Mesut ÖZER1, HasanKAYA2, Mehmet UÇAR3, Halit CEBİ4
ozermesut@yahoo.com
1Kocaeli Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Otomotiv Mühendisliği Bölümü, İzmit / Türkiye 2Kocaeli Üniversitesi Asım Kocabıyık MYO. Makine ve Metal Teknolojileri Bölümü, İzmit / Türkiye
3 Yıldız Kalıp A.Ş., İstanbul / Türkiye
Öz: Gün geçtikçe çoğalan araç sayısına bağlı olarak artan yaralanmalı ve ölümlü kazalar daha güvenli araçların tasarım ve üretimini zorunlu hale getirmiştir. Otomotiv imalat sanayinde dayanımın yanı sıra çarpışma esnasında sünekliği ve darbe emiciliği özelliklerinden dolayı yüksek dayanımlı, çift fazlı DP 600 çelik saç malzeme kullanıl- maya başlanmıştır. Ayrıca, araçlarda ciddi oranda ağırlık azalması, ekonomik açıdan imalat sanayine ve tüketiciye olumlu yansımaktadır. Çift fazlı çelikler yapılarında ferrit (α) anayapı içerisine dağılmış %10-20 oranında martenzit fazı parçacıkları içeren düşük karbonlu, düşük alaşımlı ve yüksek dayanımlı çeliklerdir. Diğer yüksek dayanımlı çeliklerle kıyaslandıklarında; düşük akma mukavemeti, yüksek düzgün homojen uzama, yüksek yorulma muka- vemeti ve korozyon direnci gibi arzu edilen özellikler göstermektedirler. Bir otomobilin üretiminde binlerce parça kullanılmakta ve kaynak işlemi sayesinde bu parçaların büyük kısmı sökülemez olarak birleştirilmektedir. Otomotiv sanayinde robot uygulamalarına en uygun kaynak yöntemi nokta direnç kaynağıdır. Günümüz taşıt imalatında, DP600 çift fazlı çelikler; karoseri kısmı, ön-arka-orta tavan destekleri, salıncaklar, ana şasi ara köprü elemanları, motor beşiği, bağlantı braketleri, radyatör destek elemanları ve sair şase bağlantı parçalarında nokta direnç kaynağı ile birleştirilmektedir. Otomobilin üretiminin yanı sıra korozyon direnci de oldukça önemlidir. Bu nedenle çift fazlı saclarda galvaniz kaplama tercih edilmektedir. Fakat bu kaplama nokta direnç kaynağı açısından olumsuz etkiler oluşturmaktadır. Kaynak işlemi sırasında çinko kaplamanın yanması, puntalar arası sabit akım geçişini engellemesinden dolayı kaynak edilen malzeme, arzu edilen dayanım değerlerini karşılayamamaktadır. DP600 malzemenin kaynak işleminin optimize edilmesinde 5 ana parametrenin optimize edilmesine gereksinim vardır; Kaynak akımı, proses süresi, basma kuvveti, elektrot geometrisi ve parça kalınlığı. Bunlar belirlenemediği sürece; çinko buharlaşması, punta çökmesi, kaynak çekirdeğinin sınır değerinden küçük olması, puntalarda eksen kayması, kaynak bölgesi içinde gaz boşluğu ve aşırı çökme gibi proses hataları meydana gelmektedir. Nokta direnç kaynağında, İki elektrot arasına sac levhalar belirli bir kuvvette sıkıştırılır, düşük gerilimde yüksek akımın (AC veya DC) uygulanır, parçalardaki direnç etkisiyle yüksek değerde ısı oluşur, bu ısı sayesinde lokal ergime ile parçalar sökülemez olarak birleştirilir. Galvaniz kaplı sac levhalara uygulanan her kaynak noktası şu safhalardan oluşur;
1) Elektrotlar arasında levhaları sıkma 2) Ön ısıtma (galvanizi veya ara yüzeydeki kirleri yakmak için) ve sıkma kuvvetini arttırarak ideal akımın geçeceği aşamaya getirme 3) Kaynak akımını uygulama ve kaynak çekirdeğinin oluşumu 4) Eriyik metalin katılaşması 5) Elektrotları serbest bırakma
Kaynak esnasında akım, 4 tip dirence maruz kalır; 1- Kaynak edilecek malzemelerin direnci
2- Elektrodların direnci
3- İş parçaları arasındaki temas direnci
4- İş parçaları ve elektrodlar arasındaki temas direnci.
