İMAL USULLERİ PROJESİ

Transkript

1 İMAL USULLERİ PROJESİ KAYNAK 1.1 Kaynak Kabiliyeti 1.2 Gaz Kaynağı 1.3 Ark Kaynağının Esasları 1.4 Elektrik Ark Kaynağı 1.5 Gazaltı Ark Kaynağı 1.6 Tozaltı Kaynağı 1.7 Direnç Kaynağı 1.8 Özel Kaynak Yöntemleri DÖKÜM 2.1 Dökümün Tarifi ve Avantajları 2.2 Dökümde Katılaşma 2.3 Döküm Usulleri 2.4 Kum Dökümü 2.5 Kum Dökümünde Kalıplama Yöntemleri 2.6 Kum Dökümde Ergitme ve Döküm 2.7 Kokil Dökümü 2.8 Püskürtme (Basınçlı) Döküm 2.9 Savurma (Merkezkaç) Döküm 2.10 Alçı Dökümü 2.11 Kuyumcu Dökümü (Hassas Döküm) 2.12 Sürekli Döküm 2.13 Bitirme İşlemleri 2.14 Döküm Hataları ve Kontrolü PLASTİK ŞEKİL VERME 3.1 Plastik Şekil Değişiminin Esasları 3.2 Plastik Şekil Verme Usulleri 3.3 Haddeleme 3.4 Ekstrüzyon 3.5 Boru İmali 3.6 Plastik Saç İşleme Usulleri TALAŞLI İMALAT 4.1 Tarifi ve Kullanıldığı Yerler 4.2 Talaş Kaldırmanın Esasları 4.3 Takımlar 4.4 Talaşlı İmalat Usulleri 1

2 KAYNAK Kaynak, malzemelerin kaynak bölgesinde ısı ve/veya basınç yardımıyla ilave malzeme kullanarak veya kullanmadan birleştirilmesidir. Kaynak tekniği, gerçekte bir grup birleştirme yönteminin genel adıdır. Tablo 1. Ergitme Kaynak yöntemlerinin sınıflandırılması

3 2

4 Kaynak, uygulandığı malzeme türüne göre metal kaynağı veya plastik malzeme kaynağı olarak gruplandırılabilir. Ancak genel olarak kaynak, işlemin fiziksel prensibine göre Eritme kaynağı ve Basınç kaynağı olarak sınıflandırılır. Tablo 1 ve 2'de bu şekilde sınıflandırılan kaynak yöntemleri toplu halde gösterilmiştir. Tablo 2. Basınç kaynak yöntemlerinin sınıflandırılması

5 3

6 1.1. KAYNAK KABİLİYETİ Kaynaklı yapı elemanlarının imalat amacı, mümkün olan en düşük maliyette imal edilmesi, fonksiyonunu tam olarak yerine getirmesi ve işletmede uzun süreli kullanılmasıdır.metalsel malzemeden bir yapı elemanın kaynak prosesinde, belirli bir kaynak yönteminin kullanıldığı uygun bir imalat sürecinde, maddelerin kaynakla birleştirilmesi sözkonusudur. Burada kaynak bölgesinin yerel özelliklerinin ve birleştirilen parçaların tüm konstrüksiyona etkilerinin, önceden belirlenmiş koşullan sağlamam gerekir. Kaynak kabiliyeti, üç temel faktöre, Malzeme, Konstrüksiyon ve imalata aynı ağırlıkla bağlıdır. Kaynak kabiliyeti ile bu temel faktörler arasında, aşağıdaki üç özellik yeralır: - Malzemelerin kaynağa uygunluğu - Konstrüksiyonun kaynak emniyeti, ve - İmalatın kaynak yapılabilirliği. Bir kaynaklı imalat, belirli malzemelerden oluşturulmuş bir konstrüksiyon halinde, önceden tesbit edilmiş imalat şartlan altında, kolayca imal edilebiliyorsa, kaynak yapılabilirliğe sahip demektir. Tablo 3 de yukarıda sayılan faktörler birarada verilmiştir. Tablo3. Kaynak kabiliyetini etkileyen faktörler.

