1 . GİRİŞ
2 . KAYNAK TEKNİĞİ
2 . 1 . KAYNAK İŞLEMİNİN TANIMI
2 . 2 . KAYNAK TEKNİĞİNİN GELİŞİM SÜRECİ 3 . KORUYUCU GAZLA KAYNAK
3 . 1 . KORUYUCU GAZLA KAYNAK İŞLEMİNİN TANIMI 3 . 2 . ARK – ATOM KAYNAĞI
3 . 2 . 1 . KAYNAK KARAKTERİSTİKLERİ
2 . KAYNAK TEKNİĞİ :
2 . 1 . KAYNAK İŞLEMİNİN TANIMI :
Aynı veya benzer cinsten iki malzemeyi ısı, basınç veya her ikisini birden kullanmak suretiyle, ilave bir malzeme katarak veya katmadan yapılan birleştirmeye “ kaynak ” denir.
Kaynak, bölgesel bir döküm işlemi olarak da tanımlanabilir.Günümüzde kaynak işlemi metalsel malzemelere uygulanabileceği gibi, termoplastiklere de uygulanabilmektedir.
2 . 2 . KAYNAK TEKNİĞİNİN GELİŞİM SÜRECİ :
Kaynak tekniği son 100 yılda büyük bir gelişme göstermiştir.İlk kaynak işlemi olarak, demirci kaynağı gösterilebilir.
Kaynak tekniğindeki gelişim süreci aşağıda kısaca özetlenmiştir : 1802 – Elektrik ark’ı üzerine araştırma
1867 – Elektrik direnç kaynağının bulunuşu
1900 – Gaz ergitme kaynağının endüstride uygulanması 1919 – Koruyucu gaz kaynağının ilk uygulaması
1936 – Helyum gazı ile koruyucu gaz kaynağının uygulanışı 1953 – CO2 ile koruyucu gaz kaynağının endüstride uygulanışı
1954 – Al-Mg alaşımlı malzemeden tamamı kaynak birleştirmeli yat yapımı 1961 – Plazma kaynağı uygulaması
Bu gelişim süreci içinde, bir yandan yeni esaslara dayalı kaynak yöntemleri ortaya çıkarken, bir yandan da bilinen yöntemlerin geliştirilmesi ve otomatikleştirilmesi gerçekleşmektedir.
Günümüzün kaynak tekniğinde, bu yöntemlerden Elektrik Direnç Kaynağı, Örtülü Elektrodla Kaynak, Tozaltı Kaynağı, Elektro-Cüruf Kaynağı ve Koruyucu Gaz Kaynağı genel kaynak yöntemleri olarak kabul edilir.
Soğuk Pres Kaynağı, Elektron Işın Kaynağı ve Lazer Kaynağı gibi yöntemler ise özel uygulama alanlarına bağlı yöntemler olarak tanımlanmaktadır.
Biz bu projede Koruyucu Gazla Kaynak yöntemi üzerinde duracağız.
3 . KORUYUCU GAZLA KAYNAK :
3 . 1 . KORUYUCU GAZLA KAYNAK İŞLEMİNİN TANIMI :
Koruyucu gazla kaynak işleminin esasını, kaynak yerinin koruyucu bir gazla korunması teşkil eder.Bu koruyucu gazın kaynak işlemine getirdiği pozitif özellikler ise aşağıda belirtilmiştir :
· Atmosferik gazların ark ve kaynak banyosuna girmesinin önlenmesi
· Ark’ın oluşturulması ve kararlılığının korunması
· Kaynak yatkınlıkları zayıf olan malzemeler ile de kaliteli dikişlerin elde edilmesi
· Yüksek ergime verimleri ve nüfuziyet derinlikleri ile çalışılabilmesi
· Parça kalınlıkları ve konstrüksyonlarına uygun yöntem seçilebilmesi ve otomatik uygulamalara geçilebilmesi
Bu işleminin gelişim sürecinde koruyucu gaz olarak, metanol (1926), oksi-asetilen gazı (1928), hidrojen (1928), soy gazlar (önce helyum sonra argon 1930), karbondioksit (1952) kullanılmıştır.Bugün ise, He-,Ar-,H2-,CO2 ve bunların karışımları kullanılmaktadır.Koruyucu gaz seçiminde en önemli faktör, birleştirilecek veya yüzeyleri örtülecek olan malzemelerin türleridir.
Koruyucu gaz kaynak yöntemlerini :
1 - ) Ergimeyen elektrodla yapılan koruyucu gaz kaynağı 2 - ) Ergiyen elektrodla yapılan koruyucu gaz kaynağı
olmak üzere ikiye ayırabiliriz.Ergimeyen elektrodla yapılan koruyucu gaz kaynağına örnek olarak Ark-Atom kaynağını,WIG ( yada TIG ) kaynağını ve plazma kaynağını sayabiliriz.
