Aynı veya benzer alaşımlı maddelerin ısı tesiri altında birleştirilmelerine Kaynak adı verilir.

Transkript

1 18:3 BİRLEŞİM ELEMANLARI (KAYNAKLI BİRLEŞİMLER) 1 Kaynak nedir? Aynı veya benzer alaşımlı maddelerin ısı tesiri altında birleştirilmelerine Kaynak adı verilir Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 1

2 18:3 Neden Kaynaklı Birleşim? Kaynakla, ilave bağlayıcı elemanlara gerek olmadan birleşimler hızlı bir biçimde yapılabilmektedir. Estetik olarak güzel bir görünüme sahiptir. Yapı dışında perçin ve cıvatalar gibi çıkıntılar oluşturmazlar. Farklı dayanım değerlerine ve farklı kalınlıklara sahip çelik elemanların birleşimi mümkündür. Kaynağın ğ çok yönlü uygulanabilirliği, liği diğer birleşim i elemanlarına göre, tasarımcılara büyük bir serbestlik sağlamaktadır. 3 Kaynaklı tasarım: 1. Birleşim ş tipi, p,. Kaynak türü, 3. Kaynak boyutları, 4. Kaynaklanacak esas metallerin dayanım ve türlerine göre gerekli kaynak metali dayanımının Belirlenmesi aşamalarından oluşur Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü

3 18:3 Kaynak Çeşitleri; Kaynak, tatbik edileceği malzemenin cinsine göre; Plastik malzeme kaynağı Metal kaynağı, Olarak iki gruba ayrılır. 5 Pastik Malzeme Kaynağı? Aynı veya farklı cinsten termoplastik (sertleşmeyen plastik) malzemeyi ısı ve basınç kullanarak, aynı cinsten bir plastik ilave malzemesi katarak veya katmadan birleştirmeye Pastik Malzeme Kaynağı denilir Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 3

4 18:3 Metal Kaynağı Nedir? Metalik malzemeyi, ısı veya basınç veya her ikisini i i birlikte kullanarak, k aynı cinsten ve erime aralığı aynı veya yaklaşık bir malzeme katarak (elektrot) veya katmadan birleştirme ş işlemine Metal Kaynağı denir. 7 Kaynak, uygulanış şekline göre de; Basınç Kaynağı Ergitme Kaynağı Olarak iki gruba ayrılır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 4

5 18:3 Basınç Kaynağı; Isı metallerde plastik kıvam oluşturacak derecede ise bu durumda Basınç kaynağı yapılmış olur. 9 Basınç kaynağı uygulaması Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 5

6 18:3 Ergitme Kaynağı? Bu yöntemde, metallerin kaynaklanacak kısımları uç uca veya yan yana getirilerek yüksek derecede ısıtılarak eritilmesi sonucu kaynaklama işlemi yapılır. Kaynaklama sırasında elektrot (ilave metal), eriyerek parçalar arasındaki boşluk veya köşeleri doldurur. Soğuma sonunda birleşme sağlanmış olur. 11 Kaynak yapılan bir parçada kaynak bölgesini; 1. Erime Bölgesi. Isının Tesiri Altında Kalan Bölge (ITAB) Olarak ikiye ayırmak mümkünüdür Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 6

7 18:3 Erime bölgesi; Kimyasal birleşim olarak esas metal ve kaynak metali (elektrod) karışımından oluşan bölgedir. Isıl Yayınımı Bölgesi Kaynak Yüzü Isının Tesiri Altında Kalan Bölge; Kaynak sırasında uygulanmış olan ısının oluşturduğu çeşitli ısıl çevirimlerden ii etkilenmiş i ve dolayısıyla içyapı değişimine uğramış olan bölgedir. Kök Isıdan Etkilenmiş Bölge Isının Tesiri Altında Kalan Bölge 13 Isının Tesiri Altında Kalan Bölge Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 7

8 18:3 Kaynaklama işlemi sırasında ITAB hızlı bir şekilde ısınmakta ve sonra da parça kalınlığına, kaynağa uygulanan enerjiye ve kaynaklanan metallere uygulanan ön tav sıcaklığına bağlı olarak da hızlı bir biçimde soğumaktadır. Bu hızlı ısınma ve hızlı soğumanın bir sonucu olarak, kaynaklanan metalik malzemenin birleşimine göre, sert ve kırılgan bir bölge oluşur. Bu bölge kaynak bağlantısının en kritik bölgesidir ve birçok çatlama ve kırılmalar bu bölgede oluşmaktadır. 15 Kaynak hasarları Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 8

9 18:3 Çelik yapı uygulamalarında yaygın olarak kullanılan eritme kaynağı çeşitleri: 1. Gaz eritme kaynağı. Elektrik ark kaynağı Metal arkı ile kaynak Koruyucu gazla kaynak (Gaz altı kaynağı) TIG kaynağı MIG kaynağı Toz altı kaynağı Gaz Eritme Kaynağı Kaynak için gerekli ısının, biri yanıcı diğeri yakıcı olan gazların yakılmasıyla oluşan alevden elde edildiği kaynağa Gaz eritme kaynağı denilir. Yakıcı gaz olarak çoğunlukla Oksijen kullanılır. Yanıcı gaz olarak ise aşağıdaki gazlardan biri i kullanılmaktadır. l kt Gaz Eritme Kaynağında Kullanılan Yanıcı Gazlar Asetilen,(CH) Hidrojen, (H) Metan, (CN4) Propan, (C3H8) Bütan, (C4H10) Propan-Bütan karışımı, (LPG) Havagazı, Benzin ve Benzol buharı Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 9

