KAYNAKLI BİRLEŞTİRME TEKNİKLERİ

Transkript

1 KAYNAKLI BİRLEŞTİRME TEKNİKLERİ (MET 218) DERS DOTLARI PROF.DR.ADEM KURT ANKARA,2012

2 ERGİTME KAYNAĞI 1. Kaynağın Tanımı ve Sınıflandırılması Kaynak, birbirinin aynı veya erime aralıkları birbirine yakın iki veya daha fazla metalik veya termoplastik parçayı ısı, basınç veya her ikisini birden kullanarak aynı türden bir malzeme katarak veya katmayarak birleştirmektir. Lehimleme ise, esas malzeme erimeden gerçekleştirilen bir birleştirme yöntemidir. Metallerin lehimlenmesinde birleştirilecek metalik parçaların arasındaki boşluğu doldurmak için katılan lehim malzemesi, esas metalden daha düşük bir sıcaklıkta erir. Metal kaynağı yöntemleri uygulanan enerjinin şiddeti ve türüne göre eritme kaynağı, basınç kaynağı, soğuk basınç kaynağı olmak üzere sınıflandırılabildiği gibi işlemin amacına göre de birleştirme ve doldurma kaynağı olmak üzere iki grup altında incelenir. Ergitme kaynağı, metalik malzemeyi yalnız sıcaklığın etkisi ile yerel olarak esas kaynak metali ile birlikte eritip birleştirmektir. Basınç kaynağı, metalik malzemeyi ek kaynak metali kullanmadan ve ısıtmadan yalnız basınç altında birleştirmektir.eritme kaynağında, kaynak sıcaklığı birleştirilen malzemenin erime sıcaklığından daha yüksektir; buna karşın basınç kaynağında metal erimeden kaynak gerçekleştirilir. Şekil Ek kaynak metali kullanarak gerçekleştirilen eritme kaynağı.

3 Şekil 2. Isı uygulayarak gerçekleştirilen basınç kaynağı. Birleştirme kaynağı, iki veya daha fazla parçayı çözülemez bir bütün haline getirmektir. Doldurma kaynağı ise, bir iş parçasının hacmindeki eksikliği tamamlamak veya hacmini büyütmek, ayrıca korozif veya aşındırıcı etkilere karşı korumak amacıyla, üzerine sınırlı olarak belirli özelliklere sahip malzeme yığmaktır. Kaynaklı konstrüksiyonlar, perçin kullanarak veya döküm yöntemi ile gerçekleştirilen konstrüksiyonlara nazaran büyük üstünlükler göstermektedir. Kaynak ile birleştirme, perçin ile birleştirmeye göre şu özelliklere sahiptir; Kaynak, işçilik ve ağırlıktan tasarruf sağlar, Kaynak, perçine göre daha iyi bir sızdırmazlık temin eder, Kaynaklı bağlantıların mukavemeti, perçinli birleştirmelerden daha yüksektir, Kaynak ile daha ucuz ve kolay konstrüksiyonlar yapılabilmektedir. Kaynak ile döküm yönteminin karşılaştırılmasında ise şu farklar göze çarpar; Kaynakta model masrafı yoktur, Kaynak tamiratta üstünlük sağlar, Alışılmış kuma döküm yönteminde 6 mm' den ince parçaların eldesi zıt

4 olmasına karşın, kaynakta 6 mm' den ince parçalarla yapılan konstrüksüyonlar bir zorluk göstermez, Yalnız çok sayıda yapılan ürelimler de, ekonomik açıdan döküm üstünlük gösterir, Kaynak perçinde olduğu gibi dökümde de ağırlıktan tasarruf sağlar. Eritme kaynağı, ısıtma enerjisinin türüne ve kaynak bölgesinin havanın olumsuz etkilerinden korunma şekline göre, birbirlerinden farklılık gösteren çeşitli yöntemler uygulanarak gerçekleştirilir. Günümüz endüstrisinde en sık uygulanan eritme kaynağı yöntemleri şunlardır; 2. Gaz Eritme Kaynağı Kaynak için gerekli ısı, bir yanıcı gaz ve oksijenin oluşturduğu alev tarafından sağlanır. Şaloma veya üfleç diye adlandırılan bir yakıcıya, yanıcı gaz ve oksijen iki ayrı hortum tarafından iletilir; üfleçte bu gazlar istenen oranda karışır ve üflecin bek kısmından dışarı çıkar ve burada yanarak kaynak alevi oluşturur. Kaynak alevi gerek iş parçası ve gerekse de ek kaynak metalini eritecek güçtedir ek kaynak metali gerektiğinde bir tel çubuk halinde kaynak bölgesine kaynakçı tarafından sokulur. Günümüzde, genellikle yanıcı gaz olarak asetilen kullanıldığından bu yönteme oksiasetilen kaynağı adı da verilir. Bu yöntemde alevin zarfı, kaynak bölgesini havanın olumsuz etkilerinden korur. Her tür metal ve alaşımın kaynak edilebildiği bu yöntem gerek yavaşlığı ve gerekse de yetişmiş personel gereksinimi nedeni ile bugün sadece tamir işlerinde uygulama alanı bulmakladır.

5 Şekil 3. Oksi-asetilen kaynak alevi ve alev türleri (şematik) Bütün kaynak yöntemlerinde işlemi gerçekleştirebilmek için bir kaynak enerjisine, bu enerjiyi sağlayan ve kaynak bölgesine taşıyan bir donanıma, kaynak ağzını doldurmak için bir ek kaynak metaline gereksinim vardır. Şekil 4. Oksi-asetilen kaynak donanımı

6 Şekil 5. Oksi-asetilen kaynağının uygulanması (a)sol kaynak (b)sağ kaynak Kaynağın üç temel elemanı diye isimlendirebileceğimiz bu üç unsur elektrik ark kaynağında, ark, kaynak makinası ve kaynak elektrodu tarafından sağlanmaktadır. Ayrıca kaynakçıyı korumak, kaynatılan parçaları bir arada tutabilmek, kaynak pozisyonunu ayarlayabilmek ve çalışma koşullarını kolaylaştırabilmek için bir lakım yardımcı araç ve gereçlere gerek vardır. Elektrik ark kaynağında kaynak için gerekli ısı, elektrik arkı tarafından sağlanmakladır. Kaynak ağzını doldurmak için gerekli ek kaynak melalinin katılma biçimi ve kaynak bölgesinin havanın olumsuz etkilerinden korunma biçimine göre çok çeşitli ark kaynak yöntemleri geliştirilmiştir, Günümüzde en yaygın kullanılan eritme kaynağı yöntemleri elektrik ark kaynağı yöntemleridir. 3. Elektrik Ark Kaynağı Örtülü elektrod ile elektrik ark kaynağında ark, iş parçası ve eriyen elektrot arasında yanar ve bu şekilde eriyen elektrot aynı zamanda kaynak metali haline geçer. Elektrot örtüsü de aynı anda yanarak erir bu esnada açığa çıkan gaz ark bölgesini korur ve oluşan cüruf kaynak dikişini örterek kaynak bölgesinin korunmasını sağlar.

7 Şekil 6. Örtül elektrod ile ark kaynağında kaynak bölgesi. Ayrıca elektrot örtüsüne katılan alaşım elementleri yardımı ile kaynak dikişini alaşımlandırarak, istenen özelliklerde kaynak bağlantısı elde edilebilmektedir. Örtülü elektrot ile elektrik ark kaynağı, ark kaynak yöntemleri içinde en basit, en popüler özelliğe sahip olan yöntemdir. Bu yöntem uygulamada, demir esaslı veya demir dışı metal ve alaşımlarının kaynağında 1,2 mm den daha kalın parçalara, her kaynak pozisyonunda uygulanabilmektedir. Şekil 7 Örtülü elektrot ile elektrik ark kaynak donanımı blok şeması. Kaynak için gerekli koşullardaki elektrik akımı, bu iş için geliştirilmiş bir kaynak akım üreteci tarafından sağlanır; akım kablolar yardımı ile iş parçası ve elektrot pensesine iletilir. Kaynakçı elektrotu penseye takar ve iş parçasına değdirerek arkı oluşturur. Arkın başlatılması, yanması, boyunun ayarı, söndürülmesi, kaynak hızı ve eriyen elektrot metalinin kaynak ağzını doldurması için gerekli ayarlamalar kaynakçı tarafından yapılır; bu yöntemde kaynağın kalitesine teknik donanım kadar kaynakçının el becerisinin etkisi çok önemlidir.

8 Kaynak sonrası dikiş üzerinde oluşan curuf yine kaynakçı tarafından temizlenir. Örtülü elektrod kullanılarak el ile yapılan elektrik ark kaynağında teknik donanım kadar kaynakçının bilgisi ve et becerisi de büyük bir önem taşımaktadır. Kaynak işlemini hızlandırmak, kaynakçının dikişin kalitesine etkisini ortadan kaldırabilmek konusunda çalışmalar sonucunda iki ayrı yoldan gidilerek, bugün tozaltı ve gazaltı diye adlandırdığımız kaynak yöntemleri geliştirilmiştir. Tozaltı Kaynağı Yöntem olarak elektrik ark kaynağı yöntemine benzer. Kaynak arkı otomatik olarak kaynak yerine gelen örtüsüz bir tel ile başlatılır. Ark bir huniden akmakta olan tozun altında oluşur. Şekil 8. Tozaltı ark kaynağı Bu yüzden bu yönteme toz altı kaynak tekniği denilmiştir. Toz altı kaynağı otomatik bir kaynak yöntemi olmanın yanı sıra yüksek güçlü bir kaynak tekniğidir. Tek paso ile 85 mm, 2 paso ile 180 mm ve çok paso ile 300 mm ye kadar kalın parçaların kaynağını yapmak mümkündür. En ince olarak 1,2 mm ye kadar saçlar kaynatılabilir. Toz Altı Kaynak Karakteristikleri a) Kaynak hızı ve kaynak gücü A, m/saat b) Kaynak sarfiyatı : 2/3 esas metal 1/3 ilave metal c) Nufuziyet : Kaynak ağzı açılmadan tek pasoda 18mm, kaynak ağzı açarak iki paso ile mm d) Devamlı kaynak yapabilme imkanı e) Yüksek kaliteli kaynak yapma imkanı: Curuf kaynak metali örter yavaş soğumayı sağlar. f) Elektrik enerji sarfiyatı azdır. g) Özel koruyucu emniyet tedbirlerine ihtiyaç yoktur.

9 Toz Altı Kaynak Telleri: Toz altı kaynağında kullanılan teller yüksek kaliteli çelik tellerdir. Genellikle elektrik ark ocaklarında üretilirler. Çapları 1,2mm-12mm arasında değişir. Kaynak yerinin emniyeti bakımından manganlı olarak üretilirler. Tel yüzeyleri pürüzsüz, yağ ve kirden arındırılmış olarak, bakır kaplı şekilde üretilirler. Standartlara göre içindeki Mn miktarına göre 3 kategoriye ayrılır. % Mangan 1- düşük manganlı teller 0,30 0,90 2- orta manganlı teller 0,90 1,25 3- yüksek manganlı teller 1,75 2,25 Kullanılacak tel seçiminde kullanılan kaynak tozunun da dikkate alınması gerekir. Hem telin hem de tozun bileşimi göz önünde bulundurularak şu hususlar dikkate alınır. a) Alaşımlı tel kullanmak. b) Alaşımsız bir tel ile alaşımlı kaynak tozu kullanmak. c) Alaşım elemanı bulunduran bir örtü ve alaşımsız telden oluşan konpoze tel kullanmak. Toz Altı Kaynak Tozları: Toz seçiminde; a) Kaynağın amacına göre. b) İmal şekline göre. c) Kaynak tozunun kimyasal karakterine göre. d) Manganez miktarına göre seçim yapılmalıdır. Kaynak Tozunda İstenilen Özellikler; 1) Kararlı ark sağlamalıdır 2) İstenilen kimyasal bileşimle mekanik özellikler sahip kaynak dikişi üretmelidir. 3) Uygun ve temiz içyapı sağlamalıdır. 4) Kaynak dikişinde gözenek ve çatlak oluşumuna sebep olmamalıdır. 5) Kök pasoların ve dar aralıklı kaynakta curuf kalkmalıdır. 6) Nem çekmemelidir.

10 Tozların kimyasal bileşiminin kaynak metaline etkileri : Toz altı kaynağında silisyum oksit SiO2 oluşturur. SiO2 iyi bir oksidandır bu nedenle curufu akıcı hale getirir. İkinci olarak MnO bulunur. MnO dikiş emniyeti açısından önemlidir ancak MnO oranı arttıkça yüksek akım şiddetiyle yüklenme oranı azalır. Silisyum kaynak sırasında banyoyu da okside ederek dikişin gözeneksiz oluşunu sağlar. Kükürt ve fosfor kaynak metalinde pek istenmeyen segregasyonlara neden olur. Toz Altı Kaynağında Dikiş Formları: Dikiş formu, nüfuziyet derinliği erime genişliği ve dikiş yüksekliğiyle karakterize edilir. Nüfuziyet t ile erime genişliği b ile ve yükseklik h ile gösterilirse: iç dikişte b/t = 0,5-10 b/h = 1,8 oranlarında değişir. Dikiş formuna şu faktörler etki eder. Şekil 9.İç ve dış dikiş 1) Akım şiddeti 2) Akım yoğunluğu 3) Kaynak hızı 4) Ark gerilimi 5) Kaynak ağzı tasarımı 6) Ağızlar arasındaki mesafe 7) Kaynak yapılan parçanın eğimi 8) Akım cinsi 9) Kaynak kablo bağlantısı 10)Kaynak tozunun Tane büyüklüğü gibi faktörlerdir.

11 Tel çapı ve kaynak hızına bağlı dikiş şekilleri: Şekil: Tel çapı ve kaynak ağız açısının etkisi Şekil: Tozaltı kaynağında alttan destek laması veya tozunun kullanımı Kaynak tozu, tane büyüklüğü, kaynak teli ve kaynak ağzı formunun dikişe etkisi: Toz altı kaynağında kullanılan tozun tane büyüklüğü kaynak dikişini dikiş yüksekliği ve nüfuziyet yönüyle etkilemektedir. Tane büyüklüğü arttıkça nufuziyet ve dikiş yüksekliği düşerken dikiş genişliği artmaktadır. Yine kaynak telinin tozunun dışında kalan kısmı artmasıyla nüfuziyet azalır dikiş yüksekliği artar.

12 Şekil12. Toz tane boyutunun dikiş profiline etkisi Kaynak ağız formu birkaç faktöre bağlıdır: - Parça kalınlığı - Esas metalin cinsi - Kaynak pozisyonu - Tek veya çift taraflı kaynak yapılması - Paso sayısı - Kaynak makinesinin gücü gibi faktörlerdir. Bunlar dikkate alınarak iki şekilde kaynak ağzı hazırlama usulü vardır. 1 ) Yardımcı vasıtalarla kaynak ağzı hazırlama. Şekil: Altlık kullanımı ( geniş kök aralıklı birleştirmelerde) Toz altıyla yapılan bütün kaynak yöntemlerinde kesitin tamamının erimesini sağlamak amacıyla altlık adı verilen yardımcı vasıtalar kullanılarak kaynak yapılmaktadır. Yardımcı vasıta olarak genelde Cu altlıklar kullanılır. Cu altlık, kaynak yapılan parçanın altına konarak erimiş metalin akmaması için altlık parçalara eşit şekilde bastırılır.

13 Bir diğer vasıta toz altlık kullanmadan kaynak tozu ile aynı bileşime sahip toz kaynatılacak parçanın altına hidrolik veya pinomatik bir sistem ile temas ettirilir. Kaynak işleminden sonra piston tekrar indirilir. Bazı durumlarda altlık kaynağı yapılacak parçaya extra bir çıkıntı vermek suretiyle de sağlanabilir. 2) Yardımcı vasıta kullanmadan kaynak ağzı hazırlama : Genellikle alın-alına getirilen parçalarda ve kalınlığı 16 mm den fazla parçalarda yardımcı vasıtaya gerek olmadan kaynak yapılabilir. Alın birleştirmede birinci pasoda kesitin % 50 si kaynak edilir, sonra parça çevrilerek diğer yarısı kaynak edilir. Alın birleştirmeler genellikle 4-8 mm arasındaki parçalara uygulanır. Saçlar arasına bırakılacak boşluk önemli olup 10 mm ye kadar alanlarda 0.5 mm yi geçmeyecek şekilde aralık bırakılır. Ayrıca Y alın birleştirmelerde mm arasındaki parçalara uygulanan bir yöntemdir.

14 Toz Altı Kaynağında Akım Ayarı: Toz altı kaynağında ark geriliminin, dikişin şekli ve kaynak metalinin metalurjik yapısı üzerinde önemli etkisi olması sebebiyle kaynak süresince ark boyu ve akım sabit tutulmalıdır. Ark boyunun herhangi bir şekilde değişmesi durumunda, eğer azalma şeklinde olursa telde erime hızının yavaşlamasına sebep olur. Endüstride Kullanılan Toz Altı Kaynak Metotları: 1) Tandem Toz Altı Kaynak Yöntemi: Bu yöntem birbirini takip eden ve aynı yönde hareket eden 2 elektrot ile yapılan bir yöntemdir. Bu kaynak yönteminin avantajları Kaynak hızlıdır, boşluk oluşma ihtimali azdır, dikişin çatlama ihtimali azalır, dikiş kalitesi yüksektir. Bu özelliklerden dolayı bu yöntem doldurma kaynaklarında ve yüzeyi paslı parçaların kaynağında çok kullanılır.

