TIG Kaynağının Genel Anlatımı

Tungsten Inert Gas kelimelerinin ilk harflerinden oluĢmuĢ TIG kelimesi ile adlandırılır [5].

Kaynak banyosunu havanın atmosferinden koruyan örtü gerecinin yerine çeĢitli gazların kullanıldığı kaynak yöntemine koruyucu gaz kaynağı denir [1]. Bu yöntemde kaynak için gerekli ısı enerjisi bir tungsten elektrot ve iĢ parçası arasında oluĢturulan ark tarafından sağlanmaktadır. Kaynak bölgesini ve elektrotu çevreleyen bir lüleden gönderilen, asal gaz (Helyum veya Argon) tarafından korunmaktadır [5].

Genellikle kaynak, basınç ve ergime ile dolgu metalin eklenmesi veya ekleme yapmaksızın, ergimeyen elektrotla koruyucu gaz altında yapılan kaynağa TIG kaynak yöntemi denir [31].

TIG kaynağının en önemli özelliği, tungsten elektrotun erimeyen elektrot olmasıdır.

Tungsten elektrotlar TS EN ISO 6848:2006’ya göre çapları 0.5- 1-1,6- 2- 2,4-3-3,2-4-5-6-6,4-7-8 mm boyları ise 50, 75, 100 ve 175 mm olarak standartlaĢtırılmıĢtır [33].

TIG kaynağının elektrotları saf tungsten veya tungsten, toryum ve zirkonyum ile alaĢımlandırılmasından elde edilen elektrotlardır [33]. Bu elektrot, esas malzemeyi eritmek

için kullanılır. Kaynak dikiĢi yüzeyini artırmak, bir kaynak ağzını doldurmak veya bir T bağlantısında iç köĢe kaynağını oluĢturmak için ilave metal gerekiyorsa kaynak banyosuna ayrı bir dolgu teli kullanılır. Kaynak her pozisyonda yapılabilir; ancak gerekli beceri seviyesi yüksektir [34]. TIG kaynak yönteminin, ġekil 3.2’de ince parçalara alın kaynağı, kalın parçalara V ağzı açılmıĢ uygulamaları görülmektedir [32].

ġekil 3.2. TIG kaynağı uygulama örnekleri [32]

TIG kaynağının fiziki Ģemasında (ġekil 3.3) kaynak torcunun iç yapısını göstermektedir.

TIG kaynak makinesinin bir kutbu turca, Ģase ise parçaya bağlıdır. Ark, ark taĢıyıcısı olan tungsten elektrot (sürekli elektrot) ile parça arasında meydana gelir. Ġlave malzemeye akım yüklemesi yapılamaz. Ġlave malzeme, kaynak bölgesine yandan veya önden, elle sevk edilen çubuk veya ayrı bir sevk aparatından sevk edilen tel Ģeklindedir. Tungsten elektrot ile erimiĢ banyo ve ilave metalin erimiĢ haldeki ucu, atmosferden, elektrotun bulunduğu bir koruyucu gaz memesinden elektrotla eĢ eksenli olarak beslenen bir inert koruyucu gaz ile korunmaktadır [35].

ġekil 3.3. TIG kaynağının fiziki görüntüsü [1]

TIG kaynak yönteminde kaynak parametrelerine ve malzemenin cinsine uygun elektrot uç (ġekil 3.4) seçilmesi gereklidir. Kaynak yaparken akımın doğru ayarlanıp, ayarlanmadığı elektrot ucunun aldığı Ģekilden kolayca anlaĢılabilir. ġekil 3.4’ te elektrot çaplarına göre elektrot uç formları iĢ parçası üzerindeki nüfuziyeti ve ITAB geniĢliği görülmektedir.

ġekil 3.4. Elektrotların uç çeĢitlerinin nufuziyetleri

TIG kaynak yönteminde, paslanmaz çelik ve bakırın kaynağında, ġekil 3.5’ te verildiği gibi standart elektrot ucu, doğru akımda ve pozitif kutupta kullanılmıĢtır.