Nokta kaynak işlemi manuel, robot veya özel ekipmanlarla gerçekleştirilir. Aynı özellikteki puntalar, kaynak akımı, elektrot kuvveti ve kaynak zamanının kontrol edilmesiyle yüksek üretim hızında gerçekleştirilir. En ideal kaynak kalitesini başarmak ancak iyi bir proses tasarımı ile gerçekleşir. Elektrod kuvveti, akım değeri ve süre en önemli kaynak parametrelerindendir. Bu nedenle kaynak makinelerinde kaynak değişkenlerini ayarlamak için elektronik kontrol üniteleri kullanılır. İstenilen çekirdek çapı sadece belirli baskı kuvvetinde ayarlanılan akım şiddetinin belirli bir sürede uygulanması ile elde edilir. Örneğin; süre kısa ise çekirdek çapı küçük olup, süre çok uzun tutulduğunda ergiyik metal miktarı artar ve metal püskürmesi yaşanır. Her iki durumda da kaynak özellikleri istenilen değerde değildir. Kaynakta çekirdek çapının nominal değerden küçük olması arayüz hatasına sebep olur. Çekirdek çapının büyük olması çekirdek kopma hatasına veya parçalı çekirdek kopma hatasına sebep olur. Arayüz hataları parça yüzeyinde önemsiz deformasyona sebep olurken, çekirdek hatası numune üzerinde ciddi deformasyona sebep olur. Kaynak çekirdek boyutunun olumsuz etkilerinden kaçınmak için, bu geometrinin optimum değerde olması gerekir. Sac levhalarda kullanılan galvaniz kaplama korozyon direnci sağlar. Galvaniz kaplamanın kaynak ergiyiğinden önce buharlaşması kaynak kalitesi açısından bir sorun oluşturur. Fakat bu sorun proses parametreleri ile kontrol edilebilir. İlk püskürme sac levhaların arayüzünde gerçekleştiği için, onu tespit etmek oldukça zordur. Ama elektrod ve sac arasındaki püskürme incelenebilir. Bu çalışmada ana malzeme olarak sıcak daldırma galvaniz kaplı (Z100) çift fazlı DP 600 sac levhalar kullanılmıştır. Kaynak işlemleri programlanabilir lojik kontrolcülü (PLC), 50 Hz çalışma frekansına sahip ve 150 kVA kapasiteli pnömatik baskı mekanizmalı, sabit punta makinesinde uygulanmıştır. 1,8 mm kalınlığındaki sac levhalar kesilmiş ve kaynatılmıştır. Kaynak makinesinde 8 mm oturma yüzey çapı olan dom (kubbe) geometrili elektrod uçları tercih edilmiştir. Kaynak süresinin, kaynak mukavemetine etkisini incelemek için farklı kaynak parametreleri uygulandı. Elektrod baskı kuvveti ön ısıtma ve kaynak evresinde farklı değerlerde lineer olarak arttırıldı. Düşük kuvvette ve düşük akımda galvaniz kaplamanın buharlaşmasına ve sac levha üzerindeki kirlerin yanmasında fırsat tanındı. Kaynak akımı 9.1 kA’den 14 kA’e kademeli olarak arattırıldı. 14 kA kaynak akımında
A356 ALÜMİNYUM ALAŞIMINDA ULTRASONİK GAZ GİDERME