kaynaklar ı

Direnç kaynağa için gerekli olan ak ımın büyüklüğü oldukça fazladır (100.000 A kadar) ve

güç hatlar ı üzerindeki yükü düşürmek için çoğu makinalarda özel devreler kullanılır. Tek fazlı

devreler sadece küçük makinalarda kullanılırken büyük makinalar üç fazlı devreleri

kullanırlar. Bunlardan birinde, üç fazlı güç düzeltilir ve enerji özel bir transformatörde

depolanı

r.

8/6/2019 Kaynak tek


184

DC ak ım geçişi transformatörde durdurulduğunda alanın azalması ile ikincil devrede gerekli

ak ım geçişini sağlar. Bir çok modern direnç kaynak makinalar ı DC kaynak ak ımı verir. Bu

makinalarda faz başına düşen ak ım azalarak dengelenmiş bir yük oluşur ve böylece

mükemmel kaynak yapma imkanı sağlar.

3. 4. 2. 2. 6- Direnç Kayna ğ ı İşlemleri

3. 4. 2. 2. 6. 1 - Nokta Kayna ğ ı

Direnç nokta kaynağı yaygın olarak kullanılan en basit bir kaynaktır. Şekil 46’da gösterildiği

gibi bu yöntemde üst üste bindirilen iş parçalar ı, su ile soğutulan ve kar şılıklı çalışan iki

elektrot arasında bastır ılır ve elektrik ak ımının parçalar ın ara yüzeyinde meydana getirdiği

dirençı

sı

sı

, bir kaynak bağı

oluşturur.

İyi bir bağ temin etmek için basınç, ak ım kesilinceye kadar uygulanır. Bu elektrotlar ın uç

çaplar ı 1.5 - 12.5 mm arasındadır. Elektrotlar arasındaki basınç kaldır ılarak iş parçalar ı

çıkar ılır. Oluşan kaynak bölgesi genellikle 6 - 9.5 mm çapında ve malzeme kalınlığına bağlı

olarak ak ım 3000 - 40 000 A aralığındadır. Gerekli basınç mekanik veya pnomatik yolla

sağlanarak kaynak tek veya çoklu elektrot ile yapılabilir. Beslenen güç genellikle AC ak ımdır

ve ak ımın uygulama süresi alternatif ak ımın frekansına göre ayarlanır. Bir nokta kaynağı,

temas yüzeyleri arasında şekillenmiş bir metal kitlesinden ibarettir.

Elektrotlar arasındaki metalde ezilme ya hiç yoktur veya çok hafiftir. Kaynağın mukavemeti

bir çekme veya yırtılma testiyle anlaşılır. Kaynağın kaliteli sayılabilmesi için bu test sonunda

bağlanmış bölgenin etraf ındaki ısıdan etkilenen bölgede tahribat meydana gelmemeli ve

kaynak bölgesi bozulmamalıdır.

3.4.2.2.6.1.1- Profil (Kabartmal ı ) Nokta Kayna ğ ı

Nokta kaynağının iki dezavantajı önemli bir problem olan elektrot bak ımı ve bir kerede

sadece bir noktanın kaynatılabilmesidir. Tek bir nokta ile sağlanandan daha fazla

mukavemetli bağlantı gerekiyorsa bu tip noktalardan çok sayıda oluşturmak zorunludur.

8/6/2019 Kaynak tek


185

Ş ekil 46 - Direnç nokta kayna ğ ı prosesinin safhalar ı ve kaynak bölgesinin kesiti. Bu proses metal ve

otomotiv kaporta konstrüksiyonunda kullanılan en yayg ın proseslerden biridir.

Profil nokta kaynağı bu iki dezavantajı giderir ve özellikle seri imalata uygun bir proses

ortaya koyar. Profil nokta kaynağının prensibi Şekil 47’de gösterilmiştir. Bu işlemde birleşme

bölgesindeki elektrik direnci, yüzeyin birinde meydana getirilmiş kabartılar üzerinde eldeedilir. Bu kabartılar kaynağın arzu edildiği bölgede meydana getirilmelidir. İş parçası profil

kaynak makinasında düz ve su ile soğutulan bak ır esaslı elektrotlar arasına yerleştirilir. Nokta

kaynağında olduğu gibi basınç ve ak ım birlikte uygulanır.

İş ve elektrot arasındaki temas alanı büyük olduğu için devrenin bütün direnci düz yüzeyli

parça ile profillerin temas noktasında meydana gelir ve böylece kaynağın istendiği bu noktada

bölgesel yüksek sıcaklıklar oluşur. Bu yüksek ısı nedeniyle metal plastik hale geldiğindenuygulanan basınç profilleri düzleştirir ve kaynak bağı oluşarak iş parçalar ı kuvvetlice

birbirine bağlanır. Elektrotlar arasında çok sayıda profiller meydana getirerek çok noktalı

kaynak yapılabilir. Ancak kullanılan kaynak makinasının gerekli ak ım ve basınç kapasitesi ile

nokta sayısı sınırlıdır. Diğer bir önemli avantajı dizayn amacına uygun ve arzu edilen şekilde

kaynak bağı oluşturacak çık ıntılar ın yuvarlak, oval veya dairesel gibi herhangi bir şekilde

yapılmasına uygun olmasıdır.

8/6/2019 Kaynak tek


186

Ş ekil 47 - Kabartma nokta kayna ğ ının prensibi. Ak ım kabart ılarda yo ğ unla şt ır ılarak prosesin bir stroku ile çok

sayıda kaynak yapılabilir. Ş ekilde gösterildi ğ i gibi farkl ı kal ınl ıktaki iki metalin kayna ğ ı için de

uygundur.

Bu proses ilave bir maliyet artışı getirmesine rağmen kaynak makinasının bir strokunda çok

kaynak noktası oluşturma, daha uzun elektrot ömrü ve farklı kalınlıklardaki metallerin

kaynatılması gibi avantajlara da sahiptir. Bir çok nokta kaynak makinası elektrotlar ı

değiştirilmek suretiyle profil kaynak makinasına dönüştürülebilir. Kabartılı profiller iş parçası

üzerine preste şekillendirilir. Kaynak her profilin merkezinden dışına doğru oluşacak şekilde

ayarlanmalıdır. Civata ve somunlar diğer metal parçalar ıyla profil kaynağı yardımıyla

birleştirilebilir. Böyle civata ve somunlar üzerinde çık ıntılar mevcut olarak kaynak için hazır

şekilde bulunur.

3. 4. 2. 2. 6. 1. 2- Nokta Kaynak Makinalar ı

Nokta kaynak makinalar ının birçok tipi mevcuttur. Kompleks ak ım - basınç çevrimi

gerektirmeyen hafif imalatlar için basit esnek kollu tipi yaygın olarak kullanılır. Bu

makinalarda alttaki elektrot kolu sabit dururken bir muylu üzerine monte edilmiş üst elektrot

bir yayla yüklenen ayak pedalı vasıtasıyla iş parçasına temas ettirilmek üzere aşağı indirilir.

Büyük makinalarda veya büyük hacimli işler için kullanılan makinalarda bu hareket bir hava

silindiri veya bir elektrik motoru ile sağlanır. Bu tip makinalar 1220 mm’ye kadar kurs aralığı ve 50 kVa’ya kadar transformatör kapasitesine sahiptirler. Bunlar öncelikle çeliklerin kaynağı

için kullanılırlar.

Büyük üretimler için kullanılan çoğu büyük kaynak makinalar ı pres tipindedirler. Bu tiplerde

hareket edebilen elektrot bir hava veya hidrolik bir silindirle sağlanan doğrusal bir harekete

sahiptir. Böyle makinalar arzu edilirse herhangi bir basınç kontrollü tipe adapte edilebilirler.

500 kVa’ya kadar kapasite ve 1525 mm kurs aralığında olanlar yaygındırlar. Bu tipin özel

amaçlı olanlar ı (çoklu kaynak kafası olanlar) seri üretimde yaygın olarak kullanılırlar. Bazılar ı

60 s’de 200 nokta kaynağı yapabilirler. Nokta kaynağı uygulaması, taşınabilir nokta kaynağı

tabancalar ının kullanılmasıyla yaygın olarak gerçekleştirilir. Her bir tabanca, güç kaynağına

8/6/2019 Kaynak tek


187

ve kontrol ünitesine esnek hava hortumu ve elektrik kablolar ı ile ve gerektiğinde soğutma için

su hortumlar ına bağlanır. Böyle ekipmanlar büyük iş parçalar ına kolaylıkla yaklaştır ılır ve

böylece bir kaynak makinasına çok büyük bir iş parçasının taşınması sözkonusu olmadan

kaynak yapma imkanı artar. Seyyar kaynak tabancalar ı, genellikle, bir operatöre ihtiyaç

duymaksızın tabanca pozisyonunu arzu edilen şekilde (üç boyutlu) programlayabilen veotomatik olarak nokta kaynağı üretebilen endüstriyel robotlar üzerine bağlanırlar.

3.4.2.2. 6.1.3- Nokta Kayna ğ ı Yapılabilir Metaller

Nokta kaynağının önemli avantajlar ından biri bütün ticari metallere uygulanabilmesi ve farklı

cins metalleri kaynak edebilmesidir. Kaynak, nadiren k ır ılgan olabilir. Tablo 8, nokta kaynağı

yapılabilecek metallerin kombinasyonunu vermektedir. Nokta kaynağı genellikle saclar

üzerine yapı

lması

na rağmen diğer formdaki metallerde nokta kaynağı

yapı

labilir.Haddelenmiş saclar ın nokta kaynağına uygun olmalar ı yanında çelik döküm ve bazı kokil

dökümler zorluk olmaksızın kaynak edilebilir. Alüminyum hariç çoğu metaller özel hazırlık

gerektirmezler. Ancak yüzey temizliği yapılmalıdır. Alüminyum ve mağnezyum

alaşımlar ında iyi netice alabilmek için kaynaktan önce mekanik veya kimyasal temizleme

yapılmalıdır.

Yüksek elektrik iletkenliğe sahip metaller, metalde oluşturulacak uygun sıcaklık ve metal -

elektrot direncinin yeterli düşüklükte olmasından emin olmak için temiz yüzeyler

gerektirirler. Gümüş ve bak ır, elektrik iletkenliklerinin yüksek olmasından dolayı zor kaynak

edilir. Fakat birçok bak ır alaşımlar ı halen kaynak edilebilmektedir. Kaynak bölgesine bitişik

su soğutma sistemi, bu tür metallerin sadece arzu edilen alanında uygun bir kaynak sıcaklığı

elde etmek için kullanılabilir. İki parçanın aynı kalınlıkta olduğu durumlarda normal prosesle

nokta kaynağı yapılabilecek pratik kalınlık sınır ı 3.2 mm’dir. Fakat ince bir parça 3.2 mm den

daha kalın diğer bir parçaya kolayca kaynak edilebilir. 12.5 mm kalınlıktaki iki çelik plakanın

nokta kaynağı, perçinleme sağlamlığında yapılabilmektedir.

3. 4.2. 2. 6. 2- Direnç Diki ş Kayna ğ ı

Bu yöntem nokta kaynağının değişik bir metodudur ve farklı olarak dönen disk veya merdane

şeklindeki elektrotlar kullanılır. Şekil 48’de gösterildiği gibi elektrotlar ın şekli hariç ekipman,

nokta kaynağı için kullanılanın aynısıdır. Dikiş bir seri nokta kaynaklar ından oluşur. Hadde

tipi nokta kaynak prosesinde iş parçası elektrotlar arasından geçerken ak ım bindirme ve

eliptik formdaki palslarla uygulanır.

8/6/2019 Kaynak tek


188

Tablo 8-Nokta kayna ğ ı olabilen metal kombinasyonlar ı

Ak ım yeterli seviyeye ulaştığı zaman merdaneler bir nokta kaynağı yapar. Bu nokta

kaynaklar ının sürekli olması parçalar ın sıvı ve gaz sızdırmaz şekilde birleşmesini sağlar. İş

parçalar ı ısınmasın diye kaynak zamanı ve iş parçasının hızı ayarlanmalıdır. Genellikle iş

parçası dışar ıdan su veya hava ile soğutulur. Ak ımın merdanelere aralıklı uygulanması

halinde bir seri nokta kaynağı yapılabilir. Dönen elektrotlara sürekli ak ım uygulanarak aynı

ekipmanla sürekli dikiş kaynağı yapmak mümkündür(Şekil 49). Kaynak hızı merdanelerin

kalınlık ve cinsine bağlıdır. Bu tip dikiş kaynağı, gaz tanklar ı, otomobil egzoz susturucular ı

veya ısı eşanjörleri gibi sıvı ve gaz sızdırmaz kaplar ın imalinde kullanılır. Ayr ıca içecek ve

mutfak eşyalar ı imalinde de kullanılmaktadır. İkinci tip direnç dikiş kaynağı metal plakalar

arasında alın kaynağı yapmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu proseste elektrik

direnci, kar şı kar şıya getirilen metaller arasında meydana getirilir. Fakat birleştirilecek

yüzeylere yak ın bölgelerdeki ısıyı azaltmak için 450 kHz kadar yüksek frekanslı ak ım

uygulanır. (Değişik bir metotta ısıtma için yüksek frekanslı indüksiyon ak ımı kullanılır).

8/6/2019 Kaynak tek


189

Ş ekil 48 - Diki ş kayna ğ ı prensibinin şematik gösterimi ve bir tank kenar ına uygulanması

Ş ekil 49- Ak ı şkan ta şı yan bir tank ın çepeçevre diki ş kayna ğ ı ile kaynat ılması

Parçalar kaynak sı

caklı

ğı

na ulaştı

ğı

zamanı

sı

nmı

ş yüzeyler bası

nç merdaneleri arası

ndangeçirilerek birbirine bastır ılır. Bu metodun en geniş kullanım alanı dikişli boru yapımıdır.

Fakat düz lamalardan yapılan yapısal şekillerin imalatında da kullanılmaktadır. 0.13 mm’den

19 mm ve daha kalın malzemeler 82 m / dak. gibi yüksek hızlarda kaynatılabilmektedir.

Yüksek frekanslı ak ım ve yüksek kaynak hızlar ının bir arada kullanılması ısıdan etkilenen

bölgenin çok dar olmasını sağlar. Farklı cins metaller dahil hemen hemen her cins metal, bu

yöntemle kaynatılabilir. Proses özellikle alüminyum ve bak ır gibi yüksek iletkenliğe sahip

metaller için caziptir.

8/6/2019 Kaynak tek


190

3. 4. 2. 2. 7- Direnç Kayna ğ ının Avantaj ve Dezavantajlar ı

Direnç kaynağı, özellikle seri imalatta kullanımı için çok sayıda avantajlara sahiptir.

1 - Çok hızlıdır

2 - Kullanılan makinalar yar ı veya tam otomatiktir

3 - Doldurma metali gerektirmediğinden malzeme tasarrufu sağlar

4 - Kalifiye operatör gerektirmez

5 - Farklı cins metaller kolayca birleştirilebilir

6 - Yüksek derecede emniyet ve tekrar üretilebilirlik mümkündür.

Şüphesiz direnç kaynağının bazı dezavantajlar ı da vardır. Bunlar ın başlıcalar ı şunlardır:

1 - İlk yatır ım masraflar ı fazladır

2 - Kontrol ekipmanlar ının bak ımı için usta personel gerektirir

3 - Bazı malzemelerin yüzeyleri kaynaktan önce özel hazırlama işlemleri gerektirebilir.