Ergiyen elektrodla yapılan koruyucu gaz kaynağına örnek olarak da MIG ve MAG yöntemlerini sayabiliriz.
3 . 2 . ARK – ATOM KAYNAĞI :
Koruyucu gaz ortamında yapılan kaynak uygulamalarından en eskisidir.Uygulamada ark ortamı ve kaynak dikişi üzerine H2 gazı gönderilmektedir.Bu gaz ısı etkisi altında, aşağıda verilen tersinir denkleme göre, atomlarına ayrışmaktadır.
H2Û 2H + ISI ( 420 kJ/mol)
Dissosiyon olayı (atomlarına ayrılma) sonucu, gerek kararlı bir ark ve gerekse korumalı bir kaynak dikişi oluşturulmakta, ayrıca dikiş deformasyonlarına karşı yeterli bir emniyet ortaya çıkmaktadır.
Ark – atom kaynağında alternatif akım kullanıldığından özel kaynak transformatörlerinden yararlanılır.Hidrojen atmosferi altında yapılan kaynakta ark gerilimi normal ark kaynağından daha yüksektir ve yaklaşık 60-80 V arasındadır.Bu yüzden bu cihazların boşta çalışma gerilimleride bir hayli yüksektir ve 250-300 V arasındadır.15–150 A akım şiddetleri ile çalışılmaktadır.İşlemde kaynak ortamına gelen hidrojen gazı yaklaşık 0,3 bar basınca sahiptir.
Ark – atom kaynağında genellikle tungsten yada wolfram elektrodlar kullanılır.
3 . 2 . 1 . KAYNAK KARAKTERİSTİKLERİ :
Ark atom kaynağında akım şiddeti [A], kaynak hızı [m/saat], H2 tüketimi [L/dak], enerji tüketimi [Kw.h/m] ve ilave tel kaybı [mm/m] başlıca kaynak karakteristiklerini oluştururlar.
3 . 2 . 1 . 1 . KALINLIK, MALZEME VE BİÇİM İLİŞKİSİ :
Ark atom kaynak cihazı devreye sokulduktan sonra, gerekli akım ayarı kaynak yapılacak malzemenin türüne göre yapılır ve saç kalınlığına göre aşağıdaki tabloda verilen değerlere uyulur.
Tablo 1 : Ark atom kaynağında saç kalınlıklarına bağlı çalışma koşulları Saç Kalınlığı
(mm)
Kaynak ağızının şekli Elektrod Çapı (Æmm)
Akım şiddeti (Amper)
İlave Dolgu Malzemesi
Paso Sayısı
1-1,5 Kıvrık alın 1,6 17-22 - 1
1-2 Küt alın
(aralık£ 0,5 mm) 1,6 17-22 +,- 1
2-3 Küt alın 1,6 22-28 +,- 1
3-5 Küt alın
(aralık = 1-3 mm)
1,6-2,4 28-35 + 1
5-8 V-Alın
(a=90°,aralık = 2mm) 2,4-3,2 35-45 + 1-2
8-10 V-Alın
(a=80°,aralık = 2mm) 3,2 45-55 + 2
10-15 V-Alın
(a=70°,aralık = 3mm) 3,2 55-65 + 2-3
Ark atom kaynağı ile genellikle 1-10 mm arasındaki saçlar birleştirilir.Ark atom kaynağı ile alaşımlı veya alaşımsız çelikler, dökme demirler, Mg- dışındaki hafif metaller,bronz,prinç,Cu- ve tombak (%67 Cu) dışında kızıl döküm birleştirmeleri yapılır.Bu malzemelerin küçük kesitlerinin birleştirilmesinde ilave kaynak malzemesine gerek yoktur.İlave malzemesiz birleştirmelere ait örnekler aşağıda Şekil 1’de, ilave malzeme kullanılarak yapılan birleştirmelere ait örnekler ise Şekil 2’ de verilmiştir.
3 . 3 . ARGON-ARK KAYNAĞI TIG (WIG) YÖNTEMİ
Ergimeyen elektrod ile iş parçası arasında arkın oluşturulması ve kaynak bölgesinin koruyucu gaz ile korunması işlemine argon-ark kaynağı denir.Eğer kullanılan ergimeyen elektrod tungsten ise TIG, wolfram ise WIG yöntemi diye adlandırılır.
Bu yöntem ilk olarak 1940-1944 yıllarında ABD’de Mg- ve diğer hafif metallerin birleştirilmesinde uygulanmış ve elde edilen olumlu sonuçlar neticesinde kullanım alanı bulmuştur.
Koruyucu gaz olarak ilk önceleri yalnız helyum gazı kullanılmıştır.Fakat daha sonraları ise farklı uygulamalar için çeşitli karışımlara başvurulmuştur.