ġekil 3.5. Deneylerde kullanılan elektrot (DC akımda) 3.2. Koruyucu Gaz

TIG kaynak yönteminde koruyucu gaz kullanmanın amacı kaynak sırasında, kaynak banyosunu ve erimeyen tungsten elektrotu havanın olumsuz etkilerinden korumaktır [36].

TIG kaynağında Helyum ve argon gazı kullanılmaktadır. Her iki gazda, tek atomlu ve soygazdır. Bundan dolayı diğer elementlerle birleĢmezler, renksiz ve kokusuzdurlar, yanmazlar [37]. Helyum gazının Özgül ağırlığı 0,179 kg/m³’tür, havadan yaklaĢık 7 kat daha hafiftir. Doğal gazdan elde edilir [1]. Helyum gazınınhavadan hafif olmasından dolayı, uçar ve koruma kabiliyeti zayıftır [37]. Argon gazının özgül ağırlığı 1,784 kg/

m³’tür. Asal gazdır. Kimyasal bakımdan nötr gazdır. Havadan ayrıĢtırma ile elde edilir [1].

Argonun havadan ağır olması sebebiyle erimiĢ metali daha iyi korur. Yüksek akım Ģiddetinde helyum gazı kullanılır. Çünkü helyum gazı daha yüksek ark gerilimi verir. Saf Argon gazı (%99,99) hafif metal ve alaĢımların kaynağında kullanılır. Paslanmaz çelik, bakır ve alaĢımlarının kaynağında oksijen ve azotun oranları sırası ile %0,1 ve 1,5’ un altında olması gerekir [37].

MIG ve TIG kaynak yöntemlerinde, ġekil 3.6’ da kullanılan Ar, He ve belirli oranlardaki Ar-He karıĢım gazlarının ITAB geniĢliğine, nüfuziyete ve kaynak metali tane yapısına etkili olduğu, helyum içerisindeki argon oranı arttıkça ITAB geniĢliğini ve kaynak metali tane boyutunu arttırdığı görülmüĢtür [30].

ġekil 3.6. ÇeĢitli koruyucu gazların dikiĢin Ģekline ve nüfuziyete etkisi [2]

TIG kaynak yönteminde el ile yapılan kaynakta koruyucu gaz olarak argon gazı tercih edilmektedir. Otomatik TIG kaynak yönteminde yüksek kaynak hızlı olması Helyum gazının yüksek enerjili olmasından dolayı, helyum veya helyum-argon karıĢımı gazlar kullanılır [38].

TIG kaynağı He ile korunduğunda ve iĢlem bir Marangoni ısı yayılımı içerisinde meydana geldiğinde, kaynak dar ve derin olur. Eğer oksijen içeriği %0,2 den az olursa Marangoni ısı yayılımı değiĢir, yüzeysel ve geniĢ olur. Koruma gazı Ar ve Oksijen olduğunda nüfuziyeti daha derin olur. Normalde TIG kaynağında çift korumalı gaz kullanılır. Tungsten elektrotun kullanım derecesi normal TIG kaynağı ile aynı olsa bile koruma gazı, gaz yayılımı, gaz yükseltgenmesi gibi olur [39].

3.3. Kaynak Akımı

TIG kaynak yönteminde, doğru akım ve alternatif akımın ikisi de kullanılır. Ama pratikte her iki akımda yapılan kaynak farklı sonuçlar vermektedir. Paslanmaz çelik ve bakırın kaynakları için doğru akım elektrot negatif (-) kutba bağlı tavsiye edilmektedir [3]. Bakır ve alaĢımlarının TIG kaynağında doğru akım, düz kutup (elektrot) kullanılır [1].

TIG ark kaynağında elektrod farklı kutuplarda, paslanmaz çelik malzemede DAEN kutup ve EAC akımda kaynak dikiĢleri baĢarılı bir Ģekilde yapılırken, DAEP kutuplamada numune boyunca kaynak dikiĢi elde edilememiĢtir [40].