7 4

8 Bu özelliklerin herbiri, kendi içinde malzemeye, konstrüksiyona ve imalata bağlı olmasına rağmen ağırlıkları birbirinden farklıdır Bir malzeme, eğer belirli bir konstrüksiyon ve imalat şeklindeki özellikleri, kendisinden beklenen her talebe uygun bir kaynak kalitesine ulaşabiliyorsa, o malzeme kaynağa uygun demektir. Bir konstrüksiyon, eğer belirli malzeme ve imalat yöntemleri ile oluşturulduktan sonra, önceden tesbit edilmiş işletme şartlan altında kendisinden beklenene fonksiyonları yerine getirebiliyorsa, kaynak emniyetine sahip demektir. Kaynak işleminde tatminkar bir kalitenin sağlanması, özellikle aşağıdaki nedenlerle güçtür: - Kaynak işlemi, üretim sürecinde optimize edilmiş malzeme yapısına, sürekli olarak müdahale edilmesi demektir; çünkü termik olarak sinirli içyapı -dönüşümü, atmosferden.gaz kapma, birleştirme yüzeyindeki katışkılar nedeniyle, malzemenin mekanik teknolojik özellikleri değişir - Kaynak işlemleri, günümüzde hâlâ çoğunlukla elle veya ancak kısmen mekanize şekilde uygulanmaktadır. Bu nedenle mamullerin.kalitesi, diğer bir imalat yönteminde olmadığı kadar insana ve tekrarlanabilir performans açısından insanın yeteneklerine bağlıdır. - Kaynaklı birleştirmelerin kalitesinin değerlendirilme olanakları sınırlıdır. Özellikle eritme kaynağıyla birleştirilmiş kalın levhalarda, ayrıca içköşe ve bindirme dikişlerde mevcut muayene yöntemleri, güvenilir kalite değerlendirmesi açısından tatminkâr bilgi vermez. 1.2 GAZ KAYNAĞI Gaz kaynağı, gaz basınç kaynağı ve gaz eritme kaynağı alt gruplarına ayrılır Gaz basınç kaynağı, bir basınç kaynak yöntemidir. Gaz alevi, bu yöntemde, beton çeliklerinde olduğu gibi yalnızca birleşme yüzeylerini ısıtmakta kullanılır. Kaynak, sonradan basınç uygulaması altında tamamlanır. Bu bolümde sadece gaz eritme kaynağı ele alınmıştır. Gaz eritme kaynağı, en eski eritme kaynak yöntemlerinden biridir; ancak, TIĞ kaynağı gibi modern kaynak yöntemleri için öncülük etmiştir Gaz Eritme Kaynağının Prensibi Oksi-asetilen kaynağı olarak da bilinen gaz kaynağında ısı menbaı olarak bir alev kullanılır. Alevin oluşturulması ve sürdürülmesi için oksijen gibi bir yakıcı gaz gerekir. Alev, hem esas metali hem de kaynak bölgesine sevkedilen çubuk şeklindeki ilave metali eritir Gaz eritme kaynağı düşük yatırım maliyetiyle üniversal bir uygulama kabiliyetine sahiptir Gazların Özellikleri Oksijen Gaz eritme kaynağında Oksijen gibi bir yakıcı gaza ek olarak, yanmayı sürdürmek ve alev gücünü yükseltmek amacıyla bir yanıcı gaza gerek vardır. Kaynak için gerekli olan oksijen havanın ayrıştırılmasıyla elde edilir. Genel saflık derecesi % 99,5'tir. Gaz formunda veya sıvılaştırılmış olarak taşınır. Düşük miktarda tüketileceği zaman çelik tüplere gaz formunda depolanır. Tüplerin basıncı 150 ila 200 bar arasındadır ve hacimleri ise 40 ila 50 litredir. Çok sayıda tüketim noktasının bulunması gereken işletmelerde ise, tek tek tüplerden tüp bataryaları oluşturulabilir. Daha büyük tüketim durumunda, sınır 300 ila 1000 m 3 /ay arasındadır ve kullanım yerinde bulunan sabit tanklarda düşük sıcaklıklarda sıvılaştırılmış halde depolanır.

9 5

10 Yanıcı Gazlar Gaz eritme kaynağında yanıcı gaz olarak çoğunlukla asetilen (C 2 H 2 ) kullanılır. Prensip olarak Propan (CaHe) ve Doğalgaz (Metan (CH 4 )) gibi hidrokarbon bileşikleri de yanıcı gaz olarak kullanılabilir.asetilen, oksijenle yakıldığında, diğer gazlara oranla en yüksek alev gücünü verir. Bunun nedeni, sadece yüksek ısıl değeri değil, aynı zamanda asetilenin tutuşma hızının da en yüksek olmasıdır. Asetilen, öteden beri asetilen üretim cihazlarında üretilir Günümüzde ise üretildikten sonra tüplere doldurulmaktadır. Şekil 1. çekmeceli tipte bir asetilen üretim cihazının kesitini şematik olarak vermektedir. Kireç taşı ile karbonun ark ocağında reaksiyona, girmesiyle elde edilen kalsiyumkarbür (CaC 2 ), asetilen üretim cihazının çekmecesine yerleştirilir Burada üzerine dökülen su ile aşağıdaki denklem uyarınca reaksiyona girer: CaC 2 + 2H 2 O = C 2 H 2 + Ca(OH) 2 + Isı Oluşan gaz, cihazın üst kısımlarına çıkar. Günümüzde artık asetilen, çelik tüplerde depolanmış olarak kullanım yerine ulaştırılmaktadır. Asetilenin basıncı 2,5 bar'ın üzerine çıktığında, patlayarak kendisini oluşturan hidrojen ve karbona ayrıştığından tüplerin iç basıncı 1,5 barı aşmaz. Şekil 2. bir asetilen tüpünün kesitini göstermektedir. Tüp içinde bulunan gözenekli maddeye aseton emdirilmiş ve asetilen de bu aseton içinde eritilmiştir. Üst kısmında bulunan boşlukta, erimiş asetilen gaz haline geçer. Şekil 1.Çekmeceli bir asetilen üretim cihazının şematik gösterimi (karpit kazanı) Şekil 2. Bir asetilen tüpünün yapısı