10 18:3 Gaz eritme kaynağında, yanıcı gaz olarak genellikle Asetilen gazı kullanılır. Bunun nedeni, asetilen gazının alev sıcaklığının, tutuşma hızının ve ısıl değerinin diğerlerine nazaran daha yüksek olmasıdır. Bun nedenle, gaz eritme kaynağı denilince akla Oksi-Asetilen Kaynağı gelir. 19 Kaynakçı Çakmağı Çalışma Basınç Manometresi Tüp Basınç Manometresi Üfleç Asetilen Ayar Ventili Oksijen Ayar Vantili Oksijen Basınç Ayar Düzeneğiğ Çalışma Basınç Manometresi Oksijen Hortumu Asetilen Basınç Ayar düzeneği Asetilen Hortumu Tüp Basıncı Manometresi Asetilen Tüpü Oksijen Tüpü Oksi-Asetilen kaynağı donanım şeması Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 10

11 18:3 Bu yöntemle çekilen kaynak dikişlerinin mukavemeti düşüktür, Çelik yapılarda, kuvvet aktaran dikişler için kullanılmaz. Bu yöntem, özellikle levha ve profillerin kesilmesi için kullanılır. Bu işleme Otejen Kesme denilir. 1 Otejen kesme 6-30 Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 11

12 18:3 Plazma kesme 3. Elektrik Ark Kaynağı Elektrik ark kaynağında kaynak için gerekli ısı, elektrik arkı tarafından sağlanır. Günümüzde en yaygın kullanılan Eritme kaynağı yöntemi Elektrik ark kaynağı yöntemleridir. Elektrod Pensesi Elektrod Akım Üretici Elektroda İş Parçası İş Parçasına Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 1

13 18:3 Günümüzde çelik yapılarda kullanılan Elektrik Ark Kaynağı türleri; Elektrod Kaynağı Toz Altı Elektrik Arkı Kaynağı Gaz Altı Elektrik Arkı Kaynağı 5 Elektrik Ark Kaynağında Uygulanan Birleştirme Türleri Kaynak tasarımında uygulanan birleştirme türleri beş grupta toplanabilir; Alın birleştirmeleri, İç köşe birleştirmeleri, Dış köşe birleştirmeleri, Bindirme birleştirmeleri, Kıvrık alın birleştirmeleri. Birleştirme türleri Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 13

14 18:3 Alın birleşimleri 7 İç köşe birleşimleri Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 14

15 18:3 Dış köşe birleşimi Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 15

16 18:3.1. Elektrod Kaynağı Kaynaklama işlemi örtülü elektrot kullanılarak yapılır, 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 da kaynak dikişini örterek kaynak bölgesinin korunmasını sağlar. 31 Elektrod kaynağı uygulaması Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 16

17 18:3 Elektrot kaynak donanımları 33 Kaynak Donanımları Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 17

18 18:3 Kaynak Pozisyonerleri 35 Elektrod Kaynağında Uygulanan Kaynak Pozisyonları Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 18

19 18:3.. Toz Altı Elektrik Ark Kaynağı Otomatik ve güçlü bir kaynak yöntemidir, Kaynaklama işlemi süresince, kaynak bölgesine bir toz dökülür, kaynak arkı bu toz altında kalır ve etrafa zararlı kaynak ışınları yayılmaz, Toz Borusu Kaynaklama işleminde örtüsüz elektrod kullanılır, Elektrod, kaynak ortamına bir mekanizma tarafından otomatik olarak gönderilir, Ark enerjisinin büyük bir kısmı doğrudan kaynak için harcanır, Toz örtüsü kaynak banyosunu atmosferin olumsuz etkilerinden korur. 1, mm den 300 mm kalınlığa kadar tüm çelik elemanlar kaynaklanabilir, 37 Tozaltı kaynak uygulaması Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 19

20 18:3 Tozaltı kaynak uygulaması 39 Tozaltı Elektrik Ark Kaynağı uygulaması Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 0

21 18:3 41 Boru kesitlerin kaynaklanması Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 1

22 18:3 Boru kesitlerde Tozaltı kaynağının uygulanışı 43 Tanklarda tozaltı kaynak uygulaması Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü

23 18:3.3. Gazaltı Elektrik Ark Kaynağı Gazaltı kaynağı, kaynak yeri özel bir gazla korunan, ark kaynağı yöntemidir. Günümüzde en yaygın kullanılan koruyucu gaz kaynak yöntemleri; 1. TIG Kaynağı. MIG Kaynağı TIG (Argonark veya Heliark)Kaynak Yöntemi 1. Çelik yapı elemanların kaynaklı teşkilinde kullanılmaz.. Kaynak arkı, torç içersindeki erimeyen bir elektrot ile iş parçası arasında oluşur, 3. Kaynak bölgesi, havanın tesirinden bir argon veya helyum gazı ile korunmaktadır, 4. Kaynak işlemi için, ayrıca bir kaynak metaline ihtiyaç vardır. 5. Kaynak metali kaynak ortamına dışarıdan katılır. 6. Genellikle hafif metal ve alaşımlarla, bakır ve paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılır, mm kalınlığa kadar parçaların kaynağı yapılabilir. Torc Soğutma Suyu Akım Üreteci Elektrot Su Çıkışı Gaz Ayakla Kumanda Sistemi Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 3

24 18:3 TIG Kaynak Uygulamaları MIG (Metal İnert Gas) Kaynak Yöntemi 1. Çelik yapıların, özellikle atölye ortamında kaynaklı birleşimlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.. Koruyucu gaz olarak genellikle Argon gazı kullanılır, 3. Elektrod kaynak ortamına otomatik olarak gelir, Elektrod Bobini Gaz Akımı Kontrol Sistemi Metal Elektrod Elektrod Besleme Motoru Elektrod Besleyici Kaynak Tabancası Kontrol Sistemi Otamatik Kaynak Torch u Koruyucu Gaz İş parçası Kaynak Makinesi Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 4

