KAYNAK Kayna birbirinin aynı veya erime aralıları birbirine yaın ii veya daha fazla metal parçayı ısı, basınç veya her iisi birden ullanara aynı türden bir malzeme atara veya atmadan birleştirmetir. Parçaların birleştirilece ısımları uygulanan ısı ve basınç etisiyle birbirine arışır. Bu etilerin aldırılmasıyla terar atılaşan parçalar malzemeye bağlı olara birleştirilmiş olur.kayna işlemi, demir şeritlerin ısıtılıp, birlite dövülere birleştirildiği esi ılıç yapım şelinden gelişere, bugün metalurji, fizi, imya, eletroni ve uantum meaniğini ilgilendiren bir teni hâline gelmiştir. Bugün ullanılan aynalar, ayna işleminde ısı veya basınç etisinin esas rolü oynamasına bağlı olara basınç ve ergitme aynaları olara ii ana gruba ayrılır. Basınç aynalarında basınç, bağlantının birleştirilmesinde esas eti olara ullanılır. Bu tip ayna işleminde soğu basınç aynağı dışında bağlantıya yardımcı olara ısı etisiyle de tatbi edilir. Ergitme aynalarında parçalar ısı etisiyle birleşece ısımlardan eriyip birbirine arışara birleşir. Bu tip aynata çoğu zaman birleştirilece parçaların malzemesinde mamül bir dolgu metali ayna işlemine yardımcı olara eritilere ayna yerine tatbi edilir. Kayna Yöntemlerinin İi Temel Kategorisi Eritme aynağı birleştirme, birleştirilece ii parçanın, bazen bağlantıya ilave metal eleyere eritilmesiyle gerçeleştirilir 1
Örneler: ar aynağı, direnç nota aynağı, osiyanıcı gaz aynağı Katı hal aynağı birleştirmeyi oluşturma için ısı ve/veya basınç ullanılır; anca esas metallerde erime olmaz ve ilave metal ullanılmaz Örneler: dövme (demirci) aynağı, difüzyon aynağı, sürtünme aynağı Ar Kaynağı Metallerin birleştirilmesinin, bir eletrod ile parça arasındai eletri arının ısısı ile oluşturulduğu bir eritme ayna yöntemidir. Arın ürettiği eletri enerjisi, herhangi bir metali eritmeye yeterli sıcalılar oluşturur ~ 5500 C Çoğu ar ayna yöntemlerinde aynalı bağlantının hacmini ve dayanımını arttırma için dolgu (ilave) metal elenir. Bazı temel yöntemler, arla esmede de ullanılmatadır. Eletri Arı Nedir? Eletri arı = bir devredei aralıtan geçen eletri aım deşarjı Aımın atığı bir iyonize gaz demeti (plazma) tarafından sürdürülür. Ar aynağında arı başlatma için, eletrod parça ile temas haline getirilir ve hemen ayrılara ısa bir mesafede tutulur. Ar Kaynağı Eletrod ucunun yaınında bir erimiş metal banyosu oluşturulur. Eletrod bağlantı boyunca ilerleren, erimiş metal endi analında atılaşır. Şeil 1. Bir ar ayna yönteminin temel onfigürasyonu ve eletri devresi
Eriyen Eletrodlar Eriyen eletrodların biçimi (Örtülü eletrod olara da bilinen) Kayna çubuları,,5 mm den 45 mm ye adar uzunluta ve 9,5 mm veya daha üçü çaplıdır ve periyodi olara değiştirilmeleri gereir. Kayna telleri, sı sı esintilerden açınma üzere, uzun tel boylarına sahip maaralardan süreli olara beslenebilir. Hem tel hem de çubu formundai eletrod, ar içinde tüetilir ve ilave metal olara aynağa elenir. Erimeyen Eletrodlar Erimeye dirençli Tungsten den yapılır. Kayna sırasında yavaş yavaş tüenir (buharlaşma temel meanizmadır). Ayrıca tel şelindei bir ilave metalin, ayna banyosuna süreli olara beslenmesi gereir. Deapan Kayna sırasında ositlerin ve diğer irlililerin oluşumunu engelleyen veya bunları çözere uzalaştıran bir maddedir. Kayna için oruyucu atmosfer oluşturur. Arı ararlı hale getirir. Sıçramayı azaltır. Örtülü Eletrod Ar Kaynağı Örtülü eletrod ar aynağı, ayna için gereli ısının, örtü aplı tüenen bir eletrod ile iş parçası arasında oluşan ar sayesinde ortaya çıtığı, elle yapılan bir ar ayna yöntemdir. Bu yöntemde doğru (DC) veya alternatif (AC) aım çeşitlerinin her iisi de ullanılabilir. Kayna yapılan bölge bazı durumlarda, oruma gazı olara da bilinen birgaz ile orunara örtülü eletrod ar aynağı yapılır. Eletrodun ucu, ayna banyosu, ar ve iş parçasının aynağa yaın bölgeleri, atmosferin zararlı etilerinden örtü maddesinin yanması ve ayrışması ile oluşan gazlar tarafından orunur. Ergimiş örtü maddesinin oluşturduğu cüruf, ayna banyosundai ergimiş ayna metali için e bir oruma sağlar. İlave metal (dolgu metali), tüenen eletrodun çeirde teli ve bazı eletrodlarda da eletrod örtüsündei metal tozları tarafından sağlanır. Örtülü eletrod ar aynağı sahip olduğu avantajları nedeniyle metallerin birleştirilmesinde en ço ullanılan ayna yöntemidir. 3
ar aynağı Şeil. Eletri Avantajları: 1. Örtülü eletrod ar aynağı açı ve apalı alanlarda uygulanabilir.. Eletrod ile ulaşılabilen her notada ve pozisyonda ayna yapma mümündür. 3. Diğer ayna yöntemleri ile ulaşılamayan dar ve sınırlı alanlarda ayna yapma mümündür. 4. Kayna mainesinin güç aynağı uçları uzatılabildiği için uza mesafedei bağlantılarda ayna yapılabilir. 5. Kayna eipmanları hafif ve taşınabilirdir. 6. Pe ço malzemenin imyasal ve meani özellilerini arşılayaca örtülü eletrod türü mevcuttur. Bu nedenle aynalı birleştirmeler de ana malzemenin sahip olduğu özellilere sahip olabilir. Dezavantajları 1. Örtülü eletrod ar aynağının metal yığma hızı ve verimliliği pe ço ar ayna yönteminden düşütür. Eletrodlar belli boylarda esi çubular şelindedir, bu nedenle her eletrod tüendiğinde aynağı durdurma gereir.. Her ayna pasosu sonrasında ayna metali üzerinde oluşan cürufu temizleme gereir. Eletri Direnç Kaynağı Direnç aynağı, metallerin üzerinden geçen aıma arşı gösterdiği dirençle ısı üretmesi esası ile ii veya daha fazla metal yüzey arasında yapılan ayna yöntemidir. Metalden geçen yüse aım (1000-100.000 A.) nedeni ile ayna bölgesinde üçü bir eriyi metal havuzu oluşur. Genelde direnç aynağı yöntemleri verimli ve az irlili yaratan yöntemlerdir, faat uygulamaları sınırlı ve eipmanları olduça pahalıdır. Özlü Telle Ar Kaynağı Çubu eletrodun sınırlamalarının üstesinden gelme için örtülü çubu eletrodla ar aynağının geliştirilmiş halidir. Eletrod, özünde deapan ve diğer atı maddeleri (örn. Deosidanlar ve alaşım elementleri) içeren süreli bir eriyen tüptür İi türü: Kendinden gaz orumalı FCAW Öz, oruyucu gaz içeren bileşenleri de barındırır. İlave gaz orumalı FCAW Dış bir oruyucu gaz uygulanır. 4
Şeil 3. Özlü telle ar aynağı. Dışarıdan sağlanan oruyucu gazın varlığı veya yoluğu, ii tür oluşturur: (1) oruyucu gaz bileşenleri sağladığı endinden gaz orumalı, ve () dış oruyucu gazların ullanıldığı ilave gaz orumalı Osi-Asetilen Kaynağı Bu yöntemin en genel ullanım şeli osi-gaz aynağıdır (osi-asetilen aynağı olara da bilinir). En esi ve en ço yönlü ayna yöntemlerinden biridir, faat son yıllarda endüstriyel uygulamalardai popülerliği azalmıştır. Hala yaygın olara, boru ve anal aynağında ve tamir işlerinde ullanılmatadır. Eipmanı ucuz ve basittir, genelde ayna alevi (yalaşı 3100 C) osijenle asetilenin yanması sonucu elde edilir. Alev, eletri arından daha az güçlü olduğundan, ayna soğuması daha yavaş olur ve meydana gelen gerilme ve ayna çarpılmalarının daha az olabilmesine imân tanıyabilir, bu nedenle yüse alaşım çelilerinin aynağının yapılması bu yöntemle daha olaydır. Bu metod, metallerin esilmesinde de ullanılır. Diğer gaz ayna metodları da, hava-asetilen aynağı, osijen-hidrojen aynağı ve basınçlı gaz aynağı gibi, olduça benzerdir, sadece ullanılan gaz tipi değişir. Gaz aynağı, plasti aynağında da ullanılır. Gaz altı Kaynağı Gaz altı aynağı, ayna için gereli ısının, tüenen bir eletrod ile iş parçası arasında oluşan ar sayesinde ortaya çıtığı bir ar ayna yöntemidir. Kayna bölgesine süreli şeilde beslenen (sürülen), masif haldei tel eletrod ergiyere tüendiçe ayna metalini oluşturur. Eletrod, ayna banyosu, ar ve iş parçasının aynağa yaın bölgeleri, atmosferin zararlı etilerinden ayna torcundan gelen gaz veya arışım gazlar tarafından orunur. Gaz, ayna bölgesini tam olara oruyabilmelidir, asi tatirde ço üçü bir hava girişi dahi ayna metalinde hataya neden olur. Başlıca türleri MIG-MAG ve WIG (TIG) gaz 5
altı ayna tenileridir. Bu ayna türünde oruyucu gaz olara Argon ve Helyum gibi soy gazlar ullanan MIG ( Metal Inert Gas ) ayna teniği ile oruyucu gaz olara atif bir gaz olan Karbondiosit ullanan MAG ( Metal Active Gas ) tenileri en yoğun olara ullanılır. Diğerlerine göre nispeten daha az ullanılan WIG teniğinin diğerlerinden farı erimeyen Wolfram (Tungsten) eletrod ullanılmasıdır. Şeil 4.Eriyen eletrodla gazaltı ar aynağı (MIG/MAG aynağı) Avantajları 1. Gaz altı aynağı örtülü eletrod ar aynağına göre daha hızlı bir ayna yöntemidir. Çünü; o Tel şelindei ayna eletrodu ayna bölgesine süreli beslendiği için aynaçı örtülü eletrod ar ayna yönteminde olduğu gibi tüenen eletrodu değiştirme için aynağı durdurma zorunda değildir. o Cüruf oluşmadığı için örtülü eletrodlardai gibi her paso sonrası cüruf temizliği işlemi yotur ve ayna metalinde cüruf alıntısı oluşma risi olmadığından, daha aliteli aynalar elde edilir. o Örtülü eletrod ar aynağına göre daha düşü çaplı eletrodlar ullanıldığından, aynı aım aralığında yüse aım yoğunluğuna ve yüse metal yığma hızına sahiptir.. Gaz altı aynağı ile elde edilen ayna metali düşü hidrojen mitarına sahiptir, bu özellile sertleşme özelliğine sahip çelilerde önemlidir. 3. Gaz altı aynağında derin nüfuziyet sağlanabildiği için bazen üçü öşe aynaları yapmaya izin verir ve örtülü eletrod ar aynağına göre daha düzgün bir ö penetrasyonu sağlar. 4. İnce malzemeler çoğunlula TIG ayna yöntemi ile ilave metal ullanara veya ullanmadan birleştirilse de, gaz altı aynağı ince malzemelerin aynağına örtülü eletrod ar aynağından daha iyi sonuç verir. 5. Hem yarı otomati hem de tam otomati ayna sistemlerinde ullanıma ço uygundur. TIG aynağı, ayna için gereli ısının, tüenmeyen bir eletrod (tungsten eletrod) ile iş parçası arasında oluşan ar sayesinde ortaya çıtığı bir ar ayna yöntemidir. 6
Eletrod, ayna banyosu, ar ve iş parçasının aynağa yaın bölgeleri, atmosferin zararlı etilerinden ayna torcundan gelen gaz veya arışım gazlar tarafından orunur. Gaz, ayna bölgesini tam olara oruyabilmelidir, asi tatirde ço üçü bir hava girişi dahi ayna metalinde hataya neden olur. Dezavantajları 1. Gaz altı ayna eipmanları, örtülü eletrod ar aynağı eipmanlarına göre daha armaşı, daha pahalı ve taşınması daha zordur.. Gaz altı ayna torcu iş parçasına yaın olması geretiği için örtülü eletrod ar aynağı gibi ulaşılması zor alanlarda ayna yapma olay değildir. 3. Sertleşme özelliği olan çelilerde gaz altı aynağı ile yapılan ayna birleştirmeleri çatlamaya daha eğilimlidir. Çünü örtülü eletrod ar aynağında olduğu gibi ayna metalinin soğuma hızını düşüren bir cüruf tabaası yotur. 4. Gaz altı aynağı, gaz orumasını ayna bölgesinden uzalaştırabilece hava aımlarına arşı e bir oruma geretirir. Bu nedenle, örtülü eletrod ar aynağına göre açı alanlarda ayna yapmaya uygun değildir. Avantajları Şeil 5.TIG aynağı 1. TIG aynağı, süreli bir ayna diişi yapma, aralılarla ayna yapma ve punto aynağı yapma için hem elle, hem de otomati ayna sistemleri ile uygulanabilir.. Eletrod tüenmediği için ana metalin ergitilmesiyle veya ilave bir ayna metali ullanara ayna yapılır. 3. Her pozisyonda ayna yapılabilir ve özellile ince malzemelerin aynağına ço uygundur. 4. Kö paso aynalarında yüse nüfuziyetli ve gözenesiz aynalar verir. 5. Isı girdisi ayna bölgesine onsantre olduğu için iş parçasında deformasyon düşü olur. 6. Düzgün ayna diişi verir ve ayna diişini temizlemeye gere yotur. 7
Dezavantajları 1. TIG aynağının metal yığma hızı diğer ar ayna yöntemlerine göre düşütür.. Kalın esitli malzemelerin aynağında eonomi bir yöntem değildir. Toz altı Kaynağı Toz altı aynağı, ayna için gereli ısının, tüenen eletrod (veya eletrodlar) ile iş parçası arasında oluşan ar (veya arlar) sayesinde ortaya çıtığı bir ar ayna yöntemidir. Ar bölgesi ayna tozu tabaası ile ayna metali ve aynağa yaın ana metal de ergiyen ayna tozu (cüruf) ve ayna diişi tarafından orunur. Toz altı aynağında eletri artan ve ergimiş metal ile ergimiş cüruftan oluşan ayna banyosundan geçer. Ar ısısı eletrodu, ayna tozunu ve ana metali ergitere ayna ağzını dolduran ayna banyosunu oluşturur. Koruyucu görevi yapan ayna tozu ayrıca ayna banyosu ile reasiyona girere ayna metalini deoside eder. Alaşımlı çelileri ayna yaparen ullanılan ayna tozlarında, ayna metalinin imyasal ompozisyonunu dengeleyen alaşım elementleri bulunabilir. Tozaltı aynağı otomati bir ayna yöntemidir. Bazı toz altı ayna uygulamalarında ii veya daha fazla eletrod aynı anda ayna ağzına sürülebilir. Eletrodlar yan yana (twin arc) ayna banyosuna sürülebilir veya ayna banyolarının birbirinden bağımsız atılaşmasını sağlayaca adar uzalıta, ara araya sürülere yüse ayna hızı ve yüse metal yığma hızına ulaşılabilir. Avantajları: 1. Düz ve silindiri parçaların aynağında, her alınlı ve boyuttai boruların aynalarında ve sert dolgu aynalarında ullanılabilen yüse ayna hızına ve yüse metal yığma hızına sahip bir yöntemdir.. Hatasız ve yüse meani dayanımlı ayna diişleri verir. 3. Kayna esnasında sıçrama olmaz ve ar ısınları görünmez bu nedenle ayna operatörü için gereen oruma daha azdır. 4. Diğer yöntemlere göre ayna ağzı açılarını ayna yapma mümündür. 5. Toz altı aynağı apalı ve açı alanlarda uygulanabilir. Dezavantajları: 1. Toz altı ayna tozları havadan nem almaya eğilimlidir, bu da aynata gözeneğe neden olur.. Yüse alitede aynalar elde edebilme için ana metal düz, düzgün olmalı, ana metal yüzeyinde yağ, pas ve diğer irlililer olmamalıdır. 8
3. Cüruf ayna diişi üzerinden temizlenmelidir, bu bazı uygulamalarda zor bir işlem olabilir. Ço pasolu aynalarda, ayna diişine cüruf alıntısı olmaması için cüruf her paso sonrası temizlenmelidir. 4. Toz altı aynağı 5 mm'den ince malzemelerde yanma yapabileceği için genellile uygun değildir. 5. Yöntem özel bazı uygulamalar hariç, düz, yatay pozisyondai alın aynaları ve öşe aynaları için uygundur. 6. Her metal ve alaşım için uygulanabilen bir yöntem değildir. Kayna Hataları Çatlalar Boşlular Katı alıntılar Düzgün olmayan şeil veya abul edilemez dış görünüş Yetersiz erime Diğer hatalar Kayna Çatlaları Kayna diişinde veya aynağa bitişi esas metalde, ayrılma türü süresizliler Metalde dayanımı önemli oranda düşüren bir süresizli olduğundan, ciddi hata Büzülme sırasında yüse sınırlama ile birleşi, aynağın gevreliği veya düşü süneliği nedeniyle oluşur Genel olara bu hatanın tamir edilmesi gereir Şeil 6. Kayna çatlalarının değişi şeilleri Boşlular Döümdei hatalara benzer ii hata türü: 1. Gözene ayna metalinin atılaşması sırasında sıışan gazların oluşturduğu üçü boşlular. Atmosferi gazlar, ayna metalindei üürt veya yüzey irlilileri neden olur.. Büzülme boşluları atılaşma sırasındai büzülmenin oluşturduğu boşlular. 9
Katı Kalıntılar Katı alıntılar ayna metalinde sıışmış metal dışı malzemeler En yaygın türü, deapan ullanılan ar ayna yöntemlerinde oluşan curuf alıntılarıdır. Katılaşma sırasında, ayna metalinin yüzeyinde yüzme yerine diişin içinde sıışırlar Kalıntıların diğer şeli, normal halde AlO3 yüzey aplamasına sahip alüminyum gibi belirli metallerin aynağında oluşan metal ositlerdir. Yetersiz Erime Erime azlığı olara da bilinen, erimenin bağlantının tüm esitinde oluşmadığı bir ayna diişidir. Şeil 7. Yetersiz erimenin değişi şeilleri Kayna Diişlerinin Denetimi Kayna diişinin taşıma yeterliliği denetlenere saptanabilmetedir. Bu amaçla uygulanabilece yöntemler aşağıda sıralanmatadır. 1) Göz ve büyüteçle muayene (Yüzeysel usurlar gözüebilir) ) Röntgen ( γ ışınları ile) filmi çeilir (İçyapıdai usurlar saptanabilir) 3) Ultrasoni yöntem (Gönderilen ses dalgasının yanısı ölçülür) 10
4) Manyeti toz ( Kayna yüzeyinde manyeti alan oluşturulara tozun aldığı biçim incelenmetedir) Kayna Diişleri Çeli yapılarda ergitme aynağı metoduyla üt ayna diişi ve öşe ayna diişi olma üzere ii tür ayna diişi çeilebilir. a) Küt Kayna Diişleri Küt ayna diişlerinde parçalar ucuca getirilere ayna yapılmatadır. Bu tür ayna diişinin oluşturulabilmesi için aynalanaca parçaların enarları mutlaa önceden işlenmelidir. Bu işleme ayna ağzı açma adı verilir. Kayna ağzı şeline göre üt ayna diişleri I, V, Y, X, U gibi özel isimler alırlar. 11
Tablo 1. Alın diişi ve ayna ağızları, " a " ayna diiş alınlığını gösterir. Şeil 8. Plaada üt ayna diişi 1
Şeil 9. Kayna raterli diiş Şeil 10. Kayna ratersiz diiş b) Köşe Kayna Diişleri: İi çeli elemanın birbirine di veya en az 60 o li açı oluşturaca şeilde yüzeyler arasına çeilen ayna diişi öşe ayna diişi adını almatadır. Yüzeyler arasındai açının 60 0 den az olması halinde söz onusu diişin yü taşımadığı abul edilmetedir. Tablo. Basit öşe diişleri, " a " ayna diiş alınlığını gösterir. Şeil 11. Köşe diişi aynağı 13
Şeil 1. Kraterli öşe diişi aynağı Köşe ayna diişleri, etiyen uvvetin yönüne paralel ve di olma durumuna göre yan diiş ve alın diişi olara isimlendirilir. Köşe aynağı diişinin alınlığı (a) olara, ayna enesitinin içine çizildiği düşünülen iizenar üçgenin yüseliği esas alınmatadır. Şeil 13. Köşe diişleri Tablo 3. Kayna emniyet gerilmeleri (gf/cm ) Kayna Diişlerinin Hesabı Kaynalı birleşimler, ayna diişlerindei masimum gerilme (normal gerilme, ayma gerilmesi, asal gerilme vb) değerleri esas alınara tasarlanmatadır. Hesaplar TS3357 ye göre yapılmatadır. Hesapların yapılabilmesi için ayna alınlığı ve ayna boyunun bilinmesi geremetedir. 1) Kayna Diişi Kalınlığı (a): Küt ayna diişleri için; Kayna diişi alınlığı en ince levha alınlığı adar alınır. a = min(t 1,t ) Köşe ayna diişleri için; Minimum ayna diişi alınlığı 3 mm, öprülerde ise 3.5 mm olara alınmatadır. 14
3 mm a 0.7t min (yapılarda) 3.5 mm a 0.7t min (öprülerde) Köşe ayna alınlığının belirlenmesinde, diiş içerisine çizilebilece iizenar üçgenin teori ö notasından itibaren çizilen yüseli diate alınmatadır. Kayna teniği açısından seçilece diiş alınlığı aşağıdai oşulu sağlamalıdır. aa tt max (mmmm ) 0.5 3mmmm; 3.5 mmmm Şeil 14. Kayna alınlığı ) Kayna Boyu (l ): Küt ayna diişleri için Çeilen ayna diişlerinin uç ısımlarında belirli uzunluta bir ısmın muavemeti düşü ve alınlığı azdır. Bu zayıf ısımlara rater adı verilir ve rater uzunluğunun ayna alınlığı (a ) adar olduğu abul edilir. Özel önlemler ile rater oluşması önlenebilir. Özel önlem alınmadıça ayna boyundan (b) ii adet rater boyu çıartılara ayna hesap boyu (l) belirlenir. Bu durumda ayna hesap boyu, l = b- x a a l b a t Levha genişliğinden rater boyları çıartılmaması için ayna taşırma levhası ullanılara diiş çeilebilir. 15
l = b Burada taşırma levhası olara baır ya da alüminyum gibi malzemeler ullanılabilmetedir. Köşe ayna diişleri için Kayna taşırma levhası a N a l ll = ll = xxxx ve 15xxaa ll 100xxaa Eğer alın diişi de çeilirse ll = xxxx + bb ve 10xxaa ll 100xxaa olur. a b a N Bu tür birleşimlerde rater boylarının çıartılmasına gere yotur. a l l 1 a Aradan aynalı b a N a l Eği aynatai artış payı ihmal edilebilir ll = (ll + ll 1 + xxxx) ll 1 10xxaa, ll 100xxaa 16
Köşe ayna diişi ile üt ayna diişinin birlite çalışması Küt diiş Köşe diişi N a l Basınç uvveti uygulanması halinde FF ww = FF ww,ütt + FF ww,öşee Çeme uvveti uygulanması halinde FF ww = 0.5xxFF ww,ütt + FF ww,öşee.3.6. Kayna Diişlerinde Gerilmeler Genel olara ayna diişlerinde yüün ve aynağın pozisyonuna göre ayna diişine paralel ayma gerilmesi ve ayna diişlerine di normal gerilmeler oluşmatadır. σσ = NN (aaaaaa) σσ eeee ττ = TT (aaaaaa) ττ eeee Burada FF ww = (aaaaaa) dir ve normal uvvet atarılıren bütün diişleri, esme uvveti atarılıren yalnız bu uvveti arşılayabilece ayna alanını gösterir..3.6.1. Küt Kayna Diişlerinde Gerilmeler a) Normal Kuvvet l a Diişe di yönde çeme gerilmesi oluşur σσ = NN σσ FF,eeee : aynağın ayma emniyet gerilmesi σ,em FF = ll. aa b) Kesme Kuvveti Diişler boyunca ayma gerilmesi oluşur ττ = QQ FF ττ,eeee τ,em : aynağın ayma emniyet gerilmesi 17
c) Eğilme Momenti l a 3 a. l σσ = MM = MM.. yy WW II mmmmmm σσ 1 a l eeee W = = xx l 6 W, ayna alınlığı ve uzunluğu esas alınara belirlenen ayna muavemet momentidir. d) Eğilme Momenti + Normal Kuvvet (M+N) σσ = NN FF σσ = MM WW σσ = NN FF + MM WW σσ,eeee Not: Normal ve ayma gerilmelerinin ayrı ayrı emniyet gerilmelerinden üçü olması yeterlidir. Küt aynalarda ıyaslama gerilmesi hesaplanmaz..3.6.. Köşe Kayna Diişlerinde Gerilmeler a) Normal Kuvvet P Diişte normal gerilmesi oluşur σσ = PP FF σσ,eeee b) Kesme Kuvveti P P 18
P P ττ // = PP FF ττ,eeee ττ = PP FF ττ,eeee τ // işareti il şele arşılı gelen gerilmelerin diiş boyunca paralel olduğunu gösterir. c) Normal Kuvvet + Kesme Kuvveti + Eğilme Momenti P y P P y ττ // = PP yy FF e y P x l P x M e x a a σσ NN = PP xx FF σσ MM = MM WW ττ // = PP yy. ss xx II. bb σσ tt = σσ NN + σσ MM σσ vv = (σσ tt ) + ττ // σσ vv,eeee olmalıdır. Normal Kuvvet + Kesme Kuvveti + Eğilme Momenti Kesme Kuvveti + Eğilme Momenti 19
0
a) Köşe Kaynata Kıyaslama Gerilmesi Yapı elemanları aynı zamanda hem normal hem de ayma gerilmeleri etisinde ise bunların bir arada çalışmasının gerçeleyece belirli bir gerilme değerini aşmaması gereir. Kayna diişimin birleşi zorlanması için bir arşılaştırma değeri ullanılır. Bu gerilme gerçe gerilme olmadığından meani anlam taşımamatadır. 3 σ τ 4 3 τ / 1 σ τ σσ vv = σσ + ττ + ττ // σσ vv,eeee arşılaştırma değeri gerçelemesi yalnız öşe aynalarında ve yarım V tipi öşe aynalarda yapılır. Anca bazı sınır değerler aşılmadığında buna gere almaz. Küt aynalarda ıyaslama gerilmesi hesaplanmaz. Normal ve ayma gerilmelerinin ayrı ayrı emniyet gerilmelerinden üçü olması yeterlidir. τ // :Diiş boyuna esenine paralel ayma gerilmesi τ :Diiş boyuna esenine di ayma gerilmesi Not: σ ve τ gerilmelerinin her biri sınır gerilme olan (EY, EIY yülemesi ve St 37 çeliği için σ=750 g/cm ) değerinden üçü ise ıyaslama gerilmesi (σ v ) tahii geremez (TS648). σ v gerçelemesinin geremediği durumlar; a) σ ve τ etisi bulunmayan durumlar b) Başlı ve levha arasındai öşe aynalarında c) Eğilme rijitlili (M,Q,N) bileşimlerinde Q, gövde diişlerince arşılanırsa M, Başlı diişlerince arşılanırsa N, tüm diişlerce arşılanırsa d) Aşağıdai sınır değerler aşılmaz ise σ, ezilme g/cm Fe 37 Fe 5 σσ, ττ + ττ 11 750 100 σσ + ττ + ττ 11 1100 1700 1
TS 3357 de ayna diişleri için alınması gereen emniyet gerilmeleri aşağıdai tabloda verildiği gibidir. Örne 1 (009 Sınav Sorusu): Şeilde verilen çeme çubuğu bağ levhası birleşiminde ayna diişlerinin taşıyabileceği yüü belirleyiniz. Fe37, EY a =3 mm t= 0 mm N a =3 mm N τ = τ N = F. τ = x0.3x15x11 (Tablo 15'ten) = 99 N 150 mm //, em max, em F Örne : 100 mm a =3 mm L75.7 97 N a =3 mm Fe 37, EY için profilde ve aynata gerilme denetimi yapınız. a) Profilde gerilme denetimi L75.7 için F t =10.1 cm ( L profil tablosundan) N 97 σ = = = < = F x10.1 t b) Kaynağın gerilme denetimi τ 4.8 N/cm σem 14 N/cm (Fe37, EY Tablo 1) ( ) F = x 0.3x10.0 + 0.3x1.0 = 13. cm 10 mm 97 = = 7.35 N/cm τ = 11 N/cm 13. //, em
Örne 3: l 1 =? t=1 mm a =3 mm L80.8 N a =6 mm l =? a) Kesitin taşıyabileceği masimum çeme uvvetini hesaplayınız. Fe37, EY b) Üstte 3 mm li altta 6 mm li ayna ullanara gereli ayna boylarını hesaplayınız. a) L80.8 profil için F=1.3 cm Nmax = Ft. σ em = x1.3x14 = 344 N b) L80.8 profil için e=.6 cm e N 1 N 3 mm 8-.6 e 6 mm l 1 N= 344 N l Kaynalarda moment oluşmaması için N yüü alt ve üst aynağa orantılı şeilde dağıtılmalıdır. N1+ N = Nmax N1+ N = 344 N max doğrultusuna göre moment alıyoruz 5.74xN1 =.6xN N τ = 98 N N = 46 N 1 N = τ = 11 N/cm l = 14.8 cm 15 cm 1 //1, em 1 x0.3xl1 15a 4.5 cm l = 1 15 cm = uygundur 100a = 30 cm τ l N = τ = 11 N/cm l = 19 cm //, em x0.6xl 15a = 9 cm = 19 cm uygundur 100a = 60 cm 3
Örne 4: a =7 mm t=10 mm 75 175 N=84.85 N 45 o P=10 N Q=84.85 N 80 50 Şeilde görülen bağ levhası gergi çubuğu ile çeilmetedir. Köşe aynağı diişlerinde gerilme denetimi yapınız. 7 mm 7 mm Q N 15 15 Not: Ağırlı merezi tam ortada olmasaydı önce ağırlı merezi bulunacatı. ( + )( M 84.85x8 + 84.85x5 = 1103.05 Ncm 0 M σ = N N F M M σ = W QS. x τ // = I. b Q F τ,max σ = σ + σ t N M N N 84.85 σ = = =.4 N/cm F x0.7x5 t ( ) ( ) σ = σ + τ σ v // v, em a. l x0.7x5 W = = = 145.8333 cm 6 6 M M 1103.05 σ = = = 7.564 N/cm W 145.8333 σ =.4 + 7.564 = 9.98 N/cm t 3 4
τ = 84.85 //.4 N/cm x0.7x5 = σ = 9.98 +.4 = 10.78 N/cm < σ = 11 N/cm (Tablo 15) uygun v v, em Örne 5: L80.8 P 30 0 100 mm t=1 mm 100 mm a =6 mm a) P=60 N lu yüü ayna diişleri atarılabilir mi? b) Bu yüü atarma için aç adet aba cıvata gerelidir? Cıvataları yerleştiriniz. Fe 37, EY. Burada moment yo. Kuvvet ağırlı merezinden geçiyor. Kayna ii yönde de var. a) Q=130 N N N σ = F τ = // Q F 00 mm N=5.17 N τ,max 6 mm 6 mm σ N = 5.17 9.38 N/cm x0.6x0 = Q 130 τ // = = = 5.4 N/cm F x0.6x0 N ( ) ( ) v = + // = + = v, em = ır. σ σ τ 9.38 5.4 10.83 N/cm σ 11 N/cm atar b) N=60 N 5
L80.8 için d 1 =3 mm t=1 mm. D 5. t 0. =.5 mm D 3 mm Cıvatamız M olsun Çift etili Çift etili mi te etili mi? N m ( ) xπ x. = x11. = 85.15 N 4 8 1 8 N = t. d. σ = 1.x.x4 = 63.36 N N = 63.36 N e min ez, em T 60 n = = = 4.10 5 bulon N 63.36 em em w 1 =45 35 e 1 D=46 50 mm e 3D=69 70 mm e 1 e e e e e 1 Örne 6: (Kesme+Eğilme Momenti etisinde ayna hesabı) 35N IPN00 () L90.60.6 90 mm IPN00 40 mm 60 mm (1) a =4 mm Fe37 EY, İstenen: (1), () ve (3) notalarında gerilme denetimi T=35 N M=35x4=140 Ncm 6
T M (1) () 4 mm x M M QS. σ =. y x Q τ i // = I I. b F g e 60 mm (3) 4 mm y 4 mm 90 mm K.E. x90x4x45 + 68x4x9 e = = 57.89 mm = 5.789 cm x90x4 + 68x4 Not: Basitleştirme için esme uvvetinin gövde aynaları tarafından arşılandığı abul edilir. 4x90 68x4 I = x + 4x90x( 57.89 45) + 1 1 3 3 = 9099.35 mm = 9.099 cm 4 4 ( ) + 68x4x 9 57.8 (1) Notasında gerilme denetimi τ σ 1 = 0, M 140 =. y = x 94 57.89 9.099 M 1 1 I = < ( ) 5.48 N/cm 11 /cm (Tablo 15,çeme ğilmve e N ede çeme) olduğundan emniyetlidir. () Notasında gerilme denetimi τ = T 35 4.86 N/cm F = x4x90 = Yuarıda F yı hesaplaren üsttei aynağın aymaya etisi ço az olduğundan hesaba aymadı. Çünü uvvet üsttei aynağa di olara etiyor. M 140 σ =. y = x 9 5.789 = 4.88 N/cm 9.099 M I ( ) σ = σ + τ = 4.88 + 4.86 = 6.89N/cm < σ = 11N/cm ıya (Tablo 15, v v, em slama) (3) Notasında gerilme denetimi τ = T 35 3 4.86 N/cm F = x4x90 = 7
M 140 σ =. y = x 5.789 = 8.79 N/cm 9.099 M 3 3 I ( ) σ = σ + τ = 8.79 + 4.86 = 10.04N/cm < σ = 11N/cm ıy (Tablo 15, v v, em aslama) Örne 7: Küt+öşe diiş birlite çalışması durumu t=10 mm IPN40 1/IPN40 üt 19 mm s N=70 N l öşe =? öşe 1 4 8.7 I s = mm (gövde alınlığı) a üt = min(8.7;10) 19 Füt = aüt. lüt = 8.7 x( x8.7) = 683.8mm Krater Yüü taşıtabilme için gereli ayna alanı τ T N N 70 = = τ F = = = 4.55cm 11 //, em t F F τ, em τ,em : TS3357, Sayfa 40 Not: Küt ve öşe ayna birlite ullanılırsa Çizelge 15, satır 6 dai değerler ullanılır. F = F + F F = 4.55 6.83 = 17.70cm t şeüt öşe 4 adet öşe ayna olduğundan 17.79 F öşe = = 4 4.43cm (bir tanesinin alanı) 3mm aöşe = < 0.7 xtmin (10; 13.1 ) = 0.7x10 = 7mm IPN 40 (t) a =4 mm seçildi. Föşe 4.43 15. a 15 0.4 60 11.075 111 = x = mm löşe = = = mm l a 0.4 < 100. a = 100x4 = 400mm Not: Füt 1) Kaynata çeme uvveti varsa Ft = şe + Fö alınmatadır. ) Kaynata basınç uvveti varsa Ft = Fşe üt + Fö alınmatadır. 8
Örne 8: IPB80 parçası IPN0 Küt+8öşe N=480 N IPB80 a öşe =4mm 10 mm a) 14 tane M4 aba bulonla gerilme denetimi? b) Kaynata gerilme denetimi? a) M4 için F çe =3.17 cm (tablo ) P/ n 480 /14 10.8 N/cm σç = = = σç, em = 11. N/cm ğundan oldu güvenli F 3.17 çe b) F = 8x0.4x1 = 38.4 cm öşe I0 için s=8.1 mm IPB80 için s=10.5 mm ( ) a = min 8.1;10.5 = 8.1 mm üt Füt = aüt xlüt = 0.81x 176 x8.1 = 1.94 cm IPN(h-.c) Krater F t Füt 1.94 38.4 44.87 cm = şe + Fö = + = N 480 τ τ τ τ = em = = 10.70, em = 11 N/cm güvenli Ft 44.87 9
Örne 9: 95 N t 70.9.e x a t/.a 45 o e 150 mm t=10 mm e x e Kaynalar N+M etisinde. Fe37 EY aynata gerilme denetimi yapınız. L70.9 için e x = e y = e=.05cm t. a a t 0.4 1 e =. ex =.( ex ) = x(.05 ) =.116cm M = 95x.116 = 01.0Ncm a 3 mm 0.7t min = 0.7x9 = 6.3 mm buradan a =4 mm seçti M M σ =. y I TS. x T τ // = (Gerçete) I. b F g I 3 0.4x15 = x = 5 cm 1 4 M M 01.0 15 σ = y = x = N cm I 5. 6.70 / yada 0.4x15 W = x = 30cm 6 3 M M 01.0 σ = = = 6.7 N / cm W 30 T 95 τ // = = = 7.9 N / cm F x0.4x15 σ v = 7.9 + 6.7 = 10.37 N / cm < 11 N / cm 30
Örne 10 (Kesme+Moment): I300 I60 M (a) (b) I300 T Kolon-iriş birleşimi M=5N, T=100 N, Fe37, EY İstenen: a ve b notalarında gerilme denetimi I60 tablodan b=113 mm, s(d)=9.4 mm, t=14.1 mm, r 1 =9.4 mm I300 tablodan d=10.8 mm, t=16. mm Kullanılabilece ayna alınlıları Başlılarda, Gövdede, > 3mm a = < 0.7xtmin = 0.7 x(16.;14.1) = 9.87mm t(i300) t(i60) > 3mm a = < 0.7xtmin = 0.7 x(16.; 9.4 ) = 6.58mm t(i300) d(i60) a a =4 mm seçildi. =4 mm seçildi. (Gövde aynağında I300 ün başlığıyla I60 ın gövdesini birleştiriyoruz) y I60 h=60 mm (a) h-.c=08 mm (b) 4 mm 4 mm x b 1 I60 için b=113 mm 31
b 113 d r 113 9.4 x9.4 1 1 = = = 4 mm (a) y σ = M. y I σ a σ b τ a =0 TS. x τ = I. b τ b T F g (b) y a x 3 3 0.4x0.8 11.3x0.4 6 0.4 I = x + x + 0.4x11.3x + 1 1 3 4.x0.4 6 0.4 + 4x + 4.x0.4x 1.41 = 3046.86cm 1 t (I60) (a) Notasında (T gövde aynaları tarafından taşındığı abul edilirse) M 500 σ a = y = x = N cm < N cm I 3046.86 τ a = 0. a 13.4 10.99 / 11 / (Tablo 1, sütün 6) (b) Notasında M 5000 σ b =. y b = x (0.8/ ) = 8.533 N / cm I 3048.86 T 100 6 N / cm τ // b = = = (gövde aynalarının taşıdığı abul edilir) F, gövde x0.4x0.8 4 σ = 6 + 8.53 = 10.43 N/cm σ = 11 N/cm v v, em 3