11 6

12 Oksi-Asetilen Alevi Yanıcı gaz, oksijen etkisi altında, iki kademeli bir yanma ile yanar Üfleç ve Aksesuarları Gaz eritme kaynağında günümüzde büyük çoğunlukla enjektör tipi üfleçler kullanılmaktadır (Şekil 3). Yüksek basınca ayarlanan oksijen (2,5 bar) düşük basınçlı asetileni (O, 5 bar) tüpten emer Her iki gaz da üfleç içinde karışır ve yanma reaksiyonu, üfleç dışında meydana gelir. Şekil 3. Gaz eritme kaynağında kullanılan üfleç (şalümo). En yüksek sıcaklık, alevin koyu renkli konik kısmının yaklaşık 2 ila 5 mm önünde oluşur (Şekil 4). Asetilen oksijenle yandığında, 3200 C lik bir sıcaklık elde edilir En yüksek sıcaklığın oluştuğu bu nokta, kaynağın yapılması gereken yerdir. Şekil 4. Asetilen-oksijen alevi

13 7

14 Alev Ayarı Alev, yanıcı gaz / oksijen oranına göre oksitleyici (oksijeni fazla), nötr veya redükleyici (asetileni fazla) ayarlanabilir Birleştirme kaynağında, yumuşak çelikler ve CrNi çeliklerinin tamir kaynağında alev nötr ayarlanır Oksijeni fazla alevle pirinç kaynak edilirken, redükleyici alevle dökme demirin, alüminyumun kaynağında ve sert dolgu kaynağında kullanılır Gaz Eritme Kaynağında Çalışma Teknikleri Gaz eritme kaynağında, sağdan sola (sola kaynak) ve soldan sağa (sağa kaynak) olmak üzere iki teknik kullanılabilir. Sola kaynak yönteminde kaynak çubuğu alevin önünde giderken sağa kaynak tekniğinde alevin arkasından gelir (Şekil 5). Sola kaynak, 3 mm'ye kadar ince saçların birleştirme kaynağında kullanılır. Burada üfleç eğik tutulur ve alev daha çok eriyen esas metale doğru yönlendirilir. Böylece esas metalin ince bölgesinde erimiş bir nokta oluşturulur; bu şekilde sığ bir nüfuziyet (esas metalde erimenin oluştuğu derinlik) ve dolayısıyla düşük bir karışım (kaynak metali içinde esas metalin erime miktarı) elde edilir. Sağa kaynak tekniğinde ise, daha derin bir nüfuziyet elde edildiğinden ve daha emniyetli bir kaynak oluşturulabildiğinden daha kalın parçalar kaynak yapılabilir Kaplama kaynağında, zırhlanmanın aksine sağa kaynak tekniği kullanılır Gaz eritme kaynağı, birleştirme kaynağı olarak daha çok, alaşımsız ve düşük alaşımlı çelik boruların kıvrık alın, I ve V ağızların kaynağında kullanılır. Düşük eritme gücü nedeniyle ekonomik uygulama alanı yaklaşık 4,5 mm cidar kalınlığına kadar ve 150 mm çapa kadar boruların kaynağıyla sınırlıdır. Şekil 5. Gaz eritme kaynağında çalışma teknikleri

15 8

16 Gaz eritme kaynağının diğer bir uygulama alanı, dökme demirlerin sıcak kaynağıdır. Bu uygulamada parça kızıl renge kadar tavlanır ve aynı tür ilave malzemeyle kaynak yapılır. Kaynaktan sonra yavaş soğuma sağlanır Gaz Eritme Kaynağında Görülen Kaynak Hataları Kaynak dikiş hataları (süreksizlikler) gaz kaynağında en çok, uygun olmayan ağız hazırlığı veya kaynakçının yanlış çalışma tekniğinden doğar. En çok rastlanan kaynak hataları, yetersiz nüfuziyet, yanma oluğu, birleşme azlığı ve gözenektir Ayrıca oksit kalıntıları ve çatlaklar da oluşabilir. Yetersiz nüfuziyet, genellikle kök aralığının çok dar olmasından doğar Bu durum, kaynak sırasında puntalama yerlerinin dayanamamasına yolaçan büzülmeden de ileri gelebilir. Yanma olukları, kaynak ilave çubuğunun kaynak ağzının her iki yanına eşit derecede yığılmamasından doğar. Çoğunlukla üflecin hatalı tutuluşu da bu hatanın oluşumunda etkilidir Birleşme hataları, birleşme bölgesindeki veya iki kaynak pasosu arasındaki soğuk yerlerdir ve seçilen üfleç büyüklüğünün kaynak edilecek malzeme kalınlığına uygun olmaması veya kaynağın çok hızlı yapılması durumunda ortaya çıkar. Yavaş kaynak hızında dahi, öne akan kaynak banyosu nedeniyle birleşme hataları oluşabilir. Gaz eritme kaynağında gözenekler, kaynak metalinde karbonmonooksit oluşumu nedeniyle ortaya çıkar. Kaynak metalinde yüksek oranda karton içeriği bulunması halinde, alevin yanlış ayarlanmış olması sonucu karbonmonooksit oluşabilir ARK KAYNAĞININ ESASLARI Ark, bir tür gaz deşarjıdır. Kaynak sırasında hareketli İletken çubuk (elektrod), akım devresini kapatır (tamamlar). Arkın tutuşturulması ve sürdürülmesi için bir akım üreteci gereklidir. Akım üreteci, gerekli yüksek akım şiddetini ve düşük gerilimi sağlar Ark Hava, normal şartlar altında kötü bir elektrik iletkenidir. Arkın tutuşturulması ve sürdürülmesi için ilk olarak elektrik iletkenliğinin sağlanması gerekir. Bu durum iyonizasyon olarak adlandırılır. Bu durumda elektrod ile parça arasındaki boşlukta bulunan havanın molekülleri ve diğer gazlar, ilk olarak dissosiye olur ve daha sonra da elektronlar ve iyonlar açığa çıkar Ark içindeki elektronlar ve iyonlar, yük taşıyıcı olarak görev yaparlar. Pozitif ve negatif yük taşıyıcılar, ark içinde kendilerine uygun kutba doğru hareket ederler; diğer bir deyişle elektronlar anoda (pozitif kutba) doğru giderken iyonlar katoda (negatif kutba) doğru hareket eder. Bu nedenle ark içinde her iki yönde cin kutuplu bir akım akışı mevcuttur (Şekil 6). Şekil 6. Ark akım akışı