15 2) Paralel Toz Altı Yöntemi: Paralel yöntem 2 elektrotun yan yana hareket etmesiyle yapılan bir yöntemdir. Bunun faydaları; nüfuziyet kontrol edilebilir, aralık doldurma kabiliyeti fazladır, dikiş formunu değiştirme imkânı vardır. 3) Seri Toz Altı Yöntemi Bu yöntemde toz sarfiyatı az, erime gücü fazla ve nufuziyeti az olduğundan ince saçların kaynağında kullanılır. 4) Korniş Toz Altı Kaynağı : Bu yöntemde düşey konumda alın alına getirilmiş parçaların kaynağında kullanılır. 5) Bant Şeklinde Toz Altı Kaynağı:

16 Bu yöntemde tel elektrot yerine bant şeklinde elektrot kullanılır. Nüfuziyetin azalmasının istendiği yerlerde yüksek ekonomiklik sağlar. Ark elektrotun bütün kesitinde meydana gelir. Elektrot enine boyuna kullanılabilir.

17 GAZALTI TIG KAYNAĞI TIG Kaynağı adını kullanılan tungusten elektrottan ve koruyucu gaz olan inert gazlardan alır bu nedenle tungsten inert gaz kelimelerinin baş harflerinden oluşan TIG kaynak tekniği olarak bilinir. Özellikle Amerika Birleşik Devletleri kaynaklı yayınlarda WIG ( wolfram inert gas) kaynağı olarak da tanımlanır.esas olarak elektrik ark kaynağı şeklindedir.özellikle Al,Mg ve Titanyum gibi hafif metallerin kaynağı için uygundur. TIG ile Elektrik ark ve Oksigaz kaynağı arasındaki farklar a. TİG kaynağında Dekapan gerekmez. b. Distorsiyonlar (çarpılma) oksigaz kaynağına göre en azdır. c. TİG kaynağında ısının tesiri altında kalan bölge çok dardır. d. Tüm pozisyonlarda kaynak imkanı vardır. e. Kaynak dikişi kolaylıkla izlenebilir. TIG Kaynağında Kullanılan Ekipmanlar TIG torcu: Bu torç özel olarak hazırlanmış bir elektrot tutucudan oluşur, çeşitli boylarda tungusten elektrotu tutabilen koruyucu gazın akışını yönlendirebilen ve değiştire bilen gaz merceğinde oluşan torçlar ideal torçlardır. Kaynak sırasındaki ısınmaları önlemek amacıyla torçların birçoğu hava soğutmalıdır. Ancak en yaygın olanlar su soğutmalı olanlardır. TIG elektrodu: (Tungusten Elektrodu): TIG kaynağı ve plazma kaynağı için kullanılan sürekli elektrotlar TS EN de standartlaştırılmıştır. Bu elektrotlar genellikle silindirik olup Tungusten metalinin yüksek erime sıcaklığından dolayı döküm yöntemiyle değil Toz

18 metalurjisi yöntemiyle üretilirler, içine katılan bir bağlayıcı ile şekillendirildikten sonra sinterlenirler. (Tungusten 3400 c de ergir.) Tungusten elektrotların çapları ,6-2- 2,4-3-3, ,4-7-8 mm boyları ise ve 175 mm asında standartlandırılmıştır. Gaz merceği: Koruyucu gazın kararlılığını sağlamak ve gazı uygun mesafelere göndermek amacıyla kullanılır. Gaz merceğinde gaz akışı girdapsız bir şekilde uzak mesafelerde kararlı akmasını sağlar. Eğer bu şartlar sağlanmaz ise kaynak dikişinde gözenekler oluşur. TİG kaynağında düşen statik karakteristikli kaynak makineleri kullanılır. Hem doğru akımda hem de alternatif akımda kaynak yapıldığında bu iki akım veren bileşik makinelerde kullanılmaktadır. Çalışma notası ayarlanan makine karakteristik eğrisi ile arkın karakteristik eğrisinin kesişme noktasıdır. Bir kaynak makinesinin ayar bölgesi makinenin ayarlanabilen en yüksek ve en düşük ayar eğriler ile arkın karakteristik eğrisini kesişme noktasıdır. Kontrol üniteleri Normal bir cihazın şu fonksiyonları yerine getirmesi gerekir. 1- Akım rölesini çalıştırmalıdır. 2- Elektrot tutucuyu çalıştırmalıdır. 3- Koruyucu gaz ventilini açıp kapamalıdır. 4- Krater doldurma tertibatını çalıştırmalıdır.

19 Çalışma 4 Zamanlı Gerçekleştirilir. (TIG Kaynak Makineleri İçin): 1.Zaman: Düğmeye basılır ve basılı tutulur. Bu sırada önce koruyucu gaz akmaya başlar, yardımcı tutuşturma başlar, ark düşük akım şiddetinde oluşur. Eğer ark oluşmaz ise koruyucu ve yardımcı tutuşturma tekrar kapanır. 2.Zaman: Düğme bırakılır, bu durumda ark devam ederken önceden ayarlanan kaynak akımı sürer. 3.Zaman: Düğmeye basılır ve basılı tutulur. Bu durumda akım ayarlanabilir ve zaman içersinde sürekli azalır. 4.Zaman: Düğme bırakılır. Bu durumda da akım kesilir. Koruyucu gaz ve kızgın elektrotu ve kaynak metalini koruma amacıyla önceden ayarlanan yere kadar devam eder. TIG Kaynağında Elektrotun tutuşturulması: Elektrotun parçaya teması ile tutuşturulması: Bu yöntemle tutuşturmada elektrot alaşımlanabilir ve dolayısıyla ark kararsızlaşır.

20 Yüksek Frekans girişimi ile tutuşturma: Temas tutuşturmanın sebep olduğu elektrod ucunun alaşımlanmasından kaçınmak amacı ile bu yöntem kullanılır. Bu yöntemde Tungusten elektrot ile iş parçası arasında gaz akışını önceden iyonize eden ve bu şekilde arkın temassız tutuşturulmasını sağlayan bir yüksek gerilim frekans üretecinden faydalanır. Alternatif akımla kaynakta ark önce doğru akımla tutuşur ve hemen sonra alternatif akıma geçer. Alternatif akımda ark her 0 (sıfır) noktasında söner. Bu nedenle aynen yüksek frekans impluslarında olduğu gibi her yarım dalgada arkın yeniden tutuşturulması gerekir. Bu da yüksek frekans implusları ile mümkündür.

21 TİG Kaynağında Kutuplama Şekli ve Akım Türü TİG Kaynağında genellikle doğru akım kullanılır. Al, Mg ve pirinç gibi malzemelerde alternatif akım kullanılır yüksek sıcaklıkta eriyen okside sahip malzemelerde oksit tabakası kaynak banyosun akmasını ve damlaların banyo ile birleşmesini önler. Al oksitleri C arasında erir. Bu durum alternatif akım kullanımında meydana gelir. Cihazlara konulan asitli filtrasyon sistemi ile bu olumsuzluklar giderilebilir TIG Kaynağında Kaynak Parametrelerinin Etkisi Koruyucu gaz akış debisi Tungusten elektrot

22 Kutup şekli Akım türü Kaynak hızı Ark gerilimi Koruyucu gaz akış debisi: Bu kaynatılan malzemenin kalınlığına esas metale, elektrot çapına, ilave tele kaynak yapılan ortamdaki hava akımına göre değişir. Ayrıca kaynak banyosuna büyüklüğünün ısının tesiri altındaki bölge, kaynak ağız şekli, gaz memesinin büyüklüğü, koruyucu gaz miktarını etkileyen faktörlerdir. Kaynak ortamındaki rüzgâr hızına göre koruyucu gaz miktarları tabloda verilmiştir. Rüzgar Cm/sn En düşük koruyucu gaz miktarı (lit/dak) Ar %75 Ar - %25 He O Elektrot Durumu Elektrot durumu, malzemenin kalınlığına göre değişmektedir. Kalınlık arttıkça kullanılan elektrot çapında artar. Kaynak sırasında elektrot uygun akım ile yüklendiğinde elektrotun ucu sıvı bir tungustenle kütleşir. Bu nedenle kaynaktan kısa bir süre önce uygun bir küre oluşumu için elektrotun uç kısmanı kızdırılması gerekebilir. Eğer elektrot ucunun

23 taşlamanması gerekir ise taşlama elektrot ucunun uzunlamasına yapılmalıdır. Sıvı kısım yaklaşık çapın 2 katı kadar ve 30 derece açıyla olmalıdır. Alternatif akımla büyük çaplı elektrotlar kullanılır. Eğer çapı 1.6 dan küçük ise elektrotun ucu sivriltilmez küt şeklindedir.

24 Akım türü Kutup şekli Kutup şekli ve akım türü kaynak nüfuziyetini etkileyen önemli bir faktördür. Pozitif kutuplanmada düşük nüfuziyet elde edilir. Kalın elektrotlar düz ve geniş bir nüfuziyet oluşturur. İnce elektrotlar ise daha dar ve derin bir nufuziyet oluşturur. Kutuplamanın nüfuzite etkisi Kaynak hızı, Ark gerilimi TIG kaynağında ark gerilimi daima düşük olmalıdır ark geriliminin artması durumunda dikiş genişliği artar. Alaşım yanma problemi ortadan kalkar. Kaynağın hızı kaynak sırasındaki şartlara göre ayarlanır ve aynı değerde tutulur ise bu sayede esas metal yeterli miktarda erir ve katılaşmasında eş ölçüde bir dikiş elde edilir. Kaynak hızının artması birleşme hatalarını, düşürülmesi ise dikişin genişlemesine ve ısı girdisinin artmasına neden olur. En uygun kaynak hızları cm/dak arasındadır

25 MIG MAG GAZALTI KAYNAĞI KAYNAK ÜNİTESİ Gaz altı kaynağında bir tüp ile sağlanan koruyucu gaz ve sürekli beslenen tel elektrotla üzerinde tel ilerleme hızını ve gaz akış hızını ayarlayan donanımlı güç Ünitesi kullanılır. Şekil 2.1 de çalışma prensibi gösterilen bu yöntemde kaynakçı ilk ayarları yaptıktan sonra arkın elektriksel karakteristiğini makine otomatik olarak yapar.

26 Gaz altı kaynağında kaynak donanımı şu dört gruptan oluşur a) Kaynak torcu ve kablo grubu b) Elektrod besleme ünitesi c) Güç ünitesi d) Koruyucu gaz ünitesi Kaynak torcu ve kablo grubunun üç görevi vardır. Bunlar; a) Koruyucu gazı ark bölgesine taşır b) Elektrotu temas tüpüne iletir, c) Güç ünitesinden gelen akımı temas tüpüne iletir. Kaynakçı kaynak torcuna bastığı zaman kaynak bölgesine aynı anda gaz, kaynak akımı ve elektrot birlikte iletilerek ark başlar. Ark boyunun kendi kendine ayarlanması için besleme ünitesi ile akım ünitesi arasında yatay gerilim akım karakteristiği sağlayan sabit hızlı elektrot besleme ünitesi kullanılır ya da azalan bir akım-gerilim karakteristiği sağlayan elektrot besleme ünitesinin besleme hızı ark gerilim yoluyla kontrol edilir.

27 Gaz altı Kaynak Yönteminin Avantajları Bu yöntemin yaygın olarak kullanılma nedeni, örtülü elektrotla ark kaynağına göre sahip olduğu üstünlükleri sebebiyledir. Bu üstünlükler aşağıdaki gibi sıralanabilir. Bu yöntem ticari metal ve alaşımlarının tamamının kaynağında kullanılabilen tek eriyen elektrotla ark kaynak yöntemidir. Elektrik ark kaynağında karşılaşılan sınırlı uzunlukta elektrot kullanımını önler. Her pozisyonda kaynak yapabilme imkanı sağlar. Bu durum toz altı kaynak yönteminde mümkün değildir. Metal yığma hızı elektrik ark kaynağına göre oldukça yüksektir. Elektrik beslemesinin sürekli olması nedeniyle hiç durmadan uzun dikişler çekilebilir. Sprey geçiş uygulandığında elektrik ark kaynağına göre daha derin nufuziyetler elde edilir. Bu nedenle iç köşe kaynaklarında aynı mukavemeti sağlayan daha küçük kaynak dikişleri çekilebilir. Fazla bir cüruf oluşmadığı için pasolar arası temizlik için harcanan zaman daha azdır. Gaz altı Kaynak Yönteminin Dezavantajları Her yöntemin avantaj ve dezavantajları olduğu gibi gaz altı kaynak yöntemlerinin de bazı sınırlamaları vardır. Burada tercih kullanıcı tarafından yapılır. Bazı çok önemli bir özellik diğer dezavantajlara rağmen tercih sebebi olabilmektedir. Dezavantaj diyebileceğimiz bu sınırlamalar başlıca aşağıda sıralanmıştır: Kaynak donanımı elektrik ark kaynak yöntemine göre daha karmaşık, pahalı ve bir yerden başka bir yere taşınması daha zordur.

28 Kaynak torcunun elektrik ark kaynağı pensesinden daha büyük ve ağır olması nedeniyle bu yöntemin ulaşılması zor yerlerde kullanım zordur. Kaynak arkı boyunca koruyucu gazın kaynak bölgesinden uzaklaştırıcı hava akımından korunması gerekir. Bu nedenle açık alanlarda ve hava akımı olan ortamlarda yeterli koruma problemi vardır. 6.2.GAZ METAL ARK KAYNAĞINDA METAL TRANSFERİ Canlı cansız tüm maddeler daima en küçük enerji konumunu almak ve en az enerji ile varlıklarını sürdürmek, dengede kalmak isterler. Madde için en küçük enerji konumu da en küçük dış yüzey demektir. En küçük dış yüzey şekli ise; küresel şekil olup en küçük enerji konumu da küre şeklindeki yüzeylerde mümkündür. Bunun sonucu olarak madde daima küre şeklini alacaktır. Ayrıca küçük kütlelerin büyük kütlelere katılma eğilimi vardır. Bu da minimum enerji prensibinin bir gereğidir. Küçük kütle büyük kütleye katıştığı zaman iki kütlenin toplam dış yüzeyi, dolayısı ile toplam enerjisi azalmış olacaktır. Şekil 2.3 de görüldüğü gibi bir malzeme içindeki moleküller arasındaki kuvvetler ortalama olarak eşittir. Malzeme yüzeyinde ise tek taraflı İçe doğrudur. İşte malzeme yüzeyindeki moleküllerin içe doğru olan bu kuvvetleri yüzey gerilim kuvvetlerinden başka bir şey değildir. Moleküllerin içeriden yüzeye gelebilmeleri için bir iş yapılması, bir enerji gerekmektedir. Molekülün yüzeye gelmesi yüzeyin büyümesi demektir ki bu duruma madde dış yüzeyden içe doğru tekyönlü etki eden yüzey gerilim kuvveti ile karşı koyar. Bunun sebebi maddenin, en küçük dış yüzey demek olan minimum enerji konumunu muhafaza etmek isteğidir.

29 Bir kaynak elektrotundan kaynak metaline damla geçişi incelenecek olursa Şekil 2.4 a da görüleceği gibi damlanın ilk oluşumunda yüzey gerilim kuvveti elektrot ucundaki ergimiş malzemeyi elektroda doğru aşağıdan yukarı doğru (dış yüzeyden içe doğru molekül kuvvetlerine bağlı) itecektir. Bu, küçük kütlelerin büyük kütlelerden ayrılmama isteğidir. Yani bu küçük kütle olan ergimiş kısımın büyük kütle olan elektrottan ayrılmama isteğidir. Kaynak işlemi sırasında kaynak yerine enerji verilmeye devam edildiğinden, ergimiş kütle zamanla büyüyecektir ve b de görüldüğü gibi yüzey gerilme kuvveti ergimiş damlayı elektrotan ayırmak ister şekilde yukardan aşağı doğru olacaktır. Bu durum ergimiş malzemede en küçük enerji konumu olan küresel şekli alma eğilimindendir. Damla ana metal üzerinde bulunan kaynak banyosuna ulaştığı zaman (c konumu) yine a konumunda olduğu gibi küçük kütlenin büyük kütleye katışma isteği ile oluşan kuvvet nedeniyle kaynak metaline büyük bir hızla katışacaktır açıklamalardan sonra metal transfer formunu şöyle tanımlayabiliriz; Metal transfer formu; eriyen metal telden kaynak banyosuna aktarılan metalin davranışına metal transfer formu denir.