Direnç kaynağı en yaygın kullanılan birleştirme metotlar ından biridir. Fakat hızlı ısı girişi,

k ısa kaynak zamanı ve elektrotla iş parçasının hızlı soğuması yüzünden, nokta ve dikiş

kaynağında soğuma hızlar ı oldukça yüksektir. % 0.15 C’dan daha fazla karbon ihtiva eden

çeliklerde martenzit oluşur ve bu durumda kaynağı temperlemek için genellikle son

tavlamaya ihtiyaç duyulur.

3. 4.3- Optik Enerji Kullanan Kaynak Metotlar ı

3.4. 3. 1 - Elektron I şın Kayna ğ ı

Elektron ışın kaynağı, kaynatılacak metal üzerine dar bir ışın hüzmesindeki yüksek hızlı

elektronlar ın şiddetle düşürülmesi ile oluşan ısıdan faydalanılarak yapılan bir ergitme

kaynağıdır. Elektronlar ın kinetik enerjisi, iş parçasına çarpmalar ı ile ısıya dönüşür. Esas

olarak reaktif ve refrakter metalleri aşır ı saflıkta kaynatabilmek için geliştirilmiş olan bu

proses çok çeşitli uygulamalar için eşsiz kalitede kaynak dikişi verir. Proses, ışının iş

parçasına odaklanması için özel cihazlara ihtiyaç gösterir. Kullanılan elektron optik sistemi

Şekil 50’de gösterilmiştir. İşlem atmosferde de yapılabilmesine rağmen yüksek vakum ortamı

çok kullanılır.

8/6/2019 Kaynak tek


191

Ş ekil 50 - Elektron ı şın sisteminin şemati ğ i. Bu prosesle yüksek kaliteli derin ve dar diki şler elde edilebilir.

Üretilen elektronlar çok yüksek bir vakum ortamında odaklanmalıdır. Genellikle kaynak 0.13

- 133 MPa basınçta gerçekleştirilir. Fakat proses 0.13 - 13 Pa aralığındaki bir basınçta, hatta

atmosferik basınçta da uygulanabilir. Ancak ısının nüfuziyeti ve derinlik / genişlik oranı

basıncın artmasıyla azalır. Yüksek hızlı elektronlar yayması için tungsten flament, yüksek bir

AC voltaj ile yaklaşık 2200 oC’ye ısıtılır. Bir kontrol filtresi hızlandırma anodu ve odaklama

sargılar ı vasıtasıyla elektronlar yoğunlaştır ılmış bir ışına dönüştürülür ve 0.8 - 3.2 mm

çapında bir nokta olarak iş parçası üzerine odaklanır. İş parçalar ı vakum odasında elektron

tabancası altına yerleştirilir ve hareket ettirilir. Bu şartlar altında, vakum ergimiş kaynak

metalinin gazını alır ve kirlenmesini önler. Böylece çok yüksek kaliteli kaynaklar elde edilir.

Fakat gerekli vakum odasının boyutlar ı, tabii olarak, yerleştirilecek iş parçası boyutlar ı için

ciddi sınırlamalar getirir. Çözüm olarak, iş parçasının vakum odası dışında kalmasına

müsaade edecek şekilde elektron ışın kaynak makinalar ı geliştirilmiştir. Bu makinalarda

elektron ışını, vakum odası içindeki küçük bir orifis içinden geçerek iş parçasına çarpar.

Orifiste meydana gelebilecek sızıntılar ı yüksek güçlü vakum pompalar ı giderir. Bu makinalar,

iş parçasının tümünü içine alan makinalar ın bazı avantajlar ına sahip olmalar ına rağmen

yüksek nüfuziyet gücüne sahip değildirler (düşük basınçta çalışamazlar). Bundan dolayı

genişliği fazla olan dikişler meydana getirirler. Elektron ışın kaynağında genelde iki kademeli

voltaj kullanılır. Yüksek voltaj ekipmanlar ı 50- 100 kV uygular ve düşük voltaj tiplerinden

(10-30 kV) daha küçük nokta boyutu ve derin nüfuziyet sağlarlar. Fakat yüksek voltaj

üniteleri yüksek elektron hızlar ıyla önemli oranda zararlı olan X - ışını yayarlar ve böylece

pahalı korunma ve işi gözleme için indirek gözleme sistemi gerektirirler. Düşük voltaj

8/6/2019 Kaynak tek


192

tiplerinde üretilen X - ışını, vakum odasının duvarlar ı taraf ından absorbe edilecek şekilde

yeterli yumuşaklıktadır. Bunlar ın ayarlanması kolaydır ve iş parçası, gözleme deliklerinden

direk olarak gözlenebilir.

Elektron ışın kaynağı, ısıdan etkilenen dar bölgeler ile derin ve mükemmel kalitede kaynak

yapma imkanı sağlar. Diğer proseslerle kaynatılması zor olan zirkonyum, berilyum ve

tungsten gibi malzemeler elektron ışın kaynağıyla başar ılı bir şekilde kaynatılabilir. Fakat

kaynak pozisyonu mümkün olduğunca basit ve düz olmalıdır. 200 mm / s gibi yüksek bir

kaynak hızında iyi bir şekilde parametrelerin kontrolü yapılabilir. Genellikle koruyucu gaz

veya kaynak dolgu metali gerektirmez. Şekil 51’de gösterildiği gibi derin nüfuziyet yanında

çok dar kaynak dikişleri elde edilebilir. Yüksek güç ve ısı yoğunluğu 30 / 1 derinlik - genişlik

oranında bir ergime bölgesini, düşük ısı girişi, minimum çarpılma ve çok dar ısıdan etkilenen

bölge oluşturarak meydana getirebilir. Fakat aşır ı derinlik - genişlik oranı nedeniyle eksen

boyunca çatlamalar oluşabilir. Bu duruma, kaynak parametrelerinin tam olarak kontrolü ile

mani olmak mümkündür. Isıya duyarlı malzemeler ana metale zarar vermeksizin

kaynatılabilir. Genelde ön veya son ısıtma gerektirmez fakat ekipman oldukça pahalıdır ve

büyük hazırlık gerektirir. Ayr ıca vakum odası, yukar ıda da bahsedildiği gibi üretim hızını ve

kaynatılacak parça boyutunu sınırlar.

Ş ekil 51- Gaz - Tungsten ark ve elektron ı şın kayna ğ ı diki şlerinin mukayesesi

Görüldü ğ ü gibi boyutlar arasında büyük fark vard ır.

Proses aşır ı yüksek kalitede kaynak gerektiren veya arzu edilen neticeye diğer proseslerle

ulaşılamayan yerlerde en iyi şekilde kullanılabilir. Bu bak ımdan özellikle otomotiv ve

havacılık endüstrisinde rutin olarak kullanılmaktadır.

3. 4. 3. 2 - Lazer I şın Kayna ğ ı

LASER kelimesi, hızlandır ılmış radyasyon yayınımı ile ışık yükseltme anlamına gelen “Light

Amplification by Stimulated Emission of R adiation” kelimelerinin baş harflerinden meydana

gelmiştir. Lazer kaynağında ısı kaynağı olarak odaklanmış yüksek güçlü koherent

8/6/2019 Kaynak tek


193

monokromatik ışık ışını kullanılır. Bu ışın 10 kW / cm2 ’lik güç şiddeti ve 0.1 - 10 Joule’lük

düşük ısı girişi sağlar. Işın, derin nüfuziyet gücüne sahip, yönlendirilebilir, şekillendirilebilir

ve tam olarak odaklanabilir bir ışındır. Özellikle dar ve derin birleştirmeler için uygundur.

Yüksek şiddetli ışın, ana metal içinde, çok ince bir kolon şeklinde metal buhar ı meydana

getirir. Bu metal buhar ı kolonu 4 / 1’den daha büyük derinlik - genişlik oranına sahip kaynak meydana getirerek, oluşan kaynak boyunca ilerleyen bir sıvı banyosu taraf ından sar ılır. Lazer

ışın kaynağı, basit ergitme kaynaklar ı için ilave metal kullanmaksızın (ilave metal de

kullanılabilir) çok etkilidir. Bu proses farklı kalınlıklardaki değişik metaller için iyi bir

kaynak kalitesi ile başar ılı bir şekilde kullanılır. Lazerle üretilen derin nüfuziyetli kaynaklar

elektron ışın kaynağındakine benzer fakat daha fazla avantajlara sahiptir. Havadan geçmesi ve

bir vakum ortamına ihtiyaç göstermemesi bu yöntemin büyük bir avantajıdır. Bu avantajlar

şöyle sı

ralanabilir:

1- Bir vakum ortamına ihtiyaç duymaz

2 - X - ışını üretilmez

3 - Lazer ışını kolayca elde edilir ve yansıtıcılarla kolayca gönderilir

4- Sadece bir ışık ışını olduğundan kaynak ekipmanı ve iş parçası arasında fiziksel bir temas

yoktur ve ışın geçirgen malzemeler içinden geçerek iç k ısımlarda yapılacak kaynağa

müsaade eder.

Lazer ışınlar ı yoğunlaştır ıldığından, lazer kaynaklar ı küçük ve genellikle 0.025 mm’den

dardır. Böylece bu proses elektronik endüstrisinde kablo tellerini küçük elektronik parçalara

bağlama ve devreleri birleştirmede çok faydalıdır. Bindirme, alın ve T konfigürasyonlar ı

kullanılır. İzolasyonunu soymadan poliüretanlı kablo tellerini kaynatmak mümkündür. Lazer

izolasyonu buharlaştır ır ve kaynağı tamamlar. Elektron ışın kaynağındakine benzer şekilde

derinlik - genişlik oranı genişletilebilir. Eksenel çatlaklar bu yöntemde de oluşabilir. Lazer

ı

şı

n kaynağı

için gerekli ekipmanı

n maliyeti yüksektir. Fakat genellikle otomasyona uygundur ve yar ı kalifiye işçilerin kullanması için dizayn edilir. Şekil 52’de basit bir lazer sistemi

gösterilmiştir. Kaynaktan önce, birleşecek bölgeler muntazam bir şekilde kaynak için uygun

hale getirilmelidir. Endüstriyel anlamda en uygun lazerler, CO2 lazerleridir. Genelde çok

verimli değildirler ve çok güç harcarlar. Ayr ıca yansıyan veya saçılan lazer ışınlar ı kaynak

alanından çok uzak olunsa bile insan gözü için tehlikelidir ve bu bak ımdan gözler mutlaka

korunmalıdır.

8/6/2019 Kaynak tek


194

Ş ekil 52-Bir lazer sisteminin şematik gösterilimi. Bu sistemin avantajlar ından biri, elektron ı şın kayna ğ ında

oldu ğ u gibi bir vakum ortamına ihtiyaç göstermemesidir.

4 –SIVI- KATI FAZDA B İ RLE Ş T İ RME

4.1- Giri ş

Kaynağın iyi çözüm getirmediği yerlerde birçok birleştirme ve bağlama işlemleri vardır. Bazı

durumlarda kaynağın yüksek ısısı problem olabilir veya malzeme kötü kaynak kabiliyetine

sahiptir. Ayr ıca daha ekonomik alternatif metotlar olabilir. Böyle durumlarda düşük sıcaklıkta

birleştirme metotlar ı kullanılabilir. Kapiler birleştirme olarak da bilinen bu proseslerde

birleştirilecek iki yüzey arasındaki bağ bir doldurma metali kullanarak sağlanabilir. Bu esasa

göre gerçekleştirilen iki temel işlem sert ve yumuşak lehimlemedir. Bu proseslerde düşük

ergime dereceli metaller ergitilir, kapiler etkiyle iki katı yüzey arasındaki boşluğa emilir ve

katılaşmasına müsaade edilir.

4. 2- Sert Lehimleme (Pirinç Kayna ğ ı )

Sert lehimleme, ergime sıcaklığı 450 °C’nin üzerinde fakat birleşecek metallerinkinin altında

olan bir doldurma metali ve ısı kullanarak metallerin birleştirme işlemidir. Sert lehimlemeyi

yumuşak lehimlemeden ayıran en önemli fark sıcaklıktır.

8/6/2019 Kaynak tek


195

Aşağıdaki noktalar ile de kaynaktan farklılık gösterir.

1 - Lehim malzemesinin bileşimi ana metalden tamamen farklıdır.

2- Lehim alaşımının mukavemeti ana metalden oldukça düşüktür.

3 - Lehimleme alaşımının ergime noktası ana metalden daha düşüktür.4 - Birleşme kapiler etkiyle gerçekleşir.

Bu farklılıklar sebebiyle sert lehimleme birçok avantajlara sahiptir.

1 - Bütün metaller uygun lehimleme metaliyle birleştirilebilir. Proses, demir olmayan

metallerin demir cinsi metallerle veya ergime derecesi oldukça farklı metallerin birleştirilmesi

için oldukça uygundur.

2 - Kaynağa göre daha düşük ı

sı

gerektirdiğinden proses hı

zlı

ve ekonomik olarak uygulanabilir.

3- Düşük sıcaklık nedeniyle ısı etkisinde kalan bölgede meydana gelen problemler ile

çarpılmalar azdır. Bu bak ımdan daha ince ve karmaşık parçalar başar ılı olarak birleştirilebilir.

4- Sert lehimleme otomasyona çok uygundur ve seri imalat söz konusu olduğu zaman iyi

netice verir. Kuvvetli ve çözülmez bir bağlantı oluşturur.

Lehimli bağlantılar ın en önemli dezavantajı ise bağlantılar ın herhangi bir sebeple ısınması

sonucu bölgenin yumuşaması ve birleşmenin tahrip olma ihtimalidir. Bisiklet ve motosiklet

gibi vasıtalar ın lehimleme ile tamir edilen k ısımlar ında bu duruma sıkça rastlanır. Bu tür

sonuçlar lehimlemenin kabahati değildir. Fakat istenmeyen sonuçlara sebep olabilir. Netice

olarak bu tür problemlerin meydana gelebileceği parçalarda lehimleme kullanılacaksa

kullanıcı uyar ılmalıdır.

Sert lehimlemede birleşme bölgesindeki lehim malzemesini ergitmek için sıcaklık yükseltilir.

Soğumadan sonra elde edilen mukavemet iş parçası

ve doldurma yüzeyi arası

ndaki adhezyona bağlıdır. Sıvı hal kaynak prosesine benzemez. Çünkü kaynakta hem dolgu metali ve hem de

birleşecek parçalar ergidiği halde, lehimlemede sadece lehim malzemesi ergiyerek boşluğu

doldurur. Pirinç kaynağında (sert lehimleme) birleştirilecek parçalar kaynaktaki gibi hazırlanır

(Şekil 53). Sert lehimlemede birleşme bölgesi ya küçük boşluğa sahiptir veya boşluk yoktur.

Maksimum mukavemette bir bağ elde etmek için birleşecek yüzeylerin temiz ve kirlilikten

ar ınması gerekir. Boşluklar çok küçük bir toleransta olmalıdır. Isı kaynağı genellikle oksi -

asetilen alevidir.

8/6/2019 Kaynak tek


196

4. 2. 1- Lehim Malzemeleri

En çok kullanılan lehim malzemeleri bak ır ve bak ır alaşımlar ı, gümüş ve gümüş alaşımlar ı ve

alüminyum alaşımlardır. Tablo 9, en çok kullanılan lehim malzemelerinin bazılar ını ve

kullanma yerlerini listelemektedir. Bak ır genellikle çeliklerin, yüksek hız çeliği ve tungstenkarbür gibi yüksek ergime noktalı diğer alaşımlar ın lehimlenmesinde kullanılır. Bak ır ın

kullanımı koruyucu bir hidrojen atmosferi ve f ır ında yapılan lehimleme hariç hemen hemen

sınırlıdır. Fır ında yapılan lehimlemede bak ır iyi ak ıcılık gösterir ve temizleme tozu

gerektirmez. Bak ırla lehimleme düşük karbonlu çeliklerin puntalanması, vida işleme tak ımlar ı

ve seri imalatla yapılan tüplerin montajında yaygın olarak kullanılır.

