Arkın karakteristiği

Tungsten elektrot ile parça arasında bir arkın oluşturulması gerektiğinde, bu aralığın elektriksel bakımdan iletken hale getirilmesi gerekir. Arkın tutuşturulması sırasında oluşan yüksek sıcaklık sayesinde, koruyucu gaz elektriksel bakımdan iletken hale gelir. TIG kaynak yönteminde kaynağa başlar iken arkın tutuşturulması önemli konulardan bir tanesidir, bu konuda uygulanan yöntemler şunlardır; sadece doğru akım ile çalışmada uygulanan elektrotu değdirerek tutuşturma yönteminin en önemli

üstünlüğü basitliği ve kaynak akım üretecinde ek donanımlara gerek olmamasıdır.

Özellikle saf tungsten elektrotlarda elektrot ucunun kirlenmesi ve elektrottan da iş parçasına tungsten geçişi yöntemin dezavantajlarıdır.

Bu şekilde tutuşturmada kaynak metalinde tungsten kalıntıları oluşabilir.

Elektrot alaşımlanır ve dolayısıyla ark kararsızlaşır. Bakırdan bir yardımcı levha üzerinde tutuşturmayla tungsten kalıntılarından kaçınılabilir. Bu yöntem sadece doğru akımda mümkündür.

Yeni bir tutuşturma tekniği de kaldırılan ark ile tutuşturmadır. Bu yöntemde çok düşük akım şiddeti yüklenen tungsten elektrot parça ile temas etmektedir. Dolayısıyla tutuşturma noktasında tungsten kalıntısı olmamaktadır. İlk önce elektrotun biraz yukarıya kaldırılmasıyla zayıf bir ark yakılmakta, daha sonra da kumanda tertibatındaki özel bir anahtar yardımıyla akım şiddeti tam gücüne ayarlanmaktadır.

Gerek doğru akım ve gerekse de alternatif akım uygulamalarında kullanılan yüksek frekans ile tutuşturmada, yüksek gerilim arkı elektrot ile iş parçası arasındaki gazı iyonize eder ve hemen kaynak arkı oluşur. Bu olay alternatif akımda her çevrimde tekrarlanır. Yüksek gerilim darbesi ile arkın tutuşturulmasında ise, elektrot iş parçasına yaklaştırıldığında bir yüksek gerilim akım darbesi elektrot ile iş parçası arasındaki gazı iyonize ederek kaynak arkının oluşmasını sağlar. Bu yöntem genellikle doğru akım ile kaynak yapan otomatik TIG kaynak donanımlarında kullanılır (Ertürk, 1987; Anık, 1991).

TIG, plazma ve lazer kaynak yöntemleri kullanan ya da plazma ile kesme yapan makinelerde sabit gerilimli bir kaynak makinesi kullanılarak, torç ve iş parçası arasındaki ark gerilim değişiminin geri beslenmesi ile kontrol edilen ve ark boyunu sabit tutan sistemler mevcuttur. TIG yönteminde kullanılan kaynak akım üreteçleri, örtülü elektrot ile ark kaynağında kullanılan türdekiler gibi sabit akım, diğer bir tanım ile düşen özellikli akım üreteçleridir. Sabit akımlı kaynak akım üreteçleri düşen tip voltamper karakteristiğine sahiptirler ve bu sayede, ark boyu değiştiği zaman akım sabit

kalabilmektedir. Eğimi fazla olan bir volt-amper eğrisinde kaynak çalışma aralığında ark voltajındaki değişmelere bağlı olarak akımdaki değişmeler oldukça küçüktür.

Çizelge 2.1., arktaki yük taşıyıcıların hareketlerini şematik olarak göstermektedir. Elektronlar katottan anoda doğru yer değiştirir ve burada çarpma sonucu ısı üretir. iyonlar ise ters yönde hareket eder. Ancak iyonların kinetik enerjisi, sadece elektrot anot ve parça da katot olduğunda kaynak banyosunun yüzeyi üzerine uygulanabilir. Fakat bu şekilde temizleme etkisi önemli oranda düşük olur çünkü pozitif kutuplanmış elektrotun kuvvetli şekilde ısınması, akım şiddetini zayıflatır.