Tungsten elektrotun, akım Ģiddetinin uygun ayarda olup olmadığı kaynak yapılırken ucunun Ģeklinden anlaĢılır (ġekil 3.7) [3].

ġekil 3.7. Tungsten elektrotların akım Ģiddetine göre uç Ģekilleri [3]

TIG kaynağında, alüminyum ve magnezyum alaĢımlarının kaynağında alternatif akım kullanılması gerekir. Doğru akımda elektrotun negatif kutba bağlanması durumunda (direkt kutuplama); derin bir nüfuziyet sağlar, bakır ve paslanmaz çelik gibi malzemelerin kaynağı yapılır. Ters kutuplamada (elektrotun pozitif kutba bağlanması) elektrot fazla ısınır, oksit tabakasını yarar; hafif metallerde ince sacların kaynağında kullanılır [37].

ġekil 3.8’ de arktaki yük taĢıyıcıların durumu Ģematik olarak görülmektedir. Elektronlar katottan anota doğru yer değiĢtirir ve burada çarpma sonucu ısı üretir, iyonlar ters yönde hareket eder. Ancak iyonların kinetik enerjisi, sadece elektrot anot ve parça da katot olduğunda kaynak banyosunun yüzeyi üzerine uygulanabilir. Fakat bu Ģekilde temizleme etkisi önemli oranda düĢük olur çünkü pozitif kutuplanmıĢ elektrotun kuvvetli Ģekilde ısınması, akım Ģiddetini zayıflatır [35].

ġekil 3.8. Arkta yük taĢıyıcıların hareketi

Doğru akım elektrot negatif kutba bağlanarak yapılan kaynakta direk kutuplama söz konusudur. Elektronların transfer edildiği katodik leke, elektrotun ucunda bulunur ve pozitif kutbun bağlandığı parçaya yapılan elektron bombardımanı ile derin bir nüfuziyet sağlanır. Bu kutuplama bakır ve paslanmaz çelik gibi malzemelerin kaynağına uygundur.

Elektrot pozitif (+) kutba bağlandığı zaman ters kutuplama söz konusudur. Elektrot aĢırı ısınır. Bu kutuplama hafif metaller ve ince saclar için kullanılır. Bu durumda ark, ergimiĢ banyoda yüksek bir elektriksel temizlemeye sahiptir ve oluĢan katodik leke oksit tabakasını parçalar [3].

ġekil 3.9.’ da alüminyumun alternatif akımla TIG kaynağında doğrultma etkisi görülmektedir. Alternatif akımda yapılan TIG kaynağında, doğru akımda yapılan kaynağa göre bir kararlılık vardır. Alternatif akım kaynağında, negatif yarım dalga esnasında anot olan kaynak banyosu ısınır ve bu yarım dalgayı takip eden pozitif yarım dalga ile temizleme tesiri göstermesinden dolayı kaynak parçasının oksit tabakası parçalanır.

Elektron emisyonu sıcaklığın fonksiyonu olarak artar [3].

ġekil 3.9Alüminyumun alternatif akımla TIG kaynağında doğrultma etkisi [41]

ġekil 3.10.’da doğru akımda elektrot negatif kutba bağlı dikiĢ geniĢliği dar ve nüfuziyet derin, doğru akımda elektrot pozitif kutba bağlı dikiĢ geniĢliği fazla ve nüfuziyet az, alternatif akımda ise dikiĢ geniĢliği dar ve nüfuziyet normaldir [37].

ġekil 3.10. Akım türlerine göre kaynak nüfuziyetleri [3]

3.4. Ek Kaynak Ark Teli

Malzeme cinsi, malzeme kalınlığı, birleĢme dizaynı ve kaynaktan istenen özellikler ilave metal seçiminde göz önüne alınması gereken özelliklerdir [30].