25 18:3 MIG Elektrik Ark kaynağı uygulaması MIG Elektrik Ark kaynağı uygulaması 6-30 Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 5

26 18:3 Kaynak Elektrodları Elektrik ark kaynağında kullanılan elektrotlar kaynağın yapılış amacına göre; 1. Birleştirme kaynağı elektrodları. Dolgu kaynağı elektrodları olmak üzere iki ana gruba ayrılır. 51 Ayrıca, elektrotları, 1. Eriyen elektrodlar,. Erimeyen elektrotlar olmak üzere de iki gruba ayırmak mümkündür Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 6

27 18:3 Eriyen Elektrotlar Bu tür elektrotlar, kaynak yapılırken erir ve kaynak ağzını doldururlar. Çeliklerin kaynağında kullanılan eriyen elektrodlar; 1. Örtüsüz (çıplak) elektrotlar. Özlü elektrotlar 3. Örtülü elektrotlar 53 Örtüsüz Elektrotlar Dış yüzeyleri çıplak olan tellerden ibarettir. Bu tür elektrotlar, kangala sarılmış veya belirli boylarda kesilmiş dolu tel çubuklardır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 7

28 18:3 Örtülü Elektrot Çıplak kaynak telinin üzerinde örtü maddesi vardır, Elektrotun kaynak karakteristikleri tümü ile bu örtünün bileşime bağlıdır, Elektrot örtüsünün içersinde; 1. Bağlayıcı,. Cüruf teşkil edici, 3. Örtünün mukavemetini arttıran, 4. Arkı stabilize eden, 5. Gaz atmosferi meydana getiren, 6. Alaşım teşkil edici maddeler bulunur. 55 Elektrot örtüsünün sağladığı faydaları; 1. Arkın tutuşması ve oluşmasını kolaylaştırır,. Tavan ve dikine kaynak yapılmasını kolaylaştırır, 3. Bir koruyucu gaz ortamı meydana getirerek, kaynak k dikişinin i i havanın oksijen ve azotunun tesirinden korumuş olur. Böylece, kaynak dikişinin mekanik özellikleri yükselir, 4. Kaynaklama işleminden sonra dikişin üzerini bir cüruf tabakası ile örterek, kaynak dikişinin yavaş soğumasını sağlar, 5. Dikişi alaşımlandırmak için, kaynak banyosunun içersine gerekli elemanları l katar, 6. Kaynak metali erime hızını yükseltir, 7. Erimiş kaynak banyosunu dezokside eder, Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 8

29 18:3 Örtü Karakterine Göre Örtülü Elektrotların Sınıflandırılması Örtülü elektrotlar, örtülerinin içerdikleri ana bileşenin türüne, cüruflarının asitlik veya baziklik durumuna göre; 1. Rutil (Titandioksit),. Bazik, 3. Oksit, 4. Asit, 5. Selülozik karakterli 6. Demir tozlu Olarak sınıflandırılır. 57 Bazik karakterli Elektrodlar; Gevrek kırılmaya karşı en dayanıklı kaynak dikişleri elde edilir, Örtülerinde hidrojen oluşturacak maddeler bulunmadığından, kaynak sırasında, dikişin hidrojen kapma olasılığı çok azdır, Kuru yerlerde depolanmalıdır, Rutubet kapmış elektrotlar ise kullanılmadan önce 50 0C de 30 dakika kurutulmalıdır. Aksi durumda, kaynak dikişinde gözenekler meydana gelir ve çatlaklar oluşabilir, Cüruflarının kalkması, diğer elektrotlara nazaran daha zordur, Bütün kaynak pozisyonları için uygun olup, iyi bir aralık doldurma kabiliyeti vardır, Bazik elektrotlarla, sünekliği diğer elektrotlara göre daha yüksek kaynak dikişleri elde edilir Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 9

30 18:3 Bazik karakterli örtülü elektrotların kullanıldıkları yerler; Bileşimi bilinmeyen karbonlu ve az alaşımlı çeliklerin kaynağında, Yüksek karbonlu, kükürt, fosfor ve azot içeren çeliklerin kaynağında, nda Çatlama olasılığını azaltmak için, kalın kesitli parçaların kaynağında, Tamamen rijit konstrüksiyonların kaynağında, Yüksek karbonlu çeliklerin, düşük karbonlu çeliklere birleştirilmesinde, 0 0C nin altındaki sıcaklıklarda kullanılacak yapılarda, Dinamik zorlamalara maruz yapılarda, Yüksek kaliteli kaynaklı birleşimlerde. 59 Elektrot Seçimi Elektrod seçimi, kaynaklı bağlantının tasarımı sırasında yapılır, Oluk pozisyonunun dışındaki tüm kaynak pozisyonlarında, ergimiş kaynak banyosu yerçekimi etkisiyle bağlantının dışına doğru akmaya çalışır, bu eğilimi önlemek için uygun elektrodlar kullanılmalıdır, Bu eğilimi önlemede en etkili yöntem elektrod örtüsündeki katkı maddeleridir Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 30