Çizelge 2.1. TIG kaynak yönteminde akım türünün kaynak özelliklerine etkisi

Alternatif akımın kullanılması ile bu durumun iyi bir ortalaması elde edilir.

Kutbun değişmesi, sırasıyla, elektrot pozitif kutup olduğunda oksit tabakasının parçalanmasına (katotik temizleme) ve elektrot negatif kutup olduğunda da tekrar soğumasına olanak sağlar Bu nedenle iki yarı dalga, temizleme yarı dalgası ve soğutma yarı dalgası olarak adlandırılır. Bu bağlamda banyo yüzeyinin oksitten yeterli sekide temizlemesi ve elektrotun dayanma süresinde önemli bir artış sağlanır.

Esas metal eridiğinde, erime noktası alüminyumunkinden oldukça yüksek olan yüzeydeki oksit tabakası erimemiş halde kalır. TIG Kaynağında herhangi bir dekapan olmadığından oksit tabakası arkın etkisi ile uzaklaştırılmalıdır. Bu olay sadece elektron akışı kaynak banyosundan elektroda doğru ise, yani elektrot pozitif kutba bağlı ise gerçekleşir. Bu bağlama şeklinin dezavantajı oluşan ısının büyük bir bölümünün elektrotta açığa çıkması nedeni ile elektrotun fazla ısınmasıdır. Alüminyum kaynağında ortaya çıkan ısınma sorununu çözmenin yolu, bir alternatif akım arkı kullanmakta yatmaktadır. Elektrot pozitif olduğu yarım çevrimler sırasında oksit, erimiş alüminyumdan dışarı saçılır. Negatif yarım çevrimler sırasında kaynak banyosunda ısı üretilirken elektrot soğur. Bu şekilde ısının üniform olarak dağılımı sağlanır ve elektrotun bir ölçüde erimesi engellenir. Genellikle elektrotun ucunda erimiş tungsten bir küre oluşur (Anık, 1991; Günel ve Ercan; 2003; Gourd, 2006).

2.1.3.Kaynak torçları

Kaynak torçları, iş parçası ile uçtaki tungsten elektrot arasında kaynak için gerekli olan elektrik arkını oluşturabilmek için, akım kablosundan aldığı akımı elektroda iletmek ve koruyucu gazı kaynak banyosunun üzerini örtecek biçimde sevk etmek görevlerini yerine getirmesi için geliştirilmiş bir elemandır. Genelde torçlar hava soğutmalı ve su soğutmalı olarak iki ana gruba ayrılırlar. Hava soğutmalı torçlarda soğutma, turcun dış kısmında hava yardımı ile iç kısmında ise akan koruyucu gaz tarafından gerçekleştirilir, bu neden ile bunlar gaz soğutmalı torçlar adı ile de anılırlar.

Bunlar hafif, akım yüklenme kapasitesi 200 amperi geçmeyen, manipülasyonu kolay ve su soğutmalı olanlara nazaran daha ucuz torçlardır.

Akım kapasitelerinin sınırlılığı nedeni ile ancak ince parçaların kaynağı için uygundurlar. Kafa açısı diye tanımlanan, tungsten elektrot ile torç sapı arasındaki açı normal olarak 120°dir, bununla beraber bu açının 90° olduğu dik torçlar, 180° olduğu kalem tipi torçlar ve uç açısının ayarlanabildiği döner başlıklı torçlar da uygulamada kullanılmaktadır.

Kalem tipi torçlar görünüşleri bir kurşun kalemi andırdıkları ve kullanırken de baş kısmı aşağıya gelecek biçimde kalem ile yazı yazar gibi tutuldukları için bu şekilde adlandırılmışlardır. Bunlar diğer türlerin giremediği yerlerde kullanılabilen torçlardır.