17 9

18 Arkta akımın ve gerilimin değişimi, arkın karakteristik eğrisi ile gösterilir. Düşük akım bölgesinde (Ayrton Bölgesi) artan akımla gerilim çok fazla düşerken, kaynağa uygun Ohmik bölgede ark geriliminin artmasıyla akım da artar (Şekil 7). Uzun bir ark, kısa arka göre aynı akım şiddetinde ancak daha yüksek gerilimde yanar Manyetik Ark Üflemesi Şekil 7. Ark karakteristiği Akım taşıyan her iletkenin çevresinde olduğu gibi arkın çevresinde de bir manyetik alan oluşur Burada akım, elektroddan ark yoluyla parçaya geçer ve parça kutuplama klemensine doğru ilerler Manyetik alan. ark bölgesinde bükülür ve başka bir yöne doğru genişler (Şekil 8). Azalan manyetik kuvvet hatları yoğunluğunun bulunduğu bu alanda ark, bir saptırma etkisiyle karşılaşır. Bu olaya ark üflemesi denir. Şekil 8. Çevresindeki manyetik alan nedeniyle arkın sapması Diğer bir manyetik sapma nedeni, demirin manyetik iletkenliğinin havanınkinden daha fazla olmasıdır Büyük ferromanyetik demir küt leleri, bu nedenle arkı kendisine çeker (Şekil 8-b). Aynı durum, ferromanyetik bir saçın kenarının kaynağı sırasında da gerçekleşir (Şekil 8-c). Bu durumda ark içeriye doğru sapar.

19 10

20 Arkın sapması nedeniyle birleşme hataları oluşabilir Bu nedenle kaynakçının elektroda uygun bir eğim vererek ark sapmasını doğrultması gerekir. Parça kutup klemensinin ark üzerindeki etkisi de aşağıdaki durumlarda olduğu gibi pozitif yönde kullanılabilir: a) Cürufun yeteri kadar kalın olmadığı yüksek kaynak hızlarında, parça kutup klemensi uzaklaştırılmalıdır. b) Kaynak banyosu ve cürufun birlikte akma tehlikesinin olduğu düşük kaynak hızlarında parça kutup klemensine doğru kaynak yapılmalıdır. c) Büyük demir kütlelerin çekme etkisi, kütlelerin uygun şekilde yerleştirilmesiyle giderilebilir. Alternatif akımla kaynakta üfleme etkisi, doğru akımla kaynağa göre oldukça düşüktür Ağır üfleme koşullan altında alternatif akımın kullanılması tavsiye edilir örneğin çok telli tozaltı kaynağı gibi uygulamalarda, tellerin tümü doğru akımla kaynak yapıyorsa, arkın üfleme etkisi, her bir arkın kendi etkisi nedeniyle şiddetlenebilir Böyle durumlarda iki telli tozattı kaynağında, öndeki telin doğru akımla arkadaki telin alternatif akımla yüklenmesi uygun olacaktır. Üç telli uygulamalarda ise, öndeki tel doğru akımla ortadaki ve arkadaki tellerin alternatif akımla yüklenmesi üfleme etkisinin şiddetini oldukça azaltır Ark Kaynağında Malzeme Geçişi Ark içinde kaynak ilave malzemelerinin geçişi damlalar şeklinde gerçekleşir Damlanın elektrod ucundan erimesi ve kopması, değişik kuvvetlerin etkisi altında meydana gelmektedir Malzeme Geçiş Türleri Malzeme geçişi, her kaynak yönteminde ve bir yöntem içinde örtü, toz veya koruyucu gaz türüne göre farklılıklar gösterir. Asit veya rutil örtülü çubuk elektrodlar halinde damlalar, elektrod örtüsünün iç kraterindeki elektrodun sıvı ucunda yapışık gaz patlamaları şeklinde gerçekleşir (Şekil 9). Bazik örtülü elektrodlarda malzeme geçişi iri damlalıdır ve belirli zaman aralıklarında, elektrod ucu ile erimiş kaynak banyosu arasında kısa devre oluşur (Şekil 10), Kısa devrenin çözülmesi, damlanın elektrodun ucundan emilmesini sağlayan erimiş banyonun yüzey gerilimi tarafından gerçekleşt irilir. Şekil 9. İçten patlamalı damlalar. Şekil 10. Kısa devrede damla geçişi

21 11

22 Benzer bir malzeme geçişi MAG-kısa ark kaynağında görülür. Şekil 11'de gösterilen kısa devre sırası, düzenli aralıklarla tekrarlanır. Damla büyüklüğü ve damla frekansı, malzeme ve koruyucu gaz türüne bağlıdır. Şekil 11. Kısa arkta devre çevrimindeki aşamalar. a) elektrod ucunda bir damla oluşur. b) kısa devrenin parça tarafındaki erimiş banyoda başlaması c) sıvı elektrod malzemesi akar d) sıvı köprü incelir e) ark tekrar tutuşur. MIG/MAG kaynağında üst güç bölgesi, her bir koruyucu gaz türüne göre uzun ark veya sprey ark şeklinde gerçekleşebilir. Sprey arkta malzeme geçişi, esas olarak Pinch etkisi altında meydana gelir. Pinch etkisi, elektromanyetik bir kuvvettir Şekil 12'de gösterildiği gibi, çevredeki manyetik alanın radyal bileşeni, damlayı büzer ve kopmaya zorlar Yeteri kadar şiddetli Pinch etkisi, fiziksel olarak sadece inert gazlar veya argonca zengin karışım gazlar halinde oluşur. Karbondioksit veya CO 2 ce zengin karışım gazlar halinde, bu yüzden iri küresel taneli, bazen kısa devreli de olabilen malzeme geçişli uzun ark oluşur. Şekil 12. Pinch etkisinin şeması 1.4. ELEKTRİK ARK KAYNAĞI Elektrik ark kaynağı gönümüzde MIG/MAG kaynağından sonra en yaygın uygulamaya sahip kaynak yöntemidir. Bu yöntemde arkı eriyen bir çubuk elektrod ile iş parçası arasında yanar, Ark ve kaynak banyosu, havanın zararlı etkilerinden, elektrod tarafından sağlanan gazlar ve/veya cüruf ile korunur.

23 12

24 Yöntemin Prensibi Şekil 13'de elektrik ark kaynağının prensip şeması verilmiştir Hem ark taşıyıcı hem de kaynak ilave malzemesi olarak görev yapan çubuk elektrod, etektrod pensesi ile kaynak kablosu aracılığıyla akım üretecinin bir kutbuna bağlanır. Diğer kutup, parça kablosu ve parça klemensi aracılığıyla iş parçasına tutturulur. Elektrik ark kaynağında hem doğru hem de alternatif akım kullanılabilir. Ancak elektrodların bazı türleri alternatif akımla kaynak yapılabilir. Akım üreteci, düşen tip statik karakteristiğe sahiptir Çubuk Elektrodlar Şekil 13. Elektrik ark kaynağının çalışma prensibi Günümüzde örtülü çubuk elektrodlar kullanılmakta olup, çıplak örtüsüz elektrodlar terkedilmiştir. Elektrodlar mekanik veya hidrolik tahrikli ekstrüzyon preslerinde üretilir Bağlayıcı olarak camsuyu kullanılır. Presten çıkan elektrodlar bir kurutma fırınında kurutulur. Elektrodların örtüleri ince, orta kalın veya kalın olabilir Örtünün Amacı ve Etkileri Elektrod örtüsünün görevleri Tablo 4'de verilmiştir. En önemli görevleri, arkın tutuşmasını ve sürdürülmesini sağlamak, cüruf ve koruyucu gaz oluşturarak kaynak banyosunu çevre atmosferden korumak ve metalurjik olarak etkilemektir. Şekil 14 ve 15'de ise elektrod örtüsünün görev ve fonksiyonlarıyla ilgili şematik bilgiler verilmiştir. Arkın iletkenliğini iyileştirmek için : - daha kolay tutuşma sağlar; - daha iyi kaynak özellikleri oluşturur. Bir cüruf oluşturarak; - damla büyüklüğünü etkiler; - ark içindeki damlaları ve kaynak banyosunu zararlı etkilerden korur; - katılaşan banyoya form verir; - hızlı katılaşmayı önler. Bir koruyucu gaz örtüsü oluşturur: - organik maddelerden; - karbonatlardan (örneğin CaCQ 3 ) - Deoksidasyon ve bazen alaşımlama etkisi yapar. Tablo 4. Elektrod örtüsünün görevleri

