Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı

Paslanmaz Çeliklerin Kaynağ
Hazrlayan: Pierre-Jean Cunat
Malzemeler ve Kullanmlar Serisi, Cilt 3
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
Euro Inox
Euro Inox, Paslanmaz Çelik için Avrupa pazarn
geliştirme birliğidir.
Euro Inox’un üyeleri arasnda şunlar bulunur :
• Avrupal paslanmaz çelik üreticileri
• Ulusal paslanmaz çelik geliştirme birlikleri
• Alaşm element endüstrilerini geliştirme birlikleri
Euro Inox’un öncelikli hedefi paslanmaz çeliklerin
eşsiz özelliklerini tantmak ve bunlarn mevcut
uygulamalarda ve yeni pazarlarda kullanmn daha ileri
götürmektir. Bu amaç doğrultusunda Euro Inox,
mimarlarn, tasarmclarn, uzmanlarn, üreticilerin ve
nihai kullanclarn malzemeyi daha yakndan tanmas
için konferanslar ve seminerler organize eder, basl ve
elektronik formatta klavuzlar yaymlar. Euro Inox
ayrca, teknik ve pazar araştrmalarn destekler.
ISBN 978-2-87997-179-7
978-2-87997-180-3 İngilizce çeviri
2-87997-087-3 Lehçe çeviri
978-2-87997-177-3 Çekçe çeviri
978-2-87997-178-0 Felemenkçe çeviri
Tam Üyeler
Acerinox
www.acerinox.es
Outokumpu
www.outokumpu.com
ThyssenKrupp Acciai Speciali Terni
www.acciaiterni.com
ThyssenKrupp Nirosta
www.nirosta.de
Ugine & ALZ Belgium
Ugine & ALZ France
Arcelor Mittal Group
www.ugine-alz.com
Ortak Üyeler
Acroni
www.acroni.si
British Stainless Steel Association (BSSA)
www.bssa.org.uk
Cedinox
www.cedinox.es
Centro Inox
www.centroinox.it
Informationsstelle Edelstahl Rostfrei
www.edelstahl-rostfrei.de
Institut de Développement de l’Inox (I.D.-Inox)
www.idinox.com
International Chromium Development Association
(ICDA)
www.icdachromium.com
International Molybdenum Association (IMOA)
www.imoa.info
Nickel Institute
www.nickelinstitute.org
Polska Unia Dystrybutorów Stali (PUDS)
www.puds.com.pl
SWISS INOX
www.swissinox.ch
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
Basim
Paslanmaz Çeliklerin Kaynağ
İlk basm 2007
(Malzemeler ve Kullanmlar Serisi, Cilt 3)
© Euro Inox 2007
Yaymc
Euro Inox
Organizasyon Merkezi:
241, route d’Arlon, 1150 Lüksemburg,
Lüksemburg Büyük Dükalğ
Tel: +352 26 10 30 50, Faks: +352 26 10 30 51
İdare Merkezi:
Diamant Building, Bd. A. Reyers 80,
1030 Brüksel, Belçika
Tel: +32 2 706 82 67, Faks: +32 2 706 82 69
E-mail: info@euro-inox.org
Internet: www.euro-inox.org
Yazar
Pierre-Jean Cunat, Joinville-le-Pont, Fransa
Metin içerisinde (*) ile işaretlenmiş paragraflar, “Working
with Stainless Steels” (Paslanmaz Çeliklerle Çalşma) Paris
(SIRPE) 1998 den alnmştr.
Kapak fotoğraf
ESAB AB, Göteborg (S)
Çeviri
Dr Caner Batgün, Ankara, Türkiye
İçindekiler
1 Paslanmaz Çelikler Hakknda Genel Bilgiler 2
2 Paslanmaz Çelikler için Kullanlan Kaynak
Prosesleri 3
3 Paslanmaz Çeliklerin Kaynağa Uygunluğu 23
4 Paslanmaz Çeliklerin Kaynağ için Koruyucu
Gaz Seçimi 24
5 Paslanmaz Çeliklerin Kaynağ için Önerilen
Kaynak Dolgu Malzemeleri 25
6 Ark Kaynağnda Birleştirme Hazrlğ 26
7 Kaynaklar için Son Bitirme İşlemleri 28
8 İş Güvenliği 30
9 Sözlük Eki: Terimler ve Tanmlar 32
Bildirim
Euro Inox burada sunulan bilgilerin teknik açdan doğru
olmas için gerekli tüm çabay göstermiştir. Ancak
okuyucunun burada verilen bilgilerin yol gösterici
olduğunu bilmesi gerekir. Euro Inox üyeleri, çalşanlar,
danşman ve çeviri yapan kişi veya kuruluşlarn işbu
yaynda sunulan bilgilerin kullanmlar nedeniyle
oluşabilecek herhangibir kayp, hasar veya ziyana bağl
hiçbir yükümlülük veya sorumluluk kabul etmeyeceklerin
özellikle bildirirler. Ayrca bu broşürdeki bilgilerin yayn
haklar mahfuz olup, iktibas edilmesi, alnt yaplmas,
yaymc kuruluşun yazl iznini gerektirir.