Yöntem malzeme türlerine bağlı olarak, doğru akım veya dalgalı akım altında uygulanabilir.
3 . 3 . 1 . KAYNAK KARAKTERİSTİKLERİ :
Argon-ark kaynağında akım şiddeti [A], kaynak süresi [dak/m], gaz tüketimi [L/dak], enerji tüketimi [Kw.h/m] ve kaynak pozisyonu başlıca kaynak karakteristiklerini oluştururlar.
3 . 3 . 1 . 1 . KALINLIK, MALZEME VE BİÇİM İLİŞKİSİ :
Bu bölümde; diğer paremetrelerin kalınlık,malzeme ve biçime göre seçilmesini inceleyeceğiz.
Kullanılan koruyucu gazlar :
Kullanılan koruyucu gazların seçiminde göz önünde bulundurulması gereken etkenler aşağıda belirtilmiştir :
· Ark karakteristiği ve metalin damla geçiş biçimi
· Kaynak hızı
· Kaynak dikişinden beklenen mekanik özellikler
· Kaynak banyosunda oluşan oksitlerin temizlenmesi
· Tedarik edilebilirlik ve gazın maliyeti
· Kaynatılan metal ve alaşımın türü
· Parça kalınlığı,gereken nüfuziyet ve kaynak dikişinin biçimi
Kullanılan koruyucu gazın debisinin seçilmesinde de yukarıda sayılan paremetreler rol oynamaktadır.
Kalın ve ısı iletkenliği yüksek malzemelerde (bakır vb.) daha derin nüfuziyet sağlamak amacı ile, aynı akım şiddetinde daha yüksek ark gerilimi ile çalışmaya yatkın olan Helyum ve Helyum+Argon gaz karışımları kullanılmaktadır.Paslanmaz çelik,yüksek alaşımlı çelikler,nikel ve alaşımlarının korunmasında ise Argon gazı ile hidrojen veya azot gazı karışımları kullanılmaktadır.
Kullanılan argonun %99,9 saflıkta bulunması gerekir.Bu gazlar 6-9 m3’lük özel tüplerde ve 150-180 At basınç altında bulunurlar.
Ek-1 de gaz altı kaynağında kullanılan koruyucu gazlar malzemelere göre belirtilmiştir.
Elektrodlar :
Argon-ark, ark-atom ve plazma kaynağı gibi ergimeyen elektrodlarla yapılan işlemlerde kullanılan elektrodlardan başlıca beklenen özellikler aşağıda sıralanmıştır :
· Akımı iyi iletmesi ve soğutabilmesi
· Kararlı bir ark için yeterli elektron emisyonu yapabilme özelliğine sahip olması
· Doğru ve dalgalı akım kullanabilmesi
· Yüksek çalışma sıcaklıklarında özelliklerini koruyabilmesi, kısa devre durumunda dikişte kalıntı bırakmaması.
Kaynak edilecek malzemeye göre doğru akım veya dalgalı akımla çalışma koşulları seçilir.Akım türüde seçilecek elektrod cinsini etkilediğinden, işlenecek malzemeye göre elektrod seçilmesi işlemi dolaylı olarak uygulanabilir.Ayrıca, kullanılacak elektrodun uç
biçiminin seçilmesinde istediğimiz nüfuziyet derinliği (dolaylı olarak kalınlık ve biçim) etkili olmaktadır.
Kaynak üfleçleri :
Kaynak üfleçlerinin seçilmesinde; uygulanacak akım şiddeti ve birleştirilecek parça
kalınlıkları etkili olur.Değişik kalınlık ve akım değerlerine uygun üfleçler aşağıda Şekil-3’de verilmiştir.
Akım besleme :
Akım cinsinin seçiminde, kaynak edilecek malzeme esas alınmaktadır.Aşağıda tablo-2 ‘de malzeme çeşitlerine bağlı olarak uygun akım türleri ve I-kaynak dikişleri için saç kalınlıkları verilmektedir.
Tablo 2 : Argon-ark kaynağında malzeme türlerine bağlı kaynak akımı seçimi Doğru akım
Birleştirilen malzeme
E+ E-
Alternatif akım Saç kalınlığı*
(mm) Pas,asit ve ısıya
dayanıklı çelik - 1 2 0,2-3,0
C- çeliği - 1 2 0,4-3,0
Cu- ve Cu- alaşımları - 1 2 0,5-2,0
Al- bronzu - 2 1 0,8-4,0
Al- ve Al- alaşımları (2) - 1 0,6-4,0
Mg- ve Mg- alaşımları (2) 1 1 1,0-3,0
* : I-dikişleri için yaklaşık değerler 1 : özellikle uygun, 2 : şarta bağlı uygun ( ) : sadece çok ince saçlar için
Kaynak edilecek malzemeler kalınlaştıkça; kullanılan akımın şiddeti, ilave telin çapı, gazın debisi ve elektrod’un çapı artış gösterir.