Hafif ve manipülasyonu kolay oldukları için özellikle ince sac kullanan üreticiler tarafından tercih edilmektedirler.

Şekil 2.3. Bir TIG kaynak torcunun parçaları (Ertürk, 1987)

Bu torçların çok yaygın olarak bir diğer kullanım alanı da uçak endüstrisidir, özellikle jet motorlarının yanma odalarına ve diğer parçalarına rekor ve manşonların kaynatılmalarında bu tür torçlar büyük bir manipülasyon kolaylığı sağlamaktadır. Döner başlıklı torçlar biçim olarak kalem tipi torçları andırırlar, burada torcun meme ve elektrot tutucu kısmı küresel mafsallı olarak sap kısma bağlanmıştır ve bu şekilde torç açısı değiştirilerek kullanma sahası genişletilmiş ve torca üniversallik kazandırılmıştır.

Su soğutmalı torçlar yüksek akım şiddetlerinde su soğutmalı metalik gaz nozulları ile kullanılmak koşulu ile standart olarak 1000 amper akım kapasitesine kadar

üretilirler; otomatik TIG kaynak sistemlerinde sadece bu tür torçlar kullanılır.

Sızdırmazlık contalarının bozulması halinde ise çalışma sırasında su buharlaşarak koruyucu gaza karışır kaynağın kalitesini bozar, gözenek ve çatlak oluşumuna neden olur (Ertürk, 1987; Anık, 1991; Durmuş, vd., 2003).

2.1.4. Kaynak elektrotları

TIG kaynak yöntemi ile diğer elektrik ark kaynağı yöntemleri arasındaki en önemli fark, ek kaynak metalinin elektrot tarafından sağlanmaması ve elektrotun sadece ark oluşturma görevini üstlenmiş olmasıdır; bu bakımdan burada, erime sıcaklığı 3500

°C civarında olan tungsten, elektrot malzemesi olarak seçilmiştir. Yüksek erime sıcaklığının yanı sıra tungsten çok kuvvetli bir elektron yayıcıdır ve yayılan elektronlar ark sütunu içinde kuvvetli bir elektron akımı oluşturur ve ark sütunundaki atomları iyonize ederek, arkın kararlılığını sağlar.

Günümüz endüstrisinde ticari saflıktaki tungsten (% 99,5 W) ile toryum, zirkonyum ve lantanyum ile alaşımlandırılmış elektrotlar kullanılmaktadır. Uygulamada karşılaşılan TIG kaynak elektrotlarını, saf tungsten elektrotlar, alaşımlı elektrotlar ve çizgili elektrotlar olmak üzere üç grup altında toplamak mümkündür. TIG kaynak elektrotları, AWS A5.12 ile DIN 32528 de bileşimlerine göre sınıflandırılmış ve bunları birbirlerinden kolaylıkla ayırt edebilmek için de renk kodları kullanılmıştır.

DIN 32528 de TIG kaynak elektrotlarının çapları (0,5), (1,0), (1,6), (2,0), (2,4), (3,0), yöntemlerinde kullanılırlar. Uygulamada elektrot çapı, elektrotun maksimum akım yüklenebilme kapasitesi göz önüne alınarak seçilmelidir, bu değere yaklaşıldığında arkın ısı yoğunluğu artmakta, daha sabit bir ark ile nüfuziyeti fazla, dikiş yüksekliği az bir kaynak dikişi elde edilebilmektedir (Ertürk, 1987; ASM Handbook Vol 7, 1984;

Ateş, vd., 2002).

2.1.5. Koruyucu gazlar

TIG kaynağında başlangıçta helyum daha sonra argon gazı kullanılmıştır. Her iki gaz da tek atomlu ve inert gazdır. Bu nedenle diğer elementlerle birleşmezler; renksiz ve kokusuz olup yanmazlar. Helyum gazı havadan hafifken argon havadan ağırdır.