Telif Hakk Uyars
Bu çalşma telif haklarna tabidir. Euro Inox, herhangi bir
dilde çeviri, yeniden basm, resimlerin, ifadelerin ve
yaynn yeniden kullanm konusundaki bütün haklar
elinde tutmaktadr. Bu yaynn hiçbir ksm, telif hakk
sahibi olan Euro Inox, Lüksemburg’un yazl izni
olmakszn yeniden üretilemez, bilgi deposunda
saklanamaz ve hiçbir şekilde elektronik, mekanik,
fotokopi, kayt veya diğer yöntemlerle herhangi bir biçime
aktarlamaz. İhlaller yasal işleme tabi tutulacak olup,
ihlalden kaynaklanan maddi hasarlarn yan sra maliyet ve
yasal ücretler konusunda da sorumluluk doğar ve Avrupa
Birliği dahilinde Lüksemburg telif haklar yasa ve
tüzüğünün kovuşturma yasas kapsamna girer.
1
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
2
1 Paslanmaz Çelikler Hakknda Genel Bilgiler
1.3 Östenitik - Ferritik Dupleks
Paslanmaz Çelikler:
Fe-Cr-Ni (Mo)-N
Dupleks paslanmaz çeliklerin mikro yaps,
östenit ve ferritin karşmndan meydana
gelmektedir. Bunlar, her iki fazn
karakteristikleriyle beraber yüksek dayanç ve
süneklik özellikleri gösterirler. Azot, dayanç
sağlamak için ilave edilir ve ayn zamanda
kaynaklanabilirliğe de yardmc olmaktadr.
Bu alaşmlar manyetiktir ve sl işlemle
sertleştirilemezler.
Kompozisyon aralğ: C ≤ % 0.03 - % 21 ≤ Cr ≤
% 26 - % 3.5 ≤ Ni ≤ % 8 - (Mo ≤ % 4.5) - N ≤
% 0.35
1.4 Martensitik Paslanmaz
Çelikler: Fe-Cr-(Mo-Ni-V
Bu alaşmlar, geniş bir aralkta kullanlabilir
sertlik seviyeleri elde edecek şekilde sl
işleme tabi tutulabilirler.
Elde edilen martensitik yap, manyetiktir.
Kompozisyon aralğ: C ≤ % 1.2 - % 11.5 ≤ Cr ≤
% 17 - (Mo ≤ % 1.8 - Ni ≤ % 6 - V ≤ % 0.2)
1.1 Östenitik Paslanmaz Çelikler:
Fe-Cr-Ni (Mo)
Bu alaşmlar, mükemmel seviyede
şekillendirebilirlik, korozyon direnci ve
kaynaklanabilirliğe sahip olmalar sebebiyle
paslanmaz çeliklerin en popüler cinsidir. Bu
gruba dahil alaşmlar, tavlanmş durumdayken
manyetik değildirler.
Kompozisyon aralğ: C ≤ % 0.10 - % 16 ≤ Cr ≤
% 28 - % 3.5 ≤ Ni ≤ % 32 - (Mo ≤ % 7)
1.2 Ferritik Paslanmaz Çelikler:
Fe-Cr-(Mo)
Ferritik paslanmaz çelikler, düşük bir karbon
oranna sahiptir. Bunlardaki başlca alaşm
elementi krom (ve molibden) dur.
Bunlar, sl işlemle sertleştirilemezler ve her
zaman manyetiktirler.
Kompozisyon aralğ: C ≤ % 0.08 - % 10.5 ≤ Cr
≤ % 30 - (Mo ≤ % 4.5)
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
3
2 Paslanmaz Çelikler için Kullanlan Kaynak Prosesleri
TIG (Tungsten İnert Gaz) veya WIG (Volfram
İnert Gaz) prosesi olarak da bilinen GTAW
prosesi, yukardaki şekilde gösterilmektedir.
Metali eritmek için gereken enerji, bir elektrik
ark huzmesi tarafndan sağlanmaktadr. Ark,
tungsten veya tungsten alaşm bir elektrot ile
iş parças arasnda, asal veya hafif indirgeyici
bir atmosfer altnda yanar. Paslanmaz çelikler
her zaman DCEN (doğru akm elektrot negatif)
veya DCSP (doğru akm düz kutuplama)
modunda kaynaklanrlar. Bu tarz kutuplamada,
elektronlar iş parçasna çarparak nüfuziyetin
artmasna sebep olurlarken, genellikle toryum
katkl tungstenden (% 2 ThO2) yaplan
elektrot, çok az aşnmaya maruz kalmaktadr.
Bir dolgu metali kullanlmas gerektiğinde, bu
ya çplak tel çubuk veya otomatik kaynak için
makaraya sarl tel biçimindedir. Ark bölgesini
çevredeki havadan koruyan asal gaz akş,
çok kararl bir arkn muhafaza edilmesini
sağlamaktadr. Koruyucu gazlar, ana
malzemenin cinsine bağl olarak, genelde
argon (Ar), helyum (He) ve hidrojen (H2)
karşmlarndan meydana gelmektedir (baknz
Bölüm 4 ‘paslanmaz çeliklerin kaynağ için
koruyucu gaz seçimi’).