Kaynak ağızları :
TIG yöntemi daha çok ince parçaların birleştirilmesinde kullanılır.Bu yüzden ilave malzemeli veya malzemesiz olarak uygulanan I-kaynak ağızları en fazla rastlanan uygulamalardır.
Alın ve iç köşe birleştirmelerinde, kaynak pozisyonu olarak yatay konumu seçmek gerekir.
Al-,Mg-,Cu-,Ni- ve bunların alaşımları ile alaşımlı çeliklerin kaynağında 3-4 mm saç kalınlıklarından sonra V ve X kaynak ağızlarına geçilmesi (yüksek kalite ve emniyet beklentisinin karşılanması için) gereklidir.
3 . 3 . 2 . UYGULAMA ALANLARI :
TIG yöntemi, kaynak işlemleri sorunlu olan Al-, Mg-, Cu-, alaşımlı çelikler ve Zr-, Mo-, Ti-, gibi özel metallerin birleştirilmelerinde, emniyet ve kalitenin üst düzeyde arandığı alanlarda uygulanmaktadır.Bu nedenle kaynak öncesi hazırlık işlemlerinin tam olarak yapılması gereklidir.
Bu yöntemden uçak yapımı,nükleer ve termik santrallerin yapımı ve diğer birçok endüstri alanlarında saç,parça,boru,tel gibi elemanların birleştirilmelerinde yararlanılmaktadır.Yöntem imalatta kullanılabildiği gibi, onarım amaçlı olarak da kullanılabilir.
3 . 4 . PLAZMA KAYNAĞI :
Plazma molekül, atom, iyon ve elektronlardan oluşmuş, yüksek ısı ile yüklü gaz demektir.Bu gaz elektriksel bakımdan nötr durumdadır.Diğer bir deyişle plazma; bir gazı elektrik arkından geçirerek elde edilen iyonlaşmış ışıklı gaz olarak da tanımlanabilir.
Kaynak işleminde plazmanın elde edilebilmesi için iki değiik şekilde ark düzenlemesinden yararlanılır.
1 – Plazma ile çevrili (zarflı) ark 2 – Direkt (dolaysız) ark
Her iki tür plazma eldesinde de ark mevcut bulunmaktadır.
Tablo 3 : Plazma kaynağı ile birleştirilebilen malzemeler ve kullanım alanları 1 – 0,8 mm’den ince birleştirmelerde I = 3 – 20 A , U = ?? – 40 V
Malzeme Birleştirme örnekleri Endüstri dalı
Paslanmaz çelikler Sıcaklık ölçme cihazlarında diyaframların dönel kaynağı
Nükleer enerji Ni- alaşımları,
paslanmaz çelik,Ti alaşımları
Buzdolaplarında sıcaklık ölçme
elemanlarının dönel ve boyuna kaynağı
Ev cihazları
Sn- ile kaplı Cu- ve Ni- teller
Kondansatör,transistör,direnç gibi elemanların kontakt bağlantıları
Elektronik Paslanmaz çelik,
bronz’dan örgüler Kağıt endüstrisinde, sürekli eleklerin boyuna
dikişleri Metalsel örme
Ti- ve Ti- alaşımları İnce saçların boyuna dikişleri Uçak,roket Cu- ve Ni- teller Elektriksel elemanların kontakt kaynağı Uzay araçları Yüksek Si-li trafo
saçları Trafo saçlarının boyuna kaynağı Transformatör yapımı Paslanmaz çelik,Ti- ve
Ni- alaşımları
Değişik biçimler için boyuna ve dönel dikişler
İnce saç işleri Kalaylanmış saçlar Kutu ve taşıma kaplarının dönel ve boyuna
kaynağı
Ambalaj sanayii Paslanmaz çelikler,Ni-
ve Ti- alaşımları
Boru elemanları ile sıcaklık ölçme aygıtlarının birleştirilmesi
Armatür yapımı Kaplanmış malzemeler Değişik aygıtların kontakt bağlama
birleştirmeleri
Bilgisayar yapımı 2 – 0,8 mm’den kalın birleştirmelerde I = 250 – 300 A , U = 30 – 40 V
Paslanmaz çelikler, Ni- alaşımları
Boruların boyuna ve dönel kaynağı Fabrikasyon boru imali
Paslanmaz çelikler, Ni- alaşımları
Kazanlar ve ince borularda dönel ve boyuna dikişler
Taşıma kapları ve iletim elemanları
3 . 5 . MIG- VE MAG- KAYNAKLARI :
MIG kaynağında kaynak dikişi, sürekli olarak ergiyen kaynak teli ile ergiyen ana malzemeden meydana gelir.Dikişin biçim ve boyutları, ark gücü, kaynak telinin ergime oranı ve ana
malzemenin fiziksel özelliklerine bağlı olarak oluşur.