Dolayısıyla helyum uçucudur ve koruma kabiliyeti düşüktür. Ancak argon, havadan ağır olması nedeniyle erimiş metali daha iyi korur. Yüksek akım şiddetinin kullanılması gereken hallerde, daha yüksek ark gerilimi sağlayan helyum gazı kullanılır.

Hafif metal ve alaşımlarının kaynağında kullanılan argon gazının çok saf olması gerekir. İçerisinde bulunabilecek su buharı, oksijen ve azot gibi etkenler kaynağın kalitesini düşürür. Argon gazı 150-180 atmosfer basınçta ve içerisinde 6 ila 9 m³ gaz içeren tüplerde taşınır. Helyumun iyonizasyon enerjisi oldukça yüksektir (24,5 eV) dolayısıyla da uzun bir ark boyuna gerek gösterir. Bu da ark gerilimini yükseltir.

Kaynak yerine verilen ısı miktarının yükselmesi dikişin oluşumuna ve kaynak sırasındaki davranışına aşağıdaki şekilde etki eder:

a) Nüfuziyet, tipik argon parmağı formunu kaybeder ve dikiş genişler b) Ön tavlamaya gerek kalmaz veya çok az miktarda uygulanır c) Kaynak hızı yükselir.

d) Sıcak ve iyi şekilde gazı alınmış bir kaynak banyosu elde edilir.

e) Kaynak arkı sakin değildir; TIG kaynağında alternatif akımda arkın tutuşması zordur (Anık, 1991; Lowke et al., 1997; Elöve, 2004).

Argon gazının iyonizasyon enerjisi 15,78 eV’tur, helyum gazının ise 24,58 eV’tur. Yani helyum gazı ile oluşan ark daha yüksek enerjiye sahip bir ısı kaynağı olmaktadır. Çizelge 2.3. incelendiğinde özellikle kompleks şekilli ve küçük parçaların kaynağında argon gazının tercih edilmesi gerektiği görülmektedir. Hızlı kaynaklarda veya kalın parçalarda, derin nüfuziyet için helyum gazı tercih edilir. Argonda ısıyı kontrol altına almak daha kolaydır. Elle yapılan TIG kaynaklarında argon gazı tercih edilmelidir.

Otomatik tezgâhlarda elde edilebilen hızlı kaynaklarda helyum kullanılabilir.

Östenitik krom - nikel, paslanmaz çelik, bakır ve nikel alaşımları ile titanyum ve alaşımları normalde argonla kaynaklanır, yüksek nüfuziyet isteyen uygulamalarda helyum tercih edilebilir. Alüminyum ve alaşımları magnezyum ve alaşımları ile karbon çeliklerinin TIG kaynağında çok özel uygulamaların dışında argon daha iyi netice verir.

Argonun helyuma göre bir üstünlüğü de arkın daha kolay başlamasıdır. Söz konusu koruyucu gazların kaynak parametreleri ve süreci üzerindeki etkisi Çizelge 2.3. ve Çizelge 2.4.’te verilmektedir. Kaynak edilecek parça geometrisi ve kimyasal bileşimi göz önüne alınarak koruyucu gaz seçimi yapılmalıdır.

Çizelge 2.3. Argonun koruyucu gaz olarak performans analizi Düşük ark voltajı

Daha az ısı girdisi. Argon 1,6 mm kalınlığındaki metallerin elle kaynağında çok yaygın olarak

Kolay ark başlangıcı İnce metallerin kaynak edilmesini sağlar Ark kararlılığı Helyum daha büyük bir ark kararlılığı sağlar

Az gaz hacmi Hava daha ağır olduğu için az hacimle koruma sağlar Düşey ve tavan kaynağı İyi bir kaynak banyosu oluşturulması için tercih edilir.

Otomatik kaynak 25 inç/dakika altında kaynak işlemlerine uygundur Farklı metallerin kaynağı Helyumdan daha iyi sonuç verir.

