Otomotiv sanayi, gelişen teknolojiyi yakından takip eden ve

Benzer belgeler
DĐRENÇ NOKTA KAYNAK ELEKTRODU ÖMRÜNÜN DENEYSEL ANALĐZĐ

DİRENÇ NOKTA KAYNAĞINDA ELEKTROT ÖMRÜNÜN DENEYSEL ANALİZİ

TERMOPLASTİK POLİMERLERİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA NOKTA KAYNAĞINA BAKALİT ARA TABAKA TOZUNUN ETKİSİ

formülü zamanı da içerdiği zaman alttaki gibi değişecektir.

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

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

METAL KAYNAĞI METALİK MALZEMELERİ,

YTÜMAKiNE * A305teyim.com

HOŞGELDİNİZ MIG-MAG GAZALTI KAYNAK PARAMETRELERİ. K ayna K. Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi. Teknolojisi. Teknolojisi

MIG-MAG GAZALTI KAYNAĞINDA KAYNAK PAMETRELERİ VE SEÇİMİ

Prof. Dr. HÜSEYİN UZUN KAYNAK KABİLİYETİ

DETERMINATION OF IMPACT STRENGTH OF FERROUS BASED MATERIALS JOINED BY LASER WELDING

3. 3 Kaynaklı Birleşimler

Kaynak Metali ve Ana Malzeme Süreksizlikleri. Prof. Dr. Vural CEYHUN Kaynak Teknolojisi Eğitim, Muayene, Uygulama ve Araştırma Merkez

ÖRTÜLÜ ELEKTROT ARK KAYNAĞI VE MIG KAYNAĞINDA AKIM ŞİDDETİNİN KAYNAK NÜFUZİYETİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Kaynak yöntemleri ile birleştirilen bir malzemenin kaynak bölgesinin mikroyapısı incelendiğinde iki ana bölgenin var olduğu görülecektir:

3.KABARTILI DİRENÇ KAYNAĞI Dr.Salim ASLANLAR 1

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Paslanmaz Çeliklerin. kaynak edilmesi. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

BÖLÜM 4 KAYNAK METALURJİSİ

ERDEMİR 3237 MALZEMESİNİN KAYNAK YÖNTEMLERİNE VE SICAKLIĞA BAĞLI KIRILMA DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

NOKTA DİRENÇ KAYNAK SÜRESİNİN IF 7114 ÇELİĞİ BİRLEŞTİRMELERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

ZIRH ÇELİKLERİN KAYNAĞINDA KAYNAK AĞZI GEOMETRİSİ VE İLAVE TEL OPTİMİZASYONU Kaynaklı İmalatta İyileştirme Çalışmasına Örnek

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

ELEKTROD NEDİR? Kaynak işlemi sırasında ; Üzerinden kaynak akımının geçmesini sağlayan, İş parçasına bakan ucu ile iş parçası arasında kaynak arkını

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

İŞ MAKİNALARI HİDROLİK TESİSATI BORULARININ BİRLEŞTİRİLMESİNDE SERT LEHİM İLE TIG KAYNAĞININ KARŞILAŞTIRILMASI

HOŞGELDİNİZ MIG-MAG GAZALTINDA KAYNAĞINADA KULLANILAN KAYNAK AĞIZLARI VE HAZIRLANMASI. K ayna K. Teknolojisi. Teknolojisi

ÖĞRENME FAALİYETİ 1 ÖĞRENME FAALİYETİ TOZALTI KAYNAĞI

ELEKTROD NEDİR? Kaynak işlemi sırasında ; Üzerinden kaynak akımının geçmesini sağlayan, İş parçasına bakan ucu ile iş parçası arasında kaynak arkını

GAZALTI TIG KAYNAĞI A. GİRİŞ

ELEKTRON IŞIN KAYNAĞI

DOĞAL KURŞUN METALİK KURŞUN PLAKALAR

1070-Al99,7. Kimyasal Kompozisyon (%) Kesme Dayanımı( kaynak yük yönünde) Uluslararası Standartlar. Ek bilgiler. Mekanik Dayanım. Kaynak Pozisyonları

MIG-MAG KAYNAK METODUNDA KULLANILAN KAYNAK ELEKTROTLARI VE ELEKTROT SEÇİMİ

AISI 304 PASLANMAZ ÇELİĞİN NOKTA DİRENÇ KAYNAĞI YÖNTEMİ İLE İZSİZ KAYNAK PARAMETRELERİNİN ARAŞTIRILMASI

MAKINA-IMALAT TEKNOLOJİLERİ SEMPOZYUMU BİLDİRİLER KİTABI

BAZI KAYNAK PARAMETRELERİNİN SIÇRAMA KAYIPLARINA ETKİSİ

DÜŞÜK KARBONLU ÇELİKLERDE ELEKTRİK ARK VE MAG KAYNAK YÖNTEMLERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ


MAKİNE VE TEÇHİZAT İŞLERİNDE İSG

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING


KAZAN ÇELİKLERİNİN KAYNAK KABİLİYETİ 1. Kazan Çeliklerinin Özellikleri

Kaynak İşleminde Isı Oluşumu

İMAL USULLERİ. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 1

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

ALÜMİNYUM, GAZ ALTI KAYNAĞINDA KISMİ NUFUZİYETLÎ ALIN KAYNAK BİRLEŞTİRMELERİNDE YIĞILAN KAYNAK METAL ORANININ BİLGİSAYARLA HESAPLANMASI

Birleşim Araçları Prof. Dr. Ayşe Daloğlu Karadeniz Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

MAK-205 Üretim Yöntemleri I. (6.Hafta) Kubilay Aslantaş

KURS VE SERTİFİKALANDIRMA FAALİYETLERİ

POLİETİLEN LEVHALARIN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA NOKTA KAYNAĞI İLE BİRLEŞEBİLİRLİĞİNE KARIŞTIRICI TAKIM DÖNME YÖNÜ VE KARIŞTIRMA SÜRESİNİN ETKİSİ

KAYIT FORMU TEL : 0 (354) FAKS :. 0 (354) E-MAİL 1 : zbabayev@erciyes.edu.tr E-MAİL 2 :...

SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMİŞ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İSTATİSTİKSEL OLARAK İNCELENMESİ

UZAYSAL VE DOLU GÖVDELİ AŞIKLARIN ÇELİK ÇATI AĞIRLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

DEMİR ESASLI TOZ METAL PARÇALARIN ELEKTRİK DİRENÇ KAYNAĞINDA OPTİMUM KAYNAK ŞARTLARININ BELİRLENMESİ

PÜSKÜRTME ŞEKİLLENDİRME (SPRAY FORMING / SPRAY DEPOSITION)

Konu: Yüksek Hassasiyetli Yağ Keçelerinin Takviye Bilezik Kalıplarının Üretiminde Kullanılan Takım Çelikleri ve Üretim Prosesleri

İMAL USULLERİ

Kaynak Hataları Çizelgesi

Sentes-BIR Hakkında. Sentes-BIR metallerin birleştirmeleri ve kaplamaları konusunda çözümler üreten malzeme teknolojileri firmasıdır.

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

makale DENEY SONUÇLARI EEİ'nin İİH ve EAH'nın modellemesi için deneylerde 70x69x24 mm boyutlarında 1040 çeliği işparçaları imal edilmiştir.

MIG-MAG GAZALTI KAYNAK MAKİNALARI. K ayna K. Teknolojisi. Teknolojisi HOŞGELDİNİZ. Doç. Dr. Hüseyin UZUN Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 1 /27

GAZ ALTI KAYNAK YÖNTEMİ MIG/MAG

Makine Elemanları. Sökülemeyen Bağlantı Elemanları

İMPLUSLU ARKA MIG/MAG KAYNAĞI

KAYNAK BÖLGESİ HESAPLAMALARI HOŞGELDİNİZ

SPA-H atmosferik korozyona dayanıklı çelik saçların direnç nokta kaynaklı bağlantılarında hasar tipinin çekme-sıyırma dayanımı üzerindeki etkisi

İKİZ MERDANELİ SÜREKLİ DÖKÜM TEKNİĞİ İLE AA5754 MALZEME ÜRETİMİ. Koray TURBALIOĞLU

Talaş oluşumu. Akış çizgileri plastik deformasyonun görsel kanıtıdır. İş parçası. İş parçası. İş parçası. Takım. Takım.

TOZ METALURJİSİ Prof.Dr. Muzaffer ZEREN

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

HOŞGELDİNİZ TIG KAYNAK TEKNİĞİNDE ALTERNATİF AKIM KULLANIMI. K ayna K. Teknolojisi. Teknolojisi

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

OPEN-END İPLİKÇİLİĞİNDE FARKLI ÇAPTA ROTOR KULLANIMININ İPLİK KALİTESİNE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

ÇELİK YAPILAR (2+1) Yrd. Doç. Dr. Ali SARIBIYIK

1. Güç Kaynağı (Kaynak Makinesi)

Kaynaklı Birleştirmelere Uygulanan Tahribatlı Deneyler

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

Elektron ışını ile şekil verme. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

Ön Söz vii Kitabın Türkçe Çevirisine Ön Söz Çevirenin Ön Sözü 1 Sinterleme Bilimine Giriş 2 Sinterleme Ölçüm Teknikleri xiii

AA 5754 Alüminyum Alaşımının Robot (MIG) Kaynağı ile Birleştirilmesi ve Mikroyapısının İncelenmesi

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

2.2 KAYNAKLI BİRLEŞİMLER

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Çelik Hasır Kaynak Elektrotları

YAPI ÇELİKLERİNİN KAYNAKLANABİLİRLİĞİ

MALZEME ANA BİLİM DALI Malzeme Laboratuvarı Deney Föyü. Deneyin Adı: Malzemelerde Sertlik Deneyi. Deneyin Tarihi:

TIG Kaynağı İle Birleştirilmiş Demir Esaslı TM Fe-SAE 1020 Malzemenin Kaynak Bölgesinin Mekanik Ve Metalurjik Özelliklerinin Belirlenmesi

GAZALTI KAYNAK YÖNTEMLERİ GİRİŞ ve DONANIMLARI

KAYNAK BÖLGESİNİN METALURJİK YAPISI HOŞGELDİNİZ

DÖKÜM TEKNOLOJİSİ. Döküm:Önceden hazırlanmış kalıpların içerisine metal ve alaşımların ergitilerek dökülmesi ve katılaştırılması işlemidir.

5754 VE 7072 FARKLI ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ DİRENÇ NOKTA KAYNAKLARININ MEKANİK VE MİKROYAPISAL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

BAKIR VE ALAŞIMLARININ DİRENÇ KAYNAĞI BAKIRLAR

MIG/MAG Kaynağında Kaynak Ekipmanları

TERMOPLASTİK POLİMERLERİN SKNK YÖNTEMİ İLE KAYNAKLANABİLİRLİĞİNE KARIŞTIRMA SÜRESİNİN ETKİSİ

2. GÜN. 19 Kasım Oturum Başkanı Murat TOSUN

Transkript:

DİRENÇ NOKTA KAYNAK ELEKTRODU OMRUNUN DENEYSEL ANALİZİ Selahaddin ANIK ', Ahmet OĞUR " Murat VURAL", Salim ARSLANLAR Haldun TURAN *"" Bu çalışmada otomotiv sanayinde yaygın olarak kullanılan direnç nokta kaynağında kullanılan elektmtiann ömrünün deneysel analizi amaçlanmıştır. Bunun için elektrod ucundaki deformasyonun kaynak çekirdek çapını ne şekilde etkilediğinin tesbiti amacıyla, yaygın kullanılan bir elektrod malzemesi ve fabrika ortamında alüminyum saçlar üzerinde bir seri deney yapılmış; elektrot uç formunun değişimi gözlenmiş ve bu değişimin nokta kaynağının karakteristiklerine etkileri değerlendirilerek grafikler halinde sunulmuştur. GİRİŞ Otomotiv sanayi, gelişen teknolojiyi yakından takip eden ve her türlü gelişmeyi bünyesine adapte edebilme kolaylığına sahip bir endüstridir. Bir otomobilin üretilebilmesinde binlerce parça kullanılmakta ve yüzlerce farklı tipte işlem gerçekleştirilmektedir. Bu işlemlerden belki de en önemlisi, araç kalitesini % 40 oranında etkileyen, aracın gövdesinin ortaya çıkarıldığı kaynak işlemleridir. Bir otomobil fabrikasının kaynak atelyesinde gövdenin imali için kullanılan belli başlı kaynak yöntemleri, direnç nokta kaynağı, direnç dikiş kaynağı, MAG kaynağı, saplama kaynağı ve yumuşak lehimlemedir. Üst Elektrod Anahtar sözcükler : Direnç nokta kaynağı, alüminyum kaynağı, elektrod ömrü, This study is done to determine the life of the electrodes used in resistance spot welding in melding of aluminiumbased materials. Forthis purpose CuCrZrtype electrode, a widely used resistance spot welding electrode for aluminium materials, is selected and a series of experiments were done to analyse the life of the electrode. The electrode dimensions were measured, and the tensile-shear tests were applied to the specimens to obtain the effect of the electrode wear to the tensile-shear forces of the spot welded specimens. The results were plotted and discussed. Keywords : Resistance spot welding, aluminium welding, electrode life Prof Dr, İTÜ Makına Fakültesi Prof Dr.SAÛ Mühendislik Fakültesi Makına Muh Böl Doç Dr, İTU Makına Fakültesi Yrd Doç Dr, SAU Meslek Yük Okulu Teknik Eğ. Fak Otokar Otobüs Karosen Sanayi A Ş Kalite Binmı Çekirdek "Alt Elektrod Şekil 1. Direnç Nokta Kaynağı Bu kaynak yöntemleri arasında, aracın ortaya çıkmasında ağırlıklı rol, direnç nokta kaynağına aittir. İmalatta genellikle direnç nokta kaynağı elektrodları gözle muayene edilmekte ve tecrübeye dayalı olarak belirlenen aralıklarla tıraşlanmaktadır. Elektrod uçlarının deformasyonunun kaynak kalitesine etkisinin sistematik bir şekilde incelenmesi prosese katkıda bulunma bu çalışmama yapılma amacıdır. Elektrodlardaki deformasyonun kaynak kalitesine etkisinin analiz edilebilmesi amacıyla gerçekleştirilen deneylerin imalat şardarını yansıtabilmesi için, kullanılan malzemeler Otokar Otobüs Karoseri Sanayi A.Ş.'de imalatta kullanılan malzemelerden seçilmiş ve deneyler, imalatta yoğun şekilde kullanılan bir kaynak makinasında gerçekleştirilmiştir. Mühendis ve Makına - Cilt 43 Sayı 513 28

- makale DENEYSEL ÇALIŞMALAR Kullanılan Malzemeler Deneylerde seçilen bir elektrod başlığı ile 10000 nokta kaynağı yapılarak, nokta sayısına bağlı olarak elektrotda boyutsal değişikliklerin kaynak çekirdek çapına ve dolayısıyla dikiş kalitesine etkileri analiz edilmiştir. Deneylerde Le bronze industrial tarafından üretilen CRM 16X kod nolu CuCrZr tip Bakır-Krom- Zirkonyum alaşımlı elektrodlar kullanılmıştır. DİN 44759 Class 2'ye dahil bu elektrod, özellikle seri imalatta kullanılmak üzere geliştirilmiş ve otomotiv sanayinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Kimyasal birleşimleri Cr % 0,4, Zr %0,03, Cu % 99,57 şeklindedir. Elektrodun şekli ve görüntüsü Şekil 2 ve 3'de verilmiştir. Şekil 2. Deneylerde Kullanılan Elektrod Başlığı Boyutlar Deneylerde kullanılan esas metalin mekanik ve kimyasal özellikleri Tablo l'de verilmiştir. Esas metalin kalınlığı 1 mm'dir. Tablo 1. Esas Metalin Mekanik ve Kimyasal Özellikleri Kaynak parametreleri Deneylerde 2500 N elektrot kuvveti, 30 KA'lık kaynak akımı, 7 periyod'luk kaynak süresi, 10'ar periyod'luk sıkıştırma ve tutma süreleri uygulanmıştır. Deneyler 180 KVA'lık sabit kaynak makinasında yapılmıştır. Elektrot kuvveti, analizör yardımıyla, makinanın basınç valfleri kullanılarak ayarlanmıştır. Ölçümde Avil marka Presstotest model, B010000 tipi kuvvet analizörü kullanılmıştır (Şekil 4). Kaynak akımının değeri ölçümünde LUTRON marka DM-6057 model kaynak test cihazı kullanılmıştır. Akım şöntlenmesinin engellenmesi, uygun soğutmanın sağlanması ve imalat hızlarına yakın olması amacıyla deneyler 20 adet/dakika'lık hızla gerçekleştirilmiştir. 10000 adet nokta kaynağının düzgün biçimde yapılabilmesi için kaynaklar 25x25 mm'lik kare şeklinde çizilmiş saç plakalar üzerine uygulanmıştır. Her 245 ila 250'nci numunelere çekme deneyi uygulanmıştır. Elektrot deformasyonunun tesbiti için Şekil 4'te verilen boyudar temel alınmıştır. Elde edilen nokta kaynaklı numunelerde elektrot dalma derinlikleri ve kaynak çekirdeğinin çapları da ölçülerek grafik halinde gösterilmiştir. DENEY SONUÇLARI Şekil 5'de üst ve alt elektrot başlıklarının boylarının nokta sayısıyla değişimi, Şekil 6'da ise elektrot başlıklanndaki mantarlaşmanın nokta sayısı ile değişimi, Şekil 7'de üst ve alt elektrot başlığı uç çaplarının nokta sayısıyla değişimi ; Şekil 8'de, numunelerdeki toplam çökme miktarı değişimi; Şekil 9'da ortalama düğme çapının nokta sayısıyla değişimi; Şekil 10'da ise, numunelerin ortalama çekme-makaslama dayanımlarının nokta sayısıyla değişimi verilmiştir. Mühendis ve Makına Cilt 43 Sayı 513 29

Şekil 4.250 Kaynak Boyunca Akımın Nokta Sayısıyla Değişimi Şekil 6 Değişimi Elektrot Başhklarmdakı Mantarlaşmanın Nokta Sayısı ile Şekil S. Usl ve Alt elektrot başlıklarının Boylarının Nokta Sayısıyla Değişimi Şekil 7. Ust ve alt Elektrot Başlığı Uç Çaplarının Nokta Sayısıyla Değişimi SONUÇLAR ve TARTIŞMA Deneyler boyunca ust ve alt elektrot başlıklarının boy ve çapındaki değişim, kaynak yapılan sacların yüzeyindeki çökme miktarı, düğme çapı ve çekme-makaslama dayanımları ölçülerek grafiksel olarak bu değerlerin artan nokta sayısıyla değişimleri sunulmuştur 30 Mühendis ve Makına Cilt 43 Saı^ 513

Şekil 9. Ortalama Düğme Çapının Nokta Sayısıyla Değişimi de parça yüzeyinin ısınmasının ve de formasyonunun kolaylaşmasının yanı sıra, elektrot uç yüzeyinin kenarlarında deformasyon miktarının ve ortasında soğutma suyunun etkisinin daha fazla olmasından dolayı, elektrot ucunda ikinci bir yüzey oluşmaktadır. Çekme makaslama dayanımlarının nokta kaynağı sayısıyla değişimleri incelendiğinde, numunelerin dayanımlarının 10000 kaynak sonunda ilk değerden daha düşük olmadığı görülmüştür. Bu sonuç, düğme çapındaki artışla birlikte değerlendirildiğinde elektrot yüzeyi büyürken düğme çapının da büyüdüğü ancak çekme makaslama dayanımında aynı oranda bir araş olmadığı görülmektedir. Ulaşılan sonuç, elde edilen kaynaklann yüksek mukavemetli ve güvenilir olduğu anlamına gelmemektedir. Bunun nedeni, elde edilen diğer değerlerin ve numune kaynakların görüntülerinin, bu değerlerin kritik olabileceğini, dolayısıyla 10000 noktadan sonraki herhangi bir kaynağın özellikle yüzey kalitesi bakımından tatmin edici olmayacağını göstermektedir. Çekme makaslama deneyi sonucunda kopma olayı, nokta kaynağı civarındaki saçta yırtılma şeklinde meydana gelmiştir. Bunun nedeni, sac yüzeyindeki elektrot çökme bölgesinde, saçtaki incelme sonucu çekme dayanımının düşmesi ve bu bölgeye oranla nokta kaynağı dayanımının daha yüksek olmasıdır. Yukandaki açıklamalar ışığında, 4000-4500 noktadan sonra elektrodarın üraşlanması gerektiği veya elektrot ucunun büyümesine göre akımın arttıran step programı çalıştırılıp akımı kontrollü olarak kademe kademe yükseltilmesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Şekil 10. Numunelerin Ortalama Çekme Makaslama Dayanımlarının KAYNAKÇA Nokta Sayısıyla Değişimi 1. Anık, S. Vural, M., "1000 Soruda Kaynak Teknolojisi El Üst ve alt elektrot başlıklarının boylan, yaklaşık olarak 4000 nokta kaynağa kadar hızlı, bu değerden sonra ise yavaş bir şekilde azalma göstermiştir. Elektrot başlıklarının mantarlaşma miktarları da büyük bir yaklaşıklıkla aynı sonucu vermiştir. Bunun nedeni, elektrot uç yüzeyindeki ısınmanın, daha kolay plastik şekil değiştirmeyi mümkün hale getirmesidir. Kitabı", 3.Baskı, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2000, s. 186-209 2. Vural, M., "Elektrik Direnç Kaynağı Seminer Notlan", 1998. 3. N, N. "Resistance Spot Welding", Nippert Dawson Ltd., İngiltere, 1997 4. Defourney, J., Leroy, V, "Compared Possibilities and Limitations of Resistance Spot Welding Joints in Coated Steel Sheets", DVS Berichte Band 124, 1989, s.26-31 Nokta kaynakları boyunca, işlem gereği elektrodun parçaya hızlı yaklaşması ve basınç uıygulaması hemen ardından akımın geçmesi nedeniyle, hem elektrot hem 5. 6. N, N. "Spot Welding Da.tal", Martin Electric Ltd., ingiltere, 1990 Otokar Test Raporları, Adapazarı, 2000 Muhf ndıs ve Makınd - Cilt 43 Sayı 513 31

TOZ METAL (T/M) PARÇALARIN ELEKTRON IŞIN KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİ Remzi VAROL, R. Fatih TUNAY, Kenan TÜFEKÇİ ' Bu çalışmada Demir esaslı ve Bronz T/M parçaların elektron ışın toynak yöntemi uygulanarak kaynaklanması incelenmiştir. Kaynak işleminde Demir esaslı malzemeler kendi aralarında ve Bronz malzemeler kendi aralarında, bronz ve demir esaslı malzemelerin kaynaklanması kaynak parametreleri değiştirilerek kaynak yapılması denenmiştir. Kaynak bölgesinin metalografik incelemeleri yapılarak kaynak bölgesinde oluşan hatalar incelenmiştir. Bronz ve demir esaslı malzemeden numunelerin birbirleriyle kaynaklanmasında büyük problemler ortaya çıkmıştır. Aynı ans T/M malzemeden numunelerin kaynaklanmasında daha iyi sonuçlar alınmıştır. Anahtar sözcükler: Elektron ışın kaynağı, bronz, Fe esaslı TİM malzeme In this study, welding characteristics of Fe based and bronze P/M specimens using electron beam welding were investigated. During welding processes Fe based specimens were welded with each other and bronze specimens were also welded with each other. Furthermore one piece of Fe based specimen and one Bronze specimen were welded with each other. Welding parameters were changed. Metallography of welding zone was studied. Thus welding detects were determined. As bronze and Fe based materials were welded some big problems were observed. However, it was not observed as big problem as bronze-fe based specimens when specimens produced from the same PM materials were welded with each other. Keywords : Electron beam welding, bronze, Fe based P/M material Süleyman Demırel Üniversitesi MOhendıslık-Mımarlık Fakültesi MakınaMuhendıslığı Bölümü, GİRİŞ Toz metalürjisi yöntemiyle üretilen parçalar genellikle ilave işlemlere gerek duyulmaksızın kullanıma sunulurlar. Ancak gerektiği durumlarda talaşlı işlem ve kaynaklı birleştirme işlemleri uygulanmalıdır. Bundan dolayı son yıllarda T/M parçaların farklı işlem şardarında talaşlı işlenebilirliği ve kaynak kabiliyetinin araştırılmasına ağırlık verilmektedir. T/M parçaların kaynak kabiliyetini etkileyen faktörler üretim yönteminin kendi karakteristiklerine yakından bağlıdır. T/M parçaların kaynak kabiliyetini etkileyen en önemli karakteristik gözeneklerin varlığıdır [1-3]. Gözenek miktarı ve gözenek dağılımı mekanik özelliklerin yanı sıra ısıl iletkenlik [4], ısıl genleşme ve sertleşebilirlik özellikleri üzerinde de etkili olmaktadır. Kaynak işleminde ısıl özellikler kaynak dikişi, ITAB, kaynak banyosunun büyüklüğü, kaynak parametrelerinin değişmesine neden olmaktadır. Bu tür parçaların ısıl iletkenliklerinin tam yoğun malzemelere göre daha düşük olması kaynak bölgesinde ısı yığılmasına neden olacaktır. Kaynak esnasında bölgesel ergime ile gözeneklilik azalır. Bu durum ITAB bölgesinde çatlak ihtimalini artıracaktır. Gözenek oranının kaynak bölgesi, ITAB ve ana metalde farklılık göstermesi sertleşebilirlik farkının oluşmasına ve ITAB' da çatlak meylinin artmasına neden olur [1]. T/M PARÇALARIN KAYNAK YÖNTEMLERİ T/M yöntemiyle üretilen parçalara değişik kaynak yöntemleri uygulanarak kaynak edilebilirlikleri araştırılmaktadır. Kaynak yönteminin seçiminde izafi yoğunluk, malzeme cinsi, parça büyüklüğü gibi parametreler göz önüne alınmaktadır. Demir esaslı malzemelerde %85 'ten daha yüksek izafi yoğunluklarda ergime esaslı kaynak yöntemleri uygulanmaktadırfl]. Laser kaynağı, difüzyon kaynağı, TIG, MAG, elektrik direnç kaynağı, örtülü elektrodlä kaynak gibi yöntemler kullanılarak T/M parçaların kaynaklanabilme kabiliyeti üzerine araştırmalar yapılagelmektedir. [1-3]. Ergitme kaynaklarının yöntemlerinin kullanılması durumunda gözenekli yapı büyük zorluklar oluşturmaktadır. Kaynak işlemi esnasında sinterlenmiş metalin ergime bölgesinde gözeneklerin tamamen ortadan kalkması kaynak dikişinde Mühendis ve Makma - Cilt 43 Sayı 513 32

büyük boşlukların oluşma riskini artmaktadır. Özellikle iki T/M parçanın kaynaklanmasında bu risk daha önemli duruma gelmektedir. Bu durumda, ortadan kalkan gözeneklerin oluşturduğu hacimsel boşluk oluşumunu engellemek için özel dolgu malzemesinin kullanımı gerekmektedir[2]. ELEKTRON IŞIN KAYNAĞI Elektron ışın kaynağı (EIK) yoğunlaştırılmış ve yönlendirilmiş elektron demetinin sahip olduğu enerjinin metallerin ergitilerek kaynak edilmesini sağlayan bir işlemdir. Elektron demetinin sahip olduğu kinetik enerjinin kaynak yapılacak parçaların küçük bir bölgesinde yoğunlaştığı için, kaynak bölgesinde enerji yoğunluğu 10 8 W/cm 2 değerine erişebilmektedir. Bu yöntemde kaynak işlemi yüksek vakum, düşük vakum ve vakumsuz ortamda yapılmaktadır. Elektron ışın kaynağı ile kaynak yapılacak parçalar genellikle ilave metal kullanılmaksızın birleştirilirler ve birleştirilecek iki parçanın arasındaki boşluğun 10" 2 mm'den daha fazla olmaması gerekmektedir [5]. Elektron ışın kaynağında kaynak dikiş formu diğer yöntemlere göre farklıdır. Bu yöntemde, kaynak dikişinin (derinlik/genişlik) oranı yüksektir (25/1). Bu durum kalın parçaların tek pasoda kaynak yapılmasını sağladığı gibi kaynak banyosunun küçük olmasına neden olmaktadır [6]. Bunun sonucu kaynak yapılan parçanın birim uzunluk başına ısı girdisi diğer kaynak yöntemlerine göre düşüktür. Dolayısıyla dar kaynak bölgesi, daha az distorsiyon ve hatasız kaynak imkanı ortaya çıkmaktadır [7]. Tam yoğun malzemelerin elektron ışın kaynağında yüksek derinlik/genişlik oranı kaynak dikişinde gözenek ve kök kısmında boşluk oluşumuna neden olmaktadır. T/M parçalarda bu durum büyük problemlere neden olabilir. Ayrıca ışınların odaklandığı bölgede yüksek sıcaklığın etkisiyle alaşım elemanlarının buharlaşması ortaya çıkabilir. Bu durum kaynak bölgesinde kimyasal kompozisyon farklılıklarına neden olacaktır. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Deneylerde Kullanılan Malzemeler Deneylerde iki farklı T/M malzeme gurubu kullanılmıştır. I. Gurup malzeme demir esaslı malzeme ve II. gurup malzeme Bronz malzemedir. I. ve II: gurup T/M malzemelerin kimyasal kompozisyonları Tablo l'de verilmektedir. Tablo 1. Deneylerde Kullanılan Malzemelerin Kimyasal Kompozisyonları Malzeme Grubu I. Gurup malzeme II. Gurup malzeme Kaynak Numunelerinin Özellikleri Kimyasal Kompozisyon %90 Cu + %10 Sn %0,5 C + % kalanı Fe Her iki malzeme gurubu %85 izafi yoğunluğa tek etkili preste sıkıştırılmışlardır. I. Gurup numuneler 820 C sıcaklıkta 30 dakika süreyle azot gazı atmosferinde sinterlenmişlerdir. II gurup numuneler 1120 C sıcaklıkta 30 dakika süreyle azot gazı atmosferinde sinterlenmişlerdir. Numunelerin şekil ve boyudan Şekil 1 'de verilmiştir. Kaynak numuneleri burç malzemesi olarak kullanılan malzemelerdir. Kaynak öncesi herhangi bir kaynak ağzı açılmadan düzgün yüzeyler alın alına getirilerek kaynaklanmıştır. Şekil 1. T/M Numunelerin Şekil ve Boyutları. Elektron Işın Kaynağı Deneyleri Elektron ışm kaynağı deneylerinde yüksek vakumlu kaynak makinası kullanılmıştır. Kaynak işlemi esnasında uygulanan yüksek gerilim, akım şiddeti, kaynak hızı ve enerji girişi değerleri Tablo 2'de verilmektedir. DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA Kaynak parametreleri incelendiğinde (Tablo 2) deneylerin sabit yüksek gerilim değerinde yapıldığı ancak bronz-bronz çifti kaynak işleminde akım şiddetinin değiştirildiği görülmektedir. Buna bağlı olarak enerji girişi değişmiştir. Kaynak hızı değerleri Mühendis \ıe Makına - Cilt 43 Sayı 513 33

Tablo 2. EIK Esnasında Uygulanan Kaynak Parametreleri. Malzeme Çifti Fe-Fe Fe-Bronz Bronz-Bronz Yüksek Gerilim (kv) 30 30 30 Kaynak Parametreleri Akım Şiddeti (ma) 1,4 1,4 1 Kaynak Hızı (mm/dakika) 140 140 140 Enerji girişi (kj/mm) 0,18 0,18 0,13 mm/dak olarak verilmiştir. Bu değerin hesaplanmasında silindirik şekilli parçaların çevresel hızı esas alınmıştır. Kaynak makinasında ayarlanan değerler inç sisteminde olmakla birlikte metrik sisteme çevrilmiştir. Kaynak işlemi esnasında tüm malzemeden numunelerin kaynaklanmasında kaynak hızı 140 mm/dak değerinde sabit tutulmuştur. Enerji girişi değerinin hesaplanmasında (1) eşitliği kullanılmıştır. E = (Uxlx0.6)/V k (1) Burada U: Yüksek gerilim (kv), I: Akım şiddeti (ma), V k : Kaynak hızı (mm/dak)'dır. Enerji girişinin kaynak hızı, yüksek gerilim ve akım şiddetine bağlı olduğu görülmektedir. Bu çalışmada sadece bronz-bronz çifti kaynağında akım şiddeti değeri değiştirildiğinden enerji girişi değeri sadece bu malzeme çifti için farklıdır. Demir-bronz T/M malzeme çiftinin kaynak dikişinin görünüşü Şekil 2'de verilmektedir. Şekilde her iki malzemenin birbirleriyle ilave metal kullanılmaksızın kaynaklanmasının yeterli kalitede olmadığı görülmektedir. Malzemeler arasında görülen nüfuziyet yetersizliği, siyah çizgi halindeki birleşme hattı yeterince malzemelerin birbirine kaynaklanmadığını göstermektedir. Aynca kaynak dikişi üzerinde siyah görünen bölgede büyük bir boşluk oluşmuştur. Siyah görülen bölgede birleştirilen parçaların gözeneklerinin bölgesel ergime-katılaşma işlemi sonucu bu tür bir boşluğun ortaya çıkmasına neden olduğu düşünülmektedir. Şekil 3'te Demir-Bronz T/M malzeme çiftinin kaynağında özellikle bronz T/M parçada oluşan büyük boşluklar dikkat çekmektedir. Bu tür boşlukların oluşması düzgün dağılmış daha küçük çok sayıdaki gözeneklerden çok daha zararlıdır. Özellikle mekanik özelliklere düşürücü yönde büyük etkisi olacaktır. İki parçanın birleşme hattında da benzer boşlukların birleşme hattı boyunca sıralandıkları görülmektedir. Şekil 3. Demir-Bronz T/M Malzeme Çiftinin Kaynağındaki Boşluklar (xs0) Şekil 2. Demir-Bronz T/M Malzeme Çiftinin Kaynak Dikişinin Görünüşü (xloo) Şekil 4. Demir-Bronz çiftinin kaynak bölgesinin üst kısmında ergime ve katılaşmadan kaynaklanan anormal yüzey morfolojisini göstermektedir. Bu durum gözenek Mühendis ve Makına - Cilt 43 Sayı 513 34

miktarı yüksek T/M parçaların ergitme yöntemi ile kaynaklanmasında büyük problemlere neden olacağını göstermesi açısından önem kazanmaktadır. dikişinde uygun olmayan dikiş geometrilerin elde edilmesi yöntemin uygunluğunu olumsuz etkilemektedir. Enerji girdisini azaltarak ve yüksek yoğunluklu T/M parçaların kaynaklanabilirliğinin denenmesinin gerektiği ve ileride yapılacak çalışmaların bu yönde olması gerektiği sonucuna varılmıştır. KAYNAKÇA Şekil 4. Demir- Bronz Çiftinin Kaynak Bölgesinin Üst Kısmında Ergime ve Katılaşmadan Kaynaklanan Anormal Yüzey Morfolojisi (x50) Bronz- bronz çifti T/M parçaların kaynak bölgesi Şekil 5'te verilmektedir. Burada birleşme bölgesinde ergimeden kaynaklanan tam yoğun kaynak dikişi ve düzgün geometriye sahip olmamakla birlikte daha iyi bir kaynak dikişi olduğu görülmektedir. Ancak bu kaynak dikişinin de tatmin edici olduğu söylenemez. 1. Kurt, A., v.d., (1996), Saf Demir Tozlarından Sıkıştırılan T/M Parçaların Düşük Karbonlu Çeliğe MIG Kaynağı ile Kaynaklanabilirliğinin Araştırılması, 1. Ulusal Toz Met. Konferansı, Bildiri Kitabı s. 595-602, G.Ü., Ankara. - 2. Ratzi, R., et al., (1997), Joining o/pm Stell and Conventional Steel by Laser Welding, Euro PM 97, Proce. Of Advance Structural PM Component Production, pp. 158-164, October 15-17, Munih, Germany. 3. Kurt, A., et al., (1997), Investigation of Diffusion Welding Parameters for Welding of PM Bronze to a Mild Steel, PM 97, Proce. Of Advance Structural PM Component Production, pp. 219-227, October 15-17, Munih, Germany. 4. Varol, R., Selver, R., (2001), Bronz Burçların Bazı Isıl ve Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi, Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Bildiri Kitabı, Sa.59-64, 2-3 Kasım, Konya. 5. Çalık, A., (2002), Farklı Melallerin Elektron Işın Kaynağı ile Birleştirilmesi, Doktora Semineri, SDÜ FBE, İsparta. 6. Gültekin, N., (1991), Kaynak Tekniği, Ergin Ofset, İstanbul. 7. Anık, S., (1991), Kaynak Tekniği El Kitabı ve Yöntemler ve Donanımlar, Gedik Hold. Yayını, istanbul. Şekil S. Bronz- Bronz Çifti T/M Parçaların Kaynak Bölgesi (x!5) SONUÇ Yüksek gözenekliliğe sahip T/M parçaların elektron ışın kaynağı ile kaynaklanması ana metal ve kaynak dikişinde ortaya çıkan yoğunluk farkından dolayı kaynak sonrası ortaya çıkan büyük gözeneklerin varlığı, kaynak Mühendis ve Makma - Cilt 43 Sayı 513 35