Yapılan araĢtırmalarım ve denemelerim sonucunda, bakır ile paslanmaz çeliğin kaynağına en ideal ek kaynak teli Lincoln Electric Euroge firmasının ürettiği ∅2 mm’lik CuNi30 diye adlandırılan Çizelge 6.2’ de kimyasal analiz değerleri verilmiĢ olan malzeme kullanılmıĢtır.

3.5. TIG Kaynak Yönteminin Avantajları ve Dezavantajları ve Kullanım Alanları TIG kaynağının üstünlükleri aĢağıdaki gibi sıralanmıĢtır:

a. Yüksek kaynak hızına sahiptir,

b. Kaynak ısısı bir bölgeye teksif edilebilir, c. Isıl distorsiyonlar azdır,

d. Kaynak dikiĢleri temizdir.

e. Kaynaktan sonra dikiĢin temizlenmesine gerek yoktur, f. Kolay mekanize edilir [37].

TIG kaynağının dezavantajları aĢağıdaki gibi sıralanmıĢtır:

a. Tungsten elektrotun kaynak dikiĢine karıĢması, b. Oksit kalıntıları,

c. Gözenek oluĢumu, d. Yetersiz ergime,

e. Uç krater çatlaklarının oluĢması [1].

TIG kaynağının kullanım alanları:

Genel olarak hafif metal ve alaĢımlarla, bakır ve paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılır. 15 mm kalınlığa kadar malzemelerin kaynağı yapılabilir. Kaynak kabiliyeti kötü olan bronzlar, titanyum alaĢımları, zirkonyum gibi malzemelerin kaynağı gözeneksiz olarak yapılabilir [37].

4. BAKIR

4.1. Bakırın Genel Anlatımı

Bakır gümüĢten sonra, ısı ve elektriği en iyi iletendir. Bakır 8,9 gr/cm³ özgül ağırlığında, 1083°C’ de ergir ve kırmızı olan bakır levhalar sıcaklıkları artıkça gitgide açılan renkler görülür [43]. Çizelge 4.1’ de bakırın mekanik özellikleri verilmektedir.

Çizelge 4.1. Bakırın fiziksel özellikleri [42]

Yoğunluğu 8,92 - 8,93 gr/cm³

Ergime noktası 1083 - 1084 °C

Kaynama noktası 2300 °C

Spesifik direnci (20°C’de) 0.0178 Ω/mm² , m

Isı iletkenliği (0°C’de) 0.938 cal/m.s

Bakır, insanların kullandığı ilk metaldir ve MÖ 4000 yılında bulunmuĢtur, hatta daha eski tarihte kullanıldığı düĢünülmektedir. Dünyanın en çok bakır üreten ülkesi, ġili'dir.

Türkiye'nin dünya üretimindeki payı yaklaĢık, %0.40' tır. Bakır içeren 160’tan çok mineral bilinmektedir. Dünya bakır yataklarının yarısı kalkopirit filizi biçimindedir [44].

Bakır, üstün fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı endüstride demir ve çelikten sonra en yaygın kullanılan metaldir. Ġletkenliğinin çok iyi olması elektronik ve elektrik alanlarında kullanılmasının baĢlıca nedenidir. Bakır, ulaĢım, kimya ölçü aletleri, kuyumculuk, boya sanayi, turistik eĢya ve inĢaat gibi çeĢitli sektör ve üretim alanlarında çok yaygın olarak kullanılır [45].

Bakırın, saflığını bozan baĢlıca elementler O,Fe, Ni, As, Sb, Pb, Ag, Au’ dur. Ancak bunların arasında bakırın saflığını en çok bozan oksijendir. Bakır ve oksijen, bakır-oksit Ģeklinde bulunur. BaĢta oksijene karĢı olmak üzere kimyasal olarak çok reaktif bir metal olması bakırın, herhangi bir ticarî metale göre en saf Ģekilde üretilip satılmasına neden olmuĢtur. [46].