Helyum doğada hidrojenden sonra en hafif gazdır, özgül ağırlığı 0,179 kg/m³ olup havadan yaklaşık 7 kat daha hafiftir. Argonun özgül ağırlığı ise 1,784 kg/m³’tür ve havadan 1,4 kere daha ağırdır. Bu farklılık her iki gazın kaynakta kullanımında gaz sarfiyatını etkilemektedir. Tavan kaynak pozisyonu haricinde, kaynak işlemende aynı korumayı gerçekleştirebilmek için daha fazla helyuma gerek vardır.

Argon gazına yaklaşık % 10 hidrojen karıştırılması halinde kaynak arkının daha daraldığı, buna karşılık voltajın arttığı görülmüştür. Buna bağlantılı olarak da, kaynak bölgesindeki ısı artmakta ve daha hızlı ve stabil bir kaynak sağlanmaktadır. Farklı metallerin birleştirmesi gerekmeyen ve büyük parçaların kaynaklanması için ideal olan helyumun koruyu gaz olarak analizi Çizelge 2.4.’de verilmektedir. Paslanmaz çelik,

Inconel 718 ve monelin kaynağında bazı hallerde gözeneğe mani olmak için Ar - He karışımları kullanılabilir.

Bu gaz karışımı hidrojenin olumsuz metalürjik etkileri bulunan çeliklerde hiç bir zaman kullanılmamalıdır. Koruyu gaz içinde hidrojenin varlığı ark gerilimini yükseltmekte ve kaynak banyosunu daha akıcı yapmakta ve sıvı kaynak metalinin ıslatma kabiliyetini yükseltmektedir. Amerika’ da özellikle ince paslanmaz çelik boruların üretiminde tercih edilen bu karışım gazın iki ayrı bileşimi % 15 Helyum - % 85 Argon ve % 5 Helyum - % 95 Argon bu alanda oldukça yaygın bir uygulamaya sahiptir (Manz, 1973; Guille, 1977; Anık, 1991; Lowke et al., 1997).

Çizelge 2.4. Helyumun koruyucu gaz olarak performans analizi

Yüksek ark voltajı Daha fazla ısı girdisi. Dolayısıyla kalın metallerin kaynağında kolaylık sağlar

Küçük ITAB

Yüksek hız ve büyük ısı girdisi ITAB’ın dar olmasını sağlar.

Dolayısıyla daha az aşınma ve daha yüksek mekanik özellikler sağlar.

Büyük gaz hacmi

Helyum havadan hafif olduğu için kaynak banyosuna argona nazaran 1,5-3 kat daha fazla hacimde gönderilmesi gerekir. Çok

iyi koruma sağlar. Özellikle tavan kaynaklarında kullanılır.

Otomatik kaynak 25 inç/dakika üstünde rahatlıkla kullanılmayı sağlar.

İç köşe dikişlerinde ve alın dikişlerinin dolgu (ara) ve kapak pasolarında TIG kaynak torcunun sağladığı koruyucu gaz akışı, oksidasyondan korumada yeterli bir atmosfer oluşturur. Ancak örneğin boru hatlarının ve basınçlı kapların kaynağı gibi uygulamalarda, paslanmaz çeliklerde, kökün korozyon dayanımının sağlanması gereken durumlarda, kökün bir banyo emniyeti olmadan (altlıksız) kaynağı halinde bu koruma yeterli gelmez. Bu gibi durumlarda kaynak ağzının kök tarafından da bir gaz koruması gerekir. Genellikle ara ve kapak pasolarının çekilmesi sırasında, kök paso yüksek sıcaklığa çıkt4ğından ve oksitlendiğinden, alt yüzeyden korumanın sürdürülmesi gerekir. Kök tarafından koruma, ya gaz korumasıyla veya her iki taraftan iki torç ile aynı anda kaynak yaparak sağlanır. En çok kullanılan kök koruma gazı, TS EN 439'a göre F2 grubunu oluşturan ve şekillendirici gaz olarak adlandırılan N2 –H2 karışımıdır (% 90-92 N2, kalanı H2) (Manz, 1973; Guille, 1977; Anık, 1991; Lowke et al., 1997).