Yöntem ilk defa 1948 yılında bulunmuş, önce alüminyum ve alaşımlarının kaynağında, sonrada yüksek alaşımlı çeliklerin kaynağında,bakır ve alaşımlarının kaynağında ve karbonlu çeliklerin kaynağında kullanılmıştır.
Yöntemin avantajları olarak, derin nüfuziyet, yüksek ergime verimi, kaynak hızının yüksek olması, sıçrama ve yanma kayıplarının küçük olması sayılabilir.Kaynak cihaz ve donatımları için bakım gerekmesi, koruyucu gazların maliyete etkimesi, yoğun ark ışın demetinin insan gözü üzerindeki zararlı etkileri ise yöntemin dezavantajlı yönleridir.
MAG kaynağı ise MIG kaynağına benzemekle beraber kullanılan koruyucu gaz yönünden bu yöntemden ayrılmaktadır.Ayrıca, katı CO2- in kaynak tabancasına gelmesi için, özel bir elektrik ısıtıcılı, basınç düşürücülü bir ventil ile donatılmıştır.
Yöntem kullanılan gazlara bağlı olarak MAGC-(CO2), MAGM-(karışım gazları), MAGCI- (ayrı kanallardan beslenen gazlar) şeklinde değişik sembolik gösterilişlerle adlandırılmaktadır
3 . 5 . 1 . MIG- MAG- KAYNAK DONANIMI : Kaynak donanımı şu kısımlardan oluşur :
· Kaynak tabancası olarak da adlandırılan bir kaynak torcu.
· Tel biçiminde elektrod ve kılavuzunu , kaynak akım ve şalter kablolarını , gaz hortumunu , gerektiğinde soğutma suyu giriş ve çıkış hortumlarını bir arada tutan metal spiral takviyeli hortum ; torç bağlantı paketi.
· Tel biçimindeki elektrodun ilerlemesini sağlayan tel sürme tertibatı.
· Kumanda ve kontrol donanımı.
· Kaynak akım üreteci.
· Koruyucu gaz tedarik donanımı.
· Sulu soğutma sistemi.
· Mekanize ve otomatik kaynak için yardımcı donanımlar.
Aşağıda çeşitli MIG,MAG kaynak donanımları ve MIG,MAG kaynak yöntemi için gerekli olan elemanlar gösterilmiştir.
Kaynak torçları :
MIG- ve MAG- kaynağında tel elektroda akımın yüklenmesi ve kaynak bölgesine iletilmesi , ark bölgesine koruyucu gazın gönderilmesi torcun görevidir.
Kaynak işleminde kullanılan akımın şiddetine ve yöntemin otomatik veya yarı otomatik olma haline göre çeşitli tür ve büyüklüklerde torçlar geliştirilmiştir. Ark sıcaklığından etkilenen torcun sürekli olarak soğutulması gereklidir; düşük akım şiddetinde yapılan çalışmalarda koruyucu gaz akımı gerekli soğutmayı yapabilmektedir. Büyük çaplı elektrodlar , yani yüksek akım şiddetlerinin kullanılması halinde ise ( I > 250 A ) su ile soğutma sistemi gerekmektedir.
Kalın malzemelerin birleştirilmesinde, büyük akım değerleri ile çalışılır.
3 . 5 . 2 . KAYNAK KARAKTERİSTİKLERİ :
MIG-, MAG- kaynağında akım şiddeti [A], kaynak süresi [dak/m], gaz tüketimi [L/dak], enerji tüketimi [Kw.h/m], koruyucu gaz seçimi, elektrod türü ve kaynak pozisyonu başlıca kaynak karakteristiklerini oluştururlar.
3 . 5 . 2 . 1 . KALINLIK, MALZEME VE BİÇİM İLİŞKİSİ :
Bu bölümde; diğer paremetrelerin kalınlık,malzeme ve biçime göre seçilmesini inceleyeceğiz.
Kullanılan koruyucu gazlar :
MIG-MAG kaynağında soy ve aktif gazlar veya bunların çeşitli oranlardaki karışımları kullanılır.Genel olarak soy gazlar, diğer elementler ile reaksiyona girmediklerinden demir dışı metallerin kaynağında, aktif gazlar veya aktif ve soygaz karışımları da çeşitli tür çeliklerin kaynağında uygulama alanı bulmaktadır.
Aşağıda Tablo-?’de çağımızın endüstrisinde MIG-, MAG- kaynak yönteminde sık kullanılan koruyucu gaz ve gazların malzemelere göre seçimi verilmiştir.