Özel amaçlar için özel alaşım şeklinde çeşitli lehimleme malzemeleri kullanılır. Doldurma

metali seçiminde, sıvı metalin tane sınır ı nüfuziyeti ile birleşmenin gevrekleşmesini önlemeye

dikkat edilmelidir. Metaller arası gevrek bileşikler ve galvanik korozyona sebep olacak

kutuplaşma olabilir. Bu durumda ilgili faz diyagramı üzerinde çalışmanın faydalı olacağı

anlaşılır. Doldurma metalleri tel, şerit, halka ve doldurma macunu şeklinde bulunabilir. Bak ır

alaşımlar ı en eski lehimleme malzemesidir. Bugün bak ır - çinko alaşımlar ı, çelik, dökme

demir ve bak ır ın lehimlenmesinde yaygın olarak kullanılır. Bak ır- fosfor alaşımlar ı, fosforun

bak ır oksit filmini azaltması nedeniyle bak ır ın tozsuz lehimlenmesi için faydalıdır. Manganez

bronzlar ı da lehimleme amacıyla kullanılır. Saf gümüş, titanyumun lehimlenmesinde

kullanılır.

Gümüş lehimleri (yumuşak , gümüş - bak ır- çinko alaşımlar ı) çelik, bak ır, pirinç ve nikelin

birleştirilmesinde kullanılır. Bu lehim alaşımlar ı pahalı olmasına rağmen, az bir miktar

gerektiren yerlerde birleşme başına maliyet düşüktür. Gümüş alaşımlar ı paslanmaz çeliklerin

lehimlenmesinde de kullanılır. Fakat lehimleme sıcaklığı karbür çökelme aralığında

olduğundan sadece stabilize olmuş veya düşük karbonlu paslanmaz çeliklerde süreklikorozyon direnci arzu edilirse bu alaşımlarla lehimlenmesi gerekir. % 6-12 silikon ihtiva eden

alüminyum - silisyum alaşımlar ı, alüminyum ve alüminyum alaşımlar ının lehimlenmesi için

kullanılır.

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


198

Tablo 9 - Yayg ın alarak kullanılan lehim metalleri ve kullanma yerleri

8/6/2019 Kaynak tek


199

4.2.1.2 - Tozlar

Tozlar lehimlemede çok önemli bir eleman olup aşağıdaki görevleri yerine getirir:

1 - Isınmadan önce yüzeyde bulunabilen oksitleri çözer

2 - Isıtma sırasında oksitlerin oluşmasını önler 3 - Ergimiş lehim metalinin yüzey gerilimini düşürür ve böylece ergimiş lehimin birleşme

aralığına girmesini sağlar

Lehim birleşmelerinin kalite ve düzgünlüğünü etkileyen önemli faktörlerden biri temizliktir.

Bu amaçla sert lehimlemede tozlar ın kullanılması esastır. Tozlar az miktarda oksit

çözmelerine rağmen oksit temizleyici değildirler. Toz uygulanmadan önce kir, özellikle yağ,

lehimlenecek yüzeylerden giderilmelidir. Boraks yaygın olarak kullanılan bir lehimleme

tozudur. Normal boraks içindeki nem, toz ısıtıldığında hava kabarcığına sebep olduğundan

ergimiş boraks kullanılmalıdır. Ayr ıca ergimiş doldurma metalinin ıslatma özelliğini arttırmak

için nemlendiriliciler ilave edilir. Bu amaçla ergimiş boraksa pasta şeklinde alkol

kar ıştır ılabilir.

Borakstan daha düşük ergime noktasına sahip ve oksitleri gidermede daha etkili birçok

modern tozlar mevcuttur. Tozlar ana metale uygun olarak seçilmelidir. Pasta şeklindeki tozlar

daha ziyade f ır ın, indüksiyon ve daldırma lehimleme için kullanılır. Pasta veya granül

şeklindeki tozlar torkla lehimlemede kullanılır. Fır ında, indüksiyonda ve daldırma

lehimlemede toz yüzey üzerine sürülür. Torkla lehimlemede toz içine lehim malzemesinin

ısıtılmış ucu batır ılarak kullanılır. Alüminyum için tozlar genellikle metalik kaya tuzu

kar ışımıdır. Temel olarak tozun % 15–85’ini sodyum ve potasyum kloritleri oluşturur.

Floritler veya lityum bileşikleri gibi aktivatörler ilave edilir. Bu tozlar alüminyum üzerindeki

yüzey oksitlerini çözmez.

Çoğu lehimleme tozlar ı koroziftir ve artıklar ı lehimleme tamamlandıktan sonra iş üzerinden

kaldır ılmalıdır. Bu hal özellikle alüminyumlarda önemlidir. Daha sonra değinileceği gibi

alüminyumun lehimlenmesi için tozlama yöntemlerini geliştirmeye büyük gayretler sarf

edilmektedir.

8/6/2019 Kaynak tek


200

4. 2. 1. 3- Sert Lehimlemenin Uygulanması

Lehim malzemesi birleştirilecek bölgelere üç değişik yöntemle ergitilerek uygulanır. En eski

ve yaygın kullanılan metot torcla lehimlemedir ve lehim malzemesi tel veya çubuk

şeklindedir. Torcla lehimlemede genellikle oksi - asetilen alevi kullanılır. Ana metal ve

lehimleme teli torcla yeterli sıcaklığa ısıtılır. Bu durumda sadece lehimleme metali ergiyerek

birleşme bölgesine damlar. Damlayan sıvı lehim malzemesi kapiler etkiyle birleşecek

parçalar ın ara yüzeyine akarak bölgeyi doldurur. Ana metalin ısıtılmasındaki esas gaye lehim

malzemesini ergitmek, ergiyik halde kalmasını ve birleşme bölgesine rahatça akmasını

sağlamak olmasına rağmen, gerçek ergitme torc ile yapılır. Önemli derecede iş gücü

gerektiren bu metotta uygulama dışardan yapıldığından lehim malzemesinin ara yüzeye

tamamen girmesi için yoğun dikkat gerektirir. Bu amaçla lehim malzemesi, ısıtmadan önce

birleşme bölgesine tel veya levha şeklinde konmalıdır. Konstrüksiyonun uygun olduğu

yerlerde, Şekil 54’te gösterildiği gibi parçalar montaj edilmeden önce lehim malzemesi

birleşme bölgesindeki boşluklara halka veya levha şeklinde yerleştirilebilir. Bu yol izlendiği

zaman düzenli montaj için genellikle parçalar bir işkence, perçin, yapıştırma veya punta

kaynağı ile tutturulmalıdır.

Bu gibi ön yüklemeli bağlantılarda temasla birlikte diğer yüzeyin kapiler etkisiyle doldurma

metalinin birleşecek yüzeylerden uzaklaştır ılmamasına dikkat edilmelidir. Kapiler etki,

birleşme bölgesi olsun veya olmasın en küçük aralığa ergimiş lehim malzemesini daima

çekecektir. Ayr ıca birleşecek parçalar arasında gerekli boşluğun bulunmaması veya sık ışmış

havanın kaçması için tedbir alınmamış olması doldurma metalinin araya sızmamasına sebep

olur. Hatta birleşme bölgesindeki boşluk veya kanallar, lehim metalini saklar şekilde

davranabilir. Özellikle kompleks montajlar söz konusu olduğu zaman parçalar ı düzenli bir

şekilde tutmak için özel sık ıştırma elemanlar ı kullanılır. Bu parçalar genellikle genleşmeyiönleyen yaylar ihtiva ederler (özellikle farklı cins metaller birleştirilecekse).

8/6/2019 Kaynak tek


201

Ş ekil 54- Birle şme bölgesine düzenli bir şekilde akmasını sa ğ lamak için levha veya tel şeklindeki

lehim malzemesinin uygulanma yöntemine örnekler.

4. 2. 1. 4- Lehimlemede Kullanılan Isıtma Metotlar ı

Sert lehimleme için genel bir ısı kaynağı bir gaz alev torcudur. Bu torcla lehimleme

yönteminde oksi - asetilen, oksi-hidrojen veya diğer gaz alevleri kullanılır. Çoğu tamir

lehimlemeleri esnekliği ve basitliği nedeniyle bu yolla yapılır. Bu yöntemin önemli

dezavantajı üniform ısıtma sağlamada ve düzgün sıcaklık kontrolündeki zorluklarla, kalifiyeiş gücü gerektirmesidir. Torcla lehimlemede, ısıtmayı hızlandırmak ve gerekli ustalığı

azaltmak için özel şekilli torclar kullanılır.

Büyük miktarda lehimleme, kontrollü atmosfer veya vakum f ır ınlar ında yapılır. Özellikle

küçük parçalar için yüksek hızda üretim yapabilen sürekli tip f ır ınlar kullanılır. Bu tür f ır ında

lehimlemede lehim metali iş parçası içine bastır ılmalıdır. Eğer iş parçası ön montaj halinde ve

parçalar ı düzenli olarak uygun bir basınçla tutacak şekilde değilse, lehimleme bağlantı

elemanlar ı kullanılmalıdır. Lehimlenecek montajlar genellikle bu tür tutturma elemanlar ı

gerektirmeyecek şekilde dizayn edilebilir. Daha ziyade hafif bir basınç yeterli olur.

Lehimleme sıcaklığı çok iyi bir şekilde kontrol edilebildiği ve kalifiye iş gücü gerektirmediği

için f ır ında lehimleme özellikle seri üretim için daha uygundur. Ya kutu şeklinde veya sürekli

tip f ır ınlar kullanılabilir. Sürekli f ır ınlar seri şekilde imal edilecek işler için daha uygundur.

Fır ında lehimlemede parçalar tamamen ısındığından kompleks şekilli parçalar ın

lehimlenmesinde avantajlara sahiptir. Eğer f ır ın atmosferi oksit filmini azaltabilirse, toz

gerekmeyebilir. Reaktif metaller daha ziyade bir vakumlu f ır ında lehimlenir. Kuvvetli

bindirme veya alın birleştirmeler için f ır ında difüzyon ile birleştirme yapılır. Burada sıcaklık

8/6/2019 Kaynak tek


202

ve zamanın düzgün olarak kontrol edilmesiyle iş parçalar ına lehim difüze olur (1/2 - 24 saat

zaman aralığında). Lehim ergimiş bir tuz veya metal banyosunda yapılabilir. Tuz banyosunda

lehimlemede, parçalar, sıcaklığı sürekli olarak lehim metalinin ergime sıcaklığının hemen

üzerinde tutulan ergimiş bir tuz banyosuna daldır ılarak ısıtılır. Bu metot üç önemli avantaja

sahiptir.

1 - İş parçası ısıtma ortamıyla sürekli temasta olduğu için çok hızlı ısınır.

2 - Tuz banyosu oksidasyonu önlemek için bir koruyucu ortam olarak davranır.

3 - Tuz banyosunun sıcaklığı esas metalin ergime noktasının altında olduğu için, aşır ı ısıtma

tehlikesi olmaksızın ince parçalar daha kalın parçalara kolayca birleştirilebilir.

Bu son madde prosesin alüminyumun lehimlenmesi için çok uygun olduğunu gösterir.Parçalar ın bir bağlayıcı elemanla (veya önceden herhangi bir şekilde bağlanmış olmalar ı

gerekir) tutturulmalar ı ve lehimleme metalinin iş parçasına yerleştirilmiş olması esastır.

Banyonun arzu edilen sıcaklıkta kalmasını sağlamak için lehimlenecek parçalar ın miktar ı ve

ağırlığına bağlı olarak banyo hacminin büyük olması gerekir. Daldırma lehimlemede parçalar

ergimiş lehim metali banyosuna bağlanır. Banyo hem gerekli ısıyı, hem de bağlantı için lehim

malzemesini sağlar.Genellikle lehim metali, daldır ılmış parçanın her taraf ını kaplayacağından

gereksiz lehim malzemesi sarf ına sebep olur. Bu yüzden teller gibi sadece küçük parçalar bu

yöntemle lehimlenir.

İndüksiyonla lehimlemede ısıtma için yüksek frekanslı indüksiyon ak ımı kullanılır. Proses,

yaygın kullanımına sebep olan aşağıdaki avantajlara sahiptir.

1- Isıtma çok hızlıdır (işlemin tamamlanması için sadece birkaç saniye gereklidir).

2- Operasyon kolayca yar ı otomatik yapılabilir ve böylece yar ı kalifiye iş gücü kullanılabilir.

3- Isıtma sargılar ının şekli ve k ısa ısıtma zamanı nedeniyle sıcaklık birleşmenin dar bir alanına yoğunlaştır ılabilir. Bu durum pullanma, renklenme ve çarpılmayı azaltır.

4- Üniform neticeler her zaman elde edilebilir.

5- Isıtma sargılar ı nispeten basit olduğu için çok çeşitli işler tek bir güç ünitesi ile

lehimlenebilir.

Yüksek frekanslı güç kaynağı üniteleri, küçük veya büyük kapasitede çok uygun maliyetlerde

elde edilebilir. Sadece verilen bir işe göre indüksiyonla lehimlemeyi adapte etmek için gerekli

özel ekipman, istenen alanda ısıtmayı sağlayan ve birleşme bölgesine uygun basit bir ısıtma

sargısıdır. Bu tür sargılar, içinden soğutma suyu geçen bak ır borulardan şekillendirilir.

8/6/2019 Kaynak tek


203

Doldurma metali, bölge ısıtıldıktan sonra elle ilave edilmesine rağmen, operasyonu

hızlandırmak ve daha üniform birleşme elde etmek için sık ıştır ılmış parçalar kullanmak pratik

bir çözümdür. İndüksiyonla lehimleme çok hızlıdır ve yüzey temizliliğini etkilemeksizin,

gümüş kaplama gibi düzgün yüzeyli parçalar ı lehimlemek için kullanılır. Bazen nokta

kaynağına benzer şekilde birleştirilecek parçalar iki elektrot arasında basınç altında tutularak alternatif elektrik ak ımı geçirilir ve dirençle lehimleme yapılır. Fakat direnç kaynağından

farklı olarak direncin çoğu karbon veya grafitten yapılmış elektrotlardan sağlanır. Böylece

metal ısısının çoğu sıcak elektrotlardan kondüksiyon ile sağlanır. Bu proses genellikle lehim

iletkenleri, kablo bağlantılar ı vb. elektriki ekipman imalatında kullanılır. Uygun kaynak

ekipmanlar ı dirençle lehimleme için adapte edilerek kullanılır. Ayr ıca yüksek enerjili bir

kuartz lambası ile sağlanan infrared ısıtma ile de lehimleme yapılabilir.

4.2. 1. 5- Toz Giderme

Bütün lehimleme tozlar ı, korozif olmamasına rağmen birçoğu koroziftir. Dolayısıyla artık

tozlar tamamen kaldır ılmalıdır. Yaygın olarak kullanılan tozlar ın çoğu sıcak suda çözülebilir

ve bu yüzden gidermek zor değildir. Birkaç dakika sıcak su tank ına daldırma iyi netice

verecektir. Genellikle, artık tozlar ı sıcakken kaldırmak daha iyidir. Kum veya tane ile

muamele etmede toz kaldırmada etkili bir metottur.

4.2. 1. 6- Tozsuz Lehimleme

Lehimleme tozunun kullanılması ve tozun giderilmesinin fazladan maliyet getireceği açıktır.

Özellikle karmaşık birleştirme ve montajlar ın söz konusu olması nedeniyle maliyet iyice artar.