Kaynak sırasında bakır oksidinin tane sınırlarına yürümesi, sünek malzemenin süneklik kaybına yol açmıĢtır. 700°C’ nin üstünde karbonmonoksit ve hidrojen emmesi, bakır oksit ile reaksiyon sonucu karbondioksit ve su buharı ortaya çıkmıĢtır. Bundan dolayı iç çatlamalar ve gevrekleĢme meydana getirerek bakırın kaynağını güçleĢtirir [46].

4.2. Bakırın Kaynak Kabiliyeti

Bakırın ısı iletme kabiliyetinin yüksek olması nedeniyle (çelikten yaklaĢık beĢ kat daha fazladır) kaynak esnasında verilen ısı çok çabuk yayılır. Bunun sonucu olarak da kaynatılacak bakır levhanın kalınlığı arttıkça ısı yayınımı da artacağından bir ön tavlamaya ihtiyaç vardır. Ayrıca bakırın ısıyla genleĢme miktarının da fazlalığı, bilhassa alın birleĢtirmelerinde iki parça arasında bırakılan aralığın kama Ģeklinde olması zorunluluğunu ortaya çıkarmıĢtır. Bu iki hususa dikkat edilmesi Ģartı ile verilen kaynak karakteristiklerini kullanarak bakır kolaylıkla TIG kaynak metodu ile kaynak yapılır [1].

Bakır ve alaĢımları kolaylıkla kaynak yapılır; fakat tüm alaĢımları aynı kalitede kaynak yapılamaz. Bakır ve alaĢımlarını TIG kaynak yöntemiyle, doğru akım, elektrot negatif kutupta, argon gazı, helyum gazı veya ikisinin karıĢımı ile kaynak yapılır. Kalın parçalarda iyi performans elde edebilmek tam nüfuziyet sağlamak için 60^o’den 90^o’ ye kadar geniĢliği olan tek V veya çift V kaynak ağzına ihtiyaç vardır [43].

5. PASLANMAZ ÇELĠK

5.1. Paslanmaz Çeliğin Genel Anlatımı

Paslanmaz çelik, paslanmayan çeliklerin genel adıdır. Özellikle nikel ve molibden çeliğin paslanmazlık özelliğini iyileĢtirmek için alaĢım yapımında kullanılsa da paslanmazlığı sağlayan ana element kromdur [48]. Ġçerisinde en az %10,5 ağırlıkça krom içeren esaslı alaĢımlar olarak tanımlanır [48,49]. Krom oksijenle karĢılaĢtığında çeliğin yüzeyinde moleküler düzeyde bir krom oksit filmi oluĢur. Krom oksit katmanı edilgen, kuvvetli ve kendi kendini yenileme özelliğine sahiptir. Kromun bu özelliği paslanmazlığını muhafaza eder [48]. Paslanmaz çeliğin genel özellikleri Çizelge 5.1’ de verilmiĢtir.

Çizelge 5.1. Östenitik paslanmaz çeliklere ait fiziksel özellikler [47]

Elastisite Modülü (GPa) 195

Yoğunluk (g/cm³) 8.0

Isıl GenleĢme Katsayısı (mm/m°C) 16.6

Isıl Ġletkenlik (W/mk) 15.7

Özgül Isı (J/k °K) 500

Elektriksel Direnç (mWcm) 74

Manyetik Geçirgenlik 1.02

Ergime Aralığı (°C) 1375 – 1450

Günümüzde 170’ten fazla paslanmaz çelik çeĢidi bulunmaktadır. Bunların çeĢitli amaçlar için kullanılmak üzere endüstride yaygın uygulama alanları bulunmaktadır [5].

Östenitik paslanmaz çelikler, paslanmaz çelikler grubunda %70’lik oranla en çok kullanılan çeliklerdir. Östenitik paslanmaz çelikler içinde; korozyon direnci, yüksek mukavemet, iyi biçimlendirilme ve kaynaklanabilme kabiliyeti olan AISI 304 tipi östenitik paslanmaz çelikler yaygın olarak kullanılmaktadır [50].

Bu çalıĢmada, östenitik paslanmaz çelik türlerinden olan AISI 304L ile AISI 316L kullanılmıĢtır.