30 MIG, MAG kaynağının ark karakteristikleri elektrottan kaynak havuzuna geçen metalin şekline bağlıdır. Metal transferi aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi, Kısa devre geçiş ve serbest uçuş şeklinde olurken serbest uçuş; sprey geçiş, pulse geçiş ve damla geçiş olarak üç'e ayrılır. Metal transferi birçok faktör tarafından etkilenir. Bunlar içinde en etkili olanlar şunlardır:

31 a) Kaynak akım türü ve şiddeti b) Elektrot çapı c) Elektrot bileşimi d) Serbest elektrot uzunluğu e) Koruyucu gaz türü Kısa Devre Geçiş Gaz altı kaynağında en düşük kaynak akımı ve en küçük elektrot çapında, kısa ark boyunda gerçekleşen bir metal geçiş türüdür. Kısa devre geçişte ark oluşunca elektrotun uç kısmı hemen erimeye başlar ve bir damlacık oluşur, damlacık kaynak banyosuna doğru akarken elektrot ile iş parçası arasında kısa devre oluşur. Kısa devre oluşması ile ark gerilimi düşer, akım şiddeti yükselir damla elektrottan kopar ve kısa devre ortadan kalkar ve bobinde birikmiş enerjinin yardımı ile ark yeniden başlar aynı olay tekrarlanarak devam eder. Uygulanan akım şiddeti ark gerilimi, koruyucu gaz ve elektrot metaline bağlı olarak saniyede defa tekrarlanır. Kısa devre geçişte küçük ve çabuk soğuyan kaynak banyosu oluşur. İş parçasına geçen ısı miktarı çok düşük olduğundan ince parçaların kaynağında kısa devre geçiş avantaj sağlar.

32 Damla Metal Transferi ( Uzun Ark ) Kaynak akım şiddeti ve ark gerilimi yüksek tutulursa kısa devre geçiş yerine küresel damla geçiş oluşur. Damla metal transferinde( damla metal taşınım) kaynak metali damlalar halinde kaynak banyosuna geçer elde edilen kaynak dikişinin nüfuziyeti azdır. Damla geçişte ark tutuşur tutuşmaz elektrotun uç kısmında erime başlar ve bir damlacık oluşur bu damlacık yer çekimi ivmesinin etkisi ile kaynak banyosuna doğru hareket etmek ister, ancak yüzey gerilim kuvvetlerinin etkisi ile damlacık elektrotun ucundan kopamaz, irileşerek elektrod çapının birkaç katı kadar büyüdükten sonra büzülme ( pinch ) kuvveti ve yer çekimi etkisi ile elektrottan koparak düzgün olmayan bir şekil alır; yerçekimi etkisi ve zayıf bir elektromanyetik etkinin yardımı ile ark sütunu boyunca ilerler ve kaynak banyosuna karışır. Tel elektrodun ucunda damla oluşmaya başladığında sıvı metal damla elektrod ucundan kopuncaya kadar titremeye ve sallanmaya başlar, bu da ark kararlılığını bozar, bu olay nüfuziyet azlığı sıçrama dikiş dış profilinin bozulmasına yol açar. Koruyucu gaz olarak CO2 kullanıldığında hemen hemen bütün kaynak işlemlerinde küresel geçiş görülür. Küresel geçişlerde koruyucu gaza O2 ilave edilmesi damlacığın yüzey gerilimini düşürerek elektrottan kolay kopmasını sağlar.

33 Titreyen Damlalı Metal Transferi ( Taşımını) Titreyen damlalı metal transferi kısa devreli ve sprey metal transferi arasında bir geçiş şekli olup, bu metal iletiminde kaynak dikişinin nüfuziyeti ve görünümünün kontrolü zordur. Titremeli metal transferi; kaynak sırasında kaynak akımının oluşturduğu elektromanyetik kuvvetin yönünün yer çekimi kuvvetinin ters yönünde ve eş değerde olduğu durumlarda görülür. Uzun arkla yapılan kaynakta oluşan damlanın alt yüzünde meydana gelen ark, anod oturma yüzeyinin sürekli hareketi kuvvetlerin yönünün değişmesine, bu da damlanın düzensiz hareketine neden olmaktadır. Yukarı doğru itilen damla, büyüyerek ağırlığında meydana gelen artışın etkisi ile banyoya düşmekte veya ark kuvvetlerinin etkisi sonucu banyo dışına doğru itilmektedir. Bu tür metal transferinde sıçrama kayıpları çok fazla olmaktadır. Koruyucu gaz olarak karbondioksit kullanıldığı durumlarda karşılaşılan ve arzu edilmeyen bu tür metal transferi, karışım gaz kullanarak veya akım şiddetini artırarak önlenebilir. Eksenel Küçük Damlalı Metal Transferi Bu metal transferinde; oluşan damlaların çapı tel elektrot çapma yakın daha küçük boyutta ve damlalar zayıf yer çekimi kuvveti ile değil, elektromanyetik kuvvet ile

34 ivmelenerek hızla eksenel olarak kaynak banyosuna doğru hareket ederler. Bu metal taşınımı için gerekli akım, şiddeti damlasal metal taşınımından daha fazladır. Sprey Metal Transferi MIG-MAG kaynağında en etkin ve günümüzde oldukça geniş bir uygulama alanı olan sprey metal transferinde, kaynak metali iş parçasına birbirini takip eden ince damlacıklar halinde ve eksenel olarak bir duşlama şeklinde taşınır. Sprey metal geçişi genellikle koruyucu gaz olarak argon veya argonca zengin karışım gazlar kullanıldığında ve yüksek akım şiddeti ile yüksek ark gerilimi kullanıldığında meydana gelir. Akım şiddeti arttığında elektrotun ucundaki sıvı metal elektromanyetik kuvvet ve pinch etkisinin akım şiddetinin karesi ile şiddetlenmesi sonucu sıvı metal çok küçük damlacık halinde telin ucundan kaynak banyosuna geçer. Telin uç kısmında oluşan erimiş metal hızla sıyrılarak damlacık oluştuğu için adeta bir kalem traş ile kalem ucu sivriltildiği gibi tel elktrotun uc kısmı sivrileşir. Bu sivrileşmiş uçlar koparak iş parçasına çok küçük damlalar halinde geçiş gerçekleşir. Damlacıklar tel çapından çok küçüktür ve saniyede birkaç yüz adet damla kaynak banyosuna sprey şeklinde geçer. Sprey ark özellikle yüksek akım şiddetinde olduğu için özellikle kaim kesitli parçaların kaynağında çok uygundur ve sıçrantı çok azdır. Erime gücünün yüksek olması nedeniyle kaynak banyosu diğer geçiş türlerine göre daha geniş oluşur. Sprey geçiş için argon veya

35 argon+helyum karışımına CO2 veya 02 ilave edilerek mümkün olabilir. Sprey damla iletimininin diğer bir özelliği de "parmak "şeklinde nüfuziyet profili oluşturmasıdır. İnce sacların dışında tüm metal ve alaşımlarının kaynağında kullanılabilen bir metal geçiş türüdür. 6.3 GAZALTI KAYNAĞI KAYNAK DEĞİŞKENLERİ Gaz altı veya örtülü elektrotla elektrik ark kaynağında kaynak dikişinin nufuziyeti, dikiş geometrisi ve dikiş görüngümü bazı ortak değişkenlere sahiptir. Örtülü elektrotlarda aşağıda sıralanan değişkenlerin dışında örtünün kalınlığı ve karakteri etkili olurken gaz altı kaynaklarında örtünün görevini yapan koruyucu gaz cinsi ve debisi etkili olur. Bu değişkenler şunlardır: a) Kaynak akımı b) Kutuplama c) Ark gerilimi d ) Kaynak hızı e) Serbest elektrod uzunluğu f) Elekdrod açıları

36 g Kaynak pozisyonu h) Elektrod çapı i) Koruyucu gazın bileşimi ve debisi Kaynak Akımı Kaynak akım şiddetinin malzemenin ergimesine, kaynak dikiş şekline boyutlarına ve nüfuziyete olan etkisi diğer değişkenlerden daha fazladır. Sabit gerilim karakteristikli MİGHMAG kaynak makinalarında kaynak akımı tel ilerletme düğmesinden ayarlanır. Tel ilerleme hızı arttırıldıkça buna paralel olarak kaynak akımı da artar. Artan kaynak akım şiddetine bağlı olarak erime gücüde artar. Ancak tel ilerleme hızı ile kaynak akımındaki artış doğrusal değildir. Diğer tüm değişkenler sabit tutulduğunda kaynak akım şiddetinin aşırı artması geniş kaynak banyosu;,derin nüfuziyete sebep olur. Bu nedenle kaynak sırasında delinmelere neden olabilir. Kutuplama Kaynak torcunun kaynak makinasının güç çıkışma bağlanmasına kutuplama denmektedir. Torcun güç kablosunun makinanın pozitif yada negatif kutubuna bağlanmasına göre ters kutuplama veya düz kutuplama terimleri kullanılır. Eğer torcun güç kablosu makinanın pozitif kutubuna bağlanırsa buna ters kutuplama denir. Torç kablosu makinanın negatif kutubuna bağlanırsa buna da düz kutuplama denir. Eriyen elektrotla gaz altı kaynağında büyük bir çoğunlukla ters kutuplama ile yani elektrot pozitif kutupta kaynak yapılır. Bunun sebebi ters kutuplamada geniş bir kaynak akımı aralığında kararlı ark sağlanmasıdır. Ayrıca daha az sıçramak ark sağlanırken daha fazla nufuziyet elde edilir. Doğru akım negatif kutuplama yani düz kutuplama gaz altı kaynaklarında daha az kullanılır. Aslında doğru akımda negatif kutuplama yüksek erime gücü oluşturmakla beraber iri damlalı geçiş sağlaması bu olumlu tarafının kullanımını sınırlamaktadır. Gaz altı kaynağında alternatif akım kullanımı başarısız sonuçlar vermesi nedeniyle fazla kullanılmamaktadır. Bunun sebebi de alternatif akımda akımın her sıfırdan geçişi sırasında arkın sönme eğilimi göstermesi ve ark kararsızlığına neden olmasıdır. Ark Gerilimi ( Ark boyu)

37 Ark gerilimi ve ark boyu genellikle birbirlerinin yerine kullanılmakla beraber farklı terimler olduğunu belirtmek gerekir. Ancak bunların arasında bir ilişki olduğu da bilinmektedir. Sabit gerilim karakteristikli kaynak makinelerın da ark gerilimi veya kaynak gerilimi elektrot ucu ile iş parçası arasındaki mesafe tarafından belirlenir. Örtülü elektrotla ark kaynağı ve TIG kaynağında olduğu gibi sabit akım karekteristikli makinelerde ark boyunu kaynakçı ayarlamak durumundadır. Bir kaynak uygulamasında ark gerilimi, koruyucu gaz, elektrot çapı, kaynak pozisyonu, parça kalınlığı gibi parametreler dikkate alınarak belirlenir. Örneğin argon korumalı sprey geçişli kaynakta çok kısa ark boyu zaman zaman kısa devre oluşmasına neden olur. Bu kısa devreler basınç değişmesine sebep olacağından ark sütununun içine havanın pompalanmasına yol açar. Bu olay havadan absorbe edilen oksijen ve azot nedeniyle kaynak dikişinde gözenekliliğe ve gevrekliğe neden olur. Eğer ark boyu çok uzun ise kaynak arkı gezinme eğilimi göstererek hem nüfuziyeti hem de dikiş profilini etkiler. Nufuziyet artan ark gerilimi ile bir optimum değere kadar artar ve bu değerden sonra azalmaya başlar. Gazaltı kaynağında uzun ark boyu aynı zamanda dikişin yeterli korunmasını sağlamayabilir. Kaynak Hızı Kaynak hızı, kaynakla birleştirme doğrultusunda arkın ilerleme hızı veya birim zamanda yapılan kaynak dikiş boyu olarak tanımlanır. Kaynak hızı yarı otomatik kaynak

38 makinalarında kaynakcı otomatik kaynak makinalarında ise makine tarafından ayarlanır. Diğer parametreler sabit kalmak şartıyla enderin nüfuziyet orta kaynak hızlarında elde edilir. Kaynak hızı bir optimum değerde nüfuziyet en fazla olur ve bu değerin altında veya üzerinde nüfuziyet azalır. Kaynak hızı yavaş olduğunda birim zamanda birim mesafeye yığılan kaynak metal miktarı artar ve bu da kaynak metali banyosunun büyümesine sebep olarak dikiş genişliğini artırır. Kaynak hızının artması birim boya verilen ısının azalmasına neden olur bu da nüfuziyeti azaltır. Aşırı yüksek kaynak hızı kaynak metalinin kaynak ağzını doldurmamasına ve parçada yanma oluklarına sebep olur. Şekil 2.11 de kaynak hızının kaynak dikişinin nüfuziyet ve boyutlarına olan etkisi görülmektedir. Serbest Elektrot Uzunluğu Serbest elektrot uzunluğu, kaynak torcu içindeki temas tüpünün en uç noktası ile tel elektrotun uç kısmı arasındaki mesafe olarak tanımlanır. Serbest elektrot boyunun uzun olması durumunda elektrotun elektrik direnci artar ve elektrotun sıcaklığı artar. Bunun sonucu elektrot ucunun erimesi için gerekli akım şiddeti azalır. Serbest elektrot uzunluğunun artması ergime gücünün artmasına, nüfuziyetin azalmasına neden olur. Uygun serbest elektrot uzunluğu kısa devre ark için 6-13 mm, diğer tip metal transferler için mm arasındadır. Şekil 2.12 de çeşitli türlerde metal transferleri için serbest elektrot uzunluğu şematik olarak gösterilmiştir.

39 Elektrot Açıları Kaynak elektrotu veya torcun iş parçasına göre konumu ve kaynak sırasındaki hareketi kaynak dikişinin biçimini ve kalitesinin etkileyen bir etkendir. Kaynak yapılacak bir iş parçasında kaynak doğrultusuna dik konumdaki düzleme çalışma düzlemi, kaynak dikişinin merkezinden kaynak yönüne doğru geçen düzleme de hareket düzlemi denir. Elektrotun veya torcun bu düzlemlerle yaptığı açılar kaynak dikişinin nüfuziyet ve biçimini etkilemektedir. Elektrotun ucu kaynak yönünün tersi istikametinde olursa bu teknik sağa kaynak, elektrotun ucu kaynak doğrultusunda ise bu tekniğe de sola kaynak tekniği denir. Eğer elektrot açısı iş parçasına 90 tutulmuş ise sağa veya sola kaynak tekniği olarak bir fark görülmez. Ancak kaynak torcu veya elektrot eğik tutulursa sola ve sağa kaynak tekniğinin kayna dikişi üzerindeki etkisi açık bir şekilde görülür. Eğer diğer değişkenler sabit kalmak şartıyla sağa kaynak tekniği kullanılarak hareket açısı verildiğinde en yüksek nüfuziyet sağlanır. Sağa kaynak tekniği aynı zamanda daha dış bükey ve daha dar bir dikiş, daha kararlı bir ark ve daha az sıçrama sağlar aynı zamanda kaynakçının dikişi kontrolü daha kolaydır. Alüminyum gibi bazı kolay oksitlenen metallerin kaynağında ergimiş kaynak metali önünde temizlik etkisi yapması sebebiyle sola kaynak tercih edilir

40 Kaynak pozisyonları örtülü elektrotla elektrik ark kaynağında olduğu gibi gaz altı kaynaklarında da yatay oluk,korniş, dik pozisyon ve tavan pozisyonu olmak üzere dört temel kaynak pozisyonu kullanılmaktadır. Yatay pozisyonu en kolay kaynak dikişi çekme pozisyonudur. Sprey tipi kaynakların çoğu yatay pozisyonlarda çekilir. Yatay pozisyonda elektrot hareketi hafif geri adım yöntemi uygulanır. Yatay iç köşe kaynağında elektrot hareketi helis izdüşümü şeklindedir. Korniş pozisyonunda elektrot hareketleri testere dişini andırır şekilde zig-zag verilir. Dik pozisyonu aşağıdan yukarı dik kaynak ve yukarıdan aşağı dik kaynak olmak üzere iki şekilde yapılmaktadır. Dik ve tavan kaynaklarında yer çekiminin etkisini yenebilmek için küçük çaplı elektrotlarla kısa devre metal iletimli veya darbeli sprey iletimli kaynak yapmak gerekir. Şekil 2.14fde kaynak pozisyonu ve elektrot hareket şekilleri gösterilmiştir

41 Elektrot çapı (tel çapı) Elektrot çapı kaynak dikişinin şekil ve boyutlarını etkileyen bir etkendir. Kalın çaplı elektrotlar ince çaplı elektrotlara göre daha fazla akım gerektirirler. Yüksek kaynak akımı ise kaynak banyosu miktarının, dikiş genişliğinin ve nüfuziyetin artmasına neden olur. Elektrot çapının belirlenmesinde parça kalınlığı ve kaynak pozisyonu Dikkate alınır. Tavan ve düşey kaynaklarda daha küçük çaplı elektrotların seçilmesi gerektiği yukarıda söylenmişti. GAZALTI KAYNAĞINDA TÜKETİLEN MALZEMELER Zamanla aşınan ve değiştirilmesi gereken elektrot, klavuz hortumu, temas tüpü gibi kaynak makinası ekipmanlarına ek olarak kaynak sırasında sürekli tüketilen malzemeler tel elektrotlar ve koruyucu gazlardır. Kaynak bağlantısının mekanik ve fiziksel özellikleri: elektrotun, koruyucu gazın esas metalin bileşimlerine bağlıdır.