31 18:3 Kaynak işleminde uygun elektrot seçimi için kaynaklanacak malzemenin (esas metalin) özelliklerinin bilinmesi gerekir, Bilinen bir esas metal ve tanımlanmış bir kaynak işlemi için elektrot seçiminde aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır; 1. Esas metalin mukavemet özellikleri. Esas metalin kimyasal birleşimi 3. Kaynak pozisyonu 4. Kaynak akımı 5. Kaynak ağzı tasarımı 6. Kaynaklanan parçanın kalınlığı ve biçimi 7. İşletme koşulları 8. Çalışma koşulları ve prodüktivite 61 Elektrot Çapının Saptanması Verilen bir kaynak işi için uygun elektrot çapının belirlenmesinde; 1. Kaynak pozisyonu, birleştirme türü ve kaynak ağzı geometrisi,. Kaynak metalinin özelliklerini etkilemeden elektrotun yüklenebileceği en yüksek akım, 3. Esas metalin kütlesi ve kaynak sonrası ilk özelliklerini koruma konusundaki davranışı, 4. Parçaya kaynak öncesi veya sonrası ısıl işlem uygulanabilirliği, 5. Ekonomi. Etkilidir Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 31

32 18:3 Kalın malzemelerin kaynaklanmasında, yüksek akım değerlerinin uygulanabildiği, kalın elektrodlar kullanılır. Bu elektrodlarda, uygulanan yüksek akım sayesinde, bağlantıda ğ tam bir ergime, uygun bir nüfuziyet sağlanır. ğ Ayrıca, büyük çaplı elektrodların yığma hızları (Kaynak metali ağırlığı-kg/ark süresi) küçük çaplı elektrodlara göre daha iyidir. Yatay, düşey ve tavan pozisyonlarında kaynak yapılırken, ergimiş kaynak banyosu yerçekimi kuvvetinin etkisiyle bağlantının dışına doğru akmaya eğilimlidir. Bunu önlemek için küçük çaplı elektrod kullanmak gerekir. 63 Elektrod çapı seçiminde kaynak ağızlarının şekli de dikkate alınmalıdır. İlk pasolarda kullanılan (bağlantının kökünde) elektrod çapları küçük olmalıdır. V şeklindeki kaynak ağızlarında, kökten ergimiş metal akmasını önlemek için ilk pasoda küçük çaplı elektrod kullanılmalıdır. Daha derin nüfuziyet ve daha yüksek yığma hızı sağladığından, sonraki pasolarda kalın çaplı elektrodlar kullanılır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 3

33 18:3 Seçilen en doğru elektrod çapı; uygun kaynak akımı ve kaynak hızında çalışırken en az zamanda istenen büyüklükte kaynak dikişi oluşturan elektrod çapıdır. Gerekli olandan daha büyük kaynak dikişleri, hem maliyeti arttırır hem de bağlantıda gerilme yığılmalarına yğ neden olur. Bu da, bağlantının yorulma dayanımını azaltır. 65 Kaynak Sembolleri ve Uygulamada Kullanımları Kaynaklı konstrüksiyonlarda; kaynak bağlantısı tür, biçim ve boyutları üretim aşamasında rahatlıkla anlaşılabilecek şekilde belirtilmelidir, Hazırlanan resimler, kaynak k dikişlerinin i i tüm özelliklerini i i yansıtmalıdır. l d Projelerin, öngörülen şekilde uygulanabilmesi, ancak kaynak dikişleri üzerine sembollerin ve açıklayıcı bilgilerin anlaşılır biçimde yerleştirilmesi ile mümkündür, Kaynaklı konstrüksiyonlara ait resimlerde kullanılan semboller; kaynak ağzı, dikiş yüzeyi formu gibi yapımı belirleyen bilgileri basit, açık ve kesin olarak göstermelidir. Kaynak işaretleri kesitte de görünüşte de kullanılabilir. Bir kaynak dikişi sadece ya kesitte ya da görünüşte işaretlenmelidir. Kaynakların kaynak işareti ile ifadesi yeterlidir. Görünüşlerde kaynakların tarama ile belirtilmesine gerek yoktur Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 33

34 18:3 Resimlerde kullanılan elementer sembol, ucunda bağlantıyı işaret eden ok bulunan bir çizgi ve devamındaki bir referans çizgisinden oluşur, Referans Çizgisi Kaynak Sembolü Ok Çizgisi Kaynaklı Bağlantı 67 Kaynak işaretlerinde kullanılan ok, referans çizgisinin sağına veya soluna konulabilir. Ok un işaret ettiği taraf, görünen taraftır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 34

35 18:3 Aksi belirtilmedikçe, görünmeyen taraftaki kaynaklar görünen taraf ile aynı boyuttadır, Kaynak işaretinde uzunluğu (L) belirtilmemiş olan kaynaklar birleşim boyunca sürekli olarak devam ettirilecektir, Uzunluğu belirli olan kaynak dikişlerinde, dikiş uzunluğu kaynak sembolünün (bize göre) sağ tarafına yazılmalıdır, 69 Kaynak tüm parçanın çevresine uygulanacaksa, gösterge çizgisinin üzerinde ok çizgisinin referans çizgisi ile bağlandığı yere küçük bir çember konulur. Üzerinde çepe çevre işareti olmayan kaynaklar iki ani yön değiştirme noktası arasında geçerlidir. Kaynaklama işleminin şantiye ortamında yapılacağını ifade etmek için kaynak sembolünde içi boyanmış bir Flama sembolü kullanılır. Çepe çevre kaynak dikişinin gösterilişi Kaynaklama işlemi sahada yapılacak Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 35

36 18:3 Köşe kaynağı, yarım V dikişi, yarım Y dikişi ve yarım U dikişlerinin sembollerindeki dik çizgi kaynak işaretinde daima solda olmalı ve ok işareti de ağız açılacak tarafa yönelik olmalıdır. 71 Kaynaklarda süreksizlik Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 36

