İ.T.Ü. Makina Fakültesi

KENDİLİĞİNDEN KARARAN KAYNAK MASKESİ

MAK 351 İMAL USULLERİ KAYNAK ÖDEVİ NO: 2

CRN:13881

ÖDEVİ YAPAN: 03009004 – Kaan ALBAYRAK

TESLİM TARİHİ: 25.12.2012

ÖĞRETİM ÜYESİ: Prof. Dr. Adnan DİKİCİOĞLU

GİRİŞ

Beşduyunun insanlar için hayati önem taşıdığı herkes tarafından bilinmektedir. Bu

beşduyu arasında görme duyumuz en önemli olanı; bu duyuyu sağlayan organımız

gözler de en hassas organımızdır. Gözlerimiz, gerekli tedbirler alınmadığı takdirde

çevreden gelen her türlü tehlikeye açık organlardır. Bu tehlikeler mekanik etkiler

(çarpma, batma, çizilmeler), kimyasal etkiler (asitler, bazlar, solventler gibi kimyasal

maddeler - sıvı veya buhar halinde) ve fiziksel etkilerdir (çok güçlü ve parlak ışınlar,

laser ışınları, kızılötesi (enfraruj-IR) ışınlar, morötesi (ultraviyole- UV ışınlar).

Benzer tehlikeler vücudumuzu saran deri tabakası için de söz konusudur, özellikle

derinin örtülmemiş kısımları bu tehlikelerden daha fazla miktarda etkilenir. Kaynak gibi

gözler ve derinin direkt etkilendiği işlerin yapılması sırasında bu organların korunması

için gerekli tedbirlerin alınması elzemdir. Gerek gözlerimiz, gerek derimiz için söz

konusu olan bu tehlikelerle günlük hayatımızda da her zaman karşı karşıya kalabiliriz,

ancak mesleğimize veya yaptığımız işe göre bu risk çok daha fazla olmaktadır.

KAYNAK İŞLEMİNDE GÖZ VE DERİYİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER VE KORUNMA

TEDBİRLERİ

Açık ark kaynağında toplam ark enerjisinin % 15'i ışın şeklinde çevreye yayılmaktadır.

Bu ışınların ortalama % 10'u morötesi, % 30'u parlak ve % 60ı da kızılötesi ışınlardır.

Fizikte, ışınlar dalga boylarına göre sınıflandırılmış olup, birimi Angström (1Å=10^7 mm)

ile ifade edilir. Şekil 1’de gösterilmiştir. Parlak ışınlar, dalga boyu skalasında 4.000 -

8.000 A'lük dalga boyu aralığının üst tarafında yer aldığı için göz tarafından görünen ışın

sınıfına girdiğinden göz kendini kapamak veya kısmak gibi reflekslerle korur. Buna

karşılık morötesi ışınlar, 100 -4.000 Å'lük kısa dalga boyu ile görünen ışık bandının üst

tarafında yer alan yüksek enerjili, sert karakterli ve hasar etkisi fazla olan ışınlardır.

Kızılötesi ışınlar da 8.000 - 10.000.000 Å'lük dalga boyu ile görünen ışık bandının alt

tarafında yer alan düşük enerjili ışınlardır ve zararları morötesi ışınlara göre çok daha

azdır. Her iki ışın da göz tarafından algılanamayan dalga boyu bandında yer aldığından

gözler kendini refleks olarak koruyamaz ve her türlü tehlikeye açık kalır. Bu ışınların göz

ve deri üzerinde çeşitli olumsuz hatta zararlı etkilerinin olduğu yukarıda belirtilmişti.

ŞEKİL 1

Kaynakçıların işlerini yaparken en gereksinim duydukları organlar gözleridir ve

kaynakçılar göz sağlıklarına en fazla önemi vermek durumundadırlar. Bu meslek

çalışanları arasında yer alan ark kaynakçılarından işi gereği yoğun kaynak yapanlarda

akşamlan göz yanması, kızarması, kanlanması gibi rahatsızlıklar alışılagelmiş olaylardır.