42 Koruyucu gaz ve tel elektrot seçiminde: esas metal, kaynak metalinden beklenen mekanik özellikler, kaynaklı bağlantının çalışma şartları, kaynak pozisyonu metal transfer şekli gibi faktörler dikkate alınır. Elektrotlar Gaz altı kaynağında kullanılan elektrotlar örtülü elektrotlara kıyasla çok ince çaplıdırlar ve örtüsüzdürler. Kaynak metalinin kimyasal bileşimi koruyucu gaz ve tel elektrotun kompozisyonu sonucu ortaya çıktığından malzemenin mekanik ve fiziksel özellikleri ile aynı veya yakın özellikte olması gerekir. Bu sebeple elektrot seçiminde aşağıdaki faktörler dikkate alınmalıdır: Esas metalin mekanik özellikleri Esas metalin kimyasal bileşimi Koruyucu gazın türü Esas metalin kalınlığı ve geometrisi Çalışma ortamı Bu faktörler dikkate alınarak yapılan elektrot seçiminde başarılı bir kaynak dikişi elde edebilmek için elektrotun fiziki özelliklerinden olan yüzey düzgünlüğü de önemlidir. Pürüzlü yüzeylerde tel ilerlemesi daha zor olacaktır. Bu da ergiyen tel miktarını azaltacağından kaynak dikişi için gerekli kaynak metali miktarının azalmasına sebep olan yüzey düzgünlüğü de önemlidir. Pürüzlü yüzeylerde tel ilerlemesi daha zor olacaktır. Bu da ergiyen tel miktarını azaltacağından kaynak dikişi için gerekli kaynak

43 metali miktarının azalmasına sebep olacaktır. Bunun için tel elektrotların yüzeyi bakır ile kaplanmaktadır. Kaplamanın homojen olması önemlidir eğer kaplama kalınlığı farklı olursa kaplama tabakalarının pul şeklinde kalkması mümkündür Bu durumda da kalkan pullar tel ilerleme klavuzun da birikerek telin ilerlemesini sınırlar. Bazı durumlarda da bu pullar memeye kadar ilerleyerek burasını tıkar ve tel ile meme arasında ark oluşturarak telin memeye kaynaklanmasına sebep olur. Bu sebeple Bu iki özelliği belirleyebilmek için makaradan yaklaşık 5 metre kadar tel sağılır ve yavaşça yere bırakılır, tel serbest kaldığında bir çember şeklini alır ve bu çemberin çapı tel elektrot'un cast ı olarak adlandırılır. AWS de bu çapın 380 mm olması önerilmektedir, ancak en iyi ve tutuksuz tel beslemesi bu çapın 1,5 metre olduğu zaman alınmaktadır. Helix özelliği ise çember şeklini alan bu telin iki ucu arasındaki yükseklik olarak miktarıdır, ve bu değerin 25 mm civarında olması istenmektedir. Helix değerinin yüksek olması tel elektrotun memeden çıkması sırasında yön değiştirmelerine yol açarken çok az olmasıda sık sık ark sönmesine sebep olmaktadır. Şekil de cast ve helix şekli görülmektedir.

44 MIG-MAG KAYNAK YÖNTEMİNDE KULLANILAN TEL ELEKTRODLAR Alaşımsız tel elektrodlar SG1-SG2-SG3 Paralel sarım Random (Karışık) sarım Alaşımlı tel elektrodlar Özlü tel elektrodlar Rutil Karakterli Özlü Kaynak Telleri Bazik Karakterli Özlü Kaynak Telleri Metal Özlü Kaynak Telleri Kaynak Telleri Türleri Dolu teller (MIG/MAG) Geniş bir alaşım yelpazesi mevcuttur Özlü telle ark kaynağı İlave gaz korumalı özlü teller Kendinden gaz korumalı özlü teller Sahada kullanıma uygun Metal özlü teller Hafif öz kaplı

45 Gazaltı Kaynağında Koruyucu Gazlar Koruyucu gazlar; elektrotu ve kaynak banyosunu havanın içinde bulunan oksijenden korumak amacıyla asal, aktif veya her ikisinin karışımından oluşan gazlardır. Oksijen erimiş metaldeki karbonla birleştiğinde karbon monoksit ( CO ) gazını oluşturur. Bu reaksiyonlar sırasında kaynak metalinde oksitler nedeniyle erime hataları, gözenek, oksit ve nitrür nedeniyle mukavemet azalması ve kaynak metalinin gevrekleşmesi gibi olaylara sebep olur. Koruyucu gazlar esas görevlerinin yanı sıra kaynak esnasında şu fonksiyonları da belirlerler: a) Arkın karakteristiğini belirlerler, b) Metal transfer şeklini belirlerler, c) Nüfuziyet ve kaynak dikiş şeklini belirlerler d) Kaynak hızını belirlerler, e) Kaynak metalinin mekanik özelliklerini belirlerler. İnert ( asal) gazlar Bilindiği gibi elementler çekirdeği proton ve nötronların oluşturduğu etrafındaki yörüngelerde elektronların bulunduğu bir atomik yapıdan meydana gelirler. İşte bu yörüngelerden dış yörüngenin elektronlarca dolu olması nedeniyle diğer elementlerin atomları ile elektron alış verişinde bulunamazlar, yani herhangi bir şartta kimyasal reaksiyona

46 giremezler. Bu nedenle bu tür gazlara asal veya inert gazlar denir. Bu nedenle gaz altı kaynağında inert gaz olarak en fazla argon ve helyum gazı kullanılmaktadır. Argon gazı Argon gazı havada ağırlık olarak %1,3 hacim olarak 0,4 oranında bulunur, Yer yüzünün 1 m2 sinde yaklaşık 0,14 Kg Ar gazı bulunmaktadır. Ticari olarak yüksek basınçta düşük sıcaklığa düşürülmesi ile (-186 C ) elde edilir. Koruyucu gaz olarak % 99,9 saflıktaki Ar gazı kullanılır. Argonun diğer asal gazlara göre üstünlüğü sessiz ve düzgün bir ark sağlaması ince parçalar için uygun olacak ark voltajına sahip olması (yani düşük voltaja), havadan ağır olması nedeniyle yatay pozisyonlarda iyi koruma sağlar, ark kolay başlar kolay bulunur ve ucuzdur. Ayrıca argonun ısı iletiminin zayıf olması nedeniyle ark sütunu daha geniş ve sıcaklığı arkın dış kısımlarında düşüktür. Bu sebeple argon korumalı kaynak dikişinde nüfuziyet dikişin merkezinde derin, kenarlarda daha azdır ve dikiş kesit profili şişe emziği veya parmak şeklinde meydana gelir. Al ve Cu gibi farklı metallerin kaynağı için uygun olan argon gazı çelik malzemelerde başka gazlarla karıştırıldığında daha iyi sonuçlar vermektedir atü basınçta tüplerde kullanılır, Saf Ar her türlü çelik kaynatılabilir ancak, kaynak maliyetini yüksektir, Ar+%2,5 O 2 karışımı paslanmaz metallerin kaynağında kullanılır, Alüminyum ve bakır ile bunların alaşımlarının kaynağında saf Ar kullanılabilir, Ar He göre iyi bir nüfuziyet özelliğine sahiptir, Arkı kararlı ve sakin yanar, İyi elektrik iletkenliğine sahiptir, He göre 10 kat daha havadan ağırdır, iyi bir koruma oluşturur, Sıvı metaller içinde çözülmez, Alüminyum ve alaşımlarının kaynağında oksit temizleme özelliği vardır, Arkın tutuşması kolaydır, Otomatik kaynak pek tercih edilmez, Kaynakta hakimiyet iyidir, farklı metallerin kaynağı için idealdir, Argon +Azot gazı boru kaynaklarında kök şekillendirici olarak kullanılır,

47 He gazına %25 oranda Ar ilavesi derin nüfuziyet elde edilmesini sağlar, Ar gazına az miktarda oksijen ( %1-3 ) daha kararlı ark oluşturur, derin nüfuziyet, düzgün kaynak dikişi, paslanmazların kaynağında sakin sıçramasız bir ark sağlar, %90He,%7.5Ar ve%2.5co 2 karışım gazı paslanmaz çeliklerde daha aktif bir koruma daha tok kaynak dikişi sağlar, CO2 gazına %30 Ar ilavesi ile sıçrama azaltmaktadır, Helyum Gazı Helyumun tek başına koruyucu gaz olarak kullanımı azdır. Genelde argonla karışım halinde kullanılır. En hafif gazlardandır. Argona göre 10 kat daha hafiftir. Bu nedenle kaynak sırasında yeterli koruma sağlaması için gereken gaz sarfiyatı da argondan daha fazladır. Helyum ısıl iletkenliği yüksek bir gaz olduğundan koruyucu gaz olarak kullanıldığında derin nüfuziyetli, geniş ve parabolik kaynak dikişleri oluşturur. Daha hızlı kaynak dikişi çekilir kaynak metalinin fazla sıcak ve akıcı olması kaynak dikişinin kontrolünü zorlaştırır Kaynak sırasında yüksek ısı girdisi sağlar, Kaynak dikişi genişler Ön tava gerek kalmaz, Kaynak hızı yüksektir, Çok iyi kaynak banyosu elde edilir, Arkın tutuşması (AC) akımda zordur, Helyum gazı Argon gazına nazaran 10 kat daha hafiftir, Etkin bir koruma için daha çok gaz sarfiyatı vardır ( yaklaşık 3 kat) Isıyı iyi ilettiğinden koruyucu gaz olarak kullanılması halinde derin nüfuziyetli kaynak dikişi elde edilir.

48 AKTİF GAZLAR Karbondioksit Saf karbondioksit alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerin kaynağında geniş miktarda kullanılır ve aktif bir gazdır. Karbondioksit gazının fazla bir şekilde kullanılmasının sebebi; yüksek kaynak hızı, derin nüfuziyet maliyet düşüklüğü gibi sebeplerdir. CO2 ile korumalı kaynakta sıçramanın sebebi CO2 gazının kaynak arkının ısısı ile CO veo2 olarak ayrışıp, ark kökünde tekrar CO2 ye dönüşmesidir. Bu reaksiyon sırasında ark kökünden yukarı doğru reaksiyonlar oluşmakta ve damlacıkları ters yönde itmektedir. Bu gazla güvenilir kaynak dikişi çekilmekle birlikte oksitlenmenin oluşması mekanik

49 özellikleri zayıflatmaktadır. Bu olumsuzluk kaynak teline mangan ve silisyum ilavesi ile ortadan kaldırılabilir Havadan 1.5 kat daha ağırdır Tüp içerisinde sıvı olarak bulunan CO 2 gaz hale geçerken buharlaşma ısısına gerek vardır Tüpleri güneş ışığından korumak gerekir, Karışım gazlar uzun müddet kullanmadan duruyorsa CO 2 gazı altta çökük haldedir kaynağa başlamadan önce karışması için çalkalamak gerekir, CO 2 tüpleri muhakkak dik tutmak gerekir, Derin nüfuziyet sağlayan gazdır, Yüksek kaynak hızına ulaşmak mümkündür, Düşük kaynak maliyeti sağlar, CO 2 gazı kullanırken basınç göstergesi 17 L/dak üstünde ise donma göstererek memeyi tıkayabilir onun için ısıtıcı kullanmak gerekir Karbondioksit ile düşük akım şiddetleri ve ark gerilimlerinde kısa ark ile, yüksek akım değerlerinde ise uzun ark ve damlasal metal geçişi ile kaynak yapmak mümkündür Kaynak uygulamalarında CO2 gazı basınçlı tüplerden çekilerek sağlanır. Tüp içindeki CO2' in büyük kısmı sıvı haldedir ve sıvının üst kısmında buharlaşmış CO2 gaz halindedir. Kaynak sırasında tüpten gaz azaldıkça gaz fazının basıncı düşerek sıvı haldeki CO2 buharlaşarak basıncı normale döndürür. Sıvı haldeki CO2 ' in buharlaşması sırasında buharlaşma ısısına ihtiyaç vardır. Bu enerji tüp tarafından ortamdan çekilerek sağlanır. Bu sırada sıcaklık düşerek sıvı karbondioksit zerrecikleri karbondioksit karına dönüşür. Bu da gaz çıkış borusunu ve basınç düşürücünün tıkanmasına sebep olur. Bu sebeple İt/ dak. dan fazla gaz çekilmemelidir. Soğuk ortamlarda basınç düşürücülere elektrikli ısıtıcı takılmalıdır. KARIŞIM GAZLAR Gaz altı kaynağında koruyucu gaz seçiminde malzemenin kimyasal bileşiminin yanı sıra ekonomiklik gibi faktörlerde dikkate alınmaktadır. Koruyucu gaz cinsinin kaynak metalinin nüfuziyet, dikiş boyutu ve damla geçiş türünün belirlenmesinde etkili olduğu

50 bilinmektedir. Koruyucu gazların kaynak dikişine olan olumlu etkilerinden faydalanmak amacıyla belli oranlarda karışımları sağlanarak kaynak dikişinin korunması sağlanmaktadır Argon-Helyum Karışımları Bu karışımlar genellikle alüminyum, magnezyum, bakır ve nikel alaşımları kaynağında yaygın biçimde kullanılır.helyuma %25 oranında argon gazı eklenmesi ile saf argon haline göre daha derin nüfuziyet ve daha üstün ark kararlılığı elde edilir. Argon karbon dioksit karışımları Karbondioksit gazına %30 u aşan oranda Argon gazı katılması sıçrama kayıplarını azaltmaktadır.argon gazına %20 yi aşan miktarda CO 2 kısa devreli ark, damla geçiş olur. Bu oran %20 nin altında olursa sprey ark, küçük damlacık geçişi oluşur, Argon oksijen Argon gazına %1-%5 oksijen eklenmesi kararlı ark oluşturur, sıçrama en aza indirir ve buna karşın sprey ark oluşturur, Sprey ark Oksijen katkısı daha derin nufuziyet ve daha düzgün bir dikiş profili oluşmasına olanak verir Saf argon da olduğu gibi çeliklerin kaynağında oluşan yanma olukları oluşmaz, Argon gazına %1-%2 oranlarında oksijen katılması paslanmaz çeliklerin kaynağında sakin, sıçranmasız bir ark sağlar Oksijen oranı %5 civarında olursa dezokside bakır kaynağında iyi sonuç verir. Argon-helyum karbondioksit veya oksijen karışımları %90He, %7.5 Ar ve %2.5 CO2 karışım gazı paslanmaz çeliklerin kaynağında kısa ark boyu ile ve daha aktif bir koruma oluşturur, Bu karışım ayrıca az alaşımlı çeliklerin kaynağında kaynak metalinin tokluğunu geliştirmek için uygun sonuç vermektedir %69 Ar, %30He ve %1 O2 den oluşan karışım gaz paslanmaz çeliklerin kaynağında kaynak metalinin yayılması, esas metali ıslatma özelliği, arkın kararlılığını artırır ve sıçramanın azaltılmasını sağlar,

51 Azot İki atomlu bir gaz olup kaynak banyosu içerisinde çözünür. Malzeme yüzeyine çıkan gaz tekrar molekül haline geçerek aldığı ısıyı geri verir. Daha çok bakırın kaynağında tercih edilir. Bunun sebebi de bakırın yüksek ısıl iletkenlik gösteriyor olmasıdır. Oksijen Bu gazlar tek başına koruyucu gaz olarak kullanılmazlar. Diğer gazlarla karışım halde kullanılırlar. Az miktardaki oksijen karışımı karbonmonoksit haldeki gazlan karbondioksite dönüştürerek oksitlenmeyi düşürür. Hidrojen Hidrojen yoğunluğu çok düşük olan ve tek başına koruyucu gaz olarak kullanılmayan bir gazdır. Genelde argonla karışım halinde kullanılır. Mekanik özellikleri ve kaynak nüfuziyetini olumlu yönde etkiler. Aynı zamanda ark boyunu arttırarak yüksek enerji oluşturur. Plazma Kaynağı Plazma maddenin dördüncü hali, olarak bilinen bir kaynak yöntemidir. Burada prensip bir gaz halindeki bir maddeye enerji ilave edildiği zaman gazın ısısı yükselir ve gaz moleküllerinden ayrılarak serbest hale geçer. Isın daha fazla yükselmesiyle yoğunlaşma oluşur bu durumdaki maddenin haline plazma denir. Yöntem olarak TİG kaynağına benzer ancak bu kaynakta en az iki kaynak kullanılır. Bunlar argon ve helyum gazlarıdır. Daha çok kalın parçaların kaynağında kullanılan bu yöntem yüksek ısıdan dolayı ince parçalarda krater boşluğu oluşturarak parçanın delinmesine sebep olur. Kalın parçalarda krater deliği açılarak parçanın derin nüfuziyetli olarak kaynatılması sağlanıyor. Plazma kaynağı ilaveten kullanılarak veya kullanılmadan da yapılabilmektedir. Genellikle alın birleştirmelerde ilaveten kullanılmaz. İlaveten sistemi aynen MİG ve MAG da olduğu gibi bir makara sistemiyle kaynak yerine gönderilebilir.