Kaynak banyosunun atmosferik şartlardan korunması için gerekli minimum gaz miktarının belirlenmesinde aşağıdaki parametrelere bağlıdır.

a) Koruyucu gazın cinsi

b) Koruyucu gaz lülesinin iş parçasına uzaklığı c) Bağlantı şekli

k) Kaynak edilecek alaşım veya metal

2.2. Elektron Işın Kaynağı

Elektron ışın kaynağı geleneksel kaynak yöntemleri ile elde edilemeyen teknik özellikleri elde etmek için kullanılan bir teknolojidir. Bu kaynak yöntemi, oluşan düşük ısı girdisi ile kalıntı gerilmeler ve distorsiyonların ve de mikro yapısal değişimlerin minimize edilmesi bakımından bazı durumlarda vazgeçilemez. Elektron ışın kaynağı uygulamaları ilk olarak 1950'li yıllarda nükleer alanda kullanılmaya başlanmış, refrakter ve reaktif malzemeleri birleştirmek için uygulamalar yapılmıştır. Daha sonraları otomotiv endüstrisinde 1967 yılında ABD ve sonra da diğer Avrupa ülkelerinde kullanılmaya başlanmıştır. Otomotiv sektöründe ise ilk olarak volan üzerine dişlileri kaynaklamak için Michigan'da kullanılmıştır. Avrupa'da da üçlü hız dişli kutusunda frenleme bandının iki parçasını kaynatmak için Almanya'da uygulanmıştır.

Transmisyon, hız dişlilerinin ve senkronize dişlilerinin kaynağını içeren uygulamalar bu yöntemle yapılmıştır.

Elektron ışın kaynak yöntemi gelişmekte ve birçok endüstrilerdeki uygulamaları artmaktadır. Farklı metallerin elektron ışın kaynağı kullanılarak birleştirilmesi son

yıllarda ilgi çekici bir konu haline gelmiştir. Elektron ışın kaynağının yüksek enerji yoğunluğu, kontrol edilebilir ışın boyutu ve kaynak bölgesi, benzer veya farklı metallerin kaynağında bu kaynak yöntemini önemli hale getirmiştir.

Elektron ışın kaynağı (EIK), yoğunlaştırılmış ve yönlendirilmiş elektron ışınının metallerin yüzeyine çarparak oluşturduğu ısı enerjisinin metallerin birleştirilmesinde kullanıldığı bir yöntemdir. Elektronların açığa çıkartılması, hızlandırılması ve bir noktada odaklanıp yoğunlaştırılması, elektron ışın tabancasıyla elde edilir. Elektronların toplam kinetik enerjisi iş parçasının küçük bir yerinde yoğunlaştırıldığı için, enerji yoğunlaşması 108 W/cm² ’ye kadar ulaşabilir (Robins, 1981; Metsbower, 1983; Çalık 2004).

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. 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. 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.

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.

Yüksek hızdaki elektronlar çok küçük bir alana (0.25-0.75 mm) yoğunlaştırılıp gönderilmesiyle elektronlar, sahip oldukları kinetik enerjileri, ısı enerjisine dönüşerek malzeme ile temas ettiği yerleri ergitir. Ergimiş metallerin birbiri ile teması birleşmeyi

sağlar. Hava gibi gazlar elektron ışın demetinin formunu bozduğu için, kaynak işlemi genelde yüksek vakum altında yapılır (AWS V-3, 1971; Kearns, 1984; AWS V-1, 1991;

Kuşhan, 1996; Çalık, 2004).

EIK makineleri genel olarak EIK için uygulanan basınca göre üçe ayrılmaktadır.

1.Yüksek Vakumlu (10-6-10-3Torr) 2.Orta Vakumlu (10-3-25Torr)

3.Vakumsuz (Kaynak atmosferik basınçta) gerçekleşir.