Kök koruma gazı
Bakır altlık
Kaynak yönü
Torç
Ark
70 - 90°
20°
Dolgu metali
Koruyucu gaz
Koruyucu gaz
girişi
Kaynak
akım
üreteci
Refrakter metal elektrot
Seramik nozül
Elle gaz tungsten ark
kaynağnn prensibi
2.1 Elektrik Ark Prosesleri
2.1.1 Refrakter Metal Elektrot
Kullanan Prosesler
2.1.1.1 Gaz Tungsten Ark Kaynağ:
GTAW (Gas Tungsten Arc
Welding *)
H. F.
Katot
(toryum
katkılı W)
Plazma akışı
İş parçası Katılaşmış kaynak
Kaynak banyosu
Kaynak yönü
Su
Su
Plazma oluşturucu gaz
Plazma oluşturucu gaz
Koruyucu gaz
Koruyucu gaz
Kaynak
akım
üreteci
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
4
• Metalurjik kalite mükemmel, nüfuziyet ve
kaynak deseni her pozisyonda hassas
biçimde kontrol edilebilir;
• Hatasz ve gözeneksiz kaynaklar;
• Elektrot aşnmas çok az
• Öğrenmesi kolay
Genelde iş parças kalnlk aralğ, 0.5 mm ila
3.5 / 4.0 mm’dir.
Paslanmaz çelikler için kullanldğnda, bu
prosesin başlca avantajlar aşağdaki gibi
özetlenebilir:
• Dar bir erime bölgesine sebep olan,
konsantre bir s kaynağ;
• Çok kararl bir ark ve küçük boyutlu durgun
bir kaynak banyosu. Sçrant yok ve yardmc
toz (flux) gerekmediğinden oksidasyon
kalntlar da mevcut değil. Bu sayede son
temizlik işlemleri fazlasyla basit;
2.1.1.2 Plazma Ark Kaynağ:
PAW (Plasma Arc Welding *)
Plazma kaynağ, Gaz Tungsten Ark Kaynağna
(GTAW) benzer. Aralarndaki en önemli fark,
ark plazmasnn yüksek enerjili bir plazma
akş üretmek için bir nozül tarafndan
skştrlmas ve plazma içerisinde 10 000
ile 20 000 °C arasnda scaklklar elde
edilmesidir.
Genellikle, kaynak prosesleri skştrlmş
arkn elektrot ile iş parças arasnda
oluşturulduğu ‘transfer edilen ark’ düzenini
kullanmakta iken, diğer uygulamalar daha
ziyade ‘transfer edilmeyen’ skştrlmş ark
kullanmaktadr.
Plazma anahtar deliği
kaynağnn prensibi
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
5
Plazma jeti son derece dar olduğundan,
kaynak banyosu için yeterli koruma
sağlayamamaktadr, dolaysyla halka
biçimli koruyucu gazn çapn genişletmek
gerekmektedir.
Hem bu amaçla, hem de plazmay
şekillendirmek için kullanlan gazlar GTAWiçin
kullanlan gazlara benzemektedir. Bunlar, saf
argon (Ar), Ar - en fazla % 20 hidrojen (H2),
Ar - helyum (He) - H2 biçimindedir. Hidrojen
içeren karşmlar, östenitik paslanmaz
çeliklerin kaynağ için tavsiye edilmektedir,
fakat GTAW’dakine benzer şekilde ferritik,
martensitik ve dupleks türleri için
yasaklanmşlardr. Ad geçen son malzemeler
için, kaynak içerisindeki östenit ve ferritin
uygun oranlarda tutulabilmesi amacyla
gaz içerisine azot ilave edilmesi tavsiye
edilmektedir (baknz Bölüm 4 ‘paslanmaz
çeliklerin kaynağ için koruyucu gaz seçimi’).
Torcun elle idare edildiği manuel plazma
kaynağ, ‘mikro-plazma’ ve ‘mini-plazma’ ad
verilen prosesler, 0.1 ve 15 amper arasndaki
akm değerlerinde uygulanmaktadrlar. ‘Nüfuz
etmeyen jet’ tekniğinde ise, akm değerleri
yaklaşk 15 ve 100 amper arasndadr.
Torcun bir traktör üzerine bağlandğ otomatik
kaynakta ‘anahtar deliği’ ad verilen proses
uygulanmaktadr. Kaynak akmnn (100
amper üzerinde) ve plazma gaz akşnn
artrlmas ile, iş parçasnda tam nüfuziyete
ulaşabilen çok güçlü bir plazma şn
oluşmaktadr. Kaynak esnasnda delik, metali
sürekli olarak kalnlğ boyunca kesmekte ve
arkadaki kaynak banyosu içeri akarak kaynak
metalini oluşturmaktadr.
PAW prosesinin GTAW üzerindeki başlca
avantaj, arkn aşağdaki sonuçlara yol açan
belirgin kararllğdr:
• Güç girdisinin daha iyi kontrol edilmesini
sağlayan ‘değişmez’ bir ark;
• Kaynak oluşumunda belirgin bir değişime
yol açmadan, nozül – iş parças aras
mesafenin değişmesine karş daha büyük
tolerans
• Dar bir sdan etkilenmiş bölge (HAZ) ve
genellikle daha yüksek kaynak hzlar;
• Özellikle anahtar deliği kaynağnda, hatal
hazrlk için büyük tolerans.
Genel iş parças kalnlk aralğ:
• Mikro-plazma ve mini-plazma prosesleri
için 0.1 mm ila 1.0 mm
• Nüfuz etmeyen jet tekniği için 1.0 ila 3.5 mm
• Anahtar deliği prosesi ( tek pasoda ) için 3.5
ila 10.0 mm
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
6
MIG (Metal Asal Gaz) prosesi olarak da bilinen
GMAW prosesinde, kaynak ss, sürekli
beslenen metal tel elektrot ile iş parças
arasnda oluşan ark tarafndan meydana
getirilir.