Östenitik paslanmaz çelik krom, nikel ve manganez alaĢımıdır [48]. %16-26 Cr, %10-24 Ni+Mn, %0.4 kadar C ve düĢük miktarda Mo, Ti, Nb ve Ta gibi alaĢım elementleri (Çizelge 5.2) içerir. Bu alaĢımlar, geniĢ sıcaklık aralığına sahip oldukları yüksek tokluk ve yüksek dayanımla öne çıkar ve 540^oC’ ye kadarki sıcaklıklarda oksidasyona karĢı dayanım gösterirler [49]. Bu grup paslanmaz çelikler 200 ve 300 nolu serilerde yer alırlar. Bu

gruptaki AISI 304 paslanmaz çelik çok kullanılmaktadır [28]. Bu çelikler için kullanılan dolgu malzemeleri genellikle ana metal ile benzer yapıdadır. Ancak birçok alaĢımda, sıcak çatlak oluĢumunu engellemek için, düĢük miktarda ferrit içeren bir yapının oluĢmasını korozyonda baĢrol oynayan karbürlerin oluĢumuna neden olur. Yüksek mukavemetli alaĢımlara sertleĢtirmeyi ve mukavemet arttırıcı etki için katılmaktadır.

Mangan – Östenit yapıcıdır. Oda sıcaklığında ve oda sıcaklığına yakın sıcaklıklarda östenitin stabil (kararlı) olmasını sağlar. Ancak yüksek sıcaklıklarda ferrit oluĢturur.

Manganez sülfat oluĢturur. Östenitik alaĢımlarda kaynak metalinin çatlama direncini yükseltir.

Silisyum - Tufallenmeye karĢı dayanımı yükseltir. Yapıda %1'den daha fazla olması durumunda ferrit ve sigma oluĢumuna etki eder. Paslanmaz çeliğe korozyon direncini artırmak amacıyla düĢük oranda eklenir. AkıĢkanlığı arttırır ve kaynak metalinin ana metali daha iyi ıslatmasını sağlar. Çeliklerin yüksek sıcaklıkta karbürizasyon direncini arttırmak için katılır [51].

Krom- Bir karbür ve ferrit yapıcıdır. Korozyon ve tufalleĢme direncini sağlayan alaĢım elementidir. Paslanmaz çeliklerde yüksek sıcaklıkta mukavemet ve sürünme mukavemetine belirgin bir etkisi yoktur.

Nikel - Östenit oluĢumuna etkide bulunur. Yüksek sıcaklıktaki direnci artırır, tane büyümesini önler, korozyona karĢı dayanımı ve sünekliği arttırır. Mukavemeti arttırır.

Kaynak tokluğunu sıfırın altında olumsuz yönde etkiler.

Fosfor, Kükürt, Selenyum - ĠĢlenebilme kabiliyetini yükseltir. Ancak kaynak sırasında sıcak çatlak oluĢmasına neden olur. Korozyon direncini bir miktar azaltır. TIG kaynağı yönteminde nüfuziyeti arttırır. Kaynak metalinde çatlamayı teĢvik eder.

Molibden - Ferrit oluĢumunda etkilidir. Yüksek sıcaklıklarda dayanımı artırır ve redükleyici ortamlarda malzemelerin korozyona karĢı dirençlerinin artmasını sağlamaktadır.

Azot - Östenit oluĢumuna çok kuvvetli etkide bulunur. Bu konuda çoğu zaman nikel kadar etkilidir. Özellikle kriyojenik sıcaklıklardaki mukavemet değerlerini yükseltir.

Bakır - Paslanmaz çeliklere, bazı ortamlardaki korozyon dayanımlarını arttırmak amacıyla katılır. Gerilmeli korozyon çatlamasına karĢı hassasiyeti azaltır ve yaĢlanma yoluyla sertleĢmeyi teĢvik eder [51].

