1. GAZ ERGİTME KAYNAĞI 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, esas metali ve kaynak bölgesine sevk edilen çubuk şeklindeki ilave metali ergitir. Gaz ergitme kaynağı düşük yatırım maliyetiyle geniş bir uygulama kabiliyetine sahiptir. Gazların Özellikleri 1. Oksijen Gaz ergitme kaynağında Oksijen gibi bir yakıcı gaza ek olarak, yanmayı sürdürmek ve alev gücünü yükseltmek amacıyla bir yanıcı gaza gerek vardır. Oksijenin özgül ağırlığı=1,42 kg/m 3 (0 C ve 1 atm) (hava =1,29 kg/m 3 ) Renksiz, kokusuz ve soğutulduğunda mavi renkli bir sıvı haline gelir. Kaynak için gerekli olan oksijen havanın ayrıştırılmasıyla elde edilir. Havanın hacimce %78 i azot %21 i oksijen ve %1 i argon, neon, karbondioksit, su buharı gibi öteki gazlardır. Hava -196 C nin altında soğutulursa sıvılaşır. Sıvı hava buharlaşmaya bırakılacak olursa -196 C de azot uzaklaşır, geride oksijen kalır. Pahalı olmakla birlikte suyun elektrolizi ile de oksijen elde edilir. 2 H2O 2H2 + O2 Tepkime bazik ortamda olur. Anottan O2 katottan H2 çıkar. Genel saflık derecesi % 99,5'tir. Gaz formunda veya sıvılaştırılmış olarak taşınır. Düşük miktarda tüketileceği zaman çelik tüplere gaz şeklinde depolanır. Tüplerin basıncı 150-200 bar arasındadır ve hacimleri ise 40-50 litredir. Çok sayıda tüketim noktasının bulunması gereken işletmelerde ise, tek tek tüplerden tüp bataryaları oluşturulabilir. Daha büyük tüketim durumunda, sınır 300-1000 m 3 /ay arasındadır ve kullanım yerinde bulunan sabit tanklarda düşük sıcaklıklarda sıvılaştırılmış halde depolanır.
2. Yanıcı Gazlar Gaz Ergitme kaynağında yanıcı gaz olarak çoğunlukla asetilen (C2H2) kullanılır. Prensip olarak Propan (C3H8) ve Doğalgaz (Metan (CH 4)) gibi hidrokarbon bileşikleri de yanıcı gaz olarak kullanılabilir. Oksi-yanıcı gaz kaynağı için alternatif gazlar: Hidrojen Propilen Propan Doğal Gaz ***Propan, Parafinlerin (alkanların) metan ve etandan sonra gelen üçüncü üyesi olup, karbon ve hidrojenden meydana gelmiş renksiz bir gaz. Propanın formülü C3H8 dir. Ergime noktası -187,1 C ve kaynama noktası -42,2 C'dir. doğal gaz, hafif ham petrol ve petrol rafineri gazlarından elde edilir. Sıvılaştırılmış petrol gazlarında bol miktarda bulunur. Etan, diğer hidrokarbonlar ve propan petro-kimya endüstrisinde etilen elde etmek için önemli bileşiklerdir. Propan sıcakta bozunarak etilen ve yine önemli bir madde olan propilene dönüşür. Propilen önemli bir bileşik olup, aseton ve propilen glikol gibi birçok maddenin elde edilmesinde kullanılır. Oksidasyon ile, propil alkole, propionaldehide ve propiyonik aside yükseltgenebilir. Diğer taraftan basınç altında kolayca sıvı hale geçmesinden dolayı bütan gazı ile karıştırılarak tüpler içine doldurulmuş halde evlerde yakıt olarak kullanılır. 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. Yanıcı gaz (ASETİLEN): Özgül ağırlığı = 1,17 kg/m 3 (hava = 1,29 kg/m 3 ) Isıl değeri = 13600 kcal/m 3 Alev sıcaklığı (Oksijen ile) = 3120 C (Hava ile) = 2100 C Tutuşma hızı (Oksijen ile) = 1310 cm/s (Hava ile) = 130 cm/s Kokusu = Sarımsak kokusu
Eldesi: CaC2 + 2H20 C2H2 + Ca(OH)2 + Isı Karpit Su Asetilen Çamur Isı 64 gr 36 gr 26 gr 74 gr Asetilen, öteden beri asetilen üretim cihazlarında üretilir. Günümüzde ise üretildikten sonra tüplere doldurulmaktadır. Şekil 1 de 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: CaC2 + 2H20 C2H2 + Ca(OH)2 + Isı Oluşan gaz, cihazın üst kısımlarına çıkar. Şekil 1.Çekmeceli bir asetilen üretim cihazının şematik gösterimi (karpit kazanı)
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 maddeye aseton emdirilmiş ve asetilen de bu aseton içinde eritilmiştir. Üst kısmında bulunan boşlukta, erimiş asetilen gaz haline geçer. gözenekli Şekil 2. Bir asetilen tüpünün yapısı C2H2, 1 atm nin üzerindeki basınçlarda fiziksel olarak kararsızdır. Depolama tüpleri, aseton CH3COCH3 emdirilmiş (asbest gibi) gözenekli maddeyle doludur. Aseton, asetilenin kendi hacminin 25 katını çözer. C2H2 ve O2 tüpleri ve hortumları üzerinde, hatalı gaz bağlantılarından kaçınmak için farklı yönlerde kapanan dişler bulunur.
Karışım halindeyken asetilen ve oksijen yüksek derecede yanıcıdır. C2H2 (asetilen) renksiz ve kokusuzdur. Bu nedenle karakteristik bir sarımsak kokusu katılır.
3. Oksi-Asetilen Yanıcı gaz, oksijen etkisi altında, iki kademeli bir yanma ile yanar. Gaz Ergitme 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 Ergitme kaynağında kullanılan üfleç (şaluma).
4. Üfleç ve Aksesuarları
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 Gaz Ergitme Kaynağı Alev Sıcaklığı
5. 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. Oksitleyici (oksijeni fazla) alevle pirinç kaynak edilirken, Redükleyici (asetileni fazla) alevle dökme demirin, alüminyumun kaynağında ve sert dolgu kaynağında kullanılır. Maksimum sıcaklığa, iç koninin ucunda ulaşılır. Dış zarf parça yüzeyine yayılır ve kaynak bölgesini, çevreleyen atmosferden korumak üzere örter.
6. Gaz Ergitme Kaynağında Çalışma Teknikleri Parçalar arasında aralık olduğundan, genellikle ilave çubuk (kaynak çubuğu) kullanılır. Bağ oluşumunu desteklemek için bazen dekapan kullanılır. Tüm pozisyonlarda kullanılabilir. Isıl gücü düşük olduğundan geniş bir alanın ısıtılması gerekir ve dolayısıyla distorsiyon fazladır.
Gaz Ergitme 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 ergimenin oluştuğu derinlik) ve dolayısıyla düşük bir karışım (kaynak metali içinde esas metalin ergime 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. Şekil 5. Gaz Ergitme kaynağında çalışma teknikleri
Gaz Ergitme kaynağı, birleştirme kaynağı olarak daha çok, alaşımsız ve düşük alaşımlı çelik boruların kıvrık alın, I ve V ağızların kaynağında kullanılır. Düşük Ergitme gücü nedeniyle ekonomik uygulama alanı yaklaşık 4,5 mm cidar kalınlığına kadar ve 150 mm çapa kadar boruların kaynağıyla sınırlıdır.
Gaz Ergitme 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.
7. Gaz Ergitme 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 yol açan 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 Ergitme kaynağında gözenekler, kaynak metalinde karbonmonoksit oluşumu nedeniyle ortaya çıkar. Kaynak metalinde yüksek oranda karton içeriği bulunması halinde, alevin yanlış ayarlanmış olması sonucu karbonmonoksit oluşabilir.