GTAW ve PAW proseslerinin aksine, elektrot
tükenir niteliktedir, eriyen dolgu teli ve iş
parças arasnda koruyucu gaz altnda bir ark
oluşturulmaktadr.
Bu prosesin başlca özellikleri şunlardr:
• Elektrot telinde çok yüksek akm yoğunluğu
kullanlr (> 90 A/mm2), örtülü elektrot
(SMAW) prosesine göre yaklaşk 10 kat
daha yüksektir;
2.1.2 Eriyen Bir Elektrotlu Proses
2.1.2.1 Gaz Metal Ark Kaynağ:
GMAW (Gas Metal Arc
Welding *)
• Arkn yüksek scaklğ sayesinde elektrot
telinin hzl erimesi (erime hz yaklaşk 8
m/dak), 12 kg’lk makaralarla besleme
yapan otomatik tel besleme sistemlerinin
kullanlmasn gerektirmektedir;
• Paslanmaz çelikler her zaman DCEP
(Doğru Akm Elektrot Pozitif) veya DCRP
(Doğru Akm Ters Kutuplama) modunda
kaynaklanrlar, jeneratörün pozitif kutbu
elektroda bağlanr;
• Kaynak torcu genellikle elle kontrol edilir
(‘yar-otomatik’ proses olarak anlr), fakat
yüksek kaynak güçlerinde bir (taşycya)
traktöre sabitlenir (‘otomatik’ proses).
Kaynak
akım
üreteci
Dolgu teli makarası
Koruyucu gaz regülatörü
Koruyucu gaz beslemesi
Kaynak
yönü
İş parçası
Nozül
Kontak meme
Torç
220/380V
Tel sürme
makaraları
Kontrol
ünitesi
Kumanda kablosu
Akım iletkeni
Metalik kılıf
Masif tel elektrot
Koruyucu gaz girişi
Elektrot besleme ünitesi içerisindekiler:
Tel sürücü: tel sürme motoru
ve tel sürme makaraları
Kontrol ünitesi: Gaz elektro valfı,
kumanda röleleri ve elektronik kontroller
Gaz metal ark
kaynağnn prensibi
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
7
Ark içerisinde metal transferi mekanizmas
önemli bir proses parametresidir, üç temel
şekilden bahsedilebilir:
• Eriyen metalin sklkla elektrot teli çapndan
daha büyük damlacklar oluşturduğu ksadevreli
veya daldrma transfer şekli.
Elektrot ucunda damlack meydana
geldiğinde, kaynak banyosu ile temas eder
ve ksa devre oluşturur. Bu esnada akmda
ani yükselme görülür. Yüzey gerilimi,
damlacğ elektrottan ayran skştrma
etkisine neden olur. Bu olay, 0.01 ila 0.05
saniyelik periyoda karşlk gelen 20 ila
100 Hz arasnda bir frekansta meydana
gelmektedir.
• Küresel transfer veya yerçekimi transfer
şekli. Bir önceki durumda olduğu gibi
erime büyük damlacklar şeklinde
gerçekleşir. Damlacğn kütlesi yüzey
gerilim kuvvetlerini aşmaya yeterli
geldiğinde, damlack kopar ve ark
boyunun büyük olmas sebebiyle kaynak
banyosuna temas etmeden önce
serbestçe düşer.
• Sprey transfer şekli belirli bir geçiş düzeyi
üzerinde, 200 A/mm2 seviyelerinde akm
yoğunluklar içermektedir. Elektrot eriyerek
küçük damlacklardan meydana gelen bir
akş oluşturur. Akm yoğunluğu daha da
artrldğnda, elektrot ucu konikleşir ve
daha ince damlacklar eksenel biçimde
serbest braklr.
GMAW kaynak ark içerisinde oksidasyonun
önlenebilmesi için koruyucu bir gaz
gerektirmektedir (baknz Bölüm 4 ‘paslanmaz
çeliklerin kaynağ için koruyucu gaz seçimi’).
Argon ve % 2 oksijen (O2) karşm, kararl bir
ark oluşturur ve bir çok uygulama için
uygundur. Argon ile % 3 karbondioksit (CO2)
karşm da yaklaşk ayn sonucu vermektedir.
Argon + O2 veya Argon + CO2 koruyucu
gazna, helyum (He) ve hidrojen (H2) ilave
edildiğinde, kaynak hz ve nüfuziyet bazen
arttrlabilmektedir. CO2 miktar yüksek olan
gazlar (MAG prosesi) kaynak banyosunda
önemli miktarda karbon artş ile birlikte krom
oksitlenmesi meydana getirmeye eğilimlidir.
Bu nedenden dolay tavsiye edilmezler.
Paso büyüklüğü ve nüfuziyet derecesi,
iş parças türüne (ferritik, östenitik, vs.),
birleştirme çeşidine, damlack transfer şekline
ve kaynakçnn becerisine bağl olarak
değişmektedir. Tek pasoda kaynaklanan tek
tarafl V-birleştirmeleri ile I-aln birleştirmeleri
için genel iş parças kalnlk aralğ 1.0 mm ile
5.0 mm arasndadr.