Bu rahatsızlıklar ark ışığının göz üzerindeki tıbbı adı ile "akut" yani kısa dönemdeki

hasarlarıdır ve gece dinlendirici damla kullanmak, çay banyosu yapmak gisi tedavi

yöntemleri ile giderilebilir. Ancak , uzun dönemde ortaya çıkan "kronik" göz hastalıkları

çok daha önemlidir ve muhtelif oranlarda görüş kaybına hatta körlüğe varan kalıcı

hasarlara neden olabilir. Gerek akut, gerek kronik göz rahatsızlıklarına yola açan

nedenler, yukarıda da söz edilen ark ışığındaki parlak, kızılötesi ve morötesi ışınlardır.

Bu ışınların dalga boylarına bağlı olarak alt sınıflandırılması ve gözde oluşturdukları

rahatsızlıklar ve hastalıklar Şekil 2' de yer almaktadır. Parlak ışınlar, gözleri

kamaştırarak geçici görme bozukluklarına neden olurlar, bu olayın sürekli tekrar etmesi

halinde önce kızarma, kanlanma, başağrısı gibi geçici, ileri durumlarda ise belli oranda

görme kabiliyetinin azalması gibi kalıcı rahatsızlıklar ortaya çıkar. Kızılötesi ışınlar deriye

sıcaklık hissi veren ışınlardır ve arktan gelen ışının dalga boyuna bağlı olarak gözde

saydam tabakayı (kornea) ve gözde görmeyi sağlayan ağ tabakayı (retina) etkiler ve

sonunda körlük ve katarakt hastalığına yol açabilir; deride ise ışına aşırı derecede

maruz kalınmas halinde kızarmalar ve hatta yanıklar meydana gelir. Morötesi ışınlar ise,

kızılötesi ışınlardan çok daha tehlikeli olup, oldukça kısa maruz kalma sürelerinde dahi

(bu süre saniyelerle sınırlıdır) saydam tabakada (kornea) yanaklara, katarakta ve

ŞEKİL 2

sonunda körlüğe yol açan çok ağır hasarlara neden olur iken, deride ağır yanıklar ve

ileride deri kanseri ile sonuçlanabilecek hasarlar oluşturur. Nitekim, oksi-asetilen kaynak

ışığı sadece parlak ışınlar ve kızılötesi ışınlar içerdiğinden kaynakçılar göz koruması için

gözleri kamaştıracak parlak ışığa karşı koyu renk camlı bir gözlük kullanırken genellikle

deri koruması için normal örtünme dışında özel bir koruyucu tedbir almaya gerek

görmezler. Halbuki, ark kaynakçıları öncelikle morötesi ve kızılötesi ışınları filtre eden

(tutan) özel camlı maskeler kullanrlar, bu camların takıldığı maske yüzü ve hatta boyunu

koruyacak şekilde dizayn edilmiştir.

Bu camlar ayrıca parlak ışınları da süzecek şekilde renklendirilmiştir. Böylece özel cam

gözleri korurken maske de yüz ve boyun gibi açıkta kalan deriyi zararlı morötesi

ışınlardan korur. Kaynakçılar el, kol gibi açıkta kalan diğer yerlerini de morötesi

ışınlardan korumak durumundadırlar. Fakat morötesi ışınlar yapıları nedeniyle normal

pamuklu, yünlü ve sentetik kumaşları çok kısa sürede tahrip ettiiğinden kaynakçılar deri

eldiven, kolluk gibi koruyucuların yanısıra deri önlük de taşımalıdırlar.

Ark kaynakçıları için bir diğer tehlike de kendileri kaynak yapmaz iken yanında çalışan

kaynakçıdan gelen direkt veya endirekt (parlak bir yüzeyden yansıyan) kaynak

ışınlarıdır. Bu ışınlar da aynı şekilde tehlikelidir ve perde veya bölmelerle önleyici tedbir

alınması gerekir.

ARK KAYNAĞI MASKE CAMLARI VE MASKE TİPLERİ

Ark kaynak maske camları, ark kaynağının endüstriyel anlamda uygulanmaya

başlandığı 1900'lü yılların başında çok sayıda kırmızı ve mavi renkli camın sandviç

tekniği şeklinde birlikte kullanılması ile doğmuş ve ark fiziğindeki gelişmelere paralel

olarak geliştirilerek günümüze kadar ulaşmıştır. Günümüzde kullanılan klasik ark kaynak

camları demir ve demir bileşikleri emdirilerek mor ve kızıl ötesi ışınları filtre eden ve

renklendirilerek parlak ışığı süzen camlardır. Ancak plastik teknolojisindeki en son

gelişmeler zararlı ışınları tutan plastik-reçine camların geliştirilmesi ile bu camlar son

şeklini almıştır.

Ark kaynak maske camları, ark kaynak yönetimine ve kullanılan elektrod, tel gibi sarf

malzemelerinin çapına ve kaynak yapılan ana malzemenin kalınlığına göre ayarlanan

akım şiddeti değerine ve ana malzemenin cinsine (çelik, alüminyum, v.s.) bağlı olarak

dalga boyu değişkenlik gösteren parlak, kızılötesi ve morötesi ışınlara göre farklı filtre

etme, yani koruma derecesi özelliğindedir. Bu durum BS 679, DİN 4647-7, AWS F 2.2-

89 gibi ulusal ve EN 169, EN 379 gibi uluslararası standardlarda belli numaralar ile

sınıflandırılmıştır. Bu koruma derecesi camın koyuluğunun bir göstergesi değil, sadece

morötesi ve kızılötesi ışınları filtre etme özelliğini gösteren bir değerdir, ancak morötesi

ve kızılötesi ışınların miktarı artan akım şiddeti ile artığı gibi parlak ışınların miktarı da

arttığından gözün kamaşmasını önlemek gayesi ile camın renginin koyuluğu da

arttırılmaktadır.

Ark kaynakçıları, yaptıkları kaynak yöntemine bağlı olarak el maskesi (kaynak pensesi

veya torcu için bir elin kullanıldığı, diğer elin serbest olduğu örtülü elektrodla kaynak

veya MIG/MAG kaynağı yöntemleri) veya baş maskesi (bir elle torcun kullanıldığı, diğer

elle kaynak çubuğunun verildiği TIG ve bir elle pense veya torc kullanılırken diğer el ile

kaynak yapılan parçaya müdahale edildiği örneğin punta yaparken tutulduğu durumlar)

kullanırlar.

Ark ışığını filtre eden camlar oldukça koyu renkli olduğundan kaynakçı ark oluşmadan

kaynak yapacağı yeri göremez, dolayısı ile kaynağa başlayacağı yeri çıplak gözle saptar

ve maskeyi yüzünün önüne alarak kaynağa başlamaya çalışır. Bu esnada, pozisyonunu

bozan bir dış etken veya elektrodun ilk temasta tutuşmaması gibi bir durum ortaya

çıkarsa kaynağa hatalı noktadan başlaması gibi bir riskle karşı karşıya kalır veya

başlama noktasını yeniden saptar. Kısaca her iki durumda da zaman ve kalite kaybı

ortaya çıkar, ki bu da maliyet artışı demektir. Bu durumu önlemek isteyen kaynakçı,

özellikle puntalama veya metod kaynağı yapıyorsa, hiç maske kullanmadan tutuşma

sırasında arka bir an çıplak gözle bakıp, sonra gözlerini kapayarak kaynak yapmaya

çalışır. Bu, kaynakçı için en tehlikeli çalışma şeklidir, çünkü hem gözleri, hem de yüz,

boyun gibi korumasız deri alanları uzun süreli ark ışığından etkilenir ve önceki

bölümlerde sonuçları detaylı olarak irdelenen tehlikelerle karşı karşıya kalır. İki eli de

meşgul olduğu için baş maskesi kullanan kaynakçılarda, özellikle TIG kaynakçılarında

başka bir rahatsızlık ortaya çıkar. Bu uygulama şeklinde kaynak pozisyonunu alan

kaynakçı, durumunu bozmadan bir baş sallama hareketi ile kalkık durumdaki maskeyi

önüne düşürür ve kaynağa başlar. Kaynağa her başladığında bu hareketi tekrarlayan

kaynakçıda, hareketin günlük tekrar sayısı göz önüne alındığı takdirde boyun ve ense

kasları ile boyun omurları rahatsızlık ve hastalıklarının meydana geleceği muhakkaktır.

Ayrıca baş sallama hareketi ile maskeyi düşürme esnasında pozisyonunun da bozulma

ve özellikle hassas kaynaklarda hatalı başlangıç yapma dolayısı ile kaliteyi düşürme riski

vardır.

Dolayısı ile her iki halde de, yani çıplak gözle kaynağa bakma ve baş sallama

hareketinde de kısa sürelerde kaynakçının rahatsızlığı nedeni ile performansının

düşmesi; uzun sürelerde ise hastalanarak viziteye çıkması, hatta rapor alması söz

konusu olur. Bu da iş gücü, iş saati hatta günü kaybı demektir ve işletmeye yıllık toplam

maliyeti oldukça yüksektir. Nitekim A.B.D. İstatistik Çalışmalar Bürosu'nun bir

araştırması kaynaktaki şikayetlerin % 67'sinin göze bağlı şikayetler olduğunu ortaya

koymuştur. Kaynağın görünüm kalitesi ve başlangıç şeklindeki bozukluk gibi kusurların

giderilmesinin getireceği maliyet artışı da ayrıca göz önüne alınmalıdır.

KENDİLİĞİNDEN KARARAN ARK KAYNAK MASKE CAMLARI

Gelişen teknoloji, her konuda olduğu gibi bu konuda da çözüm bulmuş ve 1970'li yılların

sonuna doğru "ark ışığı karşısında kendiliğinden kararan özel kaynak camları"

geliştirmiştir. Bu maske camlan, üç ana elemandan oluşmaktadır:

1.Mor ve kızılötesi ışınları tutan bir optik girişim filtresi:

Bu filtre, emniyet açısından mor ve kızılötesi ışınları her koşulda tutmaktadır. Bu filtre,

likit kristal diyaframdan bağımsızdır ve sürekli olarak görev yapmaktadır, yani camın açık

veya koyu renk durumunda olması hatta maskenin çalışır veya kapalı durumda olması

bu filtreyi etkilememektedir.

2. Polarizasyon filtreleri:

Görünür ışığın sadece yeşil-sarı dalga boyu aralığını geçiren filtreler.

3. Likit kristal kartuş:

Işık şiddetine göre sabit veya kademeli olarak kararan likit kristal kartuş. Kartuşa bağlı

fotosellerin ark ışığını tespit edip, elektronik kontrolü uyarması ve buradan gelen komuta

göre optik geçirgenliğini azaltması ile likit kristal kartuş kararma fonksiyonunu yerine

getirir.

Bütün bu filtreler ve kartuş, sandviç tekniği ile iki cam arasına yerleştirilerek (Şekil 3) ve

elektronik kontrol grubu ve piller eklenerek bir kaset haline getirilmiştir. Kaynak yapılmaz

iken koyu bir güneş gözlüğü renginde (açık durum-light state) olan cam, ark ışığı çaktığı

anda kasetdeki fotoseller vasıtası ile ark ışığını algılayıp, milisaniyeler mertebesi gibi

kışa bir sürede reaksiyon gösterir ki kararak bir ark kaynak camı (koyu durum-dark state)

haline döner. Bu o kadar kısa bir süredir ki, ark ışığı kaynakçının gözüne ulaşamaz.

Maske çamının kararma (dönüşme) hızı ve stabilitesi camın kalitesi ile yakından ilgilidir.

Kararma hızı, bu tip camlar için hazırlanmış en yeni standardla (CSA Z94,3-M92)

belirlenmiş olup, bir tablo halinde aşağıda yer almaktadır. Tablo 1,

TABLO 1

Kendiliğinden kararan maske camlarında, cam çalışır durumda değil iken kaynakçının

emniyeti açısından koyuluk derecesi 5-6 kademesinde olacak şekilde sabit tutulmuştur.

Cam çalışır iken ise kaynakçının yapacağı işi ve çevresini net ve açık bir şekilde görmesi

için koyuluk derecesi 3 değerindedir. Kaynak yapar iken camın kararması gereken

koyuluk derecesi ise kaynak yöntemine, elektrodun çapına ve kullanılan akım şiddetine

ve kaynak yapılan malzeme cinsine göre değişmektedir. Bu nedenle bu camlar iki tip

olarak imal edilmektedir, birincisi sabit koyuluk derecesini (9, 10, 11, 12, 13) haiz olanlar,

ki bu tipler seri üretim kaynaklarına hep aynı yöntem ve akım şiddetinde çalışanlar için

öngörülmektedir, ikincisi ise koyuluk derecesi 9-13 değerleri arasında ana malzemeye,

yapılan kaynağın cinsine ve seçilen akım şiddetine göre değiştirilebilen tiptir, bu tipler

üniversal kaynak ve kesme işlemleri için de idealdir. Kendiliğinden kararan maske

camlarında, cam seçim kriteri yapılan kaynak veya kesme yöntemine ve kullanılan akım

şiddetine bağlıdır, ancak lüm yöntemlerde akım şiddeti arttıkça tablodan seçilebilecek

daha yüksek koyuluk derecesine geçilmeldir. Bu tip camların takıldığı maskelerin de,

ergonomik dizaynı (şekil, iç havalandırma), ark ısısını yansıtma özelliği, montaj-

demontaj kolaylığı, yere düşünce hem kasedini koruyacak hem de kendi kırılmayacak

şekilde esnek ve tutuşmaya (alev almaya) dayanıklı bir malzemeden yapılmış olması

gibi nitelikleri tercihte kriter olmalıdırlar.

SONUÇ

Kendiliğinden kararan camlı ark kaynak maskeleri yukarıda sözü edilen üstünlük ve

yararları ile iki elin de kullanılması gereken tüm kaynak yöntemleri için vazgeçilmez bir

maske özelliğini taşımaktadır. Bugün dünyada bütün gelişmiş endüstri sahibi ülkelerde

insan sağlığına, iş kalitesine ve maliyeti faktörlerin verilen önemin bir göstergesi olarak

bu maskeler yaygın olarak kullanılmaktadır.

KAYNAKÇA

1. Anık, S., Kaynak Teknolojisi El Kitabı, Ergör Matbaası,İstanbul, 1983.

2. Anık, S., Kaynak Tekniği C.l (2.baskı), İTÜ Makina Fakültesi Baskı Atölyesi, İstanbul,

1973

3. Anık, S., Kaynak Tekniği C.2 Teknik Üniversite Matbaası, Gümüşsüyü, İstanbul, 1972

4. Bolton, C, Staying Safe on the Job, Spring 1997, p.13-15, Supplement to AVVS's

VVelding Journal

5. Glansholm, A., The Physics of Optical Radiation, National Institute of Radiation

Protection

6. Pfriem, D.-B., Technical Developments in Welding Eye and Face Protection, Svetsen,

Special Issue 2 E, 1993,p.8-ll