52 Çoğunlukla kalınlıkları 6 mm kadar olan parçalarda tek paso ile tel kullanmadan kaynak yapılabilmektedir. İlave tel kullanımı parçanın özelliğine göre değişir. Yüzeyleri iyi alıştırılmış parçalar için ilave tele gerek yoktur. Plazma ile serisi paslanmaz çelikler, yüksek dayanımlı çelikler ve 7mm kadar titanyum malzemelerle alüminyum malzemelere kaynak ağzı açılarak kaynak yapmak mümkündür. Kaynak ağzı şekilleri V veya U şeklinde olabilmekte kök paso ilave tel kullanmadan yapılarak sonraki pasolarda ilave tel kullanılır. Ayrıca plazma kaynağı dolgu kaynağı olarak da kullanılan bir yöntemdir. Dolgu malzemesi ilave tel olabildiği gibi toz püskürtme ile de dolgu yapılabilmektedir. Plazma arkı ile metalin su altında kesilmesi de rahatlıkla gerçekleştirilmektedir. Şekil 1.14 Plazma arkının oluşumu

53 9. Elektron Işın Kaynağı Elektron ışın kaynağı yüksek vakum altında elektronların hızlandırılmaları sonucu kazandıkları kinetik enerji kullanılarak yapılır. elektronlar metal yüzeyine çarpınca enerjilerinin büyük bir kısmını ısı olarak vereceklerinden metal erir. Bu nedenle elektron ışın kaynağı uygun biçimde odaklanmış ve ergime sağlayacak kadar enerji kazandırılmış elektron ışınının kaynağı yapılacak metale çarparak durması prensibine dayanır. Elektron Işın Üretimi Elektron ışınları 0,1 µbar vakum altında 2550º üzerinde kızgın bir tungsten elektrottan faydalanılarak elde edilir kwatt gerilim aralığında hızlandırılmış olan elektronlar döner olarak hazırlanan anatun boşluğunda ikinci kısıma geçerler. Elekrotun biçimine de bağlı olarak elektronlar magnetik bir mercek vasıtasıyla ışın demeti haline dönüştürülür. Dar bir aralıktan geçirilerek parça yüzeyine çarptırılır. Buradaki çarpma izleri hızlandırma gerilimi ve ışığın şiddetine bağlı olarak 0,1-1 mm arasında değişmektedir.

54

55 1) Kaynak noktasında diğer yöntemlere kıyasla 10 kat daha fazla ısı yoğunluğu ile dar kaynak bölgeleri 1/25 oranında elde edilir. 2) Kaynak bölgesine gönderilen ısı 1/10 1/50 arasına indirilerek çarpılma ve büzülme gibi istenmeyen durunlar azaltılabilir. Dikişin nufuziyeti ve görünümü bu parametre ile ifade edilir. Ayrıca dikişin sabit görünümünde akım şiddeti, ivmelendirme gerilimi etkili olmaktadır. Kaynak sırasında vakumda olabilecek düşmeler nufuziyette azalmaya yol açabilir. Birleştirilen malzemeler Bu yöntemle aynı veya farklı malzemelerin kaynağında kullanılabilir. Oksitlenmenin olup olmadığını özellikle kolay oksitlenebilen alüminyum ve titanyum gibi malzemelerin kaynağı başarıyla yapılabilmektedir.

56 Şekil 1.15 Elektron ışın kaynak donanımının şeması. Lazer Kaynağı Lazer radyo aktif ışınların çoğaltılarak düzenlenmesi anlamına gelen Lıght Amp Filication Stumu Lated of Radiation kelimelerinin baş harflerini alır. Lazer kristalinin içerisinde %5 krom oksit vardır. Krom oksit kristalinin yüklenmesi sırasında kızararak yeşil ışık oluşmasını sağlar. Bu yeşil ışıklar krom oksit tarafından absorbe edilerek kristaldeki atomların kısa sürede etkilenmesini sağlar böylece oluşan lazer ışınları optik sistem ile yönlendirilerek kaynak alaşımına gönderilir. Genel olarak katı, sıvı ve gaz lazeri olmak üzere 3 tür lazer vardır. Bu güne kadar sıvı lazer pek kullanılmamıştır.

57 Lazer yöntemi de eritmeli kaynak yöntemidir. Teorik olarak ilave bir metal kullanılmadığından kaynak yapıldığı için parçalar birbirime tam yaklaştırılmalıdır. Parçalar arası mesafe parça kalınlığının 1/5 i kadar olmalıdır. Erimiş banyo genişliği yaklaşık 100µ civarındadır. Lazer kaynağının avantajları Lazer kaynağı bir kaç mikronluk bölgelere odaklanabilme kabiliyeti ve yüksek güç yoğunluğu nedeniyle 10⁸ watt/cm² tungusten gibi yüksek ergime sıcaklığı olan metalleri ile eriterek İTAB ı çok dardır. Lazer temassız olarak çalışır yani takım ile iş parçası arasında temas oluşmaz iş parçasının alaşımlanması veya distorsiyonu söz konusu değildir. Kaynak süresi çok kısa olduğundan iri tane oluşması yeniden kristalleşme ve segregasyon gibi olumsuzluklar meydana getirir. Zor ulaşılabilen yerlerde kaynak yapma imkanı vardır. Takım aşınması yoktur. Atmosferde çalışma imkanı vardır. İş parçasının üzerinde herhangi bir etki yoktur. Lazer çeşitleri Katıhal lazerleri Katı hal lazerleri daha çok darbeli olarak ve hassas mikro kaynaklar için kullanılır. Böyle kaynaklarda genellikle nokta kaynağı bağlantı mukavemeti için yeterlidir. Nokta kaynaklarının yan yana dizimi ile lazer dikiş kaynağı yapmak mümkündür.

58 Işınların saptırılmasıyla bir çok noktada aynı anda kaynak yapmak mevcuttur. Kaynatılan malzeme olarak çelik bronz, çelik krom, nikel çeliği, paslanmaz çelik, demir, nikel alaşımları, çelik gümüş gibi malzemeler sayılabilir. Bu yöntem daha çok kaynak kabiliyeti düşük olan malzemelerde tamamen işlenmiş parçaların birleştirilmelerinde çok farklı kalınlıktaki parçaların birleştirmelerinde kullanılır. Gaz Lazerleri ( CO2 ) Yöntemde genellikle 3 mm kalınlığın altındaki parçalarda kullanılır. Küçükte olsa termik zorlamaların oluşmasından dolayı ağızların hassas şekilde hazırlanması gerekir. CO2 lazeri % 10 İle %20 gibi oldukça yüksek ve teorik olarak %50 ile %100 arasında akım çıkış güçleri elde edilir. CO2 lazeri sürekli olarak çalışır. 11.Elektro Curuf Kaynağı Kalın parçaların dik pozisyonda birleştirilmesinde uyulama alanı bulmuş güçlü bir kaynak yöntemidir. Bu yöntemde, elektrod olarak aynen Tozaltı ve MIG MAG yöntemlerinde kullanılanlara benzer türde tel elektrodlar kaynak banyosu üzeindeki sıvı curufa dolar ve erir; gerekli sıcaklık yükselmesi curufun elektrik akımına gösterdiği direnç nedeni ile oluşur. Şekil 16 Elektro -curuf kaynak yönteminde kaynak bölgesi.

59 Şekil 17 Elektro curuf kaynak donanımı blok şeması. Curuf oluşturmak için örtülü elektrodun örtüsünde curuf oluşturucu maddeler olarak tanımlanan mineral tozlar kullanılır. İşlem sırasında malzeme genişliğine bağlı olarak birden fazla ltel kullanılabilir. Elektro - curuf yöntemi, 20 mm 'den kalın parçaların dik kaynağında tek veya çok pasolu olarak uygulanabilmekledir. Özellikle gemi yapımı, büyük basınçlı kaplar ve büyük makina gövdelerinin yapımında uygulama alanı bulmuştur.

60 OKSİ GAZ KAYNAĞINDA YAKICI VE YANICI GAZLARIN ELDE EDİLMESİ GAZLARDA İSTENEN ÖZELLİKLER 1) Yandığında yüksek ısı vermeli. 2) Alev sıcaklığı yüksek olmalı. 3) Yanma sırasında ve sonra artık bırakmamalı (tam yanmalı). 4) Kaynak bölgesini koruyucu özelliği olmalı. 5) Kolay elde edilmeli. EN ÇOK KULLANILAN YANICI GAZLAR 1) Asetilen C 2 H 2 2) Hidrojen C 3 H 8 3) Propan C 4 H 10 4) Bütan C H 4 5) Benzin ve benzol buharı YANICI VE YAKICI GAZLAR Oksi gaz kaynağında yakıcı olarak oksijen kullanılır. Oksijen havada linde cihazlarıyla sudan ise elektroliz yöntemiyle elde edilir. Sudan elde edilme sisteminde maliyet fiyatı yüksek olduğu için daha çok havadan elde edilme yöntemi kullanılır. KARPİT (Kalsiyum Karpit) CaC 2 Karpit kok kömürü ile kireç taşının ark fırınlarındaki 1700 o C ile 2000 o C dolaylarında kömür ile kireç taşı arasındaki reaksiyondan dolayı meydana gelir. Bu reaksiyonda 56 kısım kireç, 36 kısımda kok kömürü ile iştirak ederler. Fırınlardaki kalsiyum karpit daha sonra kırma değirmenlerine alınarak burada parçalanır. Kırılan karpitler çeşitli ölçülerde bulunan eklerden geçirilerek tasnif edilir. Karpitler: ince taneli, orta taneli ve iri taneli olmak üzere üç sınıfa ayrılırlar.

61 Karpitin dolum sistemi Karpitin Korunma Şekilleri: Karpit piyasaya 50 ve 100 kg lık variller içinde sevk edilir. Yerli karpitlerimiz ise piyasaya 70 kg lık varillerde sunulur. Karpit kaplarının gövdesi üzerine kordon çekilerek bir körük vaziyeti verilir. Bunun nedeni içerde oluşacak gaz genişlemesine karşı esnemeyi sağlamaktır. Karpit varilleri ağaç takozlar üzerine yukarıdaki şekildeki gibi tasnif edilirler. Ateşe maruz kalmamalıdır. Karpit depoları şehir dışında tutulmalıdır. Karpit-Asetilen CaCO 3 CaO+CO 2 CaO+3CCaC 2 -CO 1700 o C o C

62 Karpitin tane büyüklüğüne göre çıkardığı gaz miktar: Tane büyüklüğü Çıkardığı gaz miktarı lt/kg lt/kg lt/kg (15-25 özel) 275 lt/kg lt/kg lt/kg ASETİLEN 1. Renksiz, kokusuz bir gazdır. 2. Havaya nazaran özgül ağırlığı 0,9 dur yani havadan hafiftir 3. Asetilen hava ve oksijen ile olan karışım tehlikelidir. 4. Asetilen sıkıştırılacak olursa ve ısıtılırsa ayrışarak C 2 -H 2 haline gelir ki bu da tehlikelidir. 5. Asetilen bakır kaplarda muhafaza edilemez. Tehlikelidir. %65 den fazla bakır ihtiva eden alaşımlarda da muhafaza edilemez. Çünkü bakır asetülenür meydana getirir ki bu da tehlikeli ve patlayıcı bir maddedir. 6. Asetilen asetondan eriyen bir gazdır. 7. Tutuşma sürati oksijenle 1350cm/sn hava ile 131cm/sn dir. 8. Asetilen 0 o C de 48 atm Basınç altında sıvı hale geçer. 9. Asetilenin molekül ağırlığı 26 gramdır. 10. Asetilen 1000 o C den fazla ısıtılmamalıdır. Çünkü bozulur.

63 11. Asetilen oksijen kaynak sahasında %90 yanıcı gaz olarak kullanılır kg. CaC 2 den 347 litre Asetilen elde edilir. Asetilen üretim cihazları: Asetilen üretim Cihazları Başlangıçlarına göre Karpitin su ile temas Cihazın kapasitesi üretim cihazları etme şekline göre 1-Alçak basınçlı cihazlar 1-Kuru çözme sistemli cihazlar 1-Montaj kazanları 2-Orta basınçlı cihazlar 2-Kalsiyum karpit üzerine (2,5 kg lık) 3-Yüksek basınçlı cihazlar su göndermekle çalışan 2-Atölye tipi kazanlar Cihazlar 3-Kalsiyum karpiti su içine (10 kg lık) 3-Sabit kazanlar atmakla çalışan cihazlar 4-Kalsiyum karpiti su ile Temas ettirerek çalışan cihazlar

64 Basınç Bakımından Asetilen Üretim Cihazları Alçak basınçlı cihazlar: Bu kazanlar dış görünüşleri bakımından şu şekilde tanınırlar: Cihaz üzerinde hareketli bir şamandıra vardır, gaz basıncını gösteren manometre yoktur. Bu cihazlarda elde edilen gazın basıncı 0,03 atm kadardır. Bu tip kazanlarda kalsiyum karpitin su ile temas etmesi üç şekilde olabilir. Orta basınçlı cihazlar: Bu tip cihazlar ülkemizde çok kullanılmamaktadır. Bu cihazlar daha çok asetilen tüpü dolduran yerlerde kullanılır. Bunların basıncı 2atm kadardır. Yüksek basınçlı cihazlar: İlk zamanlar asetilenin özellikleri bilinmediğinden bu cihazların yapılmasına müsaade edilmiyordu. Daha sonraları bu konuda bilgiler çoğalınca, yüksek basınçlı asetilen istihsal cihazların yapımına izin verilmeye başlandı. Bu cihazlardaki en fazla basınç 1,5 atm kadar olabilmektedir. Asetilen 2,5 atm basıncından daha fazla sıkıştırılacak olursa bozunarak C 2 + H 2 haline geçer ve tehlikeli bir durum arz etmeye başlar. Kapasiteye Göre Üretim Cihazları Montaj kazanları: Bunalar 2,5 kg kalsiyum karpit alabilecek kapasitededir. Alçak, yüksek ve orta basınçlı olanları vardır. Su ile teması üç şekilde olabilir. Atölye tipi kazanlar Bunlar 10 kg kalsiyum karpit alabilecek kapasitede olup, alçak, yüksek ve orta basınçları vardır. Su ile teması üç şekilde olabilir. Bu tip cihazlarda birden fazla kaynakçı

65 çalışabilir. Kaynakçı kaynak yaparken kazana 3 metreden fazla yaklaşmamalıdır. Bu cihazlardan bir işletmede birden fazla bulunursa bunların arası en az 6 m olmalıdır. Cihazın oturduğu yerin alanı 20 m 2 hacimde en az 60 m 3 olmalıdır. Sabit kazanlar Bu tip cihazlar daha çok asetilen tüpü doldurulan tesislerde ve çok sayıda kaynakçının çalıştığı işletmelerde kullanılmaktadır. Bu tip cihazlar bulunduğu yerler hususi cihaz binası olarak kullanılmalıdır. Çatısı hafif olmalı, duvarları ateşe dayanıklı olmalı, oda içersindeki elektrik tesisatının kumanda düğmesi dışarıda olmalı ve kapıları çift olmalıdır. Bu odalara her cepheden beşer metreye kadar ateşle yaklaşılmamalıdır. Bu cihazlar genellikle orta basınçlıdırlar. Karpitin su ile teması üç şekilde olabilir. Karpitin Su İle Temas Etme Göre Üretim Cihazları Karpit büyüklüklerine göre 1. Toz karpitle çalışan cihazlar 2. Orta taneli karpitle çalışan cihazlar 3. İri taneli karpitle çalışan cihazlar 4. Beagit (Biriket) karpitle çalışan cihazlar Kalsiyum karpitle suyun teması sonucunda asetilen elde edilen kazan: Şekil Asetilen kazanı

66 Bu kazan sisteminde kalsiyum karpit üzerine su gönderilir ve asetilen elde edilir. Sabit bir kazandır ve çok sayıda kaynakçı aynı anda çalışabilir. 2,5atm. Basınca kadar asetilen elde edilebilir. 10 ar kg dan iki çekmeceye toplam 20 kg. karpit yüklenebilir. Asetilen Tüplerine Asetonla, Asetilen Doldurulması Asetilen, üretim cihazlarından elde edilerek teknikte kullanıldığı gibi, asetilen tüplerinden de alınarak kullanılabilir. Asetilen özelliklerinden biri olan asetonla erime özelliğinden istifade edilerek, asetilen tüpleri doldurulur. Asetilen tüpleri çelikten olup, hacimleri takriben 40lt civarındadır. Asetilenin doldurulduğu tüplerin, aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi hacimlerinin %8 i emniyet için ayrılmış olup gaz genleşmeleri içindir. Tüp hacminin %38 i aseton için olup, bu aseton mesamatlı madde içindir. Yukarıdan da anlaşılacağı üzere; tüp hacmi 40lt dir. Bu hacmin %38 ini aseton kaplandığına göre takriben 15 lt aseton vardır. Şekil Asetilen tüpü

67 Normal basınç altında 1lt aseton 25 lt asetileni eritir. Asetilenin basıncı arttırıldıkça, asetonda eriyen asetilen miktarı da artar. Şöyle ki: 15 atm basınç altında 1 lt asetonun erittiği asetilen: 1 x 25 x 15 = 375 lt O halde 15 atm basınç altında 1 lt aseton 375 lt asetileni eritmektedir. Bu hesaba göre tüp içindeki 15 lt asetona 375 x 15 = 5625 lt asetileni eritir ki bu da bir asetilen tüpünün aldığı asetilen miktarıdır. Tüplere asetilen 15 C de 15 atm basınç altında doldurulur. Isı 40 C ye ulaşırsa basınç da kendiliğinden 25 atm ye çıkar. Normal asetilen tüplerinden sadece 1000 lt den fazla asetilen alınmamalıdır. Daha fazla asetilen almak gerekirse, iki veya daha fazla tüp batarya şeklinde bağlanmalıdır. Bir tüpten saatte 1000 lt den fazla asetilen alınacak olursa asetilenle aseton birlikte çıkar. Tüp asetileni üretim cihazlarından elde edilen asetilene nazaran daha temizdir ve aşağıdaki avantajları sağlar; 1. Tüp asetileni temizdir. 2. Her yerde ve her türlü hava şartlarında, asetilen tüpünden gaz almak mümkündür. 3. Asetilen tüpleri üretim cihazlarına göre daha emniyetlidir. 4. Az miktarda gaz almalara müsaittir. 5. Asetilen tüplerinin taşınması daha kolaydır. 6. Asetilen tüpü kullanırken kalsiyum hidroksit sorunu yoktur. OKSİJEN Oksijen renksiz kokusuz bir gaz olup, 1lt sinin ağırlığı 1,429gramdır. Atom ağırlığı 16 dır. Normal basınç altında -183 C de sıvı hale geçer, -218 C de de donar. 50atm basınç altında C de sıvı hale getirilebilir. Oksijenin bulunduğu yerler: havada hacim olarak %20,8 suda ise %88.88 nispetinde erimiş halde bulunur.