25 13

26 Şekil 14. Elektrod örtüsünün görevleri Şekil 15. Elektrod örtüsünün kalınlığı

27 14

28 Örtü Türleri TS EN 499'a göre dört temel örtü türü vardır. Bunlar selülozik, asit, rutil ve bazik'tir Şekil 16, bu örtülerin bileşimlerini ve damla geçiş türlerini vermektedir. Şekil 16. Önemli örtü türlerinin analizleri ve damla geçişleri Esas örtü türleri yanında TS EN 499'da bazı karışım örtü türleri de tanımlanmaktadır: A B C R RR RC RA RC Asit örtülü Bazik örtülü Selülozik örtülü Rutil örtülü Kalın rutil örtülü Rutil selülozik örtülü Rutil asit örtülü Rutil bazik örtülü Kaynak Tekniği Elektrod, kaynakçı tarafından tam izole edilmiş kaynak pensesine takılır.seçilen elektrod pensesinin, uygulanacak akım şiddeti büyüklüğüne uygun olması gerekir. Akım şiddeti (amperaj), akım üretecinde uygun karakteristik eğrisi seçilerek ayarlanır. Ark gerilimi, kaynakçı tarafından ark boyu tesbit edilerek ayarlanır Burada ark boyu arttıkça ark gerilimi artar. Arkın tutuşturulması, elektrod ile iş parçası arasında kısa devre oluşturularak sağlanır. Daha sonra elektrod hemen yukarıya uygun ark boyuna kaldırılır ve ark tutuşturulmuş olur. Bu tutuşturma işlemi, hiçbir zaman kaynak ağzı dışında yapılmamalı ve kaynağa devam edildiğinde hemen üzerinden geçilecek bir noktada yapılmalıdır. Bazik elektrodlar gibi başlangıç gözeneği eğilimli elektrodlar halinde tutuşturma işlemi, bir önceki pasonun bittiği yerin birkaç milimetre önünde yapılmalı ve ark hemen başlangıç noktasına getirilmelidir Böylelikle ilk damlaların düştüğü tutuşturma yeri tekrar eritilmiş olur ve başlangıç gözeneklerinin bertaraf edilmesi sağlanır. iş parçaları, bir pozisyoner veya fikstür düzeneğinde kaynak yapılacakları pozisyona getirilmiyorsa, kaynaktan önce çoğunlukla puntalanmaları gerekir. Puntalamada tekrar tutuşma özelliği iyi olan elektrodlar kullanılmalıdır. Bu tür elektrodlar öncelikle R, RR ve RC türündedir. Punta dikişleri, esas kaynak sırasında kırılmayacak derecede kalın olmalıdır. ince

29 15

30 saçlarda distorsiyondan (çarpılma, kasılma, büzülme vs. şeklindeki şekil bozuklukları) kaçınmak için sadece nokta şeklinde puntalama yapılmalıdır Şekil 17 de elektrod hareketleri, parçaların pozisyonlarına göre verilmiştir. Şekil 17.Elektrik ark kaynağında parça pozisyonuna göre elektrod hareketleri Elektrik Ark Kaynağında Kaynak Hataları Elektrik ark kaynağında görülen en önemli kaynak hataları, yanma oluğu, cüruf kalıntıları, gözenek ve uç krater lunkeridir.yetersiz nüfuziyet veya kökte erime azlığı gibi hatalar, yönteme özgü olmayıp kaynakçının becerisiyle ilgilidir. Benzer şekilde çatlak oluşumu da malzemeyle yakından ilgilidir.şekil 18 de bazı temel hataların nedenleri açıklanmaktadır. Şekil 18. Kaynak dikiş hataları ve muhtemel nedenleri

31 16

32 1.5. GAZALTI ARK KAYNAĞI Gazaltı kaynağı, kaynak bölgesinin bir koruyucu gaz yardımıyla korunduğu kaynak yöntemler grubudur. Kullanılan koruyucu gaz türüne göre ve elektrodun ark taşıyıcı olup olmadığına göre alt gruplara ayrılmaktadır. Günümüzde en çok uygulanan kaynak yöntemidir. Tablo 1.9, gazaltı kaynak yöntemlerinin sınıflandırılmasını vermektedir Tungsten Inert Gaz (TIG) Kaynağı TIG kaynağının prensibi Şekil 19'da gösterilmiştir. Ark, tungstenden mamul erimeyen bir elektrod ile iş parçası arasında yanar Tungsten elektrodla eşeksenli olarak beslenen koruyucu soy (Argon, Helyum) hem erimiş kaynak banyosunu hem de elektrodu korur. Kaynak ilave malzemesi olarak kaynak bölgesine elle beslenen çubuk formundaki teller kullanılır TIG Kaynak Donanımı TIG kaynağı için kullanılan donanımın temel elemanları, akım üreteci, kontrol ünitesi ve ucunda torç olan hortum paketidir (Şekil 20). Hortum paketinin içinde elektrik kabloları, soğutma suyu hortumları, koruyucu gaz hortumu ve kontrol ünitesinin kabloları bulunur. TIG kaynağı için kullanılan akım üreteçleri, düşen tip statik karakteristiğe sahiptir. Kural olarak doğru akımla kaynak yapılır. Soğuk negatif kutup elektroda ve pozitif kutup da iş parçasına bağlanır. Şekil 19. TIG kaynağının prensibi Şekil 20. Su ile soğutulan TIG kaynak donanımı

33 17

34 Alüminyum gibi bazı malzemeler, alternatif akım kullanımını gerektirir. Doğru akım üreteci olarak hemen hemen sadece redresörter ve inverterler kullanılır. Transformatörler alternatif akım verir. Birleşik cihazlarla Nem alternatif hem de doğru akımla kaynak yapılabilir Tungsten elektrodfar, yüksek erime sıcaklığına (3450 C) sahiptir ve toz metalürjisi ile üretilir. Saf tungsten elektrodlar yanında toryumoksrt (ThO 2 ), zirkonyumoksrt (ZrO 2 ) ve lantanoksit (LaO 2 ) ile alaşımlandırılmış elektrodlar da vardır Tungsten elektrodlar EN 26848'de standartlaştırılmıştır. TIĞ kaynağında kullanılan kaynak çubuk ve telleri, kural olarak esas metal ile aynı kimyasal bileşimdedir Sıcak haddelenmiş tellerden soğuk çekme yöntemiyle üretilirler. Koruyucu gazlar EN 439'da standartlaştırılmıştır. TIG kaynağında sadece inert (soy) gazlar kullanılır. Koruyucu gaz olarak çoğunlukta Argon kullanılmaktadır Helyum'a oranla arkın tutuşması daha kolaydır ve düz bir dikiş yüzeyi ve parmak şeklinde bir nüfuziyet ortaya çıkar Argona Helyum karıştırıldığında daha derin bir nüfuziyet elde edilir Kaynak Tekniği Alaşımsız ve düşük alaşımlı çelikler, paslanmaz çelikler, nikel esaslı alaşımlar ve bakır esaslı alaşımlar gibi çoğu malzeme, doğru akımla (negatif kutup) kaynak edilir. Bazen darbeli akım da kullanılır. Alüminyum, magnezyum ve alaşımlarında alternatif akım gerekir Bu malzemeler yoğun ve yüksek sıcaklıkta eriyen oksit tabakalarına sahiptir. Bu tabakalar kaynak banyosuna erişmeyi ve ilave malzemenin kaynak metaline katılmasını kolaylaştırır. Bu nedenle oksit tabakalarının uzaklaştırılması gerekir. Bu işlem, ark içindeki elektrik yüklü parçacıklar tarafından yapılır. Şekil 21'de alternatif akımda arkın oksit tabakasını temizleme etkisi gösterilmiştir. Şekil 21. Alüminyumun TIG kaynağında alternatif akım pozitif yarı dalgasında oksit tabakasının uzaklaşması.

35 18

36 Akım şiddeti, akım üretecinde belirli bir karakteristik eğrisinin seçilmesiyle ayarlanır Ark gerilimi ise, ayarlanan ark boyuyla ve kullanılan koruyucu gazla belirtenin Artan akım şiddetiyle nüfuziyet derinliği de artar ancak eriyen kütlenin formu, elektrod ucunun şekline bağlıdır (Şekil 22). Sivri uçlu bir elektrod, dar ve derin bir nüfuziyet verirken küt uçlu bir elektrod, alternatif akımda akım yüklenebilirliğini arttırırken sığ ve geniş bir nüfuziyet verir. Şekil 22. Doğru akımla TIG kaynağında elektrod ucunun nüfuziyet şekline etkisi Ark, elektrod iş parçasına temas ettirilmeden tutuşturulun Bu amaçla darbe şeklindeki birkaç bin Voltluk yüksek gerilim, elektrod ucu ile parça arasındaki mesafe birkaç milimetre iken tutuşmayı sağlamaktadır, TIG kaynağında genel olarak sola doğru kaynak yapılır Diğer kaynak yöntemlerine göre kaynak hızı daha düşük olduğundan, alüminyum ve paslanmaz çelikten mamul parçaların TIG kaynağında kök tarafında da bir yanma görülür Bu nedenle kök tarafının da koruyucu gazla korunması gerekir Darbeli Akımla Kaynak Modern TIG kaynak tesisleri, özellikle de tam otomatik TIG kaynağı uygulamaları, darbeli bir doğru akım kullanmaktadır Darbeli TIG kaynağında birkaç Hz'Hk bir frekansta bir düşük "temel akım" ve yüksek bir darbe üstüste bindirilir (Şekil 23). Gerilim de akım darbesi ile aynı ritme sahiptir Temel akım, ark sönmeyecek dereceye ayarlanır. Nüfuziyet için darbe akımı gerekir. MIG/MAG darbeli ark kaynağının aksine TIĞ darbeli ark kaynağında çok daha düşük darbe frekansı ayarlanır. Şekil 23. Darbeli akımda temel akım ve darbe akım

37 19

38 TIG Kaynağında Kaynak Hataları TIG kaynağı, hata oluşturmaya eğilimli değildir. Yönteme özgü hatalar (süreksizlikler), gözenek, tungsten kalıntısı ve oksit kalıntılarıdır. Alüminyumun kaynağında gözeneğin nedeni hidrojendir. Esas metalin ve kaynak çubuğunun üzerindeki oksit tabakası higroskopiktir Bu nedenle kaynak metaline hidrojen girme eğilimi çok kuvvetlidir. Kaynaktan önce fırçalama veya taşlama ile oksit tabakalarının uzaklaştırılmaları gerekir. Tungstenin yüksek erime sıcaklığı nedeniyle kaynak sırasında nadiren tungsten kalıntısı oluşabilir Bu kalıntılar, röntgen filmlerinde aydınlık lekeler halinde görülür: Tungsten kalıntılarının nedenleri, aşın akım yüklemesi sonucu elektrod ucunun erimesi veya kaynak sırasında ya da tekrar tutuşma sırasında elektrodun ucunun kaynak banyosuna temas etmesidir. Oksit kalıntıları genellikle ilave telin ucundaki damlaların oksitlenmesi nedeniyle kaynak banyosuna karışabilir. Bu nedenle ilave telin kızgın ucu, koruyucu gaz örtüsünün dışına çıkarılmamalıdır Plazma Kaynağı Plazma kaynak yöntemi, TIG kaynağında olduğu gibi erimeyen bir tungsten elektrod ve soy bir koruyucu gaz yardımıyla yapılır Ancak TIĞ kaynağına göre ark, özel bir torç yapısı tarafından sınırlanmış ve büzülmüştür Arkın sınırlanması, özel torç konstrüksiyonu sayesinde gerçekleşir Bu mekanik sınırlamaya ek olarak, ark, meme dışından akan soğuk koruyucu gaz tarafından da termik olarak büzülür. Şekil 24'de plazma kaynağının prensip seması verilmiştir. Şekil 23. Plazma kaynağının prensibi

39 20

40 Plazma kaynak donanımı, TIG kaynak donanımına benzer. Akım üreteci olarak redresör veya düşen statik karakteristikti inverter kullanılır. Yüksek ısıl yükleme nedeniyle elektrod, akım üretecinin negatif kutbuna bağlanır. Alüminyumun kaynağında transformatör de kullanılabilir. Bakır kaynağında ise elektrod akım üretecinin pozitif kutbuna bağlanır. Koruyucu gaz olarak Ar/He karışımı kullanılır Plazma Kaynağının Sınıflandırılması Plazma kaynağı birkaç bakımdan sınıflandırılabilir. Ark Türüne Göre Sınıflandırma Ark türüne göre sınıflandırma, taşıyıcı ark ve taşıyıcı olmayan ark şeklinde yapılır (Şekil 25). İlk durumda taşıyıcı arkla kaynak durumunda) akım üreteci, tungsten elektrodla parça arasında, taşıyıcı olmayan arkla kaynak sırasında ise, tungsten elektrod ile su soğutmalı bakır meme arasında bulunur. Bu durumda ark, torç içinde yanar ve sadece huzme formundaki sıcak gaz halinde akar. Plazma kaynağının bu türüne plazma huzme kaynağı adı verilir. Ancak bu tip plazma, kaynağa uygun değildir. Taşıyıcı olmayan ark daha çok plazma ile püskürtme işleminde kullanılır. Taşıyıcı arkta kaynak, genellikle plazma ark kaynağı olarak adlandırılmaktadır Plazma gazı olarak meme içinde bu nedenle merkezleme gazı olarak da bilinen kolayca iyonize olabilen Argon kullanılır. Bunun dışında kaynak bölgesini koruyucu etkide yapar. Şekil 25. (A) TIG kaynağında serbest ark, (B) plazma kaynağında sınırlanmış taşıyıcı ark ve (C) sınırlanmış taşıyıcı o lmayan ark. Kaynağın Amacına Göre Sınıflandırma Kaynağın amacına göre plazma kaynağı, plazma birleştirme kaynağı ve plazma doldurma kaynağı olarak sınıflandırılır. Plazma birleştirme kaynağı, diğer eritme kaynak yöntemleri gibi uygulama alanına sahiptir. Ancak yüksek eritme gücü nedeniyle özellikle yüksek sıcaklıkta eriyen ve oksitlenmeye duyarlı malzemelerin kaynağında kullanılır, örneğin ostenitik CrNi ve CrNiMo çelikleri, ayrıca nikel esaslı metaller, titanyum ve zirkonyum alaşımları plazma kaynağı ile kaynak

41 21

42 yapılabilir Alüminyum ve alaşımlarının kaynağında, tıpkı TIG kaynağında olduğu gibi alternatif akım kullanılmalıdır. Plazma doldurma kaynağı ise, plazma toz ve plazma sıcak tel kaynağı olarak iki alt gruba ayrılır. Her iki yöntem de aşınma ve korozyona dayanıklı tabakaların elde edilmesi işlemlerinde kullanılır. Şekil 26'da prensip şemaları verilmiştir. Şekil 26. Plazma toz doldurma kaynağı (solda) ve plazma sıcak tel doldurma kaynağı (sağda) Plazma Kaynağı ile TIG Kaynağının Karşılaştırılması Şekil 27'de her iki yöntem değişik açılardan karşılaştırmıştır. Şekil 27. TIG ve Plazma kaynak yöntemlerinin çeşitli yönlerden karşılaştırılması.