Her 3 tip EIK sisteminde de elektron tabancası, kontrollü güç kaynağı, bir veya çoklu vakum pompası sistemi ve diğer ekipmanlar ile birlikte kullanılır. 3 tip EIK makinesinde de yüksek voltaj kullanılabilir. EIK’da kullanılan ışın akımı 0,5-1500 mA arasındadır. Yüksek vakumlu EIK makineleri birçok avantaja sahiptir. Bunlar;

1. Daha az ısı girdisiyle daha dar ve derin kaynak dikişleri elde edilir, 2. Boyut hassasiyetine sahip derin nüfuziyetli kaynaklar yapılabilir, 3. İnklizyon, porozite, yetersiz ergime ve nüfuziyet gibi kusurlar olmaz, 4.İmpuriteler yüksek sıcaklık ve düşük basınç altında giderilebilir

5.Vakum, gazları kaynak bölgesinden uzaklaştırır, böylece kaynak alanı atmosferin zararlı etkilerinden korunmuş olur ve metal oksitlerin çoğu 10-4 Torr ve daha düşük vakumda özellikle de 1000^oC de buharlaşırlar (Kurşungöz, 1996).

EIK makineleri, elektron tabancası ve vakumlu makinelerde vakum odasından oluşur. Elektron tabanca sistemi; elektrik kontrollü, vakum hücresi ise birkaç kademeli pompalama sisteminden meydana gelir.

EIK makinesini oluşturan parçalarının şematik resmi Şekil 2.4 ve Şekil 2.5’de elektron ışın tabancasının kesit resmi verilmiştir (Sanderson, 1981; Sanderson, 2000;

Çalık, 2004).

Şekil 2.4. EIK makinesini oluşturan parçaların yerleşim şekli (Schultz, 2002)

EIK makinesi katot, anot, kontrol elektrodu, odaklama bobini, ışın saptırma sistemi, ışın doğrultma sistemi ve vakum ünitelerinden oluşmaktadır.

Şekil 2.5. Elektron ışın tabancasının kesit resmi (Schultz, 2002)

Bu sistemin oldukça kısa bir kullanım süresinden sonra, sadece bir anot, katot ve kontrol elektrotu içeren ve "Wehnelt silindiri" olarak bilinen "triod" sistemleri, EIK ve diğer elektron ışın imalat yöntemlerinde kullanılmıştır.

Şekil 2.6. Bir triod sistemindeki ışın geometrisi (Schultz, 2002)

Elektronlar, anottan geçtikten sonra, son hızlarına ulaşmış olmalarına rağmen, ayrılan ışın kaynak metalleri için hala yeterli güç yoğunluğuna sahip değildir. Bunu elde etmek için elektron ışını odaklanmalıdır.

Şekil 2.7. Elektron ışınının odaklanması (Schultz, 2002)

Halka şeklinde bir bobin kullanımıyla ve manyetik alanların uygulanmasıyla, negatif bir şekilde yüklenmiş elektronların hareketinin yönünü etkilemek mümkündür.

Halka, yüksek bir geçirgenliğe sahip demir muhafazayla korunan, üç tarafta da büyük

miktarda sargı sayısı içeren bobinlerden oluşmuştur. Şekil 2.7.’de odaklamanın nasıl yapıldığı gösterilmiştir.

2.3. Sürtünme Karıştırma Kaynağı

Sürtünme karıştırma kaynağı ilk defa 1991 yılında The Welding Institute tarafından geliştirildi. Alüminyum ve alaşımlarının geleneksel ergitme kaynak yöntemleri ile birleştirilmesinde doğan problemler, araştırmacıları yeni birleştirme

Sürtünme karıştırma kaynağı ilk defa 1991 yılında The Welding Institute tarafından geliştirildi. Alüminyum ve alaşımlarının geleneksel ergitme kaynak yöntemleri ile birleştirilmesinde doğan problemler, araştırmacıları yeni birleştirme