Koruyucu Gaz Kimyasal
Davranışı Malzeme
Argon Soy Çelik hariç tüm endüstriyel metal ve alaşımlarının kaynağında
Helyum Soy Daha yüksek sıcaklık ve gözenek miktarını azaltmak için Al ve Cu alaşımlarının kaynağında
Argon+Helyum
%20-80 / 50-50 Soy Yüksek sıcaklık, gözenek miktarını azaltmak ve daha sakin kontrollü bir ark ile çalışmak için Al ve Cu alaşımlarının kaynağında
Argon+Klor
Cl eser miktarda Soy Gözenek miktarını azaltmak için Alüminyum ve alaşımlarının kaynağında
Azot Redükleyici Çok güçlü bir ark için bakırın kaynağında
Ar+ %25-30 N Redükleyici Güçlü fakat daha yumuşak ve kontrollü bir ark için bakırın kaynağında
Ar+ % 1-2 O2 Oksitleyici Bazı dezokside bakır alaşımlarının kaynağında Ar+ % 3-5 O2 Oksitleyici Yüksek oranda dezokside edilmiş tel elektrod ile
paslanmaz ve karbonlu çeliklerin kaynağında
Ar+ % 5-10 O2 Oksitleyici Yüksek oranda dezokside edilmiş tel elektrod ile çeşitli çeliklerin kaynağında
Ar+ % 20-30 O2 Oksitleyici Kısa ark ile çeşitli çeliklerin kaynağında Ar+ % 5 O2 +
%15 CO2
Oksitleyici Özellikle Avrupa’da dezokside edilmiş tel elektrod ile çeşitli çeliklerin kaynağında
CO2 Oksitleyici Dezokside edilmiş tel elektrod ile yalın karbonlu ve az alaşımlı çeliklerin kaynağında
CO2 + % 3-5 O2 Oksitleyici Özellikle Avrupa’da dezokside edilmiş tel elektrod ile çeşitli çeliklerin kaynağında
CO2 + % 20 O2 Oksitleyici Özellikle Japonya’da dezokside edilmiş tel elektrod ile çeşitli çeliklerin kaynağında
Gazaltı kaynak yöntemlerinde kullanılan gazların tür ve bileşimleri, dünyanın her gelişmiş ülkesinde standartlarla belirlenmiştir.Bu konuda ülkemizde, Alman DIN 32526’ya paralel olarak TS 5618’de gazaltı kaynak yöntemlerinde kullanılan gazlar ile ilgili bilgiler verilmiştir.
Avrupa Birliğinin kurulmasından sonra, AB üyesi devletler bu konuda EN 439’u
hazırlamışlar ve standart da yürürlüğe girmiştir.EN 439, TS5618 ve DIN 32526 ile esasta paralellik göstermektedir.
Elektrodlar :
Elektrod seçimi aşağıda belirtilmiş olan kriterler gözönünde bulundurularak yapılır;
· Esas metalin mekanik özellikleri :
Bu kritere göre elektrod seçimi, genellikle esas metalin çekme ve akma mukavemeti gözönüne alınarak yapılır; bazı durumlarda, özellikle ferritik çelikler halinde malzemenin tokluğunun da ( çentik-darbe mukavemeti ) gözönüne alınması gerekir.
· Esas metalin kimyasal bileşimi :
Esas metalin kimyasal bileşiminin bilinmesi, özellikle renk uyumunun, korozyon direncinin, sürünme direncinin, elektrik ve ısıl iletkenliğinin söz konusu olduğu durumlarda gereklidir.
Bunun yanı sıra çelikler halinde, ısıdan etkilenen bölgede, sertleşme oluşup oluşmayacağının önceden belirlenmesi bakımından da esas metalin kimyasal bileşiminin bilinmesi gereklidir.
Genel olarak, yalın karbonlu ve az alaşımlı çelikler halinde elektrod seçiminde, en önemli faktör olarak esas metalin kimyasal bileşiminin bilinmesi gereklidir.
· Koruyucu gazın türü :
Koruyucu gaz olarak soy gaz veya karışımlarının kullanılması durumunda bir yanma kaybı sözkonusu değildir; buna karşın bir aktif gaz, örneğin karbondioksit veya soy gaz +aktif gaz karışımı kullanılması durumunda birtakım yanma kayıpları ile karşılaşılır.
Aktif gaz kullanılarak çeliklerin kaynatılması halinde az bir miktar demir, oksijen tarafından oksitlenir ve ortaya çıkan demir oksit bileşimindeki mangan ve silisyum tarafından redüklenir;
buradaki silisyum ve mangan kaybı elektrod tarafından karşılanmak zorundadır, bu bakımdan çeliklerin kaynağında MIG yöntemi için geliştirilmiş bir elektrod MAG yönteminde
kullanılmaz.
· Esas metalin kalınlığı ve geometrisi :
Kaynakla birleştirilecek olan parçaların, kalın kesitli veya karışık şekilli olmaları halinde, çatlamanın önlenebilmesi için kaynak metalinin sünek olması gereklidir; bu durumlarda en iyi sünekliği sağlayan kaynak metalini oluşturacak türde bir elektrod seçilmelidir.
