4.ALIN DİRENÇ KAYNAĞI Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 1

4.ALIN DİRENÇ KAYNAĞI 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 1

22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 2

Yakma alın kaynağı (Flash butt welding), bitişik alın yüzeyinin tüm alanını kapsayan bir direnç basınç kaynağı yöntemdir. Yakma alın kaynak yöntemi, ısı, dövme ve yığına işlemlerinden oluşur. Metallerin, elektriğe karşı gösterdikleri omik (örneğin ark, omik bir tüketicidir) ve temas dirençlerinden dolayı oluşan ısı sebebiyle, yüzeylerin ergime durumuna gelmesi, daha sonra mekanik ve hidrolik sistemler yardımıyla uygulanan yığına ve dövme sonucu oluşan kaynağa yakma alın kaynağı denir. Yakma alın kaynağı (direkt yakma kaynağı), soğuk yakma kaynağı olarak da adlandırılmaktadır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 3

Soğuk yakma alın kaynağı Kaynak edilecek parçalar düşük basınç altında birbirleriyle temas ettirilmektedir. Gerçek temas, parçaların bir önceki imal yöntemine bağlı olarak, sadece pürüzlülük uçlarında meydana gelebilmektedir. Büyük kontak direnci ve yoğun (yüksek) akım şiddetinin etkisi ile yüzey pürüzlülük uçları çok hızlı olarak ısınmakta, akışkan bir kontak köprüsü oluşmaktadır. Ergime sıcaklığına ulaşılma sonrası, manyetik alanın da etkisi ile kesit üzerindeki malzeme transferi başlamaktadır. Yüzey gerilimin etkisi ile köprü tabakası daima ince bir örtü oluşturmaktadır. Metal buharlaşma basıncının yüksekliği nedeni ile, ergimiş ve yanmış metalik parçacıklar alınlarda kıvılcım demetleri oluşturmaktadır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 4

Bu oluşum, yanma işlemi süresince, birbiri ardı sıra devamlılığını korumaktadır. Yanma esnasında metal buharlaşması, koruyucu bir gaz gibi, ergiyen yüzeyde oksidasyona mani olmaktadır. Belirli bir yanma süresinden sonra, alın yüzeyleri eşit ve yeterli bir ısıya sahip bulunmaktadır. Son aşamada, yüzeyler hızla, vuruş şeklinde kapatılmaktadır. Böylece alınlardan curuf, kav, yabancı elemanlar ve akışkan malzeme fazlalılığı dışarı atılmış olmaktadır. Bu arada, yanma ile oluşmuş kraterler de kapanmaktadır. Uygulamadaki yığılma oranı, alın yığına kaynağına kıyasla daha az ve kaynak yüzeylerindedir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 5

Bu kaynak yönteminde kaynak edilecek parçalar aynı kesite sahip olmalıdırlar. Kaynak edilen iki çubuğun birleştirilmesi için öncelikle alın kısımlarındaki sıcaklığı yükseltmek ve ergimeyi sağlamak gerekmektedir. Birleşecek olan alın yüzeyler ergime sıcaklığına ulaşıp, uç kısımları yeterince tavlandıktan sonra iki parça eksenel yönde bastırılıp tavlanmış kısımlarda bir yığına meydana getirilir. Bu yığına işlemini sonlanmasıyla birlikte kaynak işlemi de gerçekleştirilmiş olur. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 6

Elektrik alın direnç kaynağında, kabartılı kaynakta olduğu gibi, parçanın toplam temas yüzeyinden akım geçirilerek bu kısım kaynak sıcaklığına getirilmektedir. Bu uygulamada, elektrot olarak tanımlanan elemanlar, parçaları tamamen veya kısmen kuşatmaktadır. Bu germe elemanlarının tipini, kaynak yapılacak parçaların şekli, büyüklüğü ve bileşimleri belirlemektedir. Bağlantı elemanları iş parçalarının şişme doğrultusuna doğru hareketli olarak düzenlenmektedir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 9

Bu elemanların işlevleri aşağıda belirtilmektedir. Kaynak işlemi esnasında parçaları tam ölçülerinde tutmak, Kaynak akımını parçalara iletmek, Parçalara yığma ( şişirme ) kuvvetini iletmek 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 10

Elektrik alın direnç kaynağı esası : Alın kaynağında, bütün kesitte eşit akım yoğunluğu bulunduğundan, birim yüzeyde açığa çıkan ısı miktarı da eşit olmaktadır. Bu nedenle uygulamalarda, kesitlerin eş büyüklükte olması veya bir ön hazırlama ile bu koşulun sağlanması gerekmektedir. Sıkıştırma uzunluğu e kaynak edilecek kesit ve malzeme türüne göre seçilmektedir. Bu uzunluk, daha iyi elektrik ve termik iletkenliğe sahip olan malzemelerde (düşük C- lu çelik ), düşük olanlara( yüksek C- lu çelik ) kıyasla daha büyüktür. Bu nedenle, farklı malzemelerde eş tavlamaların gerçekleştirilmesi sorunu ortaya çıkmaktadır. Akım geçiren germe elemanlarının diyagonal düzenlenmeleri ile de daha iyi sonuçlar elde edilebilmektedir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 11

Elektrik alın direnç kaynağı esası a e e 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 12

Elektrik alın direnç kaynağı esası Uygulamada akım geçişi genellikle, dört sıkıştırıcı eleman üzerinden yapılmaktadır. Akım geçirmesini de üstlenmiş germe elemanları Cu - veya Cu- alaşımlarından, akım geçirmeyenler ise genellikle çelikten seçilmektedirler. Elektrik direnç alın kaynağı kaynak dikişinin oluşum mekanizması bakımından alın yığma kaynağı ve alın yakma kaynağı olarak iki kısımdan incelenebilir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 13

Alın Yığma Kaynağı Bu uygulama pres alın kaynağı olarak da adlandırılmaktadır. Yöntem, basit geometrik kesitli, düşük C- lu çeliklerin, 200 mm2 ye kadar yüzeylerinin birleştirilmesinde uygulanmaktadır. Yöntemden demir olmayan metallerin birleştirilmesinde de yararlanılmaktadır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 14

Alın Yığma Kaynağı İşlem, iş parçalarının alın yüzeylerinin temizlenmesi ve paralel bir konumda, alın alına sıkıştırılması ile başlamakta, relatif kontak noktalarının arttırılması aşamasından sonra, kaynak akımı devreye sokulmaktadır. Kontak direnci ve kaynak akımının beraberce etkisinden, temas yüzeylerinde büyük bir ısı oluşmaktadır. Kaynak bölgesindeki sıcaklığın 850 1250 o C ye ulaşması sonrası, etki ettirilen yığma kuvveti ile birleştirme tamamlanmaktadır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 15

Alın yığma ve yakma direnç kaynağı sonu parça dış görünümleri. a ) b ) c ) a) çeliğin alın yığma kaynağı ile birleştirilmesi b) Fe- olmayan metalin alın yığma kaynağı ile birleştirilmesi c) alın yakma kaynağında dış görünüm 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 16

Yöntemin uygulanmasında aşağıda belirtilen esaslar ve sınırlamaların göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Ekonomiklik açısından, yöntem sadece küçük kesitlerin birleştirilmelerinde uygun görülmektedir ( yaklaşık 200 mm 2 ye kadar ). Alın yüzeylerinin, paralellik koşulunu sağlaması gerekmektedir. Yüzeylerin eş kesitli olacak şekilde işlenmesi, yabancı eleman bulunmayacak şekilde soyulmuş olması gerekli bulunmaktadır. Elde edilen kaynaklı birleştirmenin dayanımı, özellikle dinamik zorlamalara maruz parçalarda, yeterli bulunmamaktadır 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 17

Yakma Alın Kaynağı Ve Endüstride Kullanımı Yakma alın kaynağı, bitişik iki alın yüzeyinin tüm alanını kapsayan bir elektrik direnç basınç kaynak yöntemidir Bu yöntem en ilkel kaynak yöntemi olan demirci kaynağının modernleşmiş biçimidir. Kaynak edilecek iki çubuğun birleştirilmesi için öncelikle alın kısımlarının erime sıcaklığına getirilmesi gerekir. Bunun için gerekli kaynak ısısı, elektrik akımının aktığı temas noktasının direnci ve yüzeyler arasındaki ark ile sağlanır. Uygulanan eksenel basınç ile erimiş metal ve oksitler dışarı sürülerek ana metal bir miktar yığmaya uğratılır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 18

Yakma alın kaynağı için aşağıdaki işlem sırası izlenir. Çeneler arasındaki parça sıkıştırılır (Şekil 4.3a), Parçalara yakma gerilimi ve akımı uygulanır, kızak harekete başlar (Şekil 4.3b), Normal gerilimde yakma işlemi gerçekleştirilir (Şekil 4.3.c), Kaynak bölgesine yığma uygulanır ve akım kesilir(şekil 4.3.d), 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 19

Parçalar birbiri ile temas etmeden çeneler arasına sıkıştırılır. Transformatöre, dolayısı ile parçalara akım verilir. Hareketli tabla yavaş yavaş hareket eder. Tabla hareketinin devamı ile, parçalar birbiri ile temas eder ve sekonder elektrik devresi kapanır. Parçaların temas noktalarında kıvılcımlar çıkarak, ergime başlar. Böylece parçaların alınları kaynak sıcaklığına ulaşır. Tablanın ani hareketi ile birbirlerine temas eden alınlarda kaynama meydana gelir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 20

Yakma alın kaynağında aynı kesite sahip birleştirilecek parçalar bir çifti hareketli olan çenelere sıkıştırılır. Kaynak akımı, hareketli olan çeneler üzerinden iletilir. İşlem başlangıcında kaynak akımı devresi açılır ve parçalar birbirine yaklaştırılarak birkaç noktadan (yüzeydeki çıkıntılar) temas etmeleri sağlanır. Bu noktalardan yüksek yoğunlukta bir akım geçer ve temas noktalarında ergime ve kısmen buharlaşma meydana gelir (yakma). Metal buharı, ergimiş metali kıvılcımlar ve zerrecikler halinde dışarı fırlatır. Metal buharı aynı zamanda bir koruyucu gaz tabakası oluşturarak, havanın kaynak ara yüzeyine girmesini önler 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 22

Yakma Alın Kaynağı Kademeleri: Yukarıda anlatılanlardan da anlaşılacağı üzere yakma alın kaynağı Yakma kademesi Yığma kademesi olmak üzere iki ana kademeden ve Ön ısıtma kademesi Soğutma kademesi olmak üzere 4 kademeden oluşmaktadır. Yukarıdaki işlemler kaynak işleminin karakteristiklerindendir ve daima gereklidirler. Bu işlemler genellikle aşağıda verilen parametrelerin gerektiği şekilde ayarlanması ile kontrol edilirler. Transformatörün yüksüz gerilimi, Uçların ilerlemesi (Hız, hareket), İş parçalarının uçlarına tesir eden kuvvet. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 23

Eriyik duruma gelen metal hacimler patlar ve kıvılcımlar halinde dışarı fırlar; metal hacminin yerinden ayrılmasıyla elektrik köprüsünün devresi kapanır ve kısa süreli ark oluşur. Bu oluşum sonrasında temas noktalan küçük kraterlere dönüşür. Parçalar tekrar temas ettirildiğinde bu kez bu kraterlerin uç kısımları elektrik köprüsü görevini görür ve yukarıda anlatılan olaylar tekrarlanarak yeni kraterler oluşur. Tablanın bu ileri geri hareketi bütün malzeme yüzeyi kraterle, arkla ve erimiş metal ile kaplanana kadar devam ettirilir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 24

Belli bir yakma süresi sonrasında yüzeyler gerekli sıcaklığa ulaştığında parçalara eksenel bir basınç uygulanarak erimiş metal ve bağlantılar dışarı sürülerek ana metal yığmaya uğratılır. Yığma basıncının uygulanmasıyla yakma gerilimi kesilir. Daha düşük yığma basınçlarının uygulandığı bazı durumlarda yığma gerilimi uygulanır. Yakma alın kaynak İşleminde, kaynak makinesinde ayarı kolaylıkla yapılabilecek olan en önemli parametrelerden uzaklık, gerilim, akım ve yığma basıncı gibi değerlerin, zamanın fonksiyonu olarak kaydedilmesi mümkündür (Şekil 4.4). 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 25

Yakma alın kaynağı kaynak parametre diyagramları 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 26

Bu diyagramlar kaynak işleminin irdelenmesinde önemli yararlar sağlamaktadır. Bu diyagramlar ile Ön ısıtma, yakma ve yığma süreleri kontrol edilebilir, Kızak hareketindeki ve akım geciktirmesindeki olası hatalar saptanabilir, Malzeme sarfiyatı hesaplanabilir, Yığmadaki akım kesme noktası kontrol edilebilir, 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 27

Yakma Alın Kaynağı Kademeleri Yakma alın kaynağı makinelerinin hemen hemen tümü yarı otomatik ya da tam otomatik olarak dizayn edilirler. Yarı otomatik makinelerde operatör genellikle yakma işlemini elle başlatır, bundan sonraki olaylar otomatik olarak gerçekleşir. Tam otomatik operasyonlarda ise, makineye parçalar yüklenir, kaynak parametreleri önceden operatör tarafından seçilir ve bundan sonraki kaynak operasyonu tamamen otomatik olarak gerçekleştirilir 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 28

Yakma Alın Kaynağı Kademeleri Yakma alın kaynağında kullanılan elektrotlar kaynak kalitesi üzerinde en etkili makine parçasıdır. Elektrotlar kaynak bölgesi ile direkt temas halinde değildirler, tespit ve akım iletici olarak görev yaparlar. Elektrot boyutları geniş ölçüde kaynak edilecek parçaların geometrisine bağlıdır ve yığma sırasında merkezlenmiş parçaların konumunu bozmayacak düzeyde rijit olmalıdır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 29

Yakma Alın Kaynağı Kademeleri Ayrıca elektrot temas alanları, bölgesel yanmalardan kaçınmak için olabildiği kadar geniş tutulmalıdır. Elektrotlar aşınmaya eğilimlidir ve temas bölgeleri sık sık kirlenmektedir. Her iki durumda da, özellikle ilk durumda temas alanları azalarak bölgesel sıcak noktalara neden olabilir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 30

Yakma işlemi, dirençle ısıtma işleminden farklılık gösterir. Metalik bir yüzey hiçbir zaman tam bir yüzey düz günlüğüne sahip değildir. Genelde mikro düzeydeki birçok girinti ve çıkıntı parçanın yüzeyini kaplar. Pürüzlülüğün derecesi yüzeye uygulanan işleme bağlıdır. Yüzeydeki pürüzler temas anında temas yüzeyinin küçük oluşuna, bu da direncin artmasına neden olacaktır. Bu direncin büyük olması, ısınma işlemini yanmaya dönüştürecektir. Parçaların yavaş yavaş birbirine yaklaştırılmasıyla oluşan yeni temas noktalan da yanar ve bu şekilde yanma giderek tüm kesite yayılır. Hareketli çenenin elektrik gerilimi altında hareketiyle kaynaklanacak parçaların yüzeyleri, yüzeysel pürüzlülük vasıtasıyla temas ederler. Temas noktalarının sayısı, hareketli çenenin itme eksenine dik yüzeylerinin geometrisine ve yüzey durumuna bağlıdır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 31

Parçaların toplam kesitlerinin çok az bir yüzdesini temsil eden temas yüzeyindeki bu pürüzler, sekonder elektrik devresinin kapanmasına neden olurlar. Pürüzlerin temasında kullanılan basınç çok zayıf olduğundan, temas yüzeyindeki elektrik direnci çok yüksektir. Temas yüzeylerinden çok yoğun bir akım geçtiğinden, pürüzler üzerinde çok kuvvetli bir ısınma meydana gelir. Temas noktalan ani olarak ergime sıcaklığına ulaşır. Ergime halindeki bu küçük malzeme hacimleri patlar ve yanan zerrecikler dışarı doğru fırlar. Fırlatmadan sonra bu temas noktaları tekrar yeni krater ve çukurlar oluştururlar. Bu kraterlerin uç noktalan tekrar temasa geçer ve böylece olay alın yüzeyinin kaynak sıcaklığına gelmesine kadar devam eder. Ergime ve patlamalar sebebi ile meydana gelen malzeme kaybı, hareketi tablaların yaklaşması ile karşılanır. Yanmanın bütün yüzeyi kaplaması ve birleştirilecek yüzeyin tamamının ergimesinden sonra, tablanın ani hareketi ile yüksek sıcaklıktaki yüzeyler birbirine bastırılır. Böylece pürüzlerin temas dirençleri ortadan kalkar ve kıvılcımlanma da biter. Kıvılcımlanma süresi; malzemenin ısıl iletkenliğine, parçaların kesitine, kıvılcımlanma çevirimine, sekonder devre gücüne bağlıdır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 32

Yanma olayında metal zerreciklerin yanması ve metalik buharın meydana gelmesi, birleştirilecek yüzeyleri örten sıvı metalin oksitlenmesini önler. Ön ısıtma ve yakma işlemi çok kısa sürede meydana geldiğinden yüksek sıcaklık yalnız alın kısımlarında ve onun çok yakınında etkisini göstermiştir. İstenilen sıcaklığa ulaşıldığında parçalar eksenel olarak birbirlerine bastırılır ve malzeme yığılması başladıktan hemen sonra elektrik akımı kesilir. Çubukların alın kısımlarının kaynak ısısına kadar ısıtılması elektrik akımının malzeme dirençleriyle temas dirençlerinden yararlanılarak sağlanmış olur. Elektrik akımının ısıya dönüşmesi ise iki kademede meydana gelir. Bunlar ön ısıtma ve yakma kademeleridir. Ancak yakma alın kaynak işleminin tamamlanması için son kademe olan yığına kademesinin de oluşması gerekir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 33

Ön ısıtma kademesi: Bu olay nispeten yavaş gerçekleşir. Kaynatılan çubuklardan geçen elektrik enerjisi joule olayı ile ısı enerjisine dönüşür. Malzemelerin ısınması ile birlikte özgül elektrik dirençleri de yükselmeye başlar. Direncin artmasıyla azalan akım şiddeti belli bir sınır altına düşünce yakma kademesine geçilir. Bu kademe uzun sürdüğü için malzemelerin ısı iletim katsayıları da önemlidir. Yakma kademesi: Bu kademe çok kısa sürelidir. Bu kademenin başında, kaynak aralığındaki metal, ergime sıcaklığına yükselmiş durumdadır. Elektrik akımının etkisi altında, kaynak aralığında metal parçacıkları buharlaşır. Buharlaşan metal parçacıkları basıncın etkisi ile dışarıfırlar. Metal parçacıklarının yeniden ayrılması ile beraber akım kesilir ve elektrik arkı oluşur. Yüksek frekans ile süren bu olayda buharlaşan metal parçacıkları aldıkları ısının bir kısmını çubukların alın yüzeylerine bırakırlar. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 35

Yığma kademesi: Belli bir yakma süresi sonrasında yüzeyler gerekli sıcaklığa ulaştığında parçalara eksenel bir basınç uygulanarak ergimiş metal ve bağlantılar dışarı çıkarılarak ana metal yığmaya uğratılır. Yığma basıncın uygulanmasıyla yakma gerilimi kesilir. Daha düşük yığma basınçlarının uygulandığı bazı durumlara yığma gerilimi uygulanır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 36

Kaynak Parametreleri Yakma alın kaynağı özellikle ön ısıtma, yakma ve yığma kademelerinde, kaynak mukavemetini ve kalitesini etkileyecek çok sayıda parametreye sahiptir. Bu parametreleri 7 ana grup altında toplamak mümkündür. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 37

Başlangıç ve ön ısıtma parametreleri Başlangıçtaki çene mesafesi ayarı, Ön ısıtma yolu, Ön ısıtma süresi, Ön Isıtma hızı, Ön ısıtma basıncı, Ön ısıtma gerilimi, Ön ısıtma akımı, Yakma parametreleri, Yakma yolu, Yakma hızı, Yakma süresi, Yakma basıncı, Yakma gerilimi, Yakma akımı, 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 38

Yığma parametreleri, Yığma hızı, Yığma zamanı, Yığma basıncı, Yığma gerilimi Yığma akımı, Yığma akımını kesme süresi, Toplam kaynak yolu, Toplam kaynak süresi, Elektriksel değişkenler, Kaynak sonrası ısıl işlemler, 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 39

Yukarıda sayılan parametreler arasında özellikle yakma ve yığma parametreleri, araştırmalara en çok konu olan ve yöntemi en çok etkilediği düşünülen parametrelerdir. Yakma sıcaklığı ile birlikte yakma süresi de kaynak üzerinde önemli bir etkendir. Yakma olayı, metalde gerekli yakmanın elde edilebilmesi için bir zaman aralığında uygulanmalıdır. Gerekli zaman, sekonder voltajına ve metal kaybı oranına bağlıdır. Belirli minimum yakma mesafeleri için, belirli zaman aralıklarında, düzgün yakma işlemi için gereklidir. Yakma alın kaynağında yığına kademesi ve buna bağlı parametreler kaynak kalitesi üzerinde etkilidir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 40

Yakma gerilimi: Yakma gerilimi, kaynak transformatöründeki ayar kademeleri ile ayarlanır. İyi bir yakma periyodu için gerilim mümkün olduğu kadar küçük seçilmelidir. Çalışmalar göstermiştir ki, kararlı bir yakma 2,5 3 V civarında sağlanabilmektedir; ancak akım makineleri için yakma voltajı 5 10 V civarındadır. Yüksek yakma gerilimi kullanıldığında, yakmayı başlatmak ve beslemek daha kolaydır; fakat bu durum yakma kademesi boyunca derin kraterlerin oluşmasına ve kaba yakmaya neden olabilir. Bu derin kraterlerin erimiş metal ve oksitleri bünyelerinde tutmaları nedeniyle yığma sırasında erimiş metal ve oksitler ara yüzeylerden tamamen alınamazlar; böylelikle kötü kalitede kaynağa neden olurlar. Bundan dolayı mümkün olduğu kadar düşük gerilim ile çalışılmalıdır; ancak yakmanın başlatılabilmesi için de yüksek gerilim gereklidir. Bu problemin çözümü için üç ayrı yöntem önerilmektedir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 41

Yakma alın kaynağı ünitesi azalan bir gerilim kontrol ünitesine sahip ise, yakma, yüksek bir gerilim ile başlatılır ve daha sonra yakma periyodu için gerekli daha düşük bir gerilime indirilir. Yakma gerilimindeki değişimler, sadece transformatörün ayar kademelerinin değişimi ile sağlanmalıdır. İşlem için gerekli olan iki ayrı gerilim değeri, iki primer kontaktör kullanılarak sağlanır. Kontaktörlerden birisi yakmanın birinci safhası sırasında yüksek bir sekonder gerilimi sağlamak için gerekli beslemeyi sağlar. Diğer kontaktör, önceden belirlenmiş bir zaman sonrasında devreye girerek, yakma için gerekli normal sekonder gerilimi sağlar ve bu anda birinci kontaktör devre dışı kalır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 42

Kaynaklanacak parçaların uç kısımları yivli ya da oluklu hale getirilir. Böylece daha küçük dik kesit elde edilir ve yakma başlangıcı için daha yüksek akım yoğunluğu elde edilmiş olur. Yakma için önce, çalışma parçalarının uçları sabit bir basınç altında bir araya getirilir ve direnç ısıtması ile bir ön ısıtmanın oluşumu sağlanır. Direnç ile ısıtma, temas halindeki yüzeylerin kalitesine bağlı olarak üniform değildir ve çoğunlukla lokalize olmuş ısı noktaları oluşturur. Bu durumu düzeltmek için, işlem kısa bir süre için uygulanır. Parçalar bu şekilde bir kaç defa bir araya getirilip ayrılarak yüzeylerde arzu edilen ön ısıtma sağlanır ve bundan sonra yakma kademesine geçilir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 43

Yakma süresi: Yakma olayı, metalde gerekli yakmanın elde edilebilmesi için bir zaman aralığında uygulanmalıdır. Gerekli zaman, sekonder gerilime ve metal kaybı oranına bağlıdır. Belirli minimum yakma mesafeleri için, belirli zaman aralıklarında, düzgün yakma işlemi, mukavemetli bir kaynak işlemi için gereklidir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 44

Yakma gerilimi kesme süresi: Çoğu durumda yakma gerilimi, yığına işlemi başlar başlamaz kesilir. Gerilim sınırı noktası mekanik deneyler ile ayar edilmelidir. Yığma oranı: Yığma kademesinde yüzeylerde mevcut olan ergimiş metal ve oksitler dışarı atılabilmelidir. Uygulanacak yığma oranı, metal yeterli plastisiteye sahip iken, optimum yığma gerçekleştirecek ve ergimiş metali katılaşmadan önce dışarı atabilecek düzeyde olmalıdır. Ayrıca kaynak ara yüzeyinin ince olabilmesi için uygun sıcaklığa ulaşıldığı anda yığma uygulanmalıdır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 45

Yığma mesafesi: Uygulanan yığma mesafesi ile, oksitler ve ergimiş metal bağlantı bölgesinden uzaklaştırılabilmeli ve alın yüzeyler birbiriyle çıplak olarak temas edilebilmelidirler. Optimum bir kaynak kalitesi için yığma mesafesi uygun olmalıdır. Şayet kaynaklı parçalarda düzgün bir yakma sağlanabilmişse, daha küçük yığma mesafesi çoğu metal için tatminkar olabilecektir. Bununla birlikte bazı ısı dirençli alaşımlar için daha büyük yığma mesafeleri gerekmektedir. Yığma akımı: Bazı durumlarda kaynak ara yüzeyi yakma işlemi sonrasında, hızla soğumaya meyillidir. Bu durum elverişsiz yığına veya yığılan metalde soğuk çatlak ile sonuçlanır. Bu durumda bağlantı sıcaklığı, kaynak transformatöründen sağlanan ısı ile sürdürülmelidir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 46

Malzemelerin Yakma Alın Kaynak Kabiliyeti: Aynı kesite ve özeliklere sahip malzemelerin kaynağında, her bir parçada kaynak süresi boyunca ısı iletimi aynı, dolayısıyla yanma ve yığma aynı olacaktır. Eğer farklı metallerin kaynağı söz konusu olursa, yanma sırasında metal kaybı her bir parça için farklı olacaktır. Bu davranış malzemelerin elektriksel ve ısıl özelikler ile erime noktalarındaki farklılığa atfedilir ve bu durum bağlantı kalitesi üzerinde çok etkilidir. Birçok demirli ve demir dışı metaller yakma alın kaynağı ile kaynaklanabilir. Bu yöntemle, karbonlu ve düşük alaşımlı çelikler, korozyon ve ısı dirençli alaşımlar, Al alaşımları, Ni alaşımları, Cu alaşımları ve Ti alaşımları kaynaklanabilir. Ancak Ti alaşımları gibi kuvvetli reaktif malzemeler ancak soy gaz koruması altında kaynak edilebilirler 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 47

Kaynak Öncesi Hazırlık ve Bağlantı Dizaynı. Yakma alın kaynağı için yüzey hazırlığı çok önemli değildir ve çoğu durumda gereksizdir. Buna karşın, parçalarla tutucu çeneler arasındaki yüzey temizliği önemlidir. Elektrot yüzeyleri gres, toz gibi pisliklerden temizlenmelidir aksi durumda daha önce de belirtildiği gibi bölgesel sıcak noktalar oluşarak bağlantı kalitesini kötüleştirir. Ayrıca bağlantısı yapılacak parçaların yüzeylerinde pullanma, gres gibi pislikler yığma sırasında parçaların kaymasına sebep olabilir. Temizleme işlemi için, taşla taşlama, tel fırça ile fırçalama, parlatma, buhar ile gres temizleme yöntemleri kullanılabilir. Yakma alın kaynağı ile Şekil de görüldüğü gibi üç ana tip tasarım uygulanabilir. Genelde kaynak edilecek iki parça bağlantıda aynı dik kesite sahip olmalıdır. Büyük kesitler kaynak edileceği zaman yakma olayının başlatılabilmesi için alın yüzeylerde pah oluşturulur. Bu gibi pahlar normalden daha yüksek yakma gerilimi gerekliliğini ortadan kaldırır. Kaynak edilecek parçaların bir merkezde olması çok önemlidir, aksi durumda yakma sadece karşılık gelen yüzeylerde oluşur ve ısıtma üniform olmaz. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 49

(Ring Kaynağı) 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 52

Yakma alın kaynak makineleri: Yakma alın kaynak makinelerinin hemen hepsi yarı otomatik ya da tam otomatiktir. Yarı otomatik makinelerde operatör genellikle yakmayı elle başlatır. Bundan sonraki olaylar otomatik olarak gerçekleşir. Tam otomatik operasyonlarda ise, makineye parçalar yüklenir, kaynak parametreleri önceden operatör tarafından seçilir ve bundan sonraki işlemler komple otomatik olarak gerçekleştirilir. Yakma alın kaynağı işlemi için kullanılan makineler beş ana parçadan oluşmaktadır. Bunlar; Kızak ve kızak hareketini sağlayan elektrik tesisatının bulunduğu makine yatağı, Hareket edebilir kızak ve tabla, Rijit olarak kızağa bağlı olan iki adet bağlama tertibatı, Ayar kademesi, kaynak transformatörü kontrol ünitesi. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 54

Yakma alın kaynağı işlemi için kullanılan makineler beş ana parçadan oluşmaktadır. Kızak ve kızak hareketini sağlayan elektrik tesisatının bulunduğu makine yatağı, Hareket edebilir kızak, Biri rijit olarak kızağa bağlı olan iki adet bağlama tertibatı, Ayar kademesi kaynak transformatörü, Kontrol ünitesi, 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 55

Uygulama Alanları : Yakma akma alın kaynaklı ilk uygulamalar vagon tekerleklerinin bağlantıları olmuştur. Daha sonra otomotiv endüstrisi bu prosesi tekerlek jantları ve volan dişlisinde kullanmıştır. II. Dünya savaşı yakma alın kaynağında yeni uygulama alanları sağlamıştır. Günümüzde yakma alın kaynağı oldukça geniş bir alana yayılmıştır. Otomotiv endüstrisinde, soğuk haddelenmiş levhalardan üretilmiş yakma alın kaynaklı halkalardan tekerlek jantı üretilir. Elektrik endüstrisinde, yakma alın kaynağı ile levha ve özellikle silindirik forma haddelenmiş çubuklar ile motor ve jeneratör şasisi üretilir. Havacılık endüstrisi, iniş takımı, kontrol tertibatı ve pervane kanadı üretiminde yakma alın kaynağı kullanır. Ayrıca çeşitli ana rayların kaynağında yakma alın kaynağı kullanılır. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 57

Çoğu durumda kaynak, ilgili alanda bir raylı taşıt aracına yüklenmiş portatif jeneratör ve kaynak makineleri kullanılarak yapılır. Kapı, pencere gibi köşeli bağlantılarda da yakma alın kaynağı kullanılabilir. Bu üretim için genellikle, sade karbonlu çelik, paslanmaz çelik, Al alaşımları veya bronz kullanılır. Günümüzde boru hatlarının kaynağında da yakma alın kaynağı oldukça popülerdir. 22.03.2016 Prof.Dr.İng. Salim ASLANLAR 58