5.3. Paslanmaz Çeliğin Kaynak Kabiliyeti

Paslanmaz çelikler alaĢımsız ve düĢük alaĢımlı çeliklerde yapılan ergitme ve basınç kaynak yöntemleri ile kaynak yapılabilir. Paslanmaz ve ısıya dayanıklı çeliklerin kaynak iĢlemi kaynak yapılacak ana metalden beklenen özelliklere, örneğin; korozyon ve ısı dayanımına göre değiĢiklik gösterebilir. Kullanılacak kaynak malzemesi ana metalle aynı kompozisyonda veya bazı uygulamalar için daha yüksek alaĢımlı olmalıdır [52].

Schaeffler diyagramı, çeliğe ait iç yapının kimyasal analize göre belirlenmesinde kullanılır.

Bu diyagramla kaynak edilen malzemelerin ve kaynak metalinin (elektrotun) cinsine göre kaynak iĢleminden sonra oluĢan ergimiĢ bölgenin yapısını belirlemek mümkündür.

Schaeffler diyagramında ferrit oluĢturucu elementleri, krom eĢdeğeri (CreĢ) ile östenit oluĢturucu elementler ise Nikel eĢdeğeri (NieĢ) ile ifade etmektedir (ġekil 5.1).

(Ni)eĢ = %Ni + 30(%C) + 0,5(%Mn)

(Cr)eĢ = %Cr + %Mo + 1,5(%Si) + 0,5(%Nb) [49].

ġekil 5.1. Schaeffler diyagramı [49]

304L paslanmaz çelikler ısıl iĢlem yapmadan kaynak yapılabilir, bükülebilir ve geniĢletilebilir. Kaynak sırasında oluĢan karbür çökelmesi riskini en aza indirmek amacıyla, 304 paslanmaz çelik ekstra düĢük C içerecek Ģekilde üretilmiĢtir [49].

316L paslanmaz çelikler kaynak edilebilir, bükülebilir ve geniĢletilebilir. 316 paslanmaz çelik kaynaklı konstrüksiyonlarda kullanılmak üzere tasarlanmıĢ ekstra düĢük C’lu türüdür [49].

6. DENEYSEL ÇALIġMA

Bu çalıĢmada AISI304L ve AISI316L paslanmaz çelik ile bakırın TIG kaynak yöntemi ile kaynaklanabilirlikleri aĢağıdaki kaynak parametrelerinden elde edilen kaynaklı numunelerin makroyapıları, içyapıları ve mekanik özellikleri araĢtırılarak sonuçları değerlendirilmiĢtir.

6.1. Malzeme

Deneylerde, Çizelge 5.2’de kimyasal analiz değerleri verilen AISI 304L- AISI316L östenit paslanmaz çelikten kesilen 130×120×10 mm ölçülerindeki toplam 54 adet (her parametre için, gaz debisi, kaynak hızı ve akım Ģiddeti için 3’er adet ) deney numuneleri kullanılmıĢtır.

Östenitik paslanmaz çelikler Çizelge 6.1’de görüldüğü gibi yüksek çekme dayanımına ve uzamaya, düĢük akma dayanımına sahiptir [53].

Çizelge 6.1. AISI304L ile AISI316L paslanmaz çeliğin Mekanik Özellikleri [51]

Türü Isıl ĠĢlem

Deneylerde, kaynak ek teli 2 mm çapında CuNi30 tel kullanılmıĢtır. Ġlave tele ait kimyasal bileĢim değerleri ise Çizelge 6.2’ de verilmiĢtir.

Çizelge 6.2. CuNi30 kaynak dolgu malzemesinin kimyasal analiz değerleri

Türü AWS CuNi30 kaynak ek teli ile TIG kaynak yöntemi kullanılarak Çizelge 6.1. ve Çizelge 6.2’de verilen parametreler çerçevesinde kaynatılmıĢtır. Kaynaklı birleĢtirme iĢlemleri TS EN 287-1 esas alınarak 130x250 mm ebatlarında hazırlanan numuneler kaynaklanmıĢtır.