Not: GMAW prosesi sklkla MIG kaynağ olarak
adlandrlr. Çoğunlukla MIG ve MAG kaynak prosesleri
birbiriyle karştrlr. Aslnda, MIG prosesinde, koruyucu
gazlarn oksitleyici özelliği ihmal edilir düzeydedir
(‘paslanmaz çelikler için gazlarn seçimi’ bölümüne
baknz). Buna karşn MAG prosesinde bu durum özellikle
arttrlmştr. Bununla birlikte, GMAW/MIG prosesinde ark
kararllğn ve erimiş metalin slatma kabiliyetini
geliştirmek amacyla, koruyucu gaz (argon) içerisinde
sklkla oksijen (O2) veya karbondioksite (CO2) ihtiyaç
duyulmaktadr. Tipik seviyeler % 2 O2 veya % 3 CO2’ dir.
Daha yüksek seviyelerdeki O2 veya CO2, kromun (Cr),
mangann (Mn) ve silisyumun (Si) aşr oksitlenmesine ve
kaynak banyosundaki karbon (C) miktarnn aşr
artmasna neden olmaktadr. Örneğin, % 2 CO2 içeren
koruyucu gaz için kaynak metalindeki karbon oran
% 0.025 iken, % 4 CO2 için bu oran % 0.04’ e
çkabilmektedir.
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
8
Bir özlü tel elektrot
örneği
FCAW (özlü tel elektrotla ark kaynağ) prosesi,
GMAW prosesinin değişik bir biçimidir.
Burada tel elektrot, paslanmaz çelik klf içine
kat öz doldurulmuş şekildedir. Öz, SMAW
prosesindeki elektrot örtüsüyle ayn görevi
üstlenmektedir. Öz, oksit gidericiler ve cüruf
oluşturucu malzemeler sağlamaktadr ve
kendinden korumal FCAW elektrotlarda
koruyucu gazlar da temin edebilmektedir.
FCAWtekniği SMAWmetodunun avantajlar ile
beraber, otomatik veya yar otomatik
proseslerde özlü telin sürekli beslenme
olanağ sebebiyle meydana gelen yüksek
verimi birleştirmektedir. Geleneksel masif
elektrotlarla karşlaştrldğnda, özde bulunan
toz, cüruf örtüsünü oluşturmakta ve verimliliği
artrmaktadr.
2.1.2.2 Özlü Tel Elektrotla Ark
Kaynağ: FCAW (Flux Cored
Arc Welding *)
Böylece, % 20 Cr ve % 10 Ni içeren 1.6 mm
çapndaki masif telin yaklaşk 200 A akmdaki
yğma hz yaklaşk 100 g/dak. iken, buna
kyasla ayn çaptaki özlü tel için yğma hz 170
g/dak. olmaktadr. Bu büyük farkllk özlü telin
sadece metal klfnn elektriği iletmesi
gerçeğine dayanr. Mineral ve metal tozlarnn
karşmndan ve olaslkla alkali silikatlarla
bağlanmş olan öz büyük bir elektrik direncine
sahiptir.
FCAW ve GMAW benzer paso büyüklüklerine
sahiptirler. Tek pasoda kaynaklanan tek tarafl
V-birleştirmeleri ile I-aln birleştirmeleri için
genel iş parças kalnlk aralğ 1.0 mm ile 5.0
mm arasndadr.
Metalik kılıf Öz = Toz halde metal, yardımcı toz
ve cüruf oluşturucu malzemeler
Öz
Öz
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
9
viskozite ve yüzey gerilimi ile ilgilidir.
Metalurjik rol, kaynak banyosu ve cüruf
arasndaki kimyasal etkileşimi içerir; örneğin,
kaynak metalinin rafine edilmesi.
Örtü, belirli bir miktarda kalsiyum karbonat
(CaCO3) içermektedir. Bu, ark içerisinde
yaklaşk 900 °C’de ayrşarak CaO ve CO2
oluşturur ve bu sonuncusu ark bölgesinin
korunmasn sağlar. Aşağdaki bölüm, en sk
kullanlan örtülü elektrotlarn ksa bir tanmn
vermektedir:
• Rutil (titanyum oksit) elektrotlar: Rutil
bazl elektrotlarda temel koruma
mekanizmas cüruf oluşumudur. Rutil
elektrotlarn kullanm kolaydr, az miktarda
sçrantya neden olurlar ve düzgün yüzeyli
kaynak oluştururlar.
Örtülü metal ark kaynağ
prosesinin prensibi
MMA (manuel metal ark) olarak ta bilinen
SMAW prosesi çok eski bir yöntemdir. İlk
uygulamalar 1907 ylnda Kjelberg tarafndan
bildirilmiştir. Büyük esnekliği ve kolay
kullanm sayesinde hala geniş bir kullanm
alan bulmaktadr.
Elektrot, bir örtü katman ile çevrelenmiş
metal bir çekirdekten meydana gelmektedir.
Çekirdek genellikle masif bir paslanmaz çelik
çubuktur. Proseste önemli bir rol oynayan
örtü, çekirdek üzerine ekstrüze edilir, ve her
elektroda özel bir karakter verir. Örtü, üç
temel fonksiyon yerine getirir: elektriksel,
fiziksel ve metalurjik. Elektriksel fonksiyon
arkn başlamas ve kararllğ ile ilgilidir.