· Çalışma ortamının koşulları :
Kaynaklı yapının aşırı düşük veya aşırı yüksek sıcaklıklarda, korozif ortamlarda, bulunmasının gerekli olduğu durumlarda, kaynak metalinin her bakımdan esas metalin özelliklerini aksettirmesi gereklidir. Ayrıca yönergelerde kaynak metalinin bazı ek özelliklere de sahip olması istenebilir ve bu konu da elektrod seçiminde çok önemli bir rol oynar.
Günümüz endüstrisinde, elektrod seçimini kolaylaştırmak amacı ile çeşitli standartlar
hazırlanmış ve özellikler sınıflandırılmıştır, gereksinimleri karşılayacak ve esas metal ile en iyi uyumu sağlayarak en iyi sonuçları verecek türde çok çeşitli tel ve özlü tel elektrodlar üretilmektedir.
Akım şekli,akım’ın kaynağı ve akım şiddeti :
MIG- ve MAG- kaynağında, akım şekli olarak doğru akım söz konusudur.Yani kaynak jenaratörüne yada kaynak redresörüne ihtiyaç vardır.Pratikte genellikle ters kutupla kaynak yapılır.İyi bir netice almak için akım kaynağının çıkış geriliminin akıma bağlı olmaması gerekir.Bu şartı da sabit gerilimli kaynak makinaları yerine getirmektedir.
Kaynakta kullanılan akım şiddetinin ergime gücüne, kaynak dikiş ve boyutlarına ve
nüfuziyete etkisi diğer bütün parametrelerden daha önemlidir.Sabit gerilim karakteristikli olan MIG-MAG makinalarında, kaynak akım şiddeti tel hızı ile birlikte, tel hız ayarı düğmesinden ayarlanır.Tel ilerletme hızı arttıkça, kaynak akım şiddeti de artar.Kaynak akım şiddeti artınca da ergime gücü artar.Aşırı yüksek akım şiddeti çok geniş bir kaynak banyosu ve derin
nüfuziyete sebep olduğundan delinmelere yol açabilir.Çok düşük akım şiddeti de, çok kötü bir nüfuziyete ve elektrod metalinin parça üzerine yığılmasına neden olur.
MIG- kaynağında elektrod çapına ve malzemeye bağlı olarak uygulanan akım şiddetleri aşağıda tablo ?? ‘da verilmiştir.
Tablo : MIG- kaynak yönteminde elektrod çapına ve malzemeye bağlı olarak seçilen akım şiddetleri
Malzeme Akım şiddeti [Amper]
Karbonlu çelikler 100-200 180-300 240-380 320-500 400-600 Paslanmaz ve asite
dayanıklı çelikler
- - 200-300 - -
Alüminyum ve alaşımları
- - 150-300 180-400 220-450
Bakır ve alaşımları - - 200-350 350-580 500-700
Elektrod çapı [mm] 1,0 1,2 1,6 2,4 3,2
Kaynak gerilimi (ark boyu) :
Sabit gerilim karakteristikli bir kaynak akım üretecinde ark gerilimi veya kaynak gerilimi, elektrod ucu ile iş parçası arasındaki uzaklık tarafından belirlenir.
Sabit gerilim karakteristikli kaynak akım üreteçlerinde ark gerilimi, akım üretecinin ince ve kaba ayar düğmelerinden kademeli olarak veya bazı türlerde ise potansiyometre ile kademesiz olarak ayarlanır.Zira, bu tür akım üreteçlerinde, her ark gerilimi değeri için makine tarafından sabit olarak tutulan bir ark boyu vardır.Sabit akım karakteristikli makinalarda(ör: TIG) ise, ark boyunu kaynakçı ayarlamak zorundadır.
Bir uygulama için ark gerilimi, kullanılan koruyucu gaz, elektrod çapı, kaynak pozisyonu, kaynak ağız biçimi ve esas metalin kalınlığı göz önüne alınarak saptanır.Her koşulda aynı kaynak dikişini veren bir sabit ark boyu mevcut değildir.Örneğin, ark boyu, aynı gerilim için helyum ve karbondioksit kullanılması halinde, argonun koruyucu gaz olarak kullanılması haline göre çok daha uzundur.Bütün düğer parametreler sabit tutulmak koşulu ile ark geriliminin artması durumunda kaynak dikişi yaygın ve geniş bir biçim alır.
Uygun seçilmiş bir çalışma noktası, arkın sakin ve kararlı bir şekilde yanışı ile kendini belli eder.Bir MIG-MAG kaynak akım üretecinde sabit gerilim karakteristik ayar olanağı ne kadar
fazla olursa optimal çalışma noktasının saptanmasıda o derece de kolay olur.Genel olarak standart akım üreteçlerinde 3 kaba ayar ve 5 adet ince ayar vardır.Bu da toplam 15 kademede gerilim ayar olanağı sağlar.
Kaynak pozisyonuna göre akım şiddeti ve ark geriliminin seçimi aşağıda Şekil??’de kabaca gösterilmiştir.
Aşağıdaki tabloda ise MIG-MAG kaynağında kullanılan ark türleri ve uygulama alanları gösterilmiştir.
Sprey ark Uzun ark Kısa ark Darbeli ark
MIG Alüminyum
Bakır Alüminyum
- Alüminyum
S£1,5 mm Alüminyum
Bakır MAGM Alaşımsız,az
alaşımlı ve yüksek alaşımlı çelikler
Alaşımsız ve az alaşımlı çelikler -
Alaşımsız,az alaşımlı ve yüksek alaşımlı çelikler
Az alaşımlı ve yüksek alaşımlı çelikler
MAG - Alaşımlı ve az
alaşımlı çelikler
Alaşımsız ve alaşımlı çelikler
- Yatay ve oluk
pozisyonda kalın ve orta kalın parçaların iç köşe ve alın birleştirmelerinin dolgu ve kapak pasolarında
Oluk
pozisyonunda kök ve dolgu pasolarında
Yatay,oluk ve yukarıdan aşağıya dik pozisyonlarda kalın ve orta kalın parçaların alın
birleştirmelerinin dolgu ve kapak pasolarında
Her pozisyonda ince parçaların iç
köşe,alın
birleştirmelerinde Her pozisyonda kalın parçaların alın birleştirmelerinin kök pasolarında Tavan,içköşe tavan, yukarıdan aşağı ve aşağıdan yukarı dik, korniş
pozisyonlarında iç köşe ve alın birleştirmelerinin dolgu ve kapak pasolarında
Her pozisyonda orta ve kalın parçaların iç köşe ve alın
birleştirmelerinin dolgu ve kapak pasolarında Kök paso için özel hallerde
Az ısı girdisinin
uygulanmasının gerekli olduğu hallerde
Kaynak hızı :
Kaynak hızı yarı otomatik yöntemlerde kaynakçı, otomatik veya mekanize yöntemlerde ise makine tarafından ayarlanır.
Kaynak hızı, kaynak arkının iş parçası boyunca olan hareketi veya birim zamanda yapılan kaynak dikişi boyutu olarak tanımlanır.En derin nüfuziyet kaynak hızının optimum olduğu durumlarda elde edilir.Hızın artması veya yavaşlaması hallerinde nüfuziyet azalır.
Torç açısı ve torç hareketleri :
Kaynak elektrodunun veya torcun iş parçasına göre konumu ve kaynak sırasındaki hareketi kaynak dikişinin biçimini etkileyen paremetrelerden bir tanesidir.
MIG-MAG kaynağında sola ve sağa kaynak yöntemi kullanılabilir.Torcun kaynak yapılan iş parçasına tam dik olarak tutulması halinde sağ ve sol kaynak arasında sonuç yönünden bir fark görülmez.Buna karşılık kaynak torcu 30°’ye kadar bir hareket açısı ile tutulduğu zaman sol ve sağ kaynağın dikiş biçimi üzerine olan etkisi açık bir şekilde görülür.Hareket açısı 30°’yi aşmadığı sürece, bu açı, kaynağın kaynakçı tarafından kontrolüne yardımcı olur.
Kaynakçı kaynak banyosunu ve elektrod ucunun ergimesini rahatlıkla görebildiği için dikişin kalitesi yükselir.Buna karşılık bu değer aşıldığında nüfuziyet azalır ve dikiş incelir, bu durumda kaynak hızının arttırılması gerekir.
Sağa kaynak daha çok çeliklerin kaynağında tercih edilirken, sola kaynak ise alüminyum parçaların kaynağında tercih edilir.
MIG-MAG yönteminde kaynak dikişinin biçimine, kaynak dikişinin yataya nazaran konumu da büyük ölçüde etkilidir.Çünkü kaynak sırasında banyo sıvı haldedir ve kaynak ağzı içinde yerçekiminin etkisi ile akmak ister.
Torç hareketleri, birleştirme pozisyonlarına göre seçilir.Kaynakçı yetiştikten sonra kendi ergonomik yapısına ve işin biçim ve konumuna en uygun hareketleri kendisi
geliştirecektir.Ancak örnek olarak yatay oluk pozisyonunda elektrodun ucunu zig-zag hareketleri ile,yatay pozisyonda iç köşe dikişi halinde ise de helisin izdüşümünü andıran biçimlerde hareket ettirmek doğru olur.
3 . 5 . 3 . BİÇİME GÖRE BİRLEŞTİRME HATALARI
Biçimden kaynaklanan birleştirme hatalarına Ek-2’de yer verilmiştir.