Kaynakla birleĢtirilmiĢ numunelerden içyapı incelemeleri, çekme, sertlik ve çentik-darbe numuneleri çıkarılmıĢtır. Bu numuneler Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümünün laboratuvarlarında incelenmiĢtir.

6.2.1. Kaynak parametreleri

Ark gerilimi, TIG kaynağında düĢük olmalıdır. Ark geriliminin yüksek olması dikiĢ geniĢliğini artırır. AlaĢım yanma olayı ortadan kalkmıĢ olur. Kaynağın hızı kaynak sırasındaki Ģartlara göre ayarlanır ve aynı değerde tutulur ise bu sayede esas metal yeterli miktarda erir ve katılaĢmasında eĢ ölçüde bir kaynak dikiĢi elde edilir. Kaynak hızının artması birleĢme hatalarına, hatta birleĢmemeye neden olur, düĢürülmesi ise dikiĢin geniĢlemesine ve ısı girdisinin artmasına sebep olduğu görülür. Literatür araĢtırması ve pilot çalıĢmalara göre en uygun kaynak hızları 10-40 cm/dak arasındadır [53].

Kaynak parametreleri Çizelge 6.3 ve Çizelge 6.4’ te görüldüğü gibi, gerilim sabit tutularak, akım Ģiddeti, kaynak hızı, gaz debisi olarak üç değiĢken Ģeklinde belirlenmiĢtir. Yapılan deneylerin tamamında kaynak voltajı 15,2V’ ta sabitlenmiĢtir. Böylece bir malzeme çifti için üç parametre ve her parametrede üçer değer olmak üzere 27 deney Ģartı oluĢmuĢ ve buna göre kaynaklar yapılmıĢtır. Kaynaktan önce bakır 500°C ön ısıtmaya tabii tutulmuĢtur. AISI 304L – bakır kaynağı 60°’lik çift V kaynak ağzı tasarımına sahip olup, kök paso üstüne bir kapak paso, alt tarafına ise bir kök pasokaynak çekilmiĢtir. AISI 316L paslanmaz çelik – bakır kaynağı da yine çift V kaynak ağzı tasarımında olup, bir kök paso, üste bir dolgu paso ve alt tarafa kök paso kaynak Ģeklinde uygulanmıĢtır.

Çizelge 6.3. AISI 304L paslanmaz çelik – bakır çifti kaynak parametreleri Deney

Çizelge 6.3. (devam) AISI 304L paslanmaz çelik – bakır çifti kaynak parametreleri

Çizelge 6.4. AISI 316L paslanmaz çelik – bakır çifti kaynak parametreleri Sıra

Malzemeler giyotin makasta kesilerek, frezede 60°’ lik çift V kaynak ağzı açılmıĢ ve kaynağa hazır hale getirilmiĢtir (Resim 6.1).

Resim 6.1. Kaynağa hazır hale getirilen malzemeler

304L kaynağından alınan fotoğraf Resim 6.2’ de verilmiĢtir. KaynatılmıĢ numuneye bir örnek ise Resim 6.3’ te görülmektedir.

Resim 6.2. Numunelerin kaynağı sırasında alınan bir görüntü.

Resim 6.3. Malzemenin kaynak yapılmıĢ hali

Kaynakla birleĢtirilmiĢ numunelerin zarar görmemesi için numune çıkartmak amaçlı yapılan kesme iĢlemleri giyotin makas, hidrolik testere ve su jeti ile gerçekleĢtirilmiĢtir.

Kaynaklı numunelerin baĢlangıç ve bitiĢ kısmından 25 mm kesilerek atılmıĢtır. Kalan kısımdan 1 adet çekme, 3’er adet çentik darbe, 1 adet eğme ve 1 adet makroyapı-

Kaynaklı numunelerin baĢlangıç ve bitiĢ kısmından 25 mm kesilerek atılmıĢtır. Kalan kısımdan 1 adet çekme, 3’er adet çentik darbe, 1 adet eğme ve 1 adet makroyapı-