Fiziksel etki, metal damlacklarn transferini,
kaynak banyosunun etkili korunmasn ve
slatma kabiliyetini kontrol eden cürufun
Katılaşmış cüruf
Karışma bölgesi
Kaynak banyosu
Katılaşmış kaynak
Örtü = Cüruf oluşturucu toz ve
gaz oluşturucu malzemeler
Erimiş metal damlacıkları
Sıvı cüruf
Kaynak yönü
Örtü
Örtü
Metal çekirdek
İş parçası
Örtülü elektrot
2.1.2.3 Örtülü Metal Ark Kaynağ
(örtülü elektrot): SMAW
(Shielded Metal Arc Welding *)
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
10
Kaynak srasnda oluşan cüruf kolay
temizlenir.
• Bazik (kireç) elektrotlar: Kireç taş,
ark kararl klan ve metalurjik yönden
olumlu karakteri nedeniyle, bazik örtülü
elektrotlarn temel bileşenidir. Gaz korumas
sağlayan karbondioksitin çkmasna da
neden olmaktadr. Bununla birlikte kireç
taşnn en büyük dezavantaj, yüksek erime
scaklğdr. Bu etki, cürufun erime
scaklğn düşürmeye yarayan kalsiyum
florür (CaF2) eklenmesi ile giderilir. Bazik
örtüler, belirli bir süre zarfnda açk
havada braklrlarsa nem çekerler, ve bu
elektrotlarn kuru tutulmalar için özel özen
2.1.2.4 Tozalt-Ark Kaynağ : SAW
(Submerged Arc Welding *)
gösterilmelidir. Tipik kurutma süresi,
bir saat, scaklk ise yaklaşk 150 °C ila
250 °C’dir.
• Rutil örtülü elektrotlar hem AC hem de DC
modunda kullanlabilirken, bazik (kireç
örtülü) elektrotlar esasen DCEP modunda
kullanlrlar.
Genel iş parças kalnlk aralklar:
1.0 mm ila 2.5 mm tek pasolu
prosesler için
3.0 mm ila 10.0 mm çok pasolu
teknikler için
Kaynak
yönü
Kaynak banyosu
Katılaşmış kaynak
İş parçası
Granül halde toz
Karışma bölgesi
Kaynak
akım
üreteci
Dolgu teli
makarası
+
+ +
--
Kontak meme
Katılaşmış cüruf
Tel sürme makaraları
Dolgu teli
Tozalt ark kaynağ
prosesinin prensibi
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
11
SAW prosesinde kaynak ss, bir veya birkaç
sürekli tel ile iş parças arasndan geçen
yüksek seviyeli bir elektrik akm ile
üretilmektedir. İş parças, erimiş halde
koruyucu bir cüruf oluşturan toz örtüsü
altndadr.
Proses, tam veya yar otomatik olabilmektedir.
Fakat paslanmaz çeliklerdeki işlerin çoğu, tam
otomatik cihazlarla yaplmaktadr.
Otomatik porseste kaynak akm, tel başna
2000 amper gibi çok yüksek bir değerde
olabilmektedir. Bu durum, yüksek bir güç
girdisine ve dolaysyla dolgu malzemesinin
ana malzemeyi yüksek oranda seyreltmesine
yol açmaktadr.
Proses oluk pozisyonunda aln ve köşe
kaynaklar ile yatay iç köşe pozisyonundaki
köşe kaynaklar için uygundur. Akm üreteci
genellikle DCEP ters kutuplama tipindedir, ve
birkaç tel eşzamanl kullanldğnda ark
üflemesini önlemek amacyla daha nadiren AC
kullanlmaktadr. DC ve AC üreteçlerinin her
ikisinde mükemmel derecede kararl bir ark
elde etmek üzere, tel elektrot besleme
hz eritme hzna eşit olmak zorundadr.
Bu durum, besleme makaralarnn servo
hz kontrollü dişli sistemine sahip bir
motor kullanarak kumanda edilmesiyle
başarlmaktadr. Paslanmaz çeliklerin kaynağ
için en yaygn kullanlan toz, kompozisyonu
aşağda verilen ‘kireç/florit’ tipidir:
25 % ≤ CaO + MgO ≤ 40 %, SiO2 ≤ 15 %, 20 %
≤ CaF2 ≤ 35 %.
Eritilerek veya aglomere edilerek üretilen iki
biçimi bulunmaktadr. Eritilmiş tozlar, 1600 –
1700 °C’ ye stlarak üretilirler, ve toz haline ya
eritme frnlarnda braklp atomize edilerek,
ya da katlaştrlmş masif malzemeden krlp
elenerek getirilirler. Aglomere tozlar, uygun
tane boyutlarndaki işlenmemiş malzemelerin
alkali sillikat bağlayclarla bağlanmas
yoluyla üretilmektedir. Elde edilen karşm
kurutulduktan sonra, istenilen son parçack
boyutunu sağlamak için mekanik işlemlerden
geçirilir.
Kaynak esnasnda tozun sadece bir bölümü
eritilir. Eritilmeyen malzeme, genellikle bir
emme hortumu vastasyla tekrar kullanlmak
üzere bir depo içerisine geri götürülür.
Eritilmiş toz kaynak bölgesi arkasnda
katlaşr ve soğumayla büzülür ve kolayca
yüzeyden ayrlr.