37 18:3 Alın kaynakları(küt kaynaklar) 73 Boruların Kaynaklanması Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 37

38 18:3 KAYNAKLI BİRLEŞİMLERİN TASARIMI Kaynaklı birleşimlerin hesabı, birleşimi etkileyen bütün etkenler dikkate alınarak yapılmalı, farklı yükleme durumları söz konusu ise, bunların hepsi göz önünde bulundurulmalıdır, 75 Kaynaklı birleşimlerin teşkilinde, çubuk kuvvetlerinin belirlenmesine esas teşkil etmiş olan kabullere aykırı düşülmemelidir. ş Örneğin; ğ statik sistemin tasarımında mafsallı düşünülmüş olan bir birleşimin kaynaklı teşkili de bu mafsal şartını sağlayacak şekilde yapılmalıdır. Uygulanacak olan kaynak dikişleri olabildiğince küçük boyutlarda tutulmalıdır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 38

39 18:3 Kaynaklı teşkil edilmiş olan yapıların proje dosyalarında aşağıda belirtilen hususların dosya içersinde verilmesine dikkat edilmelidir; 1. Kaynaklı birleşimin dayanım hesapları,. Malzeme, kaynak dikişi türü, dikiş boyutları ve gerektiğinde dikiş işlemesi konularında gerekli bilgileri içeren, açık ve anlaşılır uygulama resimleri, 3. Gerektiğinde, kaynak ilave malzemesi ve dikişin yapılışı ile ilgili bilgiler, 4. Gerektiğinde, kaynaklama sırası, 5. Gerektiğinde kaynak muayenesi planı 6. Kaynak ağzı açılması gereken yerler projede açık olarak belirtilmeli ve kaynak ağzı ölçüleri gösterilmelidir, 7. Kaynaklı birleşimlerin hesabında kullanılmış olan emniyet gerilmeleri belirli bir muayeneyi ön görüyorsa bu husus, ilgili her resimde gözden kaçmayacak bir şekilde belirtilmeli ve gerekli muayenenin cinsi açıklanmalıdır. 77 Kaynaklı birleşimin kalite sınıfını belirleyen şartlar; 1. Kaynaklanacak olan malzemelerin kaynağa elverişli olduğu garanti edilmiş olmalı,. Parçaların kaynağa hazır hale getirme işlemlerinin usulüne uygun ve denetim altında yapılmış olmalı, 3. uygulanacak olan kaynak yönteminin, malzeme özelliklerine, parça kalınlığına ve birleşimdeki zorlanmaya göre seçilmesi, 4. Kaynak ilave malzemesinin (elektrod) kaynaklanacak malzemeye uygun olması gerekir, 5. Kaynak işçiliği iliği sertifikalı kaynakcılar k tarafından yapılmış olmalı l ve kaynaklama işlemi de denetim altında yapılmış olmalıdır, 6. Kaynağın muayene edilerek kusursuz olduğu gösterilmelidir Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 39

40 18:3 Kaynaklı teşkillerde, kaynak dikişlerinin kalitesi yukarıda verilen şartların sağlanıp sağlanmaması durumuna göre üç gruba ayrılır; Kaynak Sınıfı I: Verilen şartların tümünün sağlanmış olması gerekir. Kaynak Sınıfı II: yukarıda verilen son şartın dışında tüm şartların sağlanmış olması gerekir. Kaynak Sınıfı III: özel bir şart aranmaz. Sadece kaynak uygulamasının tekniğine uygun olarak yapılıp yapılmadığına bakılır. 79 KAYNAK DİKİŞLERİ Çelik yapılarda, taşıyıcı sistemi oluşturan elemanların kaynaklı birleşimlerinde kullanılan l iki çeşit kaynak k dikiş vardır. Bunlar; 1. Küt Kaynak Dikişleri. Köşe Kaynağı Dikişleri Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 40

41 18:3 1. Küt Kaynak Dikişleri Aynı düzlemde bulunan iki çelik elemanın, kaynaklanacak kenarlarının yan yana getirilip kaynaklanması sonucu oluşan kaynak dikişidir. Bu tür kaynak dikişinin oluşturulabilmesi için, kaynaklanacak kenarların muhakkak önceden işlenmesi gerekir. Bu işleme Kaynak Ağzı Açılması-Kaynak Hazırlığı denir. Küt kaynak dikişleri, açılan bu ağız kısmının şekline göre ayrı isimlerle adlandırılırlar. Küt Kaynak dikişleri, kaynaklanacak levha kalınlıklarına bağlı olarak I, V, X, Y, K, U, şekillerinde yapılabilirler. 81 Küt kaynak dikişi türleri Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 41

42 18:3 Çelik yapı elemanlarının küt kaynaklı birleşimlerinde Tam Nufuziyetli Küt Kaynak dikişleri oluşturmaya özen gösterilmelidir. Birleşime etki eden zorlamalar büyük değilse Kısmi Nüfuziyetli Küt Kaynak dikişleri de kullanılabilir. Kısmi nufuziyetli küt kaynaklar, dinamik (deprem vb) yüklerin etkidiği birleşimlerde kullanılmamalıdır. 83 Küt kaynak dikişi ile kolon eki teşkili 6-30 Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 4

43 18:3 Küt kaynak dikişi ile kiriş eki uygulaması Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 43