Sonuçta toz gerektirmeyen, özellikle alüminyumun lehimlenmesinde, geliştirme yollar ı

aranmaktadır. Otomobil radyatörleri gibi ağırlığın önemli olduğu yerlerde, ısı transfer

uygulamalar ında kullanım için düşük ağırlığı ve iyi ısı iletkenliği nedeniyle alüminyumun

belli avantajı vardır. Alüminyumun lehimlenmesi düşük ergime noktalı ve yüksek galvanik

potansiyelli refrakter oksit filmi taraf ından zorlaştır ılır. Fakat komplike vakum f ır ın teknikleri

kullanılarak (0.0013 Pa - 1xl0-5 bar basınçlı ) alüminyumun tozsuz lehimlenmesi başar ılır. Az

miktarda oksijen, nitrojen ve diğer gazlar ın absorbe olmasına yardım etmek için gaz giderici

metal kullanılır. Bu metal gazlar ı vakuma alır veya alüminyumdan uzaklaştır ır. Alüminyum

lehimlenmeden önce dikkatli bir şekilde yağlardan ar ındır ılmalı ve birleşme dizaynı iyi

değerlendirilmelidir. Keskin V-ağızlı birleşmeler iyi netice verir. Alüminyumun açık havada

indüksiyonla tozsuz lehimlenmesinde bir parça başar ı sağlanmıştır. Bu durumda alüminyum

lehimleme metali yaklaşık % 7 silikon ve % 2.5 magnezyum ihtiva eder. Oluşan magnezyum

buhar ı alüminyumun yüzeyindeki oksidin bir k ısmını azaltır ve böylece lehimleme metalinin

akmasına ve alüminyumun yüzeyini kaplamasına sebep olur.

8/6/2019 Kaynak tek


204

4.2. 1. 7 - Lehimlenecek Birle ştirmelerin Dizaynı

Lehimlemede birleştirme dizaynı önemlidir. Şekil 55’de görüldüğü gibi lehimleme ile

kuvvetli bağlantılar elde etmek için geniş temas alanı sağlanmalıdır. Lehimlemede üç çeşit

birleştirme tarzı kullanılır ve bunlar alın, geçmeli ve bindirme veya makaslamadır. Buörnekler iyi ve kötü dizayn şekilleri, aynı şekilde belirtilmiştir. Genellikle lehimlenmiş

birleşmenin mukavemeti, esas metalinkinden düşük olduğundan yeterli mukavemet, yeterli

birleşme alanı kullanarak elde edilmelidir. Maksimum mukavemet gerektiğinde genellikle

bazı bindirme birleştirme tipleri kullanılır. Eğer birleştirmeler daha dikkatli yapılırsa, metalin

kalınlığının 1-1.25 katı bir bindirme alanı ana metalinki kadar yüksek mukavemet verebilir.

Fakat rutin birleştirmelerde, metal kalınlığının üç katına eşit bir bindirme kullanmak en

iyisidir. İyi elektrik iletkenliği genellikle malzeme kalı

nlı

ğı

nı

n 1.5 katı

bir bindirme ile eldeedilebilir.

Eğer maksimum birleştirme mukavemeti arzu edilirse lehim metali mukavemetini kazanması

için yeterince soğuyuncaya kadar ısıtma sırasında parçalara biraz basınç uygulamak

gereklidir. Bir çok durumda, gerekli basınç uygun birleşme ve dizayn seçimi ile kendiliğinden

sağlanabilir. Lehimlenecek birleşme dizaynında, birleşme bölgesine gazlar ın hapis

olmayacağından emin olmak gerekir. Sık ışmış gazlar ısıtma sırasında basınç oluşturacağından

birleşme bölgesine doldurma metalinin ak ışını önleyebilir.

Ş ekil 55- Sert lehimleme için birle ştirme örnekleri. İ yi dizaynda ince ba ğ layıcı ve geni ş temas alanı gerekir

8/6/2019 Kaynak tek


205

4. 2. 1. 8- Lehim Kayna ğ ı

Doldurma metalini dağıtmak için kapiler etki olmadığından lehim kaynağı, sert lehimlemeden

farklılık arz eder. Burada ergimiş doldurma metali oksi - asetilen gaz kaynağındaki gibi çekim

ile nispeten düşük sıcaklıklar gerektirdiği ve çarpılma minimum olduğu için, çelik parçalar ve

dökme demirlerin tamirinde oldukça verimlidir. Fakat sert lehimleme, öncelikle imalatta

birleştirme işlemi olarak kullanılır. Düşük ısı grafit şeklini değiştirmediği ve proses iyi

ıslanma özelliği gerektirmediği için bazı dökme demirlerin birleştirilmesinde de caziptir.

Mukavemet, kullanılan lehim metali taraf ından belirlenir ve tamir edilecek parçalarda tam

mukavemet arzu edilirse önemli oranda lehim metali biriktirilmesi gereklidir. Bütün lehim

kaynaklar ı bir oksi-asetilen torcu ile yapılır. Doldurma metali ilave edilmeden önce yüzeyler,

ince bir lehimleme metali ile kalaylanmalı

dı

r. Çeşitli fabrikasyon işlemlerinde kullanı

lması

narağmen pirinç kaynağının esas kullanıldığı alanlar demir dökümler gibi parçalar ın tamir ve

bak ımıdır.

4 2. 1. 9- Lehimlenmi ş Ba ğ lant ılar ın Tabiat ı ve Mukavemeti

Kaynaktaki gibi lehim ara yüzeyinde tamamen kuvvetli metalürjik bir bağ oluşur. Bağlama

mukavemetine, temiz yüzeyler, uygun aralık, iyi terleme ve iyi ak ıcılık ta katk ıda bulunulur.

Meydana gelen mukavemet çok yüksek olabilir. Öyle ki; lehim alaşımınınkinden kesinlikle

yüksek olması yanında ana metalinkinden daha yüksek mukavemet elde edilebilir. Bu

mukavemeti elde edebilmek optimum işlem ve dizaynı gerektirir.

Bağ mukavemeti birleştirilecek parçalar arasındaki boşluğun kuvvetli bir fonksiyonudur.

Lehim metali bağlantıyı ıslatacak ve arasına akacak şekilde, birleştirmede yeterli boşluk

olmalıdır. Fakat bunun ötesinde mukavemet lehim malzemesininkine göre birleştirme

kalınlığının bir fonksiyonu olarak azalır. Boşluk, lehim malzemesinin tipine bağlı olarak

önemli bir şekilde değişir. Bak ır, bir hidrojen ortamında ısıtıldığı zaman aralık gerektirmez.

Gümüş alaşımlar ından lehim malzemeleri yaklaşık 0.04-0.05mm ve 60-40 pirinci ile demir ve

bak ır lehimlenirken ise yaklaşık 0.5 -0.75 mm bir boşluk gerektirir.

Islanma kabiliyeti, lehim malzemesi ve ana metal arasındaki yüzey geriliminin kuvvetli bir

fonksiyonudur. Eğer iki metal orta derecede difüze olmuş durumda ise ıslanma kabiliyeti,

genellikle iyidir. Bazen bu özellik, kalay - kur şun lehimi kabul edecek şekilde (lehim

kaplanmış çelikler gibi) iyileştirilebilir. Ak ıcılık, ergimiş lehim malzemesinin akmaözelliğinin bir ölçüsü, metalin sıcaklığı, yüzey temizliği ve boşluğun bir fonksiyonudur.

8/6/2019 Kaynak tek


206

4.3- Yumu şak Lehimleme

Yumuşak lehimlemede, doldurma metalinin ergime sıcaklığı 450 °C’nin altındadır. Bağ

mukavemeti nispeten düşüktür ve birleşme lehim ve esas metal arasındaki adhezyon neticesi

meydana gelir.

4.3.1- Lehim Metalleri

Çoğu lehimler, çok az miktarda (genellikle % 0.5’den az) antimuan ihtiva eden kur şun ve

kalay alaşımlar ıdır. Birleşme özelliklerini geliştirmek ve özel uygulamalar için kalay - çinko,

kur şun - gümüş, kadmiyum - gümüş, çinko – alüminyum alaşımlar ı kullanılır. En çok

kullanılan üç alaşım % 60, 50 ve 40 kalay ihtiva eder ve ergime noktası 241 °C’nin altındadır.

Bileşim oranlar ı % 5 Pb - % 95 Sn ile% 70 Pb - %30 Sn arasında değişir. Kalay pahalı

olduğundan, yüksek kalay ihtiva edenler sadece yüksek ak ıcılık gerektiren yerlerde kullanılır.

Otomobil kaborta işlerinde olduğu gibi mukavemet gerektirmeyen yerlerde çentik ve

boşluklar ı doldurmak için lehim sadece % 20-30 kalay ihtiva eder. Cu - Au , Sn - Pb

alaşımlar ı lehimlemede kullanılan ilk alaşımlardır. Çeşitli amaçlar için diğer lehim alaşımlar ı

geliştirilmiştir. Antimuanlı kalay alaşımlar ı, elektriki uygulamalar için faydalıdır. Bizmut

alaşımlar ı çok düşük ergime noktasına sahiptir. Alüminyum, daha çok kalay - çinko,

kadmiyum - çinko veya alüminyum - çinko alaşımlar ı ile lehimlenir. Kur şun - gümüş veya

kadmiyum - gümüş alaşımlar ı yüksek sıcaklıklarda çalışma için kullanılabilir ve indium -kalay alaşımlar ı metali cama birleştirmede faydalıdır.

4. 3.2- Lehimleme Tozlar ı (Pastalar ı )

Sert lehimlemedeki gibi, yumuşak lehimlemede de metal temiz olmalıdır. Bu amaçla tozlar

kullanılır fakat toz (pasta) uygulanmadan önce bütün kir, yağ ve gresin temizlenmesi gerekir.

Lehimleme tozlar ı çok miktarda kirlilikleri giderme kabiliyetine sahip değildir. Tozlar

genellikle, organik, organik asit veya organik reçinelerden oluşmuştur. Genel bir çözelti Zn -Al klorittir. Kimyasal reaktiflikleri ve korozyona dirençleri nedeniyle her bir uygulamaya

türüne göre toz seçilmelidir.

Lehim pastalar ı, korozif ve korozif olmayan tozlar şeklinde sınıflandır ılır. En yaygın korozif

olmayan toz alkollü rosindir (rosin turpentinin destilasyonundan sonra çöker). Eğer yüzeyler

temizse bu pasta bak ır, pirinç ve kalay, kadmiyum veya gümüş kaplanmış yüzeyler için

uygundur. Anilin fosfat daha aktif korozif olmayan bir tozdur fakat toksit gazlar verdiği için

kullanımı sınırlıdır. Bak ır ve pirinç için uygun olması yanında alüminyum, çinko, çelik ve

nikel içinde kullanılabilir.

8/6/2019 Kaynak tek


207

Genelde kullanılan iki çeşit korozif pasta hidroklorik asit, çinko ve amonyum kloridlerin bir

kar ışımıdır. Asidik pastalar çok aktiftir fakat yüksek korozif etkiye sahiptirler. Klorid pastalar,

alüminyum, bak ır, pirinç, bronz, çelik ve nikel üzerine eğer yüzey üzerinde yağ yoksa

etkilidir. Korozyondan korunmak için lehimlemeden sonra tozlar su ile yıkanarak tamamen

giderilmelidir. Elektriki birleştirmelerde korozyonu önlemek için organik reçineler kullanılmalıdır.

4. 3. 3- Lehimleme İ çin Isıtma

Lehimleme sıcaklıklar ı genel olarak 180 - 245 °C arasındadır. Sert lehimleme için uygun olan

birçok ısıtma metodu yumuşak lehimleme için de kullanılabilmesine rağmen, f ır ın ve tuz

banyosunda ısıtma nadiren kullanılır. Tel uçlar ının lehimle birleştirilmesinde, otomobil

radyatörlerinde, kalaylamada ve özellikle elektronik işler için daldı

rma lehimleme yaygı

nolarak kullanılır. Çok sayıda aynı cins parçalar lehimlenecekse indüksiyonla ısıtma daha

caziptir. Fakat günümüzde hala çok miktarda lehimleme elektrik lehimleme havyalar ı veya

ütüleriyle yapılır. Bunlar ın kullanılmasının temel gerekçesi yeterli ısı kapasitesine sahip

olmalar ıdır. Düşük ergime noktalı lehimler için infrared ısı kaynağı kullanılır. Sert

lehimlemedeki gibi birleşme bölgeleri lehim veya bir tel şeklinde beslenebilen doldurma

metaliyle sık ıştır ılabilir. Isıtma metodu hangi yolun izleneceğini belirler. Bu işlem daha çok

otomatik ekipmanlar ile elektronik endüstrisi ve hava veya sıvı sızdırmaz bağlantılarda

kullanılır. Ultrasonik lehimlemede ergimiş lehim, bileşecek yüzeylerden oksit tabakasını

parçalayan transduser vasıtasıyla ultrasonik kavitasyona maruzdur. Bu durumda koruyucu

toza gerek yoktur.

4. 3.4 - Lehimlenecek Ba ğ lant ılar ın Dizayn ve Mukavemeti

Lehimlenmiş bağlantılar 1.72 MPa’lık kesme mukavemetine nadiren dayanırlar. Bundan

dolayı, iyi bir mukavemet istenirse lehimlenmiş bağlantılar ın kullanılmaması gerekir veya

yuvarlak conta kilit bağlantılar ı gibi bazı mekanik bağlantılar lehimlemeden önce o bölgede

kullanılmalıdır. Alın birleştirmeleri asla kullanılmamalı ve soyulma etkisinin olduğu

dizaynlardan kaçınılmalıdır. Lehimleme yapılmış bir bağlantı yüksek sıcaklıklarda sınırlı bir

hizmet verebilir. Dolayısıyla lehimleme genel olarak yapısal mukavemet gerektiren yerlerde

kullanılmamalıdır. Yumuşak lehimleme için en uygun birleştirme şekli geniş temas alanı

nedeniyle kesme gerilmelerine maruz bindirme birleştirmedir. Lehimlenmiş bağlantılar

yapmada, lehim katılaşma sıcaklığının altına soğuyuncaya kadar oynama meydana gelmemesi

için parçalar sık ıca tutulmalıdır. Aksi takdirde bağlantıda çok sayıda çatlaklar oluşacak ve

mukavemet önemli ölçüde azalacaktır.

8/6/2019 Kaynak tek


208

4. 3.5 - Toz Giderme

Korozyonu önlemek veya iyi görünüm için toz veya pasta lehimlenmiş bağlantılardan

temizlenmelidir. Eğer tozda kullanılan çözücü (solvent) cinsi biliniyorsa toz temizleme kolay

başar ılır. Suda çözülebilen tozlar sıcak su veya bir f ırça ile temizlenebilir. Alkol çoğu rosin

tozlar ı temizler. Çoğu pastalarda olduğu gibi toz gres ihtiva ediyorsa sıcak su muamelesinden

sonra bir gres çözücü kullanılabilir.

5- YÜZEY KAPLAMA İŞ LEMLER İ

5. 1-Giri ş

Yüzey kaplama, farklı bileşimdeki bir metal veya bir alaşım malzemesini yüzey üzerine veya

ana metalin bir kenar ına biriktirmektir. Esas gayesi, aşınma, abrazyon veya kimyasal

reaksiyonlara kar şı direnci iyileştirmektir. Gaz - alev, ark veya plazma - ark metotlar ı

kullanılır. Biriktirilen malzeme genellikle ana metalden daha sert olduğundan proses sert

yüzey oluşturma diye isimlendirilir. Fakat bu her zaman doğru değildir. Bazı durumlarda

bronz gibi yumuşak bir metal, sert bir ana metal üzerine uygulanır.

5. 2- Kaplama Malzemeleri

Yüzey kaplamada yaygın olarak kullanılan malzemeler aşağıda sıralanmıştır.

1 - Karbonlu ve düşük alaşımlı çelikler

2 - Yüksek alaşımlı çelikler ve dökme demirler

3 - Kobalt esaslı alaşımlar

4 - Monel, Nikrom ve hastelloy gibi nikel esaslı alaşımlar

5- Bak ır esaslı alaşımlar

6 - Paslanmaz çelikler

7 - Oksit, borit, silikat vb. seramik ve reflakter malzemeler

5.3- Yüzey Kaplama Metotlar ı ve Uygulaması

Yüzey kaplama malzemeleri, oksi - yanıcı gaz, korumalı metal ark, gaz metal ark, gaz

tungsten ark, toz altı ark ve plazma ark ı içine alan gaz alev veya ark kaynak metotlar ının

hemen hemen hepsi vasıtasıyla kaplanacak malzeme üzerine biriktirilebilir. Ark kaynağı,

yüksek ergime sıcaklığına sahip alaşımlar ın biriktirilmesi için yaygın olarak kullanılır. Eğer

geniş yüzeyler kaplanacaksa veya çok miktarda malzeme biriktirilecekse toz altı ark kaynağı

faydalıdır. Plazma ark prosesi yüksek sıcaklığı sebebiyle daha fazla kapasiteye sahiptir.

Kaplama malzemesinin tam ergimesini sağlamak için bir transfer ark ı kullanılır ve kaplama

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


211

5. 3.1.2- Püskürtülen Metallerin Özellikleri

Püskürtme metallerinin beklenen özellikleri, küçük parçacıklar şeklinde k ır ılması, ergimiş

parçacıklar ın hava ile kar ışması ve ana metale çarpar çarpmaz hızlıca soğumasıdır. Netice

olarak metal oksidi veya daha sert parçacıklar ihtiva eden kaplamalar fazla gözenekli ve

işlenmiş durumdakilerden daha k ır ılgandırlar. Genelde dökme metallerin özelliklerinin

çoğuna sahiptirler. Fakat bu özellikler püskürtülmüş metalleri özellikle abrasyon ve aşınmaya

dirençli yapar ve taşıma yüzeyleri oluşturur. Gözenekli oluşu yağlayıcıyı üzerinde tutar ve

yağlamanın devamlılığını sağlar. Püskürtme kaplamalar sadece % 85 - 90 yoğunluğa ve

işlenmiş metallerin mukavemetinin yaklaşık 1/2 - 1/3’üne sahip olmasına rağmen onlar kadar

iyi elektrik iletkenliğine de sahiptirler.

5.3.1.3- Metal Püskürtme Uygulamalar ı

Metal püskürtmenin önemli birçok uygulamalar ı vardır.

1 -Koruyucu Kaplamalar : Korozyon direnci sağlamak için çinko ve alüminyum, çelik ve

dökme demir üzerine püskürtülür.

2-Aşınmış yüzeyleri doldurma : Aşınmış parçalar istenen bölgelere metal püskürtme ile metal

ilave ederek kullanılabilir hale getirilir.

3- Sert yüzey oluşturma: Metal püskürtme, kaynak metali biriktirerek elde edilen sert yüzey

ile mukayese edilmese de, ince kaplama gerektiren yerlerde faydalıdır.

4- Pahalı metallerin kaplanması: Metal püskürtme, alışılagelmiş kaplamalar ın ekonomik

olmadığı yerlerde değerli metallerin küçük alanlara ince olarak kaplanması için basit bir

metottur.

5-Elektrik iletkenliği : Herhangi bir metal veya metal olmayan yüzeye metal püskürtülebildiği

için, iletkenliği zayıf veya iletken olmayan bir yüzey üzerinde basit bir yolla iletken bir

yüzey oluşturulabilir. Bu amaçla bak ır veya gümüş cam veya plastik üzerine yaygın olarak püskürtülür.

6-Yansıtıcı yüzeyler : Özel bir ergitme prosesiyle camın arka yüzüne alüminyum

püskürtülmesi mükemmel bir yansıtma yüzeyi sağlar ve trafik işaretleri vb. uygulamalarda

kullanılır.

7-Dekoratif amaçlı uygulamalar: Metal püskürtmenin en eski ve hala uygulanan önemli bir

şekli dekoratif uygulamalardır. Püskürtülen metal f ırçalama, telle f ırçalama ve

püskürtülmüş şartlarda bırakma gibi birçok şekilde işlem görebildiğinden dekoratif ürünler ve mimari işlerde kullanılır.

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


213

Böylece yapışmayı tamamlamak için gerekli basıncın birazı sağlanmış olur. Isıtılmış tak ımla

kaynak, esnek plastik plakalarda bindirme - dikiş kaynağı yapmada kullanılır. Malzeme

ısıtıldıktan sonra bir merdane veya diğer basınç elemanlar ı ile basınç uygulanır. Alın kaynağı

bazen plastik boru ve çubuklarda sürtünme yoluyla gerçekleştirilir.

8- METAL KESME YÖNTEMLER İ

8. 1 - Torc ve Arkla Kesme

Yıllardır metal saclar ve plakalar oksi-yanıcı gaz torclar ı ve elektrik ark düzenekleri

vasıtasıyla kesilmektedir. Esasta tamir ve bak ım için, daha sonralar ı kaynak için plaka

hazırlamak maksadıyla geliştirilmiş bu proses şimdilerde çeşitli montajlar için arzu edilen

şekillerde sac ve metal plaka kesme ve diğer operasyonlar için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Son yıllarda lazer ve elektron ışın ekipmanlar ının geliştirilmesi metal ve metal olmayan

parçalar ın 25.4 m/s’lik hızlarla kesilmesi mümkün k ılınıştır. 0.254 mm’ ye kadar tolerans ve

1.27 m/s hızlar genel ve yaygın özelliklerdir.

Şekil 60, yaygın olarak kullanılan torc ve arkla kesme proseslerinin AWS’ye göre

sınıflandır ılmasını göstermektedir.

Ş ekil 60 - Yayg ın kesme i şlemleri

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


216

Ş ekil 62- Bir sualt ı kesme torcu. Dikkat edilirse hava balonu sa ğ lamak için torc üzerinde

fazladan bir gaz açma seti ve kontrol valfi mevcuttur.

8. 1. 2- Arkla Kesme

Hemen hemen ark ın ısıl şiddetiyle ergiyen ve oluşan aralıktan ergimiş metalin atılabildiği

bütün metaller elektrik ark ı vasıtasıyla kesilebilirler. Daha önce tartışılan çoğu ark kaynağı

prosesleri bu iş için kullanılabilir.

8. 1 . 2. 1 - Karbon Ark ve Korumal ı Metal Ark ı ile Kesme

Kullanı

lan bu metotlarda ark metali ergitir ve ergiyen metal oluşan boşluktan ark ı

n gücü ileuzaklaştır ılır. Kullanımı ince metaller için sınırlıdır.

8.1.2.2-Oksijen Torcu ile Kesme

Bu proseste, kesmeyi gerçekleştirmek için bir elektrik ark ı ve bir oksijen hüzmesi birlikte

kullanılır. Elektrot demir esaslı örtülü bir tüptür ve tüpün deliğinden oksijen yayılma alanına

nakledilir ve yönlendirilirken ark ın devamı için iletici vazifesi de görür. Çelik gibi kolay

oksitlenen metallerde ark esas metali ön ısıtır, okside eder, sıvılaştır ır ve oksijen jeti

taraf ından uzaklaştır ılır.

8. 1. 2. 3 - Hava - Karbon Ark ı ile Kesme

Burada iş parçası ve karbon elektrot arasında bir ark oluşturulur ve elektrot tutucudaki

deliklerden çıkan yüksek hızlı hava jeti ergimiş metali uzaklaştır ır. Oksidasyon oluşurken

hava jetinin birincil fonksiyonu ergimiş metali kesme bölgesinden uzaklaştırmaktır. Proses

kolay okside olmayan metallerin kesilmesinde kullanılır.

8/6/2019 Kaynak tek


217

Dökme demirlerin kesilmesinde ve kaynak için çelik plakalara kaynak ağzı açılmasında

özellikle etkilidir. 610 mm / dak.’lık hızlar kullanılabilir. Paslanmaz çelikler ve demir dışı

metallerin kesilmesi için plazma ark ı ile kesme daha etkindir. Oldukça sesli çalışması ve sıcak

metal parçalar ının çevreye saçılması hava-ark ile kesmenin dezavantajıdır.

8.1.2.4-Gaz-Metal Ark ı ile Kesme

Eğer tel besleme hızı ve MIG kaynağının diğer değişkenleri plaka içine elektrot tamamen

girebilecek şekilde ayarlanabilirse kaynak yerine kesme meydana gelir. Tel besleme hızı

kesme kalitesini kontrol ederken voltaj kesme aralığının genişliğini belirler.

8. 1. 2. 5- Gaz-Tungsten Ark ı ile Kesme

Gaz tungsten ark kaynağı

yla aynı

temel devre ve koruyucu gaz kullanı

lı

r. Ark ergimiş metaliuzaklaştır ırken aynı nozul içinden yüksek hızlı gaz jeti geçer. Proses, sac malzemelerde 9.5

mm’ye kadar çaplı delikler açmakta oldukça faydalıdır.

8.1.2.6- Plazma Ark ı ile Kesme

Plazma ark ı ile kesmede kullanılan torclar, mevcut en yüksek sıcaklığı üretir. Böylece bu

torclar metallerin kesilmesi için, özellikle alışılagelmiş alev torclar ı ile oluşturulan hızlı

oksidasyon ile kesilemeyen demir dışı ve paslanmaz çeliklerin kesilmesi için oldukça

faydalıdır. Kullanılan torclar ın iki çeşidi, Şekil 63’te gösterilmiştir. Her ikisi de, küçük çaplı

bir nozul içinde ark kolonunu daraltacak ve asal gazı yönlendirecek şekilde yapılmıştır. Ark

açık nozulun esas k ısmını doldurduğu için gazın çoğu ark içinden geçer ve plazma oluşturarak

çok yüksek bir sıcaklık meydana getirir.

Taşıyıcı olmayan torc da ark kolonu nozul içinde tamamlanır ve yaklaşık 16 649 °C’lik bir

sıcaklık elde edilebilir. Taşıyıcı tip torcla (ark elektrot ve iş parçası arasında meydana gelir)

sıcaklığın 33316oC’ye kadar ulaşılabildiği hesaplanmaktadır. Böyle yüksek sıcaklıklar herhangi bir metali ergiterek ve kesme bölgesinden üfleyerek çok hızlı bir kesme sağlar. 6.35

mm kalınlığındaki alüminyum da 7620 mm / dak. hız ve 12.7 mm kalınlığındaki çeliklerde

2500 mm / dak. lık kesme hızlar ına ulaşılabilir. Aşır ı yüksek sıcaklık ve plazma jetinin

kombinasyonu, çok dar ve testere ile kesme kadar düz kesme yüzeyleri meydana getirir. CNC

makinalar ı ile integrasyonu hızlı, temiz ve düzgün kesme imkanı verir. Taşıyıcı tip torclar

genellikle metallerin kesilmesinde kullanılırken taşıyıcı olmayan tipler metal olmayan

malzemeler için kullanılmalıdır. Argon, helyum, nitrojen ve argon ile hidrojen kar ışımı bu proseste kullanılır. % 65-80 argon ve % 20-35 hidrojen kar ışımı çok yaygın bir gaz

kar ışımdır.

8/6/2019 Kaynak tek


218

Ş ekil 63 - Plazma - Ark torclar ının çal ı şma prensibi

8. 1 . 3 - Lazer I şını ile Kesme

Lazer ışınıyla kesmede, kesilecek malzemeyi ergitmek ve/veya buharlaştırmak için lazer

ışınından oluşan ısı kullanılır. Bilinen bütün malzemeler bu prosesle kesilebilir. Bazı metal

olmayan malzemeler için mekanizma tamamen buharlaştırmadır. Fakat birçok metal için bir

gaz gönderilir. Bu gazlar ya ergimiş metali bölgeden uzaklaştıran ve düzgün, temiz bir yüzey

sağlayan bir asal gazdır veya oksidasyon prosesini hızlandırmak için oksijendir. Ulaşılan

sıcaklık 11093 °C’yi geçebilir ve metal olmayan malzemelerde yaygın olmayan kesme hızlar ı

25.4 m/dak. ve çeliklerde 508 mm / dak’dır.

Çok düzgün kesme yüzeyleri elde edilebilir. Kesme aralığı ve ısı etkisi altında kalan bölge

diğer termal kesme proseslerindekinden oldukça dardır. Proses CNC kontrol ünitesine

kolayca adapte edilebilir. Çoğu uygulamalarda son tamamlama işlemi gerekmez hatta proses

ince ve iyi bir yüzey kalitesi sağlar.

8/6/2019 Kaynak tek


219

8. 2 - Metalürjik ve Isı Açısından Dikkate Al ınacak Hususlar

Alev ve arkla kesme, lokalize olmuş yüksek sıcaklıklar ı ihtiva eder. Sonuçta, bu proseslerin

kullanılmasıyla zararlı metalürjik ve diğer ısı etkilerinin ortaya çıkması her zaman

mümkündür. Dolayısıyla böyle ihtimaller unutulmamalıdır. Çoğu durumlarda zorluklar ı

giderme şansı vardır fakat diğerlerin de zararlı etkilerden sak ınmak veya üstesinden gelmek

için belirli safhalar ın olduğu bilinmelidir.

% 0.25’in altında karbon ihtiva eden düşük karbonlu çeliklerde oksi - asetilenle kesme

genellikle ciddi metalürjik etki yaratmaz. Kesme bölgesine yak ın dar bir alanda bazı küçük

sertleşme ve az miktarda tane büyümesi meydana gelmesine rağmen eğer kesme ağızlar ı

müteakiben herhangi bir kaynak işle mine tabi tutulacaksa bu etkiler o zaman elemine

edilecektir. Fakat daha yüksek karbon ihtiva eden çeliklerde bu etkiler oldukça ciddi olabilir ve ön ısıtma ve / veya son ısıtma gerekebilir.

Alaşımlı çelikler için, alaşım elemanlar ının etkilerinden dolayı ayr ıca özen gösterilmelidir.

Krom, molibden ve tungsten kesme için zorluk çıkar ırlar. Isı etkisi açısından ark - hava ile

kesme, ark kaynağı ile hemen hemen aynıdır. Bu prosesin kullanımını kaynak işlemi takip

ederse ısı etkilerinin önemi olmayacak ve özel hazırlık gerektirmeyecektir. Fakat müteakiben

kaynak işlemi yapılmayacaksa tahmin edilen gerilmeler açısından meydana gelen ısı etkisinin

zarar verip vermeyeceği dikkate alınmalıdır.

Plazma ark ı ve lazerle kesme çok hızlıdır ve ısı bölgesel olarak yoğunlaşmıştır. Isıdan

etkilenen bölge genellikle 2.38 mm’den daha azdır ve metalin orjinal sertliği kesme

bölgesinin 1.59 mm ötesinde gözlenir. Bütün bu prosesler kesme yüzeylerinde çekme

şeklinde kalıcı gerilmeler bırak ır. İnce saclar ın durumu hariç, gaz veya arkla kesme genellikle

çarpılma meydana getirmez fakat, eğer işleme ile kesilmiş yüzeyin bir k ısmı müteakiben

işlenirse veya artık gerilmeli derinliğin sadece bir k ısmı giderilirse dengelenmemiş gerilmeler çarpılma meydana getirebilir. Böylece, eğer müteakip işleme yapılacaksa, boyutsal dengeyi

sağlamak için bütün kesit boyunca bütün kesilmiş yüzeyi işlemek gerekli olabilir. İşleme,

sertleşmiş yüzeyi bir pasoda ve tak ımın körlenmesinden kaçınarak yapılmalıdır. Alev veya

arkla kesilmiş bütün kenarlar değişik derecede kabadırlar ve gerilme kaynağı olan geometrik

çentikler ihtiva ederler. Dolayısıyla dayanma mukavemetini azaltırlar. Netice olarak, eğer

böyle kenarlar yüksek veya tekrarlanan gerilmelere maruz kalacaksa, kesilmiş yüzeyler ve ısı

etkisi altında kalan bölge mutlaka işlenmelidir veya en azından gerilme giderme ısıl işleminetabi tutulmalıdır.

8/6/2019 Kaynak tek


220

9- KAYNAK ve METAL KESMEDE POTANS İ YEL PROBLEMLER

9. 1 – Giri ş

Mühendislik öğrencilerinin çoğunun kaynakta meydana gelen ve sık kar şılaşılan problemlerin

temel nedenlerini anlamadan endüstriye gittikleri gözlenmiştir. Kaynak ve onun özel

karakteristiklerine uygun önem verildiğinde çoğu yerde kullanılması gereken yegane bir

prosestir. Kaynağın başar ılı olarak uygulanmasında birleşme dizaynı önem arzeder. Çok

sayıda mevcut proses bulunması, mümkün birleşme konfigürasyonunun çokluğu ve herbir

operasyona özgü çok sayıda parametre olması nedeniyle proses seçimi karmaşıklık arzeder.

Isıtma, ergitme ve yeniden katılaştırma malzeme özelliklerinin değişimini de içine alan birçok

probleme sebep olabilir. Ana metal ve doldurma metalinin ergimesi sırasında çeşitli

elementlerin buharlaşması veya gaz - metal reaksiyonlar ının çeşitliliği sebebiyle de metal

özellikleri değişebilir.

Kaynak hatalar ının yaygın tipleri şunlar olabilir. Çeşitli tipte çatlaklar, gaz veya büzülme

boşluklar ı, inklüzyonlar (cüruf, toz ve oksit), kaynak ve esas metal arasında yetersiz ergime,

yetersiz nüfuziyet (yetersiz kaynak derinliği), uygun olmayan kaynak şekli, elektrot

yapışması, saçılma, arzu edilmeyen metalürjik değişmeler (yaşlanma, tane büyümesi veya

dönüşümler) ve aşır ı distorsiyon.

9. 2- Dizaynda Dikkate Al ınacak Hususlar

Kaynak kendine has özellik ve kolaylığı açısından başka bir birleştirme metodu taraf ından

yeri direkt olarak doldurulamayan yegane bir prosestir. Kaynak çok kolay ve kullanma

açısından elverişli olduğundan kaynak hatalar ının sebepleri malesef bu tür olaylara

bağlanabilir. Kaynakla bileştirmede uygun dizayn kullanılmalıdır. Kaynağın kullanımında

ak ıldan çıkar ılmaması gereken önemli bir faktör, monolitik veya tek parça yapı üreten

faktördür. İki parça birlikte kaynatı

ldı

ğı

nda bir tek parça şekline dönüşür. Eğer uygun(düzenli) yapılmamışsa kar ışıklıklara sebep olur. Mesela çok parçalı bir yapının bir

parçasındaki bir çatlak ciddi olmayabilir. Çünkü çatlak meydana geldiği parçadan öteye

nadiren ilerler. Fakat eğer kaynaklı yapılar bir gemi, boru hattı, depolama tank ı veya bir

basınçlı tank gibi büyük ve sadece tek parçalı bir gövdeden ibaret ise bir tek parçada veya

kaynakta başlayan bir çatlak büyük bir mesafeye ilerleyebilir ve komple tahribata sebep

olabilir (ilerleme hızlar ı 1524 m / s ve 304.8 m’lik mesafeye ilerlediği kaydedilmiştir). Açıkça

böyle bir durum kaynağın hatası değildir fakat dizayn sırasında dikkatten kaçan basit bir

gerçeğe bağlı olabilir.

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


222

şekilde kontrol edilirse kötü neticelerden sak ınılabilir ve parçanın kullanımı boyunca iyi

çalışma performansı elde edilebilir. Kötü sonuçlardan birinci derecede dizayncı ve imalatçı

sorumludur.

Çok çeşitli prosesler kullanılarak çok çeşitli metaller kaynatıldığı için kaynak metalürjisi

geniş ve önemli bir konudur. Fakat temel bir kaç faktörle meydana gelen mikro yapıdaki

değişikliklerin anlaşılması için yeterli metalürji bilgisi gerekir. Ergitme kaynağı ile

birleştirilmiş tipik bir parça Şekil 65’de gösterilmiştir. Burada üç belirli bölge tarif edilebilir:

a) ana metal, b) ısıdan etkilenen bölge ve c) kaynak metalini göstermektedir. İkinci ve üçüncü

bölgelerin özellikleri ve metalürjisi kullanılan malzemenin cinsine, kaynak işlemine ve işlem

değişkenlerine kuvvetle bağlıdır. Bileşimin metalürjik yapısı, kaynakta doldurma metali

kullanı p kullanılmadığına bağlıdır. Doldurma metali olmaksızın elde edilen bir bağlantı

otojen olarak isimlendirilir. Ergitme kaynağında ya esas metalden, ya da esas metal ve

elektrot veya doldurma çubuğundan ergimiş bir metal banyosu meydana gelir.

Bu banyo esas metal taraf ından oluşturulan metal kalı p içinde tutulur ve genellikle çevredeki

metal kütlesine göre çok küçüktür. Böylece proses, metalürjik olarak bir kalı p içinde az

miktardaki ergimiş metalin bir dökümüdür. Metal belirli bir şekilde katılaşmak üzere sıvı hale

getirilmekte fakat burada kalı p cidar ının kaynak yapılacak parçalardan ibaret olması yani

ergimeye iştirak etmesi zorluk çıkarmak tadır.

Ş ekil 65- Ark ve gaz kaynaklar ında tipik bir kaynak bölgesinin karakteristikleri; ana metalin

orijinal yapı sı , ı sının tesirinde kalan bölge ve kaynak metali

8/6/2019 Kaynak tek


223

Metalürjik ve mukavemet özellikleri bu temel üzerine düşünülür ve izah edilebilir. Kaynağın

ortasında sıvı durumdan katılaşmış kaynak metalinin oluşturduğu bir bölge vardır. Aslında bu

bölge ana ve doldurma metallerinin kar ışımından ibarettir. Bileşim oranı kullanılan kaynak

prosesine, birleşme çeşidine ve hazırlanan kaynak ağzına bağlıdır. Bu bölge kaynaktaki

soğuma hızını yansıtan mikro yapılı bir dökme metaldir. Esas metalle aynı yapıya sahipolması mümkün olmayabilir fakat eşit ve yak ın özellikleri döküm şartlar ında taşıyan

doldurma metalinin ilavesi, ana metalle bölgenin benzer özelliklere sahip olmasını

sağlayabilir. Böylece seçilen doldurma çubuğu veya elektrot dökülmüş şartlarda ana metalle

eşit özelliklere sahiptir veya daha iyi özellikler taşır.

Isının uygulanması ve doldurma metalinin ilavesinden sonra ergimiş kaynak banyosunun

soğuması sağlanır. Kaynak bölgesinde katılaşma sonrası tane yapısı, kaynak metalinin cins ve

hacmine ve soğuma hızına bağlı olarak ince veya kaba ve eş eksenli uzun, ısı geçiş yönüne

paralel kolon şeklinde (dentritik) tanelerden oluşur. Çoğu elektrot ve doldurma çubuğu

bileşimleri ince eş eksenli taneler oluşturmaya meyillidir fakat kaynak metalinin hacmi ve

soğuma hızı bu durumu kolayca değiştirebilir. Metaller havadan daha iyi ısı iletici

olduğundan taneler kaynatılan plaka veya sacın düzlemine paralel büyürler (Şekil 66 a ). Sığ

bir kaynakta oluşan taneler Şekil 66 b ve 67’de gösterilmiştir. Tane yapısı ve boyutu, özel

alaşım, kaynak prosesi, kullanılan doldurma metali ve kaynak kalitesini iyileştirmek için

katılaşma sırasında (eğer gerekli ise) uygulanan titreşime bağlıdır. Kaynak bölgesi esas olarak

bir döküm yapısı olduğundan genellikle kaba bir taneye, düşük sertlik, çekme mukavemeti ve

sünekliliğe sahiptir. Fakat kaynak metali bileşiminin kontrol edilmesi veya sonradan ısıl işlem

uygulanmasıyla mekanik özellikler düzeltilebilir. Soğuma hızı kaynaktan önce kaynak

bölgesinin ısıtılması (ön ısıtma) ile azaltılabilir.

Ş ekil 66 - a ) Derin ve b ) sı ğ kaynakta tane yapı sı. Dikkat edilirse kaynak metalindeki taneler

ana metal yüzeyine diktirler (b).

8/6/2019 Kaynak tek


224

Ş ekil 67 - a ) So ğ uk haddelenmi ş nikel bir şerit üzerine lazer ı şını ile yapılmı ş kaynak diki şi.

b) a ‘da gösterilen diki şin mikrosertlik profili.

Ergitme kaynağı, gaz boşluğu, inklüzyon, hava delikleri, çatlaklar ve büzülme gibi dökümde

meydana gelen hata ve problemlerin hepsine eğilimlidir. Genellikle ergimiş metal miktar ı iş

parçası toplam kütlesine oranla küçük olduğundan hızlı katılaşma ve soğuma meydana gelir.

Bununla beraber ergimiş gazlar ı, kimyasal segregasyonlar ı, tane boyutu değişimini, tane şekli

problemlerini ve yönlenme etkilerini önlemede yetersiz kalınabilir.

10. 1 - Isının Etkisi Alt ında Kalan Bölge

Bu bölge kaynak ve esas metal arasında kalan bölgedir. Kaynak metaline bitişik olan bu

bölgede metal ergimez, ana metalin bir parçasıdır ve ısıl değişime maruz kaldığı için

özellikleri ve yapısı giren ısı miktar ına, soğumaya ve bölgenin ulaştığı sıcaklığa bağlıdır.

Metal kaynağın başlangıcında yüksek sıcaklığa maruz kalır. Sıcaklık ve etkileme süresi bölgeye göre değiştiği için kaynak daha ziyade “döküm ve anormal değişen bir ısıl işlem”

olarak tarif edilebilir. Bitişikteki ergimemiş metal, faz dönüşümleri, tane büyümesi,

çökelmeler, gevreklik ve hatta çatlak gibi önemli değişimlere maruzdur. Metalürjik

özelliklerine ilave olarak tane boyutu, tane yönlenmesi, soğuk şekillendirme derecesi, gizli ısı

ve termal iletkenlik gibi fiziksel özellikler ısının etkisi altındaki bölgenin boyutu ve

özelliklerini belirlemede önemli faktörlerdir. Termal şartlardaki bu değişim değişik özellikte

mikro yapı

ortaya çı

kar ı

r.

8/6/2019 Kaynak tek


225

Isının etkisi altında kalan bölgenin mukavemeti kadar önemli etkenlerden biri de parçanın

orjinal mukavemeti ve sertliğinin nasıl olduğudur. Bu, soğuk şekillendirme, katı çözelti,

çökelme veya ısısal değişimler ile etkilenir. Bu mekanizmalar ın analiz edilmesi ve ana

metalin şekillendirme prosesinin (mesela haddelenmiş) belirlenmesi gerekir. Kaynak ısısı

soğuk şekillendirilmiş yapının ince uzamış tanelerini yeniden kristalleştirir. Karbonluçeliklerde zayıf kaba perlit ve sert martenzit yapıya rastlanır. Isının tesiri altında kalan bölge

ana metalin özelliklerine sahip olmadığı gibi, ergimediği için kaynak metalinin özelliklerine

de sahip değildir. İş parçasının (esas metalin) kütlesine yak ın taneler ince ve eş yönlenmiş

taneler şeklinde kristalleşecektir. Fakat kaynak metaline yak ın olanlar uzun zaman yüksek

sıcaklığa maruz kaldığı için büyüyerek yumuşak ve düşük mukavemetli bir bölge

oluşturacaklardır. Böyle bir kaynak bu bölgede zayıflayacak ve kaynak edilen şartlarda en

zayı

f bölge oluşacaktı

r. Kaynak bölgesinde belli hatalar ı

n bulunduğu yerler hariç çoğu kaynak hatalar ının başlangıcı ısının etkisi altında kalan bölgedir. Bu bölgenin dışında ana metal

kaynak işleminden etkilenmez. Kaynaktan önce mukavimleşme mekanizmalar ına tabi

tutulmuş alaşımlar ın ısı etkisindeki bölgelerine kaynak ısısının etkisi çok kar ışıktır.

Yukar ıda açıklandığı gibi kaynağın yapı ve özelliklerinin kompleks ve değişken olduğu

görülmektedir. Fakat problemler çeşitli yollarla azaltılabilir veya giderilebilir. Bunun için

bütün kaynak proseslerinin temel özellikleri bilinmelidir. Tablo 10, yaygın kaynak

proseslerinden bazılar ını ısı giriş oranına göre sınıflamaktadır. Düşük oranlı ısı girişi olan

prosesler (yavaş ısıtma) metalde yüksek toplam ısı birikimine, yavaş soğumaya ve ısıdan

etkilenen bölgenin geniş olmasına sebep olur. Yüksek oranlı ısı girişi olan prosesler düşük

toplam ısıya, yüksek soğuma hızlar ına ve dar ısıdan etkilenmiş bölgeleri oluştururlar. Isıdan

etkilenen bölgenin boyutlar ı, yüksek başlama sıcaklığı, düşük kaynak hızlar ı, ana metalin

artan termal iletkenliği ve ana metal kalınlığındaki azalma ile artacaktır. Isıdan etkilenen

bölgenin boyutlar ına kaynak geometrisi de etkilidir. Doldurma kaynaklar ında alın

kaynaklar ına göre daha dar ısıdan etkilenen bölge oluşur.

Kaynaktan sonra elde edilen sonuçlar uygun olmadığı zaman parçanın tamamı kaynaktan

sonra ısıl işleme tabi tutulur. Bu değişimlerin çoğu böylece azaltılabilir veya giderilebilir.

İlave olarak kaynakla imal edilen büyük ve karmaşık şekilli konstrüksiyonlarda ısıtma ve

soğutmayı kontrol etmede zorluklar çıkabilir. Mikro yapıdaki değişimleri özellikle şiddetli

değişimleri azaltmada diğer bir yol, kaynaktan hemen önce kaynak bölgesine yak ın ana metali

ısıtmaktır (ön ısıtma). Karbonlu çelikler için 93 - 204°C ön ısıtma sıcaklıklar ı uygundur. Bu

yolla kaynak bölgesinin ve ısı etkisinde kalan bölgeye bitişik metalin soğuma hızı düşürülür.

Böylece mikro yapıda küçük değişimler ve metalürjik gerilme kaynaklar ı giderilir.

8/6/2019 Kaynak tek


226

Eğer karbonlu çeliklerin karbon içeriği % 0.3’ten fazlaysa normal kaynakta oluşan soğuma,

tedbir alınmadıkça sertleşmeye ve sünekliliğin azalmasına sebep olacak düzeydedir. Yüksek

sertleşme kabiliyetleri dolayısıyla bu durum birçok alaşımlı çelikler için de doğrudur. Bu tür

çelikler kaynatıldığı zaman ön ve son ısıtma işlemleri uygulanmalıdır. Bu sebeple, kaynak

edilebilir düşük alaşımlı çeşitli çelikler ön ve son ısıtma yapılmaksızın kaynatılabildiklerindenfazla kabul görürler. Ergimenin az veya hiç olmadığı yerlerde ve dövme veya direnç

kaynağındaki gibi ısınan metale basınç uygulanıyorsa kaynak ana malzemenin özelliklerinin

bazılar ım taşıyabilir. Isınma ve soğumanın birleşik etkisi şüphesiz dönüşümlere sebep olur ve

ısıtma - soğutma çevrimine maruz kaldıklar ı için böyle metallerde meydana gelen değişimler

kaynak prosesinin tabi sonucudur.

Tablo 10 - Yayg ın kaynak prosesleri için ı sı giri ş oranlar ı

10. 2- Termal Gerilmeler

Kaynakla birlikte oluşan ısınma ve soğumanın diğer bir etkisi kalıcı gerilmelere sebep

olmasıdır. Er- gitme kaynağında daha çok rastlanan iki tip kalıcı gerilme vardır. Çünkü bu tür

proseslerde maksimum ısınma meydana gelir. İç gerilmelerin etkisi boyutsal değişim,

çarpılma ve hatta çatlak olarak kendini gösterir. Artık kaynak gerilmeleri, termal genleşmeye

direnç ve kaynaklanan parçalarda meydana gelen büzülme neticesi ortaya çıkar. Bunlar

konstrüksiyonun diğer k ısımlar ına bitişik parçalardan veya herhangi bir yolla tutulmuş

parçalar ın bulunup bulunmayışından bağımsız olarak meydana gelebilir. Artık gerilmelerin

meydana gelme sebebi Şekil 68. a’da izah edilmiştir. Kaynak yapıldığında sıvı bölge kalı bın

(kaynak ağzının) şeklini alır ve bitişikteki metal bölge ısınarak katı durumda genleşir.

Kaynağa dik doğrultuda genleşme ergimiş banyo taraf ından absorbe edilebilir fakat kaynak

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


229

mm mesafedeki bitişik metali önceden ısıtmak bu tip çatlaklar ı gidermede iyi bir pratik

yoldur. Bu tür ısıl işlemler artık gerilmeleri azaltan iyi bir mikro yapı sağlayarak parçanın

performansını arttır ır.

10.2.2- Gerilme Giderme

Kaynaklanmış parçalar ı uygun sıcaklık ve sürede tavlayarak iç gerilmelerin sebep olduğu

problemlerden kaçınmak mümkündür. Gerekli sıcaklık ve zaman malzemenin cinsine ve

gerilmenin büyüklüğüne bağlıdır. Bu değerler malzemenin mukavemetini azaltmayacak

mevcut özelliklerini koruyacak şekilde seçilmelidir. Büyük parçalarda bölgesel gerilme

giderme uygulanabilir. Bu durumda bölgeyi uygun bir sıcaklığa getirmek için kapalı tüpler bir

f ır ın olarak kullanılabilir. Böylece k ısmi gerilme giderme tekniği de kullanılabilir. Bu

durumda kaynağı

n hemen çevresi gerilme giderme işlemine tabi tutulur. Gerilme giderme,titreşim ile de yapılabilir. Bu sırada kaynaklı parça rezonans frekansta titreştirilir. Nispeten

yeni teknik olup neticeleri kesin değildir (bu teknik kaynak kalitesini arttırmak için işlem

sırasında uygulanan teknikle kar ıştır ılmamalıdır).

Diğer bir gerilme giderme metodu kaynak bölgesini dövmek veya haddelemektir. Bunlar bir

plastik deformasyon işlemleridir ve basma gerilmelerine sebep olurlar. Böylece kaynaktaki

aşır ı çekme gerilmeleri azaltılır. Çok pasolu kaynaklar için dövme etkisinin sebep olabileceği

herhangi bir zarardan dikişleri korumak için ilk ve son pasolar ın dövülmesi tavsiye edilir. İç

gerilmeler parçanın çok az plastik deformasyonu ile azaltılır veya giderilebilir. Bu teknik

basınçlı kaplar gibi bazı kaynaklı parçalarda hidrostatik basınç uygulayarak

gerçekleştirilebilir. Yüksek iç basınçlar altında k ır ılma (yırtılma) ihtimalini azaltmak için

kaynağın düzenli yapılmış olması, çentik ve süreksizliklerin olmaması gerekir. İç gerilmeli

çarpılmalardan parçalar ı ön ısıtmaya tabi tutmak suretiyle kaçınılabilir. Bu işlem soğuma hızı

ve termal gerilmelerin seviyesini (elastiklik modülünü) azaltarak kaynak kabiliyetini arttır ır

ve aynı zamanda büzülme ve çatlaklar ı azaltır. Isıtma, bir f ır ın, elektriki veya indüksiyonyoluyla, ince parçalar ısı yayan lambalar veya sıcak hava yastıklar ı ile ısıtılarak

gerçekleştirilir.

Optimal bir sonuç için ön ısıtma sıcaklığı ve soğuma hızı kaynaklı parçanın mukavemet ve

sağlamlılığının devamlılığını sürdürmek için dikkatle kontrol edilmelidir. Yukar ıda açıklanan

işlemler ergitme kaynağına ait olmasına rağmen direnç kaynağı gibi çeşitli kaynak

proseslerinde de iç gerilme ve çarpılmalar ın kontrolü aynı yollarla yapılabilir.

8/6/2019 Kaynak tek


230

10.2.3-Kaynak Hatalar ı

Termal çevrim (ısıl değişim) ve meydana gelen metalürjik değişildiklerin tabiatı sebebiyle

kaynak bağlantılar ında hata ve süreksizlikler gelişebilir. Bunlar aşağıda k ısaca açıklanmıştır.

Gözenekler: Gözeneklere kaynak sırasında sık ışmış hava veya katılaşma sırasında oluşan

gazlar sebep olur. Çoğu kaynaklı birleştirmeler genel olarak küresel şekilli veya uzun

boşluklar şeklinde bazı gözeneklere sahiptirler. Gözeneklerin dağılımı rasgele veya kaynak

bölgesinde belirli bir yerde toplanmış olabilir. Gözenekler, dezoksidan elementlerle gazlar ın

kaçmasına imkan sağlamak için ergimiş kaynak metalinin ak ıcılığını arttırarak kontrol

edilebilir. Çatlaklar olmadıkça, malzeme k ır ılgan veya yorulmaya maruz değilse boşluklar

zararsızdır (Şekil 69).

Ş ekil 69- Kaynakta ergime hatalar ı. Dı ş hatalar gözle görülebilirken iç hatalar ın belirlenmesi

özel teknikler gerektirir.

Cüruf birikintileri: Oksitler, tozlar ve elektrot örtü malzemeleri gibi maddeler kaynak

bölgesinde sık ışır. Koruyucu gazlar etkili değilse çevresel kirlilikler de bu birikintilere

eklenir. Çok pasolu kaynak işlemlerinde bir sonraki paso çekilmeden önce dikiş üzerindeki

cürufun temizlenmesi gerekir. Kaynak şartlar ı cüruf oluşturmada önemli bir role sahiptir.

Yetersiz ergime : Ergime eksikliği veya yetersiz ergime ana metalde gerekli sıcaklığa

ulaşılamamış olması, oksitlerin bulunuşu ve kaynaktan önce kaynak bölgesinin yeterince

temizlenmemiş olması gibi birçok sebeplere bağlıdır (Şekil 70). Nüfuziyet yetersiz olursa

bağlantı yeterli derinlikte kaynatılamaz bu ise düşük ısı girişi ve yüksek kaynak hızıyla ortaya

çıkar.

8/6/2019 Kaynak tek


231

Kaynak profili : Kaynak profili sadece kaynak mukavemetine etkisi sebebiyle değil aynı

zamanda eksik ergime veya çok pasolu kaynakta cüruf birikintileri üretilmesi sebebiyle de

önemlidir. Alt kesilme, ana metalin uzağında ergime ve müteakiben keskin köşe ve çentik

şeklinde bir oyuğun oluşması neticesinde meydana gelir (Şekil 64). Bu köşeler bir gerilme

kaynağı gibi davranır ve yorulmayı hızlandırdığı gibi kaynaklı bağlantılar ın zamanından önce

tahrip olmasına sebep olur.

Ş ekil 70- Kaynakta eksik ergime örnekleri, Bu tür hatalar kayna ğ ın mukavemetini dü şürür. Bu

yüzden kayna ğ ı

n muayenesi, özellikle kritik uygulamalarda, önemlidir. Diki şin her 25mm’de çe şitli tekniklerle muayene edilmesi gerekir.

Çatlaklar: Kaynak bölgesinde ve çeşitli bölgelerde meydana gelir (Şekil 71). Bunlar ın birçok

sebepleri vardır. Genel olarak farklı sıcaklık dağılımı, kaynak alanında değişik bölgelerin

kompozisyonu ve kükürt gibi belli elementlerin birikimi ve katılaşma sırasında ana metalden

kaynak metaline doğru hareket eden katı sıvı sınır ı gibi sebepler sayılabilir. Hidrojen de

özellikle yüksek karbonlu ve alaşımlı çeliklerin kaynağında gevrekliğe ve çatlamalara sebep

olabilir. Hidrojenin genel kaynağı, kaynak elektrotlar ı ve kaynak sırasında oluşan su buhar ıdır. Soğuma sırasında kaynak metalinin büzülmesinin sınırlanması (termal gerilme) da

çatlaklara sebep olur. Bu durum dökümde gelişen sıcak yırtılmalara benzer.

8/6/2019 Kaynak tek


232

Ş ekil 71- Kaynakl ı ba ğ lant ılarda gözlenen çatlak tipleri. Bu çatlaklar, kaynak diki şinin

kat ıla şması sırasında geli şen termal gerilmeler sebebiyle olu şur. Ayr ıca bir yapının

iki bile şeni arasında da meydana gelebilir. Bu tür çatlaklar ın sebebi, rijit olarak

tutulan iki yüzey arası

ndaki diki şin so ğ uma sı

rası

nda serbestçe büzülememesidir.

İç Gerilmeler : Kaynak işleminde bölgesel ısınma ve soğumadan dolayı kaynak alanının

genleşme ve büzülmesi iç gerilmelere sebep olur. Kaynak gerilmelerinin tipi ve dağılımı Şekil

72’de gösterilmiştir. İki plaka kaynak edildiği zaman uzun ve dar bölge (a - b) yüksek

sıcaklıklara maruzdur. Halbuki plakanın kendisi esas olarak ortam sıcaklığındadır. Kaynak

tamamlanıncaya kadar belli bir süre geçtiği için kaynak bölgesi (a - b) soğurken bölgeden

plakalara ısı geçer. Kaynak bölgesi boyu, soğuma nedeniyle büzülürken plakalar ısınmadan

dolayı boylamasına genleşir. Bu iki zıt etki Şekil 72’de gösterildiği gibi termal gerilmelere

sebep olur. Plakalarda yoğunlaşan iç gerilmelerin büyüklüğü kaynak bölgesinden uzak bir

noktada sıf ır olur. Kaynaklanmış plakalar üzerinde dış kuvvetler olmadığı zaman bu

gerilmelerin sebep olduğu basma ve çekme kuvvetleri birbirini dengelemelidir. Karmaşık

kaynaklanmış yapılarda iç gerilme dağılımı üç boyutlu olduğundan analizi zordur. Yukar ıdaki

örnek sınırlanmamış iki plakayı kapsar. Bir başka deyişle geniş bir yapının bir parçası

değildir. Eğer plakalar sınırlanırsa (genleşme engellenirse) şekildekiler gibi bu iki plakanın

sınırlar ının serbest genleşme veya büzülme yapmaması sebebiyle iç gerilmeler meydana gelir.

Elemanlar ın serbest hareketine müsaide etmediğinden bu durum yüksek mukavemetli

yapılarda özellikle artar. İç gerilmeler şu durumlara sebep olabilir.

8/6/2019 Kaynak tek


233

1 - Kaynaklanmış parçalar ın çarpılması, şekil değiştirmesi ve burkulmasına,

2 - Gerilmeli korozyon şartlar ına,

3 - Eğer kaynaklı yapının bir k ısmı işleme yoluyla giderilmişse aşır ı çarpılmalara sebep

olabilir.Çeşitli çarpılma örnekleri Şekil 73’de gösterilmiştir. İç gerilmelerin, kaynaklı parçalar ın

yorulma ömürlerinde önemli bir etkiye sahip olup olmadığı kesinlik kazanmamıştır. Fakat

yukar ıda açıklandığı gibi muhtemel hata ve süreksizliklerin bulunuşu sebebiyle yorulma

dayanımında azalma beklenir.

Ş ekil 72- İ ki plaka arasında düz bir kaynakta geli şen boyuna iç gerilmeler

Ş ekil 73- Kaynaklanmı ş farkl ı parçalar ın farkl ı termal genle şme ve büzülmesi yüzünden

kaynaktan sonra parçalarda meydana gelen çarpılmalar. Çarpılma, parçalar ı

kaynak sırasında i şkence veya benzer ba ğ layıcılarla sık ıca tutarak ve müteakip

oda sıcakl ı ğ ına kadar so ğ utarak azalt ıl ır veya elimine edilebilir.

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


235

Bu tariften anlaşılacağı üzere, kaynak kabiliyeti yalnız malzemeye bağlı bir özellik değil,

aynı zamanda kaynak usulüne ve kaynak konstrüksiyonuna da bağlıdır. Bir metal veya alaşım,

bir kaynak usulünde, gayet iyi derecede bir kaynak kabiliyeti göstermesine rağmen, diğer bir

usülde çok zayıf bir kaynak kabiliyetine sahiptir.

Yüksek derecede kaynak kabiliyetine sahiptir denildiği zaman, bu kaynak şartlar ı geniş bir

aralıkta hiçbir tedbire başvurmadan tatminkar bir kaynak kalitesinin elde edilebileceği

anlamına gelir. Düşük derecede kaynak kabiliyetinden de, tatminkar bir netice alabilmek için

özel tedbirlere ihtiyaç olduğu ve kaynak şartlar ının çok dar limitler arasında tutulmasının

gerektiği anlamı çıkar.

Kaynak kabiliyetinin derecesini belirten özellikler çeşitli çelik tipleri için değişir. Mesela bir çok tiplerde, en önemli faktör, iyi mekanik özelliklerin elde edilmesidir. Fakat ostenitik tip

paslanmaz çeliklerde kaynak kabiliyeti derecesi, ısının tesiri altında kalan bölgenin (ITAB)

korozyona kar şı dayanıklılığının azalmasıdır.

Pratikte “iyi kaynak edilir”, “kaynak edilir”, “şartlı olarak kaynak edilir” deyimleri vardır.

Bunlar ın anlamı ise çelikler için şudur:

a- İyi kaynak edilir

İyi kaynak edilir deyiminden, hiçbir ön ve nihai tavlama uygulamadan parçanın kaynak

edilebileceği anlamı çıkar.

b- Kaynak edilir

Kaynak yapılabilen malzemenin kalınlığı arttıkça, ön tavlamaya ihtiyaç vardır. Bu halde de

kaynak edilir deyimi sözkonusudur.

c- Şartlı olarak kaynak edilir

Bu durumda kaynak edilen malzemenin ya karbonu fazladır, yada bileşiminde çeşitli alaşım

elemanlar ı vardır. Mesela hafif alaşımlı yüksek mukavemetli çelikler gibi. Dolayısı ile geçiş

bölgesinde bir sertleşme ve çatlama meydana gelir. işte bunun içindir ki, bu tip malzemeyi

kaynak ederken özel tedbirlere ihtiyaç vardır ve bu tedbirler alınırsa, ancak o malzeme kaynak

edilir. Bu halde de şartlı olarak kaynak edilebilir deyimi geçerlidir. Şartlı olarak kaynak

edilirken, ilk şart bir ön tavlama, sonra da kontrollü soğumadır.

8/6/2019 Kaynak tek


236

Yapı çeliklerinin kaynağında, kaynağın neticesine tesir eden en önemli faktör, esas metalin

bileşimidir. Bilhassa karbon ve manganez alaşımsız çeliğin kaynak kabiliyetini etkileyen

başlıca iki elemandır. Karbonun kaynak kabiliyeti bak ımından alaşımsız çeliklerin

bileşimindeki, maksimum miktar ı hakk ındaki görüşler biraz farklıdır. Mesela, İsveç’te gazı alınmış çeliklerde maksimum karbon miktar ı olarak % 0.25 ve gazı alınmamış çeliklerde ise

% 0.22’ye kadar müsaade edilmektedir. Diğer taraftan Amerika Birleşik Devletleri’nde, bu

sınır % 0.30’a kadar çıkmakta ve daima bir ön tavlamaya da gerek görülmektedir.

Alaşımsız yapı çeliklerindeki manganez miktar ı, bileşimde bulunan karbon miktar ına bağlı

olarak değişir. Genel olarak karbon miktar ı arttıkça, manganez azalır ve aşağıdaki” karbon

eşdeğeri” formülü dikkate alı

nı

r :

Ceş = %Mn

%C6

− ( 10 )

Hafif alaşımlı ve yüksek mukavemetli çeliklerde, karbon ve manganezden başka diğer

elemanlar ın da geçiş bölgesinde sertleşme ve çatlak teşekkülü üzerine tesirleri vardır. İşte bu

alaşım elemanlar ı belirli bir nispet dahilinde, bileşimdeki karbon (burada manganez de göz

önüne alınarak) miktar ına eklenir ve neticede karbonun etkisine benzer şekilde müteala edilir.

Elde edilen bu yeni değere de “karbon Eşdeğeri” denir. Mesela (IIW-IIS’e göre):

%Cu NiVMoCr Mn

CCeş1556

++

++++= gibi ( 11 )

Bir yapı çeliğine uygulanacak gerekli ön tavlama sıcaklığı, karbon eşdeğerine göre aşağıda

verilmiştir:

Tablo 11- Bir yapı çeli ğ i için karbon e şde ğ erlerine göre uygulanacak ön tavlama sıcakl ıklar ı

Karbon eşdeğeri (%) Ön tavlama sıcaklığı (oC)

0,45’e kadar Gerek yoktur

0,45-0,60 arası 100-200

0,60’dan yukar ı 200-350

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


238

Bu formül ile hesaplanan kaynak kabiliyeti faktörüne göre, elektrik direnç kaynağındaki

kaynak kabiliyetinin durumu, aşağıda belirtilmiştir:

Tablo 12- Kaynak kabiliyeti faktörlerine kar şıl ık gelen kaynak kabiliyeti durumlar ı

Kaynak kabiliyeti faktörü Kaynak kabiliyetinin durumu

0,25’e kadar Kötü

0,25-0,75 arası Yeterli

0,75-2,0 İyi

2,0’dan yukar ı Çok iyi

Tablo 13’de, bazı metallerin fiziksel özellikleri ile kaynak kabiliyeti faktörleri değişimi; Tablo

14’de ise, kaynak kabiliyetine bilhassa alaşım elemanlar ının etkisi açık bir şekilde

görülmektedir. Mesela, saf bak ır ın kaynak kabiliyeti (S= 0.18) çok kötü iken, bir bak ır alaşımı

olan pirincin kaynak kabiliyeti çok iyidir (S=3.2).

Tablo 13-Bazı

metallerin fiziksel özellikleri ile kaynak kabiliyetinin de ğ i şimi

Metaller Elektrik iletkenli ğ i

(m/ Ωmm2 )

Isı iletkenli ğ i

(Cal/cm.s.oC)

Erime noktası

t e ( oC)

Kaynak kabiliyeti

(S)

Kaynak kabiliyeti

durumu

Alüminyum 35 0,53 659 0,79 İyi

Demir 10 0,16 1530 4,1 Çok iyi

Altın 45 0,74 1063 0,28 Yeterli

Kobalt 11 0,17 1490 3,6 Çok iyi

Bak ır 56 0,94 1083 0,18 Kötü

Magnezyum 22 0,41 650 1,7 İyi

Molibden 21 0,33 2620 0,55 Yeterli

Nikel 11 0,21 1453 3,0 Çok iyi

Platin 9 0,17 1770 3,7 Çok iyi

Gümüş 62 1,10 960 0,15 Kötü

Tantal 65 0,13 2850 4,1 Çok iyi

Titan 1,85 0,041 1660 79,0 Çok iyi

Tungsten 18 0,40 3380 0,41 Yeterli

8/6/2019 Kaynak tek


239

Tablo 14- Bazı ala şımlar ın fiziksel özellikleri ile kaynak kabiliyetinin de ğ i şimi

Alaşımlar Elektrik iletkenli ğ i

(m/ Ωmm2 )

Isı iletkenli ğ i

(Cal/cm.s.oC)

Erime noktası

t e ( oC)

Kaynak kabiliyeti

(S)

Kaynak

kabiliyeti

durumu

Karbonlu çelik 6,0 0,12 1490 9,3 Çok iyi

Ostenit 3,5 0,005 1420 40,0 Çok iyi

Magnezyum alaşımlar ı 16,0 0,28 620 3,6 Çok iyi

AlMg3 20,0 0,37 625 2,2 Çok iyi

AlMg4 16,5 0,28 605 3,6 Çok iyi

AlMn 25,0 0,41 645 1,5 İyi

AlMgCu 27,5 0,37 590 1,7 İyi

AlMgSi 31,0 0,42 620 1,2 İyi

Çinko alaşımlar ı 17,0 0,25 400 5,9 Çok iyi

Alüminyum alaşımlar ı 22,0 0,37 610 2,0 İyi

Tablo 15’de bir çok metal ve alaşımlar için önerilen kaynak metotlar ı verilmiştir.

Kaynaklanmış bağlantılar ın test ve denetimi için standartlar ve kodlar geliştirilmiştir.

Tahribatsız teknikler arasında göz, radyografi, magnetik parçacık, sıvı penetrant ve ultrasonik

test metotlar ı sayılabilir. Tablo 16’da izlenebileceği gibi bu tekniklerin her biri belirli

kapasite, hassasiyet, sınırlama ve özel ekipmanla birlikte operatör ustalığı gerektirir.

Tahribatlı testler kaynak yapıldıktan sonra uygulanan çekme, eğme, çarpma, yorulma ve

yırtılma gibi testleri kapsar. ASTM ve diğer standartlarda belirli kodlar mevcuttur.

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


241

Tablo 15- devamı.

8/6/2019 Kaynak tek


242

Tablo 16- Kaynak İşlemlerinin Genel Karakteristikleri

Tablo 15 ve 16’daki kodlar

KAL.- Kalınlık, NAK - Normal Ark Kaynağı, TAK - Tozaltı Ark Kaynağı, ÖAK - Özlüelektrot Ark Kaynağı,

TIG -Tungsten Inert Gazkaynağı, PAK - Plazma Ark Kaynağı, ECK - Elekrocuruf Kaynağı, RK - Rezistans

Kaynağı, FK - Flaş Kaynağı, OAK - Oksi - Asetilen Kaynağı, DK - Difüzyon Kaynağı, SK - Sürtünme Kaynağı,

EIK - Elektron Işın Kaynağı, LIK - Lazer Işın Kaynağı, TL - Torkla Lehimleme , FL - Fır ında Lehimleme, -

EL Endüksiyonla Lehimleme, RL - Rezistansla Lehimleme , DL - Daldırma Lehimleme, İL - İnfrared

Lehimleme, DFL - Difüzyonla Lehimleme, YL - Yumuşak Lehimleme,K ısaltmalar ve Metal kalınlıkları:

s-Sac, 3 mm’ye kadar o- Orta, 3-6 m ok-Orta kalın, 6-19 mm, k-Kalın, 19 mm ve daha kalın

8/6/2019 Kaynak tek


8/6/2019 Kaynak tek


244

6- Silikonlar : Bunlar ın conta özellikleri nedeniyle bu amaçla kullanılmalar ı yanında bu

malzemeler düşük mukavemetli yapısal birleştirmeleri yapabilirler.

7- Yüksek sıcaklık yapıştır ıcılar ı : 250 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda mukavemet gerektiren

yerlerde epoksifenoliks, tadil edilmiş silikon veya fenolikler, polyamidler veya seramikler

kullanılır.

8- Sıcakta ergiyen yapıştır ıcılar: Yapısal adhesivler genel olarak düşünülmediği takdirde bu

malzemeler parçalar arasındaki yükü taşımak için artan bir şekilde kullanılmaktadır. Bunlar

oda sıcaklığında katı olan fakat ısıtıldığında sıvı olan termoplastiklerdir. Bunlar genellikle

ısıtılmış sıvı olarak uygulanırlar ve ergimiş yapıştır ıcı soğuduğunda bir bağ oluşur.

Tablo 17, bazı

popüler yapı

sal adhesivler ile bunlar ı

n çalı

şma, mayalanma sı

caklı

klar ı

vemuhtemel dayanımlar ını listelemektedir.

12. 3- Birle şme Dizaynı ve Haz ırlama

Yapıştır ılmış bağlantılar sürekli yüzey veya öz yüzeyli olarak sınıflandır ılır. Sürekli yüzey

bağlar ında yapışmış iki yüzey alanı da nispeten geniş ve aynı boyut veya şekildedir. Yüzeye

öz olan bağlantılar, diğerleriyle kar şılaştır ıldığında çok küçük yapışmış bir alana sahiptirler

(yüzey saclar ına hafif bal peteği şeklinde öz yapılı bağlantılardaki gibi). Bağlanmış bir

birleştirmede maruz kalınacak gerilme tipleri dikkate alınmalıdır. Şekil 74’de gösterildiği gibi

bunlar çekme, kesilme, soyulma ve ayr ılma gerilmeleridir. Çünkü, Tablo 8’de işaret edildiği

gibi adhesivlerin çoğu soyulma ve yorulma açısından çok zayıftır. Bu şekilde yapışmış

alanlar ın hepsi bir kuvvet çiftiyle kesilmeye çalışır. Yaygın adhesivlerin bazılar ının

bindirmede kesme mukavemetleri oda sıcaklığında 13.8 - 41.4 MPa ve çekme gerilmeleri

4.14-8.28 MPa arasındadır. Böylece bu durum bindirmede niçin kesme mukavemetini dikkate

alacak şekilde dizayn yapılması gerektiğine işaret etmektedir. Şekil 75, yaygın olarak

kullanılan bağlantı tiplerinin bazılar ını göstermektedir. Yapışma alanını arttırarak mukavemet

de arttır ılabilir. Yapıştırmalı birleştirmede iyi ve kaliteli bir bağ elde etmek için yüzeylerin

uygun şekilde hazırlanması, standartlara uyulması uygun ve hızlı kontrollerin yapılması

esastır. Bu konuda dört safhalı bir yol izlenir:

1 - Temizleme : Bütün kirlilikler ve yağ giderilmelidir.

2- Dağlama: İyi bir yapışma ve maksimum ıslatma özelliği sağlamak için yüzeyler kimyasal

olarak istekli duruma getirilmelidir.3 - Durulama

4 - Kurutma

8/6/2019 Kaynak tek


245

Püskürterek veya f ırçayla bir veya iki kat düşük viskoziteli bir aktivasyon maddesi

uygulanabilir. Aktivasyon malzemesi kuruduktan sonra genellikle sıvı veya pasta şeklinde

yapıştır ıcı uygulanır. Eğer yapıştır ıcı bir çözücü ihtiva ediyorsa birleştirme tamamlanmadan

önce bunlar ın çoğu giderilmelidir.

Termosetting yapıştır ıcılar ı mayalamak için yüksek sıcaklıklar gerektiği zaman, şartlara bağlı

olarak, ısıtma lambalar ı, ocaklar, ısıtılmış plakalı presler veya otoklavlar kullanılır. İlave

mukavemet amacıyla adhesiv ve nokta kaynağının kombine etkisinden yararlanmak

mümkündür.

Ş ekil 74- Yapı şt ır ılmı ş ba ğ lant ılarda gerilme tipleri

Ş ekil 75- Yapı şt ırmada yayg ın olarak kullanılan ba ğ lant ı tipleri

12. 4- Yapı şt ırmanın Avantaj ve Dezavantajlar ı

Yapıştırma birçok avantajlara sahiptir. Hemen hemen bütün malzeme ve malzeme

kombinasyonlar ı birleştirilebilir. Çoğu yapıştır ıcılar için mayalanma sıcaklığı oldukça

düşüktür. Nadiren 177°C’yi geçer ve çoğu oda sıcaklığında veya biraz üzerinde mayalanır.

Böylece birçok uygulamalar için uygun mukavemet sağlanacaktır. Çok ince folyeler gibioldukça hassas malzemeler birbiriyle veya daha kalın kesitlerle birleştirilebilirler.

8/6/2019 Kaynak tek


246

Bir bağlantı boyunca sürekli bağlama elde edilebildiğinden iyi yük dağılımı ve yorulma

direnci elde edilebilir. Benzer olarak büyük temas alanlar ı genellikle sağlanabildiğinden

toplam birleşme mukavemeti diğer yapıştırma metotlar ı ile elde edilenlerle rahatlıkla

mukayese edilebilir. Düz hatlar elde edilebilir ve civata veya perçinlemedeki gibi deliğe gerek yoktur. Yapıştır ıcılar bir titreşim söndürücü gibi davranarak termal ve elektriki izalatör görevi

görebilir. Farklı cins metallerin birleştirildiği durumlarda galvanik reaksiyonlara kar şı

dirençlidir. Bağlama, bölgedeki bir oksit filmi ile meydana gelebildiğinden ve artan temas

alanı nedeniyle yüzey hazırlama işi azalabilir (kaba yüzeyler uygundur).

Azaltılmış işleme ve montaj, düşük bitirme işlemleri, mekanik bağlayıcılar ın yokluğu ve

yüksek kalifiye iş gücünün gerekmemesinden kaynaklanan maliyet azlı

ğı

söz konusudur.Adhesivler genel olarak ucuz ve bağlama elemanlar ından hafiftir.

Adhesiv yapıştırmanın önemli dezavantajlar ı:

1 - Çok azı 260°C sıcaklığa kadar oldukça iyi olmasına rağmen, çoğu yapıştır ıcılar 177 °C’

nin üzerinde uygun değildir.

2- Bazı metotlar bazı tip bağlantılar için oldukça iyi neticeler vermesine rağmen adhesivle

bağlanmış birleştirmelerin kalitesini tahribatsız yollarla belirlemek oldukça zordur.

3 - Eğer iyi ve sağlam neticeler elde edilmek istenirse yüzey hazırlama, yapıştır ıcı hazırlama

ve mayalanma işlemi oldukça kritiktir.

4 - Beklenen ömrü önceden tahmin etmek zordur.

5 - Montaj zamanı alternatif metotlara göre daha uzundur.

6 - Bazı yapıştır ıcılar istenmeyen kimyasal madde ve çözücüler ihtiva ederler.

Eğer uygun kalite kontrol şekilleri adapte edilir ve takip edilirse adhesiv bağ başar ılı veyaygın kullanımı için bu dezavantajlar ın üstesinden gelinebilir. Adhesiv bağlama ile elde

edilebilen birim mukavemet nispeten düşük iken, genellikle uygun birleşme dizaynı ile yeterli

alanlar sağlanabildiğinden çoğu durumlarda bu faktör önemli bir dezavantaj veya sınırlama

değildir.

8/6/2019 Kaynak tek


247

Tablo 17- Bazı yayg ın yapı şt ır ıcılar ın mukavemetleri ile mayalanma ve çal ı şma sıcakl ıklar ı

Documents

Kaynak tek