Kaln malzemelerdeki kaynaklar, genellikle bir
veya iki paso halinde yaplmaktadr; yani, elle
yaplan bir altlk kaynağnn üzerine tek paso,
veya plakann her iki tarafndan birer paso,
fakat çok pasolu teknik de uygulanabilmektedir.
İnce malzemelerdeki kaynaklar, oluklu şerit
halindeki bir kaynak altlğ yardmyla tek
pasoda yaplabilmektedir.
SAWprosesi, başlca kaln östenitik paslanmaz
çelik plakalar için kullanldğndan, yüksek
enerji kullanlmasna bağl sigma faz
oluşumundan kaçnmaya özel dikkat
gösterilmelidir. Bu, özellikle % 25 Cr - % 20 Ni
alaşmlar için önemlidir, ancak yüksek ferrit
içerikli % 18 Cr - % 9 Ni türleri için de
önemlidir. 650 – 900 °C scaklk aralğnn
defalarca geçildiği çok pasolu kaynakta,
sigma faz oluşma riski artmaktadr. Takiben,
1050 °C’ de gerçekleştirilen çözündürme
tavlamasnn yaplmas önemle tavsiye
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
12
edilmektedir. Tozlar, alcya teslim edildiklerinde
mükemmel seviyede kuru haldedirler. Nem
almalarnn önlenmesi için, tozlarn nispi nem
oran % 50’ yi geçmeyen atmosferlerde ve
atölye scaklğndan 10 °C daha yüksek
scaklkta depolanmas tavsiye edilmektedir.
Nem almasndan endişe ediliyor veya
şüpheleniliyorsa, tozun 300 °C’de en az iki
saat kurutulmas yararldr.
SAW prosesi genellikle 10 – 80 mm kalnlk
aralğndaki ağr parçalarn birleştirilmesi için,
başka bir yöntem kullanlarak tamamlanan
kök pasonun üzerine uygulanr. Alt paso da
oluklu bir kök koruma altlk şeridi yardmyla
yaplabilir.
2.1.2.5 Saplama Kaynağ:
SW (Stud Welding)
Saplama kaynağ, metal bir civatann
genellikle levha veya plaka halindeki iş
parçasna birleştirilmesi metodudur.
İki farkl saplama kaynağ metodu mevcuttur:
ark kaynağ (ARC) ve kapasitör boşaltma
(CD).
1. Ark Saplama Kaynağ (ARC) diğer herhangi
bir ark kaynak prosedürü ile ayn temel
prensip ve metalurjik bakş açsn
içermektedir. Civata, iş parçasna civata
tabancas olarak adlandrlan bir el aleti
yardmyla temas ettirilir, ve civata yüzeyi ile
iş parçasnn bir bölgesini eriten bir ark
oluşturulur. Kaynak öncesinde, ark
korumak ve kaynak metalini kuşatmak için
civatann ucuna bir seramik yüksük
yerleştirilir.
Daha sonra civata kaynak banyosuna
kuvvetle bastrlr ve erimiş metal katlaşana
ve homojen bir birleştirme oluşturana kadar
sabit tutulur. Tam dayançl bir birleştirme
oluşturan bu süreç, bir saniyeden daha ksa
bir zamanda tamamlanr. Civata tabanndaki
düzgün ve eksiksiz kaynağn üzerini açmak
için sarf malzemesi olan yüksük krlarak
uzaklaştrlr.
2. Kapasitör Boşaltmal (CD) saplama
kaynağ diğer herhangi bir ark kaynak
prosedürü ile ayn temel prensip ve
metalurjik bakş açsn içermektedir.
Kaynak tabancas aktif hale getirildiğinde,
özel hazrlanmş kaynak ucu kaynak
cihazndaki kapasitörlerde depolanan
enerji sayesinde kontrollü bir elektrik ark
başlatarak, civatann ucu ile iş parçasnn
bir bölümünün erimesini sağlar. Civata,
erimiş metal katlaşana ve yüksek kaliteli
bir eritme kaynağ oluşana kadar yerinde
sabit tutulur. Tüm kaynak süreci birkaç
milisaniye içerisinde tamamlandğndan,
küçük çapl civatalar (9 mm ve daha küçük)
ve ince levhalar arasnda çarplma, delinme
veya renk değişikliği olmadan kaynak
yaplabilir. CD kaynağ ayrca farkl metalik
alaşmlarn saplama kaynağn da mümkün
klmaktadr.
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
13
Civata ve seramik
yüksük iş parçasıyla
temas halinde
Civata ve iş parçası
temas halinde
Depolanan enerji
boşaltılır ve civata
aşağı doğru hareket
ettirilir
Civata, sıvı metalin
içerisine bastırılır
Civata yukarı
çekilir ve ark
tutuşturulur
Zaman kontrol
edilir ve civata sıvı
metal içerisine
daldırılır
Metal katılaşır ve
kaynak saniyenin
küçük bir bölümünde
tamamlanır
Metal katılaşır ve
kaynak saniyenin
küçük bir bölümünde
tamamlanır
1
2
3
4
Ark saplama kaynağ Kapasitör boşaltmal saplama kaynağ
ARC veya CD Prosesi?
Ark prosesi genellikle 6 mm ve daha büyük
çapl civatalar için, kaln ana malzemelere
kaynak yaplrken veya konstrüksiyon
uygulamalarnda kullanlmaktadr.