44 18:3 Küt kaynak kalınlığı; Küt Kaynaklı birleşimlerde ş kullanılacak olan kaynak dikişi ş kalınlığı, minimum levha kalınlığı kadar olmalıdır. 87 Küt kaynak dikişi hesap uzunluğu Küt kaynak dikişinin hesap uzunluğu ise; Eğere Şekil a da gösterildiği gibi, kaynaklanacak levhaların her iki bitiş ucuna da bir Kaynak Taşırma Levhası konulması durumunda, birleştirilecek levhanın uzunluğu kaynak uzunluğu olarak alınabilir. Aksi durumda, hesaplarda kullanılacak kaynak uzunluğu, levha uzunluğundan kaynak kalınlığının iki katı düşülerek belirlenir. a) b) Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 44

45 18:3 Küt Kaynak Dikişlerinde Gerilme tahkikleri Küt kaynak dikişleri mümkün olduğunca, sadece çekmeye çalıştırılmalı ve kesme kuvveti ile zorlanmamalıdır. σ F küt küt S F küt a L, σ a küt em t min, L L / a küt 89. Köşe Kaynak Dikişleri İki çelik elemanı, biri birine dik veya en az 60 derece açı oluşturan yüzeyleri arasına çekilen kaynak dikişi Köşe Kaynak Dikişi olarak adlandırılır. Yüzeyler arasındaki açının <60 derece olması durumunda yapılacak kaynak dikişinin yük aktarmadığı varsayılır. Köşe kaynak dikişi doğrultusu kuvvet doğrultusuna paralel ise Yan Dikiş, eğer kaynak dikişi doğrultusu kuvvet doğrultusuna dik ise Alın Dikişi adını alır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 45

46 18: Köşe kaynak uygulamaları Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 46

47 18:3 Kaynak Dikiş Kalınlığının Tayini Köşe kaynaklarının (a) dikiş kalınlığı; tepe noktası teorik kök noktasında olmak üzere, kaynak dikişi en kesiti içine çizilebilecek ikiz kenar üçgenin yüksekliği ile ifade edilir. 93 Köşe kaynaklarında, kaynak dikiş kalınlığı, belirli sınırlar içersinde kalmak şartı ile isteğe bağlı olarak seçilmektedir. Uyulması gerekli bu sınırlar ise; Min a 3,0 mm (Yüksek Yapılarda) Min a 3,5 mm (Köprülerde) Max a 0,7*tmin tmin Kaynaklanan iki parçadan ince olanın kalınlığıdır Kaynak tekniği açısından ( t 0.5 ) 3mm a 3 olması tavsiye edilir. Burada t: birleştirilen parçalardan kalın olanın kalınlığıdır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 47

48 18:3 Köşe kaynak kalınlıkları 95 Köşe kaynak dikiş boyunun belirlenmesi Kaynak dikişinin (L ) boyu, kaynakla kapatılan kısmın uzunluğuna eşittir. Ancak hesaplarda, kaynak uçlarındaki mukavemeti düşük kısımların (L ) den çıkarılması ile elde edilen (L) uzunluğu kullanılır. Bu durum yapılan kaynağın, kaynaklanan elemanların köşelerini dönmediği durumlarda geçerlidir. Kullanılan kaynak dikiş boyları; Her bir yan köşe dikişinin uzunluğu 100.a nın üstünde ve parça köşesini dönmeyen dikişlerde 15.a nın altında, parça köşesini dönen dikişlerde ise 10.a nın altında değerler alınamaz Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 48

49 18: Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 49

50 18:3 Kaynak uzunlukları 99 Kaynak uzunlukları Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 50

51 18:3 Kaynak uzunlukları 101 Köşe Kaynak Dikişlerinde Gerilme Tahkikleri Köşe kaynakdikişleri, etki eden kuvvetin şeklinde göre; Kayma gerilmeleri, Çekme gerilmeleri Kıyaslama gerilmesi (İki eksenli gerilme) Durumlarına göre boyutlandırılırlar Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 51

52 18: Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 5 1. Sadece Kayma Gerilmesi durumu S a L L / em F S L a F a L L τ τ 4 1. Sadece Kayma Gerilmesi durumu em x x TE S S L a S F S e d S e S M S S S Fx a L L a L L + τ τ τ τ ' 1 ' 1 1 ) ( 0 0 ; em L a F τ τ

53 18: Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 53. Normal Kuvvet (N) ve Kesme Kuvveti (Q) Birlikte Etkimesi Durumu ; v em em F Q F N τ σ σ τ τ σ σ Yalnız Eğilme Momentinin Etki Etmesi Durumu Başlık köşe kaynak dikişlerinde: -em W M σ σ W 1 a d I W b + Gövde Köşe kaynak dikişlerinde: M ( ) L a d L a L a I em c I M σ σ ( ) ; a d d L c d L a I b x x

54 18: Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü M ve Q nun Birlikte Etkimesi Hali Başlık köşe kaynak dikişlerinde: -em W M σ σ a d I W b + W 1 b + a Gövde Köşe kaynak dikişlerinde: ( ) L a d L a L a I em L a Q F Q τ τ σ σ -em c I M ( ) ; a d d L c d L a I b x x ( ) ( ) + em v v L a F σ τ σ σ 5. Eğilme Momenti (M), Kesme Kuvveti (Q), ve Normal Kuvvetin (N) Birlikte Etkimesi Başlık köşe kaynak dikişlerinde: -em 1 F N W M σ σ Gövde Köşe kaynak dikişlerinde: ( ) L a d L a L a I x + + a 1 d I W b L a L a F + N c M + σ σ a 1 d d b x + ( ) ( ) ; F c I -em L c L a Q F Q em v v em + + σ τ σ σ τ τ σ σ

55 18:3 6. Küt Kaynak ve Köşe Kaynağın Birlikte Kullanılması Durumu-(Q ve M Durumu) σ küt N 1 F küt M db σ a L 1 1 küt-em, τ Q F Q a L köşö em köşö τ a t 1 min ; a 0.7 t min Birleşime etki eden moment küt kaynak dikişleri tarafından, Kesme kuvveti ise köşe kaynak dikişlerine taşıttırılır. 109 Kaynak Hesaplarında Kullanılacak Emniyet Gerilmeleri Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 55

56 18:3 DİSTORSİYON Distorsiyon, bir nesnenin şeklinin değişime uğramasıdır. 111 Distorsiyon un Önemi Distorsiyon, tüm kaynak işlemlerinde belirli bir oranda meydana gelir. Bazı durumlarda dikkate alınmayacak derecede düşüktür; ancak bazı durumlarda ise, kaynaklama işleminden sonra distorsiyon oluşacağından, kaynaktan önce bazı önlemlerin alınması gerekir Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 56

57 18:3 Distorsiyonun nedenleri Metaller kuvvet etkisi altında genleşir veya hareket eder ve şeklini değiştirir. - Küçük kuvvetler etkisi altında, elastik kalır (kuvvet kaldırıldıktan sonra orijinal şekline geri döner). Bu durum, elastik bölge olarak adlandırılır. - Büyük kuvvetler etkisi altında ise, metaller orijinal şekillerine veya formlarına geri dönemeyecekleri bir noktaya kadar gerilebilirler. Bu nokta akma noktası (akma gerilmesi) olarak adlandırılır Metaller ısıtıldığında genleşirler ve soğuduklarında ise büzülürler. - Kaynak sırasında metallerin ısınma ve soğuması birbirine eşit olmadığından, yüksek gerilmeler meydana gelir ve metal distorsiyona uğrar (kasılma, gerilme, büzülme ve çarpılma) - Eğer bu yüksek gerilmeler elastik bölgeyi geçer ve akma sınırının üzerine çıkarsa, metallerde bir miktar kalıcı şekil bozuklukları (distorsiyon) oluşur. - Bir metalin akma gerilmesi, yüksek sıcaklıklarda düşer. Distorsiyon, ısıtılan metallerin eşit olmayan genleşme ve büzülmesinin bir sonucudur Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 57

58 18:3 Distorsiyon türleri; Üç ana distorsiyon türü vardır: 1.Açısal distorsiyon.- Boyuna distorsiyon 3.- Enine distorsiyon 115 Distorsiyonun Kontrolü Distorsiyonun kontrolü üçe ayrılabilir : 1. Kaynaktan önce. Kaynak sırasında 3. Kaynaktan sonra Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 58

59 18:3 Distorsiyonun Kaynaktan önceki kontrolü Distorsiyonun kaynaktan önceki kontrolü aşağıdaki ekipmanlarla sağlanabilir : Punta kaynaklarıyla Jigler, işkenceler ve fikstürlerle Üniform ön tavlama ile Ters yönde ön çarpılma vererek Ters yönde ön eğim vermek 117 Distorsiyonun Kaynak Sırasındaki Kontrolü Distorsiyonun kaynak sırasındaki kontrolü aşağıdaki yöntemlerle sağlanabilir : Geri adım tekniği uygulaması, Süreksiz zincir kaynak (karşı dikişler aynı hizada), Süreksiz kaydırmalı (şaşırtmalı) kaynak, Dengelenmiş sıralı kaynak, Isı girdisinin azaltılması ve büyük bir erimiş kütlenin büzülmesinin engellenmesi nedeniyle paso sayısının azaltılması, daha düşük seviyede bir distorsiyona i yol açar, Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 59

60 18:3 Distorsiyonun kaynaktan sonraki kontrolü Distorsiyonun kaynaktan sonraki kontrolü aşağıdaki yöntemlerle sağlanabilir ğ : Yavaş soğuma Alevle doğrultma (karşı distorsiyon olarak da bilinir.) Tavlama Gerilme giderme Normalizasyon Mekanik doğrultma 119 Tavlama; Metalleri soğuk şekillendirme veya talaşlı işleme amacıyla yumuşatmak ş için uygulanan bir ısıl işlemdir. İmal edilen veya bitmiş parça, kritik sıcaklığına (% 0,5 C lu çelik için 73 C - 80 C) ulaşıncaya kadar bir fırında ısıtılır ve daha sonra yavaş ş soğutulur Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 60

61 18:3 Gerilme giderme; Kaynaklı parçaları kritik sıcaklığın hemen altına kadar ısıtma ve ardından yavaş soğutma işlemidir. Bu işlem, metalin akma noktasını düşürerek artık gerilmelerden l kurtulmasına izin ii verir. 11 Normalizasyon; Metalin tane büyüklüğünü düşürerek şoklara ve yorulmaya daha dayanıklı hale getirme işlemidir. Normalizasyonda kaynaklı parçalar, kritik sıcaklığın hemen üstüne (% 0,5 C lu çelik için 80 C) kadar ısıtılır, bu sıcaklıkta yaklaşık olarak her 5 mm kalınlık için 1 saat tutulur ve sonra yavaş soğutulur Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 61

62 18:3 Mekanik doğrultma; Aşağıdaki işlemlerden oluşur : Preste eğme Çekiçleme (dövme) Haddeleme 13 Kaynaklı Tasarımda Kaynak Dikişlerinin Yapılmasında Dikkat Edilmesi Gerekli Hususlar 1. Yapı elemanları kaynaklı yapıma elverişli düzenlenmeli ve kaynağın bir bölgede yığışmasından kaçınılmalıdır.. Tüm kaynak dikişi yapılacak yerler, kaynaklama sırasında ve sonrasında da rahatça ulaşılabilecek şekilde düzenlenmelidir. 3. Dikiş hazırlığı olarak açılacak kaynak ağızlarında, istenilen kaynak boyutlarının sağlanmasına engel olacak veya kaynağın kusurlu olmasına neden olabilecek pürüzler olmamalıdır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 6

63 18:3 4. Şiddetli rüzgar altında kaynak yapılmamalıdır veya gerekli koruma önlemleri alınmalıdır. 5. kırağı, yağmur, kar veya buzlanma sonucu rutubetlenmiş yüzeylere ve sıcaklığı 0 C nin altında olan yüzeylere kaynak yapılmamalıdır. 6. Kaynaklanacak k yüzeylerde iri çapaklar, yağ, ğ boya veya kaynak k niteliğini lğ etkileyecek kalıntılar olmamalıdır. 7. Hava şartları, malzemenin karbon yüzdesi, parça kalınlığı, birleşim türü, birleşimin pozisyonu ve kaynak yöntemi, kaynaklama sırasında parçaların serbest genleşmesinin önlemiş olması gibi koşullar dikkate alınarak, kaynaktaki çatlamaları önlemek amacıyla, gerektiğinde, parçalar kaynak işleminden önce belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılmalı ve bu sıcaklık, kaynak işlemi süresince aynı düzeyde tutulmalıdır Küt kaynaklı birleşimlerde, kusursuz bir kaynaklı birleşim için kaynağın köke tam nufuziyeti sağlanmalıdır. 9. Küt kaynaklarda, dikiş ucu kraterlerinin oluşumu, taşma levhaları kullanılarak önlenmelidir. Bu sağlanamadığı durumda, d hesap kaynak k uzunluğu, ğ levhanın iki ucunda da kaynak kalınlığı kadar azaltılmalıdır. 10. Kaynak dikişinden levhaya geçiş yatık olmalıdır. 11. Kaynaklarda, önemsiz cüruf kalıntıları ve gözenekler dışında çatlak, bağlantı hataları, kök hataları ve kalıntılar olmamalıdır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 63

64 18:3 1.Küt kaynakla birleştirilecek parçalarda, tek taraflı kaynak ağzı açılmış olanlarda, kök tarafı (alt yüzleri), çift taraflı kaynak ağzı açılmış olanlarda ise parça eksenleri arasındaki mesafe, ince parça kalınlığının % 5 den ve 3 mm den daha fazla açık olmamalıdır. ld Köşe kaynaklı birleşimlerde, yeterli nufuziyet sağlanmış olmalıdır. Bu nedenle kaynak, en azından teorik kök noktasına kadar ulaşmalı ve kaynak kalınlığı en az hesapta alınan değerde olmalıdır. 14. Köşe Kaynak dikişleri projede gösterilen boyutlarda olmalıdır. 15. Köşe kaynağı ile birleştirilecek kenar ve yüzeyler olabildiğince sıkı olarak birbirine değmeli, aradaki boşluk 3 mm yi geçmemelidir. 16. Köşe kaynak dikişlerinde çentik ve kaynak kraterlerinin bulunmaması sağlanmalıdır. 17. Köşe kaynak dikişlerinde çatlak bulunmamalıdır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 64

65 18:3 18. Köşe kaynaklarda, birleştirilecek olan parçaların her iki yüzünün de karşılıklı olarak kaynaklanması gerekiyor ise, malzeme kalınlığı 6mmdenaz olmamalıdır. 19. Gevrek kırılma tehlikesinin önlenmesi için, gövde levhası ile doğrudan doğruya birleşecek olan başlık levhalarının 30mm den, ilave başlık levhalarının ise 50 mm den kalın olmaması gerekir. 19. Her ilave başlık levhası, hesapça gerektiği noktadan, genişliğinin en az yarısı kadar ileriye uzatılmalıdır. Uçlar Şekil de gösterildiği gibi düzenlenmeli ve alınlar en az a0.5 t kalınlığında köşe kaynağı ile kaynaklanmalıdır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 65

66 18:3 Bu şekildeki yan dikişlerle alın dikişleri birleştirilmemeli ABYYH YÖNETMELİK-007 Kaynaklı birleşimlerde, çelik malzemesine ve kaynaklama kl yöntemine uygun elektrod kullanılacak ve elektrodun akma dayanımı birleştirilen malzemelerin akma dayanımından daha az olmayacaktır. Örneğin, st 37 çelik elemanların kaynaklı birleşiminde st 37 veya daha yüksek kalitede çelikten yapılmış elektrodlar kullanılmalıdır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 66

67 18:3 Moment aktaran çerçevelerin kaynaklı kolon-kiriş birleşimlerinde tam penatrasyonlu (nufuziyetli) küt kaynak veya köşe kaynağı kullanılacaktır. (Kiriş profilinin başlıklarının kolona kaynaklanmasında küt kaynak, kiriş profili gövdesinin kaynaklanmasında ise köşe kaynak dikişleri kullanılacaktır). Bu kaynaklarda kullanılacak elektrod un minimum çentik dayanımı -98 c de 7 j olacaktır. Deprem yükleri etkisindeki elemanlarda, aynı birleşim noktasında kaynaklı ve civatalı birleşimler birlikte kullanılamaz. 133 Düşey yükler ve depremin ortak etkisi altında Emniyet Gerilmeleri Yöntemi ne göre yapılan hesaplarda, birleşim ve eklerin emniyet gerilmelerinde yapılan artış % 15 i aşmayacaktır Ocak 009, TMMOB Denizli İMO, Mühendisliği Bölümü 67