68 Oksijen Tüpleri Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi oksijen tüpünü nakletmekte kullanılan çelik şişeler, piyasada şu şekilde sevk edilir. Oksijen tüpleri Avrupa ve Amerikan tüpleri olmak üzere iki çeşittir. Avrupa tipi tüplerin altlığı vardır ve Amerikan tüplerine oranla daha ucuzdur. Amerikan tüplerinin ise çapı büyüktür. Bunların her ikisinin de hacmi 40lt dir. Bunlardan başka yeni bir tüp çeşidi daha çıkmıştır ki, bunlara hafif çelik tüpler denmektedir. Bunların hacimleri ise 50lt dir. Ağırlıkları ise 65kg dır. Oksijen doldurma basınçları 200atm dir, normal tüplerin ağırlıkları 75kg ve oksijen doldurma basınçları ise 150atm dir. Şekil Oksijen tüpü

69 Bir tüpteki oksijen miktarı: 40 x 150 = 6000 lt yani 6 m 3 oksijen almaktadır. Hafif tüpler ise 50 x 200 = lt yani 10 m 3 oksijen almaktadır. Oksijen tüpü üzerinde bulunması gereken bilgiler: 1. Tüpün numarası 2. Tüpün içindeki gazın ismi 3. Tüpün litre olarak hacmi 4. Tüpün içindeki gazın ağırlığı 5. Tüpün darası 6. Asetilen tüplerinde patent ismi 7. Tüpü muayene eden kuruluşun ismi 8. Tüpün muayene tarihi 9. Tüpün doldurulacağı basınç 10. Muayeneden sonraki doldurma basıncı Oksijen tüplerinin muayene şekli: Bu tüpler üç şekilde muayeneye tabi tutulurlar. 1. Tazyikli su ile muayene 2. Pas muayenesi 3. Elektrikle muayene a) Röntgen sistemine göre, filmi alınarak yapılan muayene b) İzotopla, televizyon sistemine göre muayene Güvenlik araçları: 1) Basınç düşürücüler a) Kullanma basıncını düşüren araçlar b) Emniyet subabları c) Emniyet tapaları

70 2) Ger, tepmeyi önleyen araçlar a) Sulu güvenlik b) Sinter metal sistemli c) Mekanik sistemli Şekil Alçak basınçlı sulu güvenlik Şekil Orta ve alçak basınçlı sulu güvenlik Bakımı a) Yay ve subabın temizlenmesi b) 15 günde bir, 1atm civarında kontrol edilmesi

71 Şekil Sinter metal sistemli güvenlik Şekil Yüksek basınçlı sulu güvenlik VENTİLLER - BASINÇ DÜŞÜRÜCÜLER Oksijen tüplerindeki 150 ile 200atm basıncındaki oksijeni kullanma yeri olan üfleçlere bu basınçta gönderemeyiz. Üfleçlerde kullanılan oksijen basıncı 1,5 ile 3atm arasındadır. İşte 150atm basıncındaki oksijeni 3atm ye düşürmek için kullanılan avadanlıklara basınç düşürme manometresi denir.

72 Bu manometre iki çeşittir: 1. Kademeli manometreler 2. Manivela kollu manometreler Manometreler iyi çalışmadığı takdirde, düşürücü bulunmadığı hallerde oksijen tüplerinden gaz alıp kaynak yapma imkanı yoktur. Manometrelerdeki arızaları gidermek için yapılan tamir işlerinde çok dikkatli olunmalı, parça değiştirme gibi hareketlerden kaçınılmalıdır. Bilhassa yağlı ellerle veya yağ türünden maddeler manometreye sürülmemelidir. Çünkü yağla oksijenin birleşmesi büyük bir tehlike meydana getirir. Manometrelerin gövde malzemeleri prinç olup, yaylar paslanmaz çeliktendir. Klape ve salmastralarda yanmaz hususi olarak imal edilmiş fiber ve lastiktendir. Şekil Ventil ve kademeli basınç düşürücü

73 Şekil Kaldıraç kollu düşürücü şeması Yukarıda şeklini çizdiğimiz kaldıraç kollu düşürücüler, diğer düşürücüler gibi tüpteki yüksek basınçlı oksijenin basıncını düşürerek oksi-gaz kaynağında kullanılır hale getirmede kullanılır. HAMLAÇLAR (Üfleçler) Oksi-asetilen kaynaklarında kullanılan oksijen ve asetilen, bir avadanlıkta karıştırılarak yakılmaya hazırlanır ki, bu işi yapan avadanlığa kaynakçılıkta üfleç (Şaloma) denir. Üfleçleri üç grupta incelemek mümkündür; 1. Yüksek basınçlı gazlarla çalışan üfleçler. 2. Eşit basınçlı gazlarla çalışan üfleçler. 3. Alçak basınçlı gazlarla çalışan üfleçler.

74 1. Yüksek basınçlı gazlarla çalışan üfleçler: Şekilde görüldüğü gibi oksijen ortadan girerek kanal üzerinde bulunan (A) spirali vasıtasıyla oksijene bir dönüş hareketi verilir. Dönüş hareketi alan oksijen asetilen kanallarından verilen, asetilen ile karışarak üfleç ucuna doğru gider. Bu tip üfleçler kaynakçı sahasında ancak %5 nispetinde kullanılmaktadır. Üfleç gövdesinde asetilenle oksijen karışması tehlikeli olup daima patlamalar yapabilir. Bu bakımdan yüksek basınç üflecinde (B) lastik contaları vasıtasıyla oksijenin asetilenle üfleç dışında karışım yapması önlenmiş olur. Şekil Yüksek basınçlı üfleç Eşit basınçlı üfleçler: Kullanılan oksijen ve asetilenin basınçları birdir. Bu bakımdan yanıcı ve yakıcı gazların geliş borularının çaplarında bir fark yoktur. Şekilde görüldüğü gibi karıştırıcı, gazları (A) parçasında karıştırmaktadır. Bu üfleçlerde kullanılan ventiller, adi musluk kesicileri gibidir. Açılınca yanıcı ve yakıcı gaza yol verir. Aynı şekilde kapanınca yakıcı ve yanıcı gaz kesilir. Bu üfleçlerde parça kalınlığına göre gazları ayar eden bir de ayarlayıcı vardır. Bu da üfleç ucundaki (B) parçası ile temin edilir.

75 Şekil Alçak basınçlı üfleçler Alçak basınçlı üfleçler Kaynakçılık sahasında %95 nispetinde kullanılır. Alçak basınçlı üfleçler, alçak ve yüksek basınçlı asetilen gazı ile çalışır. Bu bakımdan alçak basınçlı üfleçler her tip asetilen üretim cihazlarından elde edilen asetilenle çalışır. Alçak üfleçte asetilen basıncı düşük olunca oksijen basıncı 3atm ye ayar edilir. Bu üfleçlerin (B) ile gösterilen uç kısmının numarası ile parça kalınlığı arasındaki ilişki aşağıdaki tabloda gösterilmiştir

76 Tablo: Üfleç ve parça kalınlığı. Üfleç No Parça kalınlığı mm 0,5 ila 1 0,5 ila 1 1 ila 2 1 ila 2 2 ila 4 2 ila 4 4 ila 6 4 ila 6 6 ila 9 6 ila 9 9 ila 14 9 ila ila ila ila ila 30

77 ELEKTRİK BİLGİSİ 1. Elektriğin Işık ve Isı Etkisi Elektrik ark kaynağı, günümüz endüstrisinde en geniş çapta kullanılan kaynak yöntemidir. Kaynak işleminde doğrudan şebekeden çekilen akım ile kaynak yapmak teknik olarak mümkün değildir. Elektrik ark kaynağında arkı oluşturabilmek için kullanılan kaynak akımı, belirli koşullara sahip olmak zorundadır ve bu bakımdan özel kaynak akım üreteçlerine gerek vardır. Şekil: Elektriğin ışık ve ısı biçiminde algılanan etkileri. Kaynakçının bu makineleri çalıştırabilmesi, ayarlarını yapabilmesi için yeterli elektrik bilgisine sahip olması gereklidir. Fizikçiler elektriği bir atomun içinde bulunan elektronların yer değiştirmesiyle oluşan yönlü bir hareketin doğurduğu sonuçtur diye tanımlarlar. Elektrik akımını basit olarak tanımlamak çok zordur. Elektrik akımı görülmez ya da doğrudan fark edilemez ancak etkileri ile kendini belli eder; bu etkileri üç ana grupta toplamak mümkündür.

78 Isıl Etki Elektrik enerjisi ısı enerjisine kolaylıkla dönüşebilmektedir. Bilindiği gibi ısınan cisimler ışınım yayarlar ve bu ışınımın şiddeti de ısınma derecesi ile artar. Manyetik Etki Elektrik akımı herhangi bir iletkenden geçerken, bu iletkenin görüldüğü, bir manyetik alan oluşturur. Manyetik alanda bir elektrik akımı gibi görülmez; manyetik alan yalnız etkileri ile kendini gösterir. Şekil: İletkenin çevresinde manyetik alan oluşumu. Manyetik alan bir kuvvet ortaya çıkardığı gibi bir elektriksel etki de oluşturur ve bu mıknatıslanmaya ve elektrik motorlarının çalışmasına olanak sağlar.

79 Şekil : Elektriğin manyetik etkisi ve motorlara uygulanması. Kimyasal Etki Elektrik enerjisi akümülatörler halinde olduğu gibi kimyasal enerjiye dönüştürülüp saklanabilir, piller halinde de direkt olarak kimyasal enerjinin dönüşümünden ortaya çıkabilmektedir. Elektriğin etkilerini bu şekilde gördükten sonra elektrik ile ilgili bazı kavramları tanımlayalım: Elektrik Akım Şiddeti Akım şiddeti, bir iletkenden akan elektrik debisi olarak düşünülebilir ve bu şekilde saniyede iletkenden geçen elektrik miktarı olarak tanımlanır. Birimi Amper dir ve simge olarak I harfi ile gösterilir. Amper sayısı ne kadar büyürse eş koşullarda, o oranda da elektrik akımının etkisi artar. Fizikte Amper şu biçimde tanımlanır: Gümüş nitrat eriyikli bir elektroliz kabında 1 saniyede 1,118 miligram gümüş ayıran akım şiddeti 1 Amperdir. Sl birim sisteminde, TS 1308 (Ocak 1997), Amper'i şu şekilde tanımlamaktadır. "Amper, boşlukla birbirinden 1 metre uzaklıkta yerleştirilmiş sonsuz uzunlukta, ihmal edilebilir dairesel kesitte paralel iki doğru iletkenden geçen, bu iki iletken arasında metre başına 2 x 10 7 Newton' luk kuvvet oluşturan sabit bir akımdır."

80 Bir elektrik devresinde yönü ve şiddeti zamana göre değişmeyen akıma doğru akım, yönü ve şiddeti zamanla periyodik olarak değişen akıma ise alternatif akım denir. Örneğin bir pilin; akümülatörün ve bir kaynak jeneratörünün, kaynak redresörünün verdiği akım doğru akımdır; şehir elektrik şebekesi ve bir kaynak trafosunun verdiği akım ise alternatif akım ise alternatif akımdır. Ülkemizde alternatif akım saniyede 50 kez yön değiştirmektedir, bu değer alternatif akımın frekansı olarak tanımlanır ve 50 Hertz olarak belirtilir. Gerilim Bir elektrik devresinde herhangi iki nokta arasında akımın geçebilmesi için noktalar arasında bir elektriksel seviye farkının, yani potansiyel farkının bulunması gereklidir, bu olayı bir su devresine de benzetebiliriz. Şekil : Elektrik geriliminin su devresi benzeşimi ile açıklanması. Şekil de ki su devresinde, suyun a kabından b kabına akmasına neden kaplarda bulunan suların arasındaki h a - h b =h seviye farkıdır. P pompası b kabındaki suyu a kabına pompalayarak iki kap arasındaki h seviye farkını sabit tutulur aynı olay bir elektrik devresinde de düşünülebilir; şekil de görülen T tüketicinin a ve b noktaları arasındaki potansiyel farkının Ü üretici sabit tutmaktadır. Bir elektrik devresinde herhangi bir noktanın potansiyeli, o nokta ile toprak arasındaki potansiyel farkı ile belirtilir ve birimi Volt dur, kısaca V harfi ile gösterilir gerilim de U harfi ile belirtilir.

81 Şekil : Bir elektrik devresinde gerilimin açıklanması. U ab = V a -V b Burada; U ab :a-b noktaları arasındaki potansiyel farkı (gerilim), V a :a noktasındaki potansiyel, V b :b noktasındaki potansiyel, Volt (gerilim) değerinin büyümesi, eşit koşullarda ve o oranda akım devresinden akan akımın ve dolayısı ile de akım şiddetinin artması ile de mümkündür. Direnç Herhangi bir iletkenin içinden akım geçerken bir zorlukla karşılaşır, bunu yenebilmek ve akımın sürekli olarak geçmesini sağlamak için bir gerilime gerek vardır. Bu zorluğun şiddeti iletken malzemesinin türüne, kesitine ve sıcaklığına bağlı olarak değişir; bir iletkenin içinden geçen akıma karşı gösterdiği zorluğa elektrik direnci denir, R harfi ile gösterilir ve bunun değeri de R = U/I olarak tanımlanır. Elektrik direncinin birimi Ohm' dur (Ω) ve fizikte 1 Ohm: 106,3 cm. uzunluğunda ve 14,4521 gr. ağırlığında Hg sütununun 0 C' deki elektrik direnci olarak tanımlanır. TS 1308 (Ocak 1987) ise elektrik direncini şöyle tanımlamaktadır: "İletken içinde elektromotor kuvvet bulunmaması durumunda elektrik potansiyel farkının akım şiddetine bölünmesidir. Metaller düşük bir elektriksel dirence sahiptir ve iyi bir elektrik iletkenidirler. Bu özelik, özellikle bakırda en fazla kendini gösterir, dolayısı ile de elektrik akımını iletmek için

82 bakır kablolardan yararlanılır. Elektriğin geçmesine büyük zorluk gösteren malzemelere de yalıtkan denir. Porselen, seramik, dokuma, lastik, plastik ve metal olmayan malzemeler yüksek bir elektrik direncine sahip olduklarından, elektriği kötü iletirler; bu bakımdan uygulamada yalıtkan olarak bunlardan yararlanılır. Bu üç büyüklük arasında şu temel bağıntı vardır; U = I.R I = U/R R = U/I Güç Güç birim zamanda yapılan iş olarak tanımlanır. Elektrikte güç gerilim farkı U ile birim zamanda devreyi dolaşan akım şiddetinin çarpımı olarak ifade edilir. P=U.I Gücün birimi Watt tır, bu birim oldukça küçük bir güç değeri belirttiği için uygulamada bunun 1000 katı olan kilowatt kullanılır. 1 W = 1 V.A Kaynak Kablolarının Kesit Hesabı Uygulamada kaynak kablo kesintilerinin hesaplanmasında şu amprik formül kullanılır; K: Uygunun kablonun kesiti(mm 2 ),

83 L: Pense (elektrot) veya topraklama kablosunun boyu (m), I : Kaynak akım şiddeti (A), U: Kaynak devresinde müsaade edilen gerilim kaybı (V), (bu değerin 2V u aşmaması gereklidir). a: Kablo malzemesi ile ilgili bir katsayı. Bakır için a=60 Alüminyum için a=30 Çinko için a=15 Demir için a=8 Örnek: 160 A ile yapılan bir kaynak işleminde kablo uzunluğu 15 m. olduğuna göre uygun bakır kablonun kesiti ne olmalıdır? Tablo : Kaynak akım şiddeti ve kaynak kablosu uzunluğuna göre bakır kablo kesitleri.