CD tekniği genellikle çaplar en fazla 9 mm
olan civatalar için ve öncelikle ince plaka
halindeki metallere kaynak yaplrken
kullanlmaktadr.
Paslanmaz Çelik Civatalar
Paslanmaz çeliklerin çoğu, saplama kaynağ
ile kaynaklanabilirler. Saplama kaynağ için,
kolay işlenir türler hariç çoğunlukla östenitik
paslanmaz çelik civatalar kullanlmaktadr.
Paslanmaz çelikler genelde paslanmaz
çeliklere kaynaklanrlar ve ayn zamanda
alaşmsz çeliklere de kaynaklanabilirler. Bu
durumda, ana metalin karbon orannn % 0.20’
yi aşmamas gerekmektedir
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
14
Direnç nokta kaynağnn
prensibi
Bu proses hala yaygn bir şekilde kullanlmakta
olup, özellikle ince paslanmaz çelik saclarn
kaynağ için uygundur. Erime, iş parças
malzemelerinin birleştirme yerinden geçirilen
elektrik akmnn yol açtğ direnç snmas
sayesinde meydana gelir.
Direnç nokta kaynağ prosesinde, genellikle
aşağdaki beş farkl evre uygulanmaktadr:
• Birleştirilecek saclarn konumlanmas
• Üst elektrodun indirilmesi ve bask
kuvvetinin uygulanmas
• Is enerjisi üreten düşük voltajl bir
alternatif akmla kaynak,
W (joule) = R (ohm) x I2 (amper) x t (saniye)
2.2 Direnç ve İndüksiyon
Prosesleri
2.2.1 Direnç Nokta Kaynağ: RSW
(Resistance Spot Welding *)
• Bask kuvvetinin tutulmas veya ek ezme
kuvvetin uygulanmas, ve sonunda
• Üst elektrodun bir sonraki kaynak süreci
öncesi yükseltilmesi.
Elektrot malzemeleri ile ilgili olarak,
paslanmaz çelikler söz konusu olduğunda,
düşük öz direnç ve yüksek mekanik dayancn
en iyi kombinasyonu bakr – kobalt – berilyum
alaşmlar ile elde edilmektedir. Bu elektrot
uçlar genellikle 120° açl, ksa kesilmiş koni
biçimindedir. Kaynak noktasnn oluşmas
kaynak akmna, süresine, ve elektrotlar
tarafndan uygulanan bask kuvvetine bağldr.
Kaynak transformatörü
Birleştirilecek saclar
Sekonder Primer
Otomatik
şalter
Temas
direnci
Tutma
F'= F
Kaynak Baskı Konumlama Ezme
F'> F
R1
R2
R3
R4
R5
I
}
F F F'
F
R4 ve R5 : İş parçalarının dirençleri
(özdirençlerine bağlıdır)
R2 : İki parça arasındaki temas
direnci (yüzey durumu ve
sıkıştırma kuvveti F’e
bağlıdır)
R1 ve R3 : Elektrotlar ve saclar
arasındaki temas dirençleri
F
W (joule) = R (ohm) x
I2 (amper) x
t (saniye)
R = R1 + R2 + R3 + R4 + R5
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
15
Yukardaki tabloda verilen parametreler,
nokta oluşumunda belirleyici rol oynayan ara
yüzey direnci üzerinde güçlü etkiye sahip
yüzey durumlarna (paklanmş, cilal, parlak
tavlanmş, parlatlmş) izin verebilmek için
ideal seviyesi bulunarak ayarlanmaldr.
Diğer eritme kaynağ proseslerinin aksine,
direnç nokta kaynağndaki sv banyo gözle
kontrol edilememektedir. Gözle alglanabilen
% 18 Cr - % 9 Ni östenitik paslanmaz çelik ve
stabilize % 17 Cr ferritik snflar için önerilen
kaynak parametreleri aşağdaki tabloda
verilmiştir.
tek hata aşr elektrot girintisi ve yüzey
sçrantlardr. Bununla birlikte, nokta
kaynağnn kalitesini hzl gösteren basit bir
tahribatl muayene metodu ‘ayrma testi’ dir.
Bu testte, kaynaklanmş saclardan biri
diğerinin üzerinden ayrlarak kopartlr, ve
böylece metal ‘düğmesi’ diğer sacn
üzerinden çekilmiş olur.
Sac Kalınlığı Elektrot Uç Elektrot Baskı Kaynak Kaynak Süresi
(mm) Çapı Kuvveti Akımı (Periyot sayısı)
(mm) (daN) (A)
% 18 Cr - % 9 Ni Östenitik Sınıflar
0.5 3.0 170 3500 3
0.8 4.5 300 6000 4
2.0 6.0 650 11000 8
Stabilize % 17 Cr Ferritik Sınıflar
0.5 3.0 150 4000 3
0.8 4.5 250 7550 4
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
16
Direnç dikiş kaynağnn
prensibi
Prosesin sürekli olmas dşnda, direnç dikiş
kaynağnn prensibi nokta kaynağnnki ile
ayndr. En önemli fark, elektrot tipinde
görülmektedir. Burada, uygun bir sürme
sistemi ile donatlmş bakr alaşml iki
tekerlek elektrot bulunmaktadr. Tekerlek
kenarlar genellikle ya çift taraftan eğimli veya
dşbükey profile sahiptirler. