Sürtünme Kaynağının Uygulamaları ve Sınırları. Sürtünme Karıştırma Kaynağı. Sürtünme Karıştırma Kaynağı. Sürtünme Karıştırma Kaynağı

Transkript

1 Sürtünme Kaynağının Uygulamaları ve Sınırları Uygulamaları: Şaft ve borusal parçalar Endüstriler: otomotiv, uçak, ziraat makinaları, petrol ve doğal gaz Sınırları: Parçalardan en az biri dönel olmalıdır Yığma çapağı genellikle uzaklaştırılır Yığma, parça boylarını kısaltır (tasarım aşamasında dikkate alınması gerekir) 105 Bağlantı Tipleri 1

2 Farklı Metallerin Sürtünme Karıştırma Kaynağı ile Birleştirilmesi Çeşitli Uygulama Alanları Farklı metallerin kaynağı Mazda Otomotiv Ultrasonik Kaynak (Ultrasonic Welding = USW) İki parçanın birarada tutulduğu ve birleştirmek üzere arayüzeye ultrasonik frekansta titreşimsel kayma gerilmeleri uygulandığı katı hal kaynak yöntemi Titreşim hareketi, teması sağlamak üzere yüzeylerde mevcut tabakaları kırar ve metalurjik bağ oluşturur Yüzeyler ısınmasına rağmen sıcaklıklar T m nin çok altındadır İlave metal, dekapan veya koruyucu gaz kullanılmaz Genellikle alüminyum ve bakır gibi yumuşak metallerin bindirme tipi bağlantısıyla sınırlıdır Sonotrod ucu Kütle Örs Ultrasonik transdüser Kaynak yapılacak parçalar Sonotrod ucu Aşağıya doğru kuvvet Şekil Ultrasonik kaynak (USW): (a) Bir bindirme bağlantı için genel ekipman; ve (b) kaynak bölgesinin yakından görünüşü Titreşim hareketi Örs Ultrasonik Kaynağın Uygulamaları Kaynak Kalitesi Elektrik ve elektronik endüstrisi için tel terminalleri ve bağlantıları (lehimlemeye ihtiyacı ortadan kaldırır) Alüminyum saç metal panellerin birleştirilmesi Güneş panellerinde boruların saçlara kaynağı Otomotiv endüstrisinde küçük parçaların birleştirilmesi Yeterli dayanımda ve hata içermeyen, kabul edilebilir bir kaynaklı bağlantı elde edilmesiyle ve bağlantının kalitesini ispat etmesi için kullanılan muayene ve test yöntemleriyle ilgilidir Konu başlıkları: Artık gerilmeler ve distorsiyon Kaynak hataları Muayene ve test yöntemleri

3 Artık Gerilmeler ve Distorsiyon Kaynak çubuğu Kaynak dikişi Eritme kaynağı sırasında yerel bölgelerde hızlı ısıtma ve soğuma, kaynaklı parçada artık gerilmelere neden olan ısıl genleşme ve büzülmelere yol açar Bu gerilmeler sırasıyla distorsiyon ve çarpılmalara neden olur Kaynak sırasındaki durum karmaşıktır zira: Isıtma çok yereldir Bu bölgelerde esas metallerde erime olur Isıtma ve erimenin konumu hareket halindedir (en azından ark kaynağında) 110 (a) Enine gerilme dağılımı (c) Boylamasına gerilme dağılımı Kaynaktan sonra Kaynaktan önce Şekil (a) Alın kaynaklı iki levha; (b) kaynaklı parçada enine büzülme; (c) enine ve boyuna gerilme dağılımı; (d) kaynaklı parçadaki muhtemel çarpılma 111 (b) (d) Distorsiyonu En Aza İndirme Teknikleri Parçaları kaynak sırasında fiziksel olarak sınırlayan Kaynak Fikstürleri Distorsiyonu azaltmak üzere ısıyı hızlı uzaklaştıran Isı Emiciler Sürekli dikiş kaynağından önce rijit bir yapı oluşturmak üzere bağlantı boyunca pek çok noktadan puntalama Kaynak koşullarının, ondülasyonu azaltacak şekilde seçilmesi (hız, kullanılan ilave metal, vs.) Isıl gerilmeleri azaltmak için esas metallerin Ön Tavlanması Kaynaklı parçanın Uygun Tasarımı Kaynak Hataları Çatlaklar Boşluklar Katı kalıntılar Düzgün olmayan şekil veya kabul edilemez dış görünüş Yetersiz erime Diğer hatalar Kaynak Çatlakları Kaynak dikişinde veya kaynağa bitişik esas metalde, ayrılma türü süreksizlikler Metalde dayanımı önemli oranda düşüren bir süreksizlik olduğundan, ciddi hata Büzülme sırasında yüksek sınırlama ile birleşik, kaynağın gevrekliği veya düşük sünekliği nedeniyle oluşur Genel olarak bu hatanın tamir edilmesi gerekir Dikişaltı çatlağı Enine çatlak Boyuna çatlak Esas metal çatlağı Şekil Kaynak çatlaklarının değişik şekilleri

4 Boşluklar Katı Kalıntılar Dökümdeki hatalara benzer iki hata türü: 1. Gözenek kaynak metalinin katılaşması sırasında sıkışan gazların oluşturduğu küçük boşluklar Atmosferik gazlar, kaynak metalindeki kükürt veya yüzey kirlilikleri neden olur 2. Büzülme boşlukları katılaşma sırasındaki büzülmenin oluşturduğu boşluklar Katı kalıntılar kaynak metalinde sıkışmış metal dışı malzemeler En yaygın türü, dekapan kullanılan ark kaynak yöntemlerinde oluşan curuf kalıntılarıdır Katılaşma sırasında, kaynak metalinin yüzeyinde yüzmek yerine dikişin içinde sıkışırlar Kalıntıların diğer şekli, normal halde Al 2 O 3 yüzey kaplamasına sahip alüminyum gibi belirli metallerin kaynağında oluşan metal oksitlerdir Yetersiz Erime Erime azlığı olarak da bilinen, erimenin bağlantının tüm kesitinde oluşmadığı bir kaynak dikişidir Ark Kaynağında Kaynak Profili Kaynaklı bağlantı, dayanımı en yüksek değere çıkarmak ve yetersiz erime veya nüfuziyet azlığından kaçınmak için istenen belirli bir profile sahip olmalıdır Düzgün profil Yetersiz erime Şekil Yetersiz erimenin değişik şekilleri Şekil (a) Tek V-ağızlı kaynak bağlantısı için istenen dikiş profili Ark Kaynağındaki Kaynak Hataları Muayene ve Test Yöntemleri Yanma oluğu Eksik dolgu Soğuk yapışma Gözle Muayene Tahribatsız Değerlendirme (Nondestructive Evaluation) Tahribatlı Test Şekil Farklı kaynak hataları içeren aynı bağlantı: (b) esas metalin bir kısmının eriyerek uzaklaştığı yanma oluğu; (c) dikişin seviyesinin, bitişiğindeki esas metal yüzeyinin altında olduğu eksik dolgu; and (d) kaynak metalinin bağlantıdan esas metal yüzeyine aktığı ancak erimenin oluşmadığı soğuk yapışma (taşma)

5 Gözle Muayene Gözle Muayenede Tespitler En yaygın kullanılan kaynak muayene yöntemi İnsan denetçi, kaynaklı bağlantıyı aşağıdakiler açısından gözle muayene eder Boyutsal özelliklere uygunluk Ondülasyon Çatlaklar, boşluklar, yetersiz erime ve diğer yüzey hataları Sınırlamalar: Sadece yüzey hataları tespit edilebilir İç hatalar tespit edilemez Kaynak denetçisi, ilave testlere gerek olup olmadığını saptamalıdır 122 Dikiş boyut hataları Dış görünüş hataları Kırma testi ile dikiş kesitindeki hatalar Boyut kontrolu Başlangıç yeri Yanma oluğu Aşırı kök sarkıklığı Kırma testi Curuf kalıntısı 123 Tahribatsız Değerlendirme Testleri (Non-Destructive Evaluation = NDE) Nokta kaynağı İçköşe kaynağı Orijinal durum Sıyırma kuvveti Nokta kaynak çekirdeği Sıkıştırma kuvveti Şekil Kaynakta kullanılan mekanik testler: (a) ark kaynaklı parçanın çekme testi; içköşe kırma testi; (c) nokta kaynaklı parçanın çekme-makaslama testi; (d) nokta kaynağı için sıyırma (tear-down) testi 124 Ultrasonik test yüksek frekanslı ses dalgaları numuneye yönlendirilir, böylece süreksizlikler (çatlaklar, kalıntılar), ses iletimindeki kayıplarla tespit edilir Radyografik test muhtemel iç hataların fotografik filmini elde etmek için x-ışınları veya gama radyasyonu Sıvı penetran ve fluoresan penetran testleri yüzeye açılan çatlak veya boşluk gibi küçük hataların tespit yöntemleri Manyetik parçacık testi (ferromanyetik malzemeler) parçadaki manyetik alanın bozulması sayesinde, yüzey altı hataları ortaya çıkaracak şekilde demir tozunun kümelenmesi 125 Tahribatsız Deneyler (Non-Destructive Testing = NDT) Tahribatlı Deneyler Sıvı penetran testi Manyetik parçacık testi Radyografik test Ultrasonik test Kaynağın, ya deney sırasında ya da deney numunesi hazırlarken tahrip edildiği deneyler Mekanik deneyler amaç, çekme deneyi, kesme deneyi vs. gibi geleneksel deneylerle aynıdır Fark, deney numunesinin kaynaklı bağlantı içermesidir Metalurjik deneyler, metalik yapının, hataların, ITAB ın genişliğinin ve özelliklerinin ve benzer noktaların incelenmesi için kaynağın metalurjik numunelerinin (örn. fotomikrografi) hazırlanmasını içerir 127 5

6 Tahribatlı Deneyler - Örnekler Kaynak Kabiliyeti Çekme deney Eğme deneyi Çentik vurma deneyi Bir metal veya metaller kombinasyonunun, uygun şekilde tasarlanmış bir yapı haline kaynak edilmesi ve sonuçta oluşturulan kaynaklı bağlantı(lar)ın, planlanan serviste tatminkar şekilde hizmet etmesi için gerekli metalurjik özelliklere sahip olma kapasitesi İyi kaynak kabiliyeti aşağıdaki noktalarla karakterize edilir: Kaynak yönteminin uygulanma kolaylığı Kaynak hatalarının olmaması Kaynaklı bağlantıda kabul edilebilir dayanım, süneklik ve tokluk Kaynak Kabiliyeti Faktörleri Kaynak Yöntemi Bazı metaller veya metal kombinasyonları, bir yöntemle kolayca kaynak edilebilirken diğerleriyle zor kaynak yapılır Örnek: paslanmaz çelik, çoğu ark ve direnç kaynak yöntemleriyle kolayca kaynak edilebilir ancak oksi-asetilen kaynak yöntemiyle kaynağı zordur Kaynak Kabiliyetini Etkileyen Faktörler Esas Metalin Özellikleri Erime sıcaklığı, ısıl iletkenlik ve ısıl genleşme katsayısı Bazı metaller kolayca erir; örn., alüminyum Yüksek ısıl iletkenliğe sahip metaller, ısıyı kaynak dikişinden uzağa hızla ileterek problem oluşturur örn. bakır Metaldeki yüksek genleşme ve büzülmeler, kaynaklı yapıda distorsiyon problemlerine neden olur Farklı metaller, eğer fiziksel ve mekanik özellikleri çok farklıysa problem çıkarırlar Kaynak Kabiliyetini Etkileyen Diğer Faktörler İlave metal Esas metal(ler)le uyumlu olmalıdır Genel olarak, sıvı halde bir katı çözelti oluşturan elementler, katılaşma sonrasında bir problem oluşturmazlar Yüzey koşulları Nem, erime bölgesinde gözeneğe yol açar Metal yüzeyindeki oksitler ve diğer katı filmler, yeterli teması ve erimeyi engelleyebilir Kaynakta Tasarım Koşulları Kaynağa uygun tasarım - ürün, başlangıcından itibaren, bir kaynaklı yapı olarak tasarlanmalı ve döküm, dövme veya diğer şekillendirilmiş form olarak düşünülmemelidir Minimum parça sayısı - kaynaklı yapılar, mümkün olan en az sayıda parçadan oluşturulmalıdır Örnek: bir yapıyı basit eğme işlemleriyle oluşturmak, düz levha ve saçlardan kaynakla oluşturmaya göre daha pahalıya malolur

7 Ark Kaynağı Tasarım Kılavuzları Parçaların birbirine iyi uyumu boyutsal kontrolu sağlamak ve distorsiyonu en aza indirmek için Bazen tatminkar uyumu sağlamak için talaşlı işleme gerekebilir Yapı, kaynak tabancasının kaynak yapılacak bölgeye ulaşabileceği şekilde tasarlanmış olmalıdır Yapının tasarımı, en hızlı ve enuygun kaynak pozisyonu olduğundan, mümkün olduğu kadar yatay kaynak yapılacak şekilde tasarlanmalıdır Ark Kaynak Pozisyonları Yatay kaynak en iyi pozisyondur Tavan kaynağı en zor olandır Şekil Kaynak pozisyonları (burada alın kaynağı için tanımlanmışlardır): (a) yatay (PA), (b) korniş (ufki) (PC), (c) dikey (PF ve PG), ve (d) tavan (PE) Direnç Nokta Kaynağı Tasarım Kılavuzları 3,2 mm kalınlığa kadar düşük karbonlu saç, direnç nokta kaynağına uygundur Büyük düz saç metallerde ilave dayanım ve rijitlik elde etmek için : Üzerine takviye parçaları eklemek, veya Üzerinde flanş ve çıkıntılar oluşturmak gerekir Nokta kaynaklı yapılar, elektrodun kaynak bölgesine ulaşmasını sağlamalıdır Direnç nokta kaynağında elektrod ucunun uygun teması için saç metallerde yeterli bindirme boyu oluşturulması gerekir