84 KAYNAK ARKI Kapalı Devre, Açık Devre Bir kaynak akım üretecinin A ve B uçları şekilde görüldüğü biçimde kablolar yardımı ile biri iş parçasına diğeri de elektroda bağlandığında, elektrod iş parçasına değmediği zaman aradaki hava boşluğunun direncinin yüksek olmasından devrede akım hareket etmez, bu hale devre açık tır denir. Şekil Kaynak devresi açık. Elektrod iş parçasına dokunduğu zaman devre kapanır ve devrede akım hareket eder, bu akımın hareketi devrede bir sıcaklık yükselmesine neden olur. Bu sıcaklık yükselmesi direncin en yüksek olduğu noktada, en yüksek değerine erişir; burada bu nokta elektrodun iş parçasına değdiği yerdir. Bu durumda değme ideal olmadığından elektik akımının direnci yüksektir ve bu neden ile değme noktası kızarmaya başlar ve burada çıkan iyonizasyon ve metal buharları nedeni ile hava iletken hale gelir. Şekil Kaynak devresi kapalı.

85 Bu esnada eğer elektrod birkaç milimetre geri çekilirse akım iletken hale gelmiş hava içinde akmaya devam eder ve dışarıdan bakıldığında elektrodun ucu ile iş parçası arasında göz kamaştıran parlak ışıklı ark görülür. Şekil Kaynak devresinde ark oluşumu Oluşan arkın gücü belli bir elektrod türü için akım şiddeti ile orantılı artar; bu da bize kaynakta erime gücünün arkın şiddeti ile orantılı olduğunu göstermektedir. Modern fiziğe göre ark, kızgın bir katottan yayılan elektronların, yüksek bir hızla anodu bombardıman etmesi sonucunda oluşmaktadır. Bu bombardıman, nötr moleküllerin, iyonize olmasına neden olduğundan, kuvvetli bir sıcaklık yükselmesi ortaya çıkar ve böylece elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşür. Son yapılan araştırmalara göre arktaki toplam enerjinin %85 i ısı %15 i de ışık enerjisine dönüştürmektedir. Uygulamada kullanılan kaynak arkının gücü 0.3 ile 160 kw; ısı eşdeğeri ise 70 ile cal/s arasında değişmektedir. Arkın ark huzmesinin ısıl enerjisi, katodik leke (negatif elektrodun ucundaki kızgın noktaya katodik leke denir) ve anodik krater (pozitif elektrodun ucundaki krater şeklindeki oyuk) arasında dağılır.

86 Tablo : Arkın anodik krater ve katodik lekelerindeki sıcaklık (Optik pirometre ile ölçülmüştür). Elektrik ark kaynağından genellikle elektrod negatif (katot), iş parçası pozitif (anod) kutubu oluşturur. Bu durum elektrodun erimesi ve ark sütunu boyunca damlacıklar halinde hareket ederek iş parçasına geçmesi katodik leke tarafından üretilen ısı ile, iş parçasının ısınması ise anodik krater tarafından sağlanır. Çalışma esnasında etrafa yayılan ve kaynak işlemi için kullanılan ısı ile ark hüzmesi tarafından üretilen ısı denge halindedir.

87 Şekil: İki elektrod arasında oluşturulan arkın görünüşü. Şekil : Elektrik ark kaynağında enerji bilançosu. ARKTAN YAYILAN IŞINLAR Yapılan araştırmalara göre ark enerjisinin yaklaşık %15 i ışın halinde etrafa yayılmaktadır. Bir kaynak arkından yayılan ışınlar şunlardır: Parlak (görülen) ışınlar Ultraviyole ışınlar Enfraruj ışınlar

88 Tablo : Çeşitli tür örtülü elektrodların ark sütunundaki ortalama sıcaklık. Arktan çevreye yayılan enerjinin %10 u ultroviyole, %30 u parlak, %60 ı da anfraruj ışınlar halindedir. Parlak ışınlar görünen ışınlardır, gözleri kamaştırır, retina ve göz sinirlerinin yorulmasına neden olur; bu bakımdan gözlerin bu ışınlara karşı muhakkak korunması gereklidir. Uygulamada bu koruma maske camları ile yeterli bir derecede sağlanabilmektedir. Kaynakçı, kaynak yönetimine arkın yönetimine arkın şiddetine göre değişik koyulukta maske camları kullanarak gözleri parlak ışıktan korur. Elektrik ark kaynağında, arktan yayılan ışınların en tehlikelisi, insan gözünün görme alanı dışında olan ultraviyole ve enfraruj (mor ötesi ve kırmızı öncesi) ışınlarıdır. Bu ışınlar kaynakçının derisinin korunmamış kısımlarında yanıklar ve tahrişler oluşturur fakat bunların en tehlikeli etkileri gözleredir. Ultraviyole ışınları gözlerde yanma yapar; sanki göze kum kaçmış gibi saatlerce ağrımasına neden olur; bu durumdaki gözler özel asit borikli solüsyonlar ile yıkanarak tedavi edilir. Gözler için en tehlikeli olan enfraruj ışınlarıdır; göz irisinin, merceğinin ve retinasının tahribine neden olur. Bu konuda en sık karşılaşılan rahatsızlık göz merceğinin saydamlığını kaybetmesi olan kataraktır ve ancak ameliyat ile kısmen tedavi edilebilir. Bu ışınlara aşırı maruz kalma retinanın tahribatına yol açar ki bu da tedavisi olanaksız bir körlüğe neden olur.

89 Ayrıca enfraruj ışınları kaynakçılarda fiziksel bir gerginliğe de neden olur. Bu ışınların etkileri, korunma çareleri ileride iş emniyeti açıklanacaktır. ve sağlık bölümünde etraflıca ARK ÜFLEMESİ, NEDENLERİ VE GİDERİLMESİ Bir telden elektrik akımı geçtiği zaman içinde manyetik bir kuvvet alanı oluşur ve kuvvet hatları da ileteken uzaklaştıkça seyrelir. Bir elektrik arkı da hareket halinde bulunan bir iletkendir ve dolayısı ile arkın etrafında da bir manyetik alan oluşur. İşte bu alan, kaynak anında, arkta bir oynama meydana getirir ve bu olayada kaynakçılıkta ark üflemesi adı verilir. Şekil : Elektrodun ve iş parçasının etrafında oluşan manyetik alan. Ark üflemesi yalnız doğru akımla yapılan kaynakta ortaya çıkar; alternatif akım kaynağında pratik olarak ark üflemesi yoktur. Manyetik alan ferromanyetik malzemelerde çok kuvvetli oluştuğundan özellikle çeliğin kaynağından ark üflemesi daha fazla kendini gösterir. Ark üflemesine neden olan başlıca etmenleri şöyle sıralayabiliriz: Paralel İki iletkendeki Akım Yönü Yan yana duran iki iletkenden akım geçtiği zaman, akım yönü aynı olursa oluşan kuvvet alanları birleşir; akım yönü ters olursa ayrılır. Kaynakta özellikle bu ikinci durum oluşur; zira

90 elektrik akımı, kaynak makinasının pozitif kutbundan toprak kablosu ile parçaya, oradan da ark, elektrod ve kaynak kablosuyla tekrar kaynak makinasının negatif kutbuna döner. Akım Geçen bir iletkenin Eğimi Akım geçen bir iletkenin eğik olması halinde, kuvvet hatları arkın yönünü değiştirir; elektrodun eğik tutulması ile ark yönünün nasıl değiştiği, yani nasıl saptığı Şekil 3.7 de görülmektedir. Şekil : Elektrodun eğik tutulmasıyla arkın yön değiştirmesi. Parçadaki Akım Yönü Arkın yön değiştirmesine etkiyen önemli etmenlerden bir tanesi de kaynak yapılan parçadaki akımın yönüdür. Bu konuda kaynak makinesinin pozitif kutbunun (kablosunun) parçaya bağlandığı yerin pozisyonu arkın sapma yönünü belirler. Şekil: Kaynak yapılan parçadaki akım yönünde ark üflemesine etkisi. Manyetik İletkenlerin Etkisi Demir, manyetik alan çizgilerini havadan çok daha iyi iletir. Bir parçada kaynağa başlarken, uçta kuvvet çizgileri daha sıktır, parçanın ortasına doğru seyrekleşir. Parçanın ortasında çizgiler, normal bir dağılım gösterir; parçanın sonunda ise çizgiler, yine parçaya doğru seyrek

91 ve son uçta sıktır. Bu olaylar arkın, kaynatılan parçanın başında, ortasında ve sonunda çeşitli yönlerden üflemesine neden olur. Şekil: Büyük bir çelik kütlenin bulunduğu yöne ark üflemesi. Şekil: Kaynak ağızlarının içersinde yapılmış olan dikişe doğru ark üflemesi. Şekil :Parçanın muhtelif noktalarında arkın ve kuvvet çizgilerinin durumu. 3.5 Birden Fazla Kaynakçının Aynı Parça Üzerinde Beraber Çalışması Durumu

92 Birçok kaynakçının aynı parça üzerinde birbirine yakın olarak çalışması da arkların yön değiştirmesine neden olur. Birbirine paralel iletkenlerden aynı yönde akımın geçmesi durumunda, oluşan kuvvet alanları birleşir, akım yönü ters olursa kuvvet alanları ayrılır. Birden fazla kaynakçının aynı parça üzerinde birbirlerine yakın çalışması halinde, arklar birbirine doğru yönelir. Şekli: Aynı parça üzerinde iki kaynakçının beraber çalışması halinde, arkların üfleme yönleri. Hava Akımının Etkisi Kaynak esnasında arkın yön değiştirmesine hava akımının da etkisi vardır. Kaynak yaparken sürekli olarak bir hava akımı oluşur, arkın sıcaklığı ile ısınan hava yukarı çıkar ve bunun yerini aşağıdan gelen soğuk hava alır. Bu olayın arkın üflemesine neden olması çok az rastlanan bir durumdur. Uygulamada ark üflemesine yukarıda açıklanmış çeşitli nedenler beraberce, çeşitli şiddetlerde etkileyerek neden olmaktadırlar. Ark Üflemesinin Önlenme Yolları Ark üflemesi istenmeyen bir olaydır; zira bu olay hatasız kaynak yapma olasılığını kısıtlar. Kaynakçı curufun akışına hakim olamaz ve sonuçta curuf kalıntısı içeren yetersiz bir birleşme, hatalı dikiş formu, nufuziyeti az bağlantılar elde edilir.

93 Kaynak sırasında bir takım önlemler yardımı ile arkın üflemesi önlenebilir. Bu konuda uygulamada alınan önlemler şunlardır: Elektroda Uygun Bir Eğimin Verilmesi Ark üflemesinin zararsız bir hale sokulması için başvurulacak ilk önlem elektroda uygun bir eğilim vermektir. Böylece, manyetik kuvvet çizgilerinin etkisiyle arka istenen yönde üfleme verilebilmektedir. Şekil: Kaynak yaparken elektroda verilecek eğim. İlk Pasonun Adım Yöntemiyle Kaynak Yapılması Arkın belirli bölgelerde ve bilinen yönlerde üflenmesinden yararlanarak, ilk paso; belli bir sıra ile, adım adım kaynak yapılır. Adım yöntemi ile kaynak yapılan bir dikişteki, kaynak sırası Şekil de görülmektedir. Şekil :Kaynak dikişlerinde adım yönteminin uygulanışı.

94 Şekil de bir (V) alın dikişinin adım yöntemi ile kaynağında, arkın üfleme yönleri görülmektedir. Yeni dikişin kenarında ark parçaya doğru üflenir(a), belirli bir bölümü bu şekilde kaynak yapıldıktan sonra, üfleme ters yöne dönüşür(b). Burada kaynak yapılmayan iki parça arasındaki hava aralığının, manyetik kuvvet alanı üzerindeki etkisi, parçanın başlangıç ve sonuç noktalarındaki etkinin aynıdır. İki parça arasındaki aralık büyüdükçe, manyetik alan kuvvetleneceğinden arkın üfleme şiddeti artar; dolayısı ile ilk adım ve sonra, ikinci adım ve daha sonra da diğer adımlar çekilir (c ve d). Her adımın uzunluğu yaklaşık 100mm. olmalıdır; adımın boyu daha da uzun olursa (e), kuvvet hatlarının etkisi ile arkın üfleme yönü değişir (f), adım yönteminde de elektroda belirli yönlerde eğim vererek üflemenin yönü uygun bir biçimde dönüştürülebilir. Şekil: Bir (V) alın birleştirilmesinin adım yöntemi ile kaynatılmasında arkın üfleme yönleri. Yeri Değişebilen Bir Kutup Bağlantısının Kullanılması Kaynak yaparken, yeri değişebilen bir kutup bağlantısı kullanılması ile, ark üflemesi uygun bir hale dönüştürülebilir. Bunun için de parçaya bağlanan kablo daima yeri değişebilecek bir düzenle bağlanır. Böylece pozitif kutup istenen noktaya getirilerek kuvvet çizgilerinin kontrol altında tutulması ile ark üflemesinin yönüne etkide bulunmak mümkün olur.

95 Şekil: Kaynak yaparken yeri değişebilen bir kutup bağlantısının kullanılması. Kaynak Dikişinin Puntalanması Kaynak yapılan parçalar çeşitli yerlerinden puntalarla uygun bir biçimde bağlandığında, hava aralığı küçüleceğinden, ark üflemesi de azalır. Şekil: Bir (V) dikişinin puntalanması. Ancak, bu puntalama belirli bir sıra ile düzgün yapılmalıdır. Şekil de örnekler üzerinde yanlış ve doğru puntalama biçimleri verilmiştir. Şekil: Hatalı ve doğru puntalama.

96 Kısa Ark Boyu İle Kaynak Yapılması Uygulamada uzun ark boyu ile çalışıldığında, ark üflemesinin, kısa ark boyuna oranla, daha kuvvetli olduğu görülmüştür; bu neden ile, ark üflemesini önlemek için, daima kısa ark boyu ile çalışılmalıdır. Alternatif Akım Kullanılması Alternatif akımda kaynak yaparken, ark üflemesi, doğru akıma oranla çok daha az bir şiddette, uygulamada hissedilemeyecek bir derece ortaya çıkar. Bu bakımdan, ark üflemesinin önlenmesi güç olduğu hallerde alternatif akım ile kaynak yapılması önerilir. Bir Manyetik Üfleme Donanımın Kullanılması Bir manyetik üfleme donanımı ile arkın stabilize edilmesi olasılığı vardır. Örneğin; karbon elektrodlarla yapılan kaynakta, manyetik bir üfleme donanımı kaynak pensesine takılarak ark üflemesi ortadan kaldırılmaktadır. İnce Çaplı Elektrodlarla Kaynak Yapmak İnce çaplı elektrodlarla yapılan kaynakta, kalın çaplı elektrodlara oranla ark daha hafif üflenir. Bu olay ark boyunun kısa ve curufun az olmasından kaynaklanmaktadır. İlave Demir Kütleler Kullanılması Önceden belirtilmiş olduğu gibi manyetik kütleler arkı kendi yönlerine çekmektedir. Örneğin; kaynak yapılan bir yerin uç kısmında ark, parçanın orta kısmına doğru üflenmektedir. Bu şekilde kaynak yaparken üfleme yönünün ters tarafına iri demir kütleleri koyarak ark üflemesi kontrol altına alınabilmektedir.

97 Şekil: İlave demir kütlelerin kullanılması. KAYNAK MAKİNALARI (AKIM ÜRETEÇLERİ) Akım Üreteçlerinin Amacı Kaynak makinalarının veya akim üreteçlerinin amacı kaynak arkını sürekli oluşturacak gerilim ve şiddette kaynak akımını sağlamaktır. Aydınlatma veya endüstriyel şebekeden alınan elektrik akımı ile doğrudan kaynak yapmak mümkün değildir çünkü, Şebeke gerilimi olan 220 veya 360 V kaynak için çok yüksektir, Bu gerilimdeki alternatif akımda ölüm tehlikesi vardır. Elektrodun tutuşturulması ve metal damlalarının elektroddan kaynak banyosuna geçişi esnasında akim şiddeti çok yükselir ve metal damlaları patlayarak tehlikeli bir biçimde çevreye sıçrar. Elektrik ark kaynağında kullanılan akim üreteçlerinin işlevleri kaynak arkı için gerekli elektrik enerjisini sağlamanın yanısıra, her akim üretecinin uygulanan kaynak yöntemine göre, aşağıda belirtilmiş olan önemli koşulları da yerine getirmesi gerekir. Şebeke gerilimini, sınırlandırılmış boşta çalışma gerilimine çevirmek (Şebeke tarafından beslenen kaynak makinaları). Kaynak akim şiddeti ayar donanımına sahip olmak ve çalışma anında ayarlanmış kaynak akim şiddetini sabit tutmak

98 Boşta çalışma gerilimi ayarına sahip olmak. Çalışma anında kararlı bir ark oluşunca boşta çalışma gerilimini, olabildiğince kısa bir zaman biriminde ark gerilimine düşürmek. Bu özelikler, kaynak akım üretecinin statik ve dinamik karakteristikleri sayesinde gerçekleşir. Bir kaynak makinesının statik ve dinamik karakteristikleri tamamen elektrik karakteristikleridir ve makinenın seçilmiş bir kaynak yöntemi için uygun olup olmadığını belirler. Statik karakteristik, makinenın akım şiddeti ile gerilimi arasındaki bağıntıyı gösterir. Elektrik ark kaynağında düşen tip karakteristikli makine kullanılır. Dinamik karakteristikli çalışma esnasında ani yük değişmelerine karşı makina davranışını belirtir. İyi bir makine, ani yük değişmelerine çok kısa bir sürede (saniyeninyüzde bir kaçı kadar bir zamanda) uyum sağlayabilmektedir. Bir kaynak makinesının karakteristikleri, laboratuarda yapılacak ölçümlerle, kolaylıkla saptanabilir. Şekil: Örtülü elektrod ile elektrik kaynağında kaynak akım üretecinin düşün tür statik karakteristiği.

99 Elektrik ark kaynağı makinaları genel olarak yüksek gerilim ve düşük akım şiddetinde bulanan şebeke akımını, düşük gerilim ve yüksek akım şiddetindeki kaynak akımına çeviren cihazlardır. El ile yapılan normal ark kaynağında, ark gerilimi volt ve akım şiddeti de amperdir; tüm kaynak makinaları kullanılan elektrodun çapına uygun bir akım şiddetini sağlayan bir ayar düzeni ile donatılmışlardır. Örtülü elektrod ile ark kaynağı gerek doğru akım ile gerekse de alternatif akım ile yapılabilir; doğru akım kullanılması halinde elektrod negatif kutuba (doğru kutuplama) veya pozitif kutuba (ters kutuplama) bağlanabilir. Her iki akım türünün de kendine has bir takım avantajları vardır. Bununla beraber genelde akım türü seçimini elde var olan donanımı ile kullanılan elektrodun türü belirler. Doğru akımın alternatif akıma göre üstünlükleri şunlardır: Düşük akım şiddetleri ve ince çaplı elektrodlar halinde doğru akım daha iyi sonuçlar vermektedir. Doğru akımda bütün elektrod türleri ile kaynak yapmak mümkündür. Doğru akımda arkın tutuşturulması daha kolaydır. Doğru akımda sürekli olarak kısa ark boyu ile çalışmak daha kolaydır. Doğru akım ile düşük akımda şiddetlerine daha kolay kaynak yapabileceğimizden tavan ve dik kaynak uygulamaları kolaylaşır. Doğru akım, ince sacların kaynağında daha iyi sonuç verir. Genellikle doğru akımda alternatif akıma göre daha az sıçrama olur. Örtülü elektrod ile ark kaynağında, doğru akım kullanılması halinde, kutuplama kaynak dikişinin nufuziyetini ve elektrodun erime gücünü etkileyen önemli bir etmendir. Ters kutuplama (elektrod pozitif kutupta) halinde doğru kutuplmaya (elektrod negatif kutupta) göre daha derin bir nufuziyet elde edilir; buna karşın dğoğru kutuplama halinde de ters kutuplamaya göre elektrodun erime gücü yüksektir. Genelde kutuplamayı elektrodun türü belirler, örneğin bazik karakterli örtülü elektrodlar ters kutuplama ile kullanılırlar.

100 Alternatif akım kullanılması halinde, bu tür akımın karakteristiğine bağlı olarak her iki kutuplama da düzgün çevrimler haline oluşur. Ülkemizde ve Avrupa da 50 Hertz lik alternatif akım kullanıldığından kutuplama da saniyede 50 kez değişmektedir. Bu bakımdam kaynak dikişinin nufuziyeti doğru akım halindeki doğru ve ters kutuplamanın ortalaması bir değerdir. Örtülü elektrod ile ark kaynağında, alternatif akım kullanmanın sağladığı üstünlükleri de şöyle özetlemek mümkündür; Alternatif akım halinde ark üflemesi nadiren bir sorun oluşturur. Alternatif akım kalın kesitlerin, büyük çaplı elektrod ile kaynağı için çok uygundur. KAYNAK MAKİNALARININ SINIFLANDIRILMASI Elektrik ark kaynağını hem doğru, hem de alternatif akımda yapmak olasılığı bulunduğundan, kaynak makinaları da iki ana gruba ayrılır: Doğru akım kaynak makinaları: Kaynak jeneratörleri ve kaynak redresörleri. Alternalif akım kaynak makinaları: Kaynak tarnsformatörleri. Doğru Akım Kaynak Makinaları Günümüz endüstrisinde kullanılan başlıca doğru akim kaynak makinaları, jeneratörler ve redresörlerdir.

101 Şekil :Bir elektrik motorunun tahrik edildiği dinamodan oluşan kaynak akım üreteci şeması. Kaynak Jeneratörleri Bu gruba giren kaynak makinaları, bir kuvvet makinasi tarafından tahrik ettirilerek, kaynak için gerekli elektrik akımını üretirler. Kaynak Jeneratörlerinin tahrik biçimine göre şu türleri vardır: Şekil: Aynı mile monte edilmiş motor ve dinamo grubundan oluşan kaynak jeneratörü

102 Şekil: Diesel motor tahrikli bir kaynak jeneratörü. Şekil: Bir kaynak jeneratörünün çalışma prensibi. Kaynak Jeneratörlerinde akım üreteci olan dinamo tahrik edildiğinde, rotoru manyetik alanda döner ve bunun sonucunda da elektrik akımı üretilmiş olur. Üretilen elektrik, rotor milindeki

103 kollektörden iki adet kömür fırça yardımıyla çekilir ve kaynak kabloları ile kullanma yerlerine gönderilir. Kaynak jeneratörlerinin bakım giderlerinin yüksek ve ömürlerinin kısa olması, maliyetlerinin pahalılığı, verimlerinin düşüklüğü (% 45-65), boşta çalışma tüketimlerinin yüksekliği en önemli dezavantajlarıdır. Buna karşın kaynakla doğru akım kullanmanın bütün üstünlüklerine sahiptir. İyi bir kaynak jeneratörünün şu özelliklere sahip olması gereklidir: Kaynak akımı geniş bir aralıkla kademesiz olarak ayarlanabilmeli ve makina bütün akım aralıklarında iyi bir kaynak yapabilme özeliğine sahip olmalıdır. Boşta çalışma tüketimi az olmalı ve yüksek verimle çalışabilmelidir. Kolay taşınabilmelidir. Yüksek akım şiddeti gerektiğinde diğer makinalar ile paralel bağlanabilmelidir. İyi bir havalandırma ve soğutma sistemine sahip olmalıdır. Toza ve yağmur suyuna karşı iyi izole edilmiş olmalıdır. Kömürleri kolayca değiştirilebilmelidir. Bakımı kolay ve bakım giderleri az olmalıdır. Kutuplar kolaylıkla değiştirilebilmelidir. Kaynak Jeneratörlerinin Bakımı Kaynak jeneratörleri, yoğun bir bakım gerektirmezler. Ancak, kullanma sürecinde aşağıdaki konulara dikkat edilmelidir. Kaynak jeneratörlerinin yatakları, genellikle çalışma saatinden sonra, benzin veya benzolle temizlenip asilsiz bir yağla yağlanmalıdır. Yatakların temizlenme ve yağlanmasında ayrıca makinanın kullanma kurallarına da uyulması zorunludur. Kaynak Jeneratörlerini temiz tutmak için, önce kaynak atölyesinin temiz olması gerekir; zira, kabinlerdeki tozlar makinaların sargı, kollektör ve benzeri hassas bölümlerinde toplanırlar. Makinanın diş kısımları en az haftada bir defa toz bezleri ile silinmeli ve bundan başka altı

104 ayda bir defa da makinanın her tarafı, kuru basınçlı hava yardımı ile temizlenmelidir. Kullanılan havanın rutubetli olmaması ve basıncının 2 atmosferi geçmemesi gereklidir. Kollektör sık sık gözden geçirilerek durumu incelenmelidir. Bazen kömürü bastıran yaylar iyi oturmaz ve yeterli yay basıncı sağlanmadığından kollektörlerde kıvılcımlar, hatta bazen de ark oluşur. Kömürlerin, yay basıncı en düşük düzeye ininceye kadar kullanılması doğru değildir; normal bir aşınma sonunda, yenileri ile değiştirilmesi gereklidir. Yeni kömür takarken, kömürün kollektöre uyumunu sağlamak için kollektörün üzerine ince bir zımpara kağıdı sarılır ve sonra makinanın motoru el ile birkaç devir çevrilerek yeni kömürler alıştırılır. Alıştırma işleminden sonra zımpara çıkarılır ve basınçlı hava ile tozlar temizlenir. Bütün bu işlemlerden sonra, kömürlerin iyice alışması için makina bir - iki saat çalıştırılmalıdır. Kaynak Redresörleri Kaynak işlemi için doğru akım eldesi sadece dönel hareketli jeneratörler ile değil alternatif akımı düzelterek doğru akıma çeviren redresör adı verilen cihazlarla da gerçekleştirilebilir. Kaynak redresörleri iki ana parçadan oluşmuşlardır; bunlardan birincisi bir kaynak transformatörü olup, doğrudan şebeke akımına bağlanmıştır ve.görevi şebeke akımını kaynak için gerekli özellikteki akıma çevirmektir; yani gerilimi düşürür ve akım şiddetini yükseltir. İkincisi ise alternatif akımı doğru akıma çeviren bir doğrultmaçtır. Kaynak redresörleri genelde jeneratörler gibi trifaze şebekeye bağlanır ve bu neden ile işletme içinde fazlar eşit olarak yüklenir, Avrupa ve A.B.D.'de tek fazlı şebekeye bağlanan ufak güçlü redresörler de üretilmektedir.

105 Şekil: Kaynak redresörü Kaynak redresörleri kaynakla doğru akim kullanmanın sağladığı bütün üstünlüklere sahip olmalarının yanısıra, jeneratörlere nazaran boşta çalışma tüketimlerinin azlığı, verimlerinin yüksekliği, uzun ömürleri ve bakım giderlerinin düşüklüğü ve gürültüsüz çalışmaları gibi önemli üstünlüklere de sahiptirler. Ülkemizde iş yeri gürültü standartları henüz yürürlüğe girmemiş olmasına karşın, gürültünün çalışanların iş verimi ve ruh sağlığı üzerine etkisini azaltma bakımından kapalı iş yerlerinde redresörlerin kullanılması önerilir. Günümüzde Avrupa ve ABD"de gürültüleri nedeni ile kaynak jeneratörlerinin kapalı iş yerlerinde de kullanılması yasaklanmıştır. Alternatif Akım Kaynak Makinaları Alternatif akım kaynak makinaları transformatörlerdir. Endüstride kısaca kaynak trafosu diye adlandırılırlar. Transformatörler Kaynak transformatörleri alternatif akımın gerilimini değiştirdiğinden gerilim değiştirici de denir. Bunlar kaynak jeneratörleri gibi yeni bir akım üretmektedirler. Kaynak transformatörleri saclardan oluşmuş bir demir çekirdek ilr bu çekirdeğe sarılı iki sargıdan meydana gelir. İnce tel sargıya şebekeden akım gelir ve kalın tel sargıdan da kaynak akmı çıkar.

106 Şekil: Bir kaynak transformatörünün prensip şeması. Transformatörlerde dönen parça yoktur. Bunun için de aşınma bahis konusu değildir. Yalnız döner veya hareketi kısım olarak, kaynak akımını ayar eden kısım vardır, bakımı gerektirir. Eğer transformatör kuvvetti bir sesle öterse, çekirdeği oluşturan sacları bağlayan civataları sıkmak gerekir. Şekil: Bir kaynak transformatöründe sarım sayısını değiştirecek ayarlama.

107 Şekil: Bir kaynak transformatöründe bobin aralığını değiştirerek ayarlama. Kaynak transformatörlerinde akım ayarı makinanın konstrüksiyonuna bağlı olarak çeşitli şekillerde yapılır; uygulamada karşılaşılan ayar türleri şekil de şematik olarak gösterilmiştir. Şekil: Bir kaynak transformatöründe hava aralığı yardımıyla akıyı değiştirerek ayarlama

108 Şekil: Bir kaynak transformatöründe ayarın manyetik bir reaktör yardımı ile sağlanması. Kaynak transformatörlerinin boşta çalışmama gerilimi en çok 70 volttur. Alternatif akım, doğru akıma nazaran daha tehlikeli olduğundan transformatörlerin boşta çalışma gerilimlerinin jeneratörlerinkinden daha küçük olmasına dikkat edilir. Kazanların, kapların, büyük mahfazaların veya kapalı kirişlerin içerisine normal transformatör ile kaynak yapmaya izin verilmez. Çok nadir hallerde boşta çalışma gerilimi 52 Voltu geçmeyen transformatörlerin kullanılmasına izin verilebilir. Eğer kaynakçı çelik aksamla tamamen çevrelenmiş halde değilse, atelyelerde veya şantiyelerde normal transformatörlerle kaynak yapmak tehlikesizdir. Transformatörlerin Özelikleri Ucuz makinalar olup, bakim giderleri az ve ömürleri uzundur, Az yer tutarlar ve hafiftirler, Verimleri yüksektir (75 ila 95 %), Boşta çalışma tüketimi azdır (max 0 25 kw) Fazlar eşit yüklenmez, Kondansatör kullanılmazsa güç faktörü (Cos y) küçüktür, Her tür elektrod için uygun değildir, Boşta çalışma gerilimi yüksektir, Ark, az üflenir, Bakır, hafif metaller ve yüksek alaşımlı çeliklerin kaynağı için uygun değildir,

109 Alternatif akım tehlikeli olduğundan dar yerlerde ve kazan kaynaklarında kullanılamazlar. Kaynak Akım Üreteci Seçimi Bir kaynak akım üretecinin kapasitesini, en çok sağlıyacağı akım şiddeti ve relatil devrede kalma süresi belirler. Kaynak akım şiddeti, devrede kalma süresi ve ark gerilimi kaynak bağlantısının biçimi, büyüklüğü ve kaynak pozisyonu yardımı ile saptanır; doğal olarak işyeri şebekesinin gücü de bunu sınırlayan önemli bir etmendir. Bir kaynak akım üretecinin seçiminde şu konular gözönünde bulundurulmalıdır: Tasarlanan kaynak işlemleri için kullanılacak elektrodların türü, Tasarlanan kaynak işlemi için gerekli maksimum akım şiddeti, İşyerinde şebekeden çekilebilecek en çok güc, İş yeri şebekesinin faz sayısı ve gerilimi, Ön görülen devrede kalma oranı. Şekil: Çeşitli tür kaynak akım üreteçlerinin şebekeye bağlanma durumları.

110 Örtülü etektrod ile elektrik ark kaynağında kullanılan akım üreteçleri TS 676 ve TS 3777'de sınıflandırımışlardır. Kaynak Makineleri ile İlgili Bazı Deyimler Boşta Çalışma Gerilimi Kaynak makinesinin, kaynak yapmaya hazır durumda bulunup ancak kaynak yapılmadığı zaman kabloların bağlandığı noktalar arasındaki gerilime boşta çalışma gerilimi denir. Kaynağa başlarken elektrodun tutuşturulması işlemi esnasındakı gerilime de tutuşturma gerilimi denir ve uygulamadaki değeri, boşta çalısma geriliminin aynıdır. Uygulamada tutuşma gerilime yükseldikçe, tutuşmanın kolaylaştığı görülür; fakal emniyet açısından hiçbir zaman 120 V'u geçmesine izin verilmez; diğer taraftan bu gerilimin küçük olması da istenmez; zira, küçük tutuşturma gerilimleri tutuşmayı zorlaştırır, hatta olanaksız kılabilir. Çalışma Gerilimi Kaynak yaparken. yani ark yanarken kabloların bağlandığı klemenslerin arasındaki gerilime çalışma gerilimi denir. Standard çalışma gerilimleri aşağıda verilmiştir. Ark Gerilimi Kaynak yaparken parça ile elektrod ucunun arasındaki gerilime ark gerilimi denir. Kaynak Akımı Kaynak yaparken, yani kaynak devresinde ark yanarken, çalışma gerilimine karşı gelen akım şiddetine kaynak akımı adı verilir. Nominal İşletme El ile yapılan standart ark kaynağında normal işletmeyi örneğin, İsviçre Standardı'na göre şöyle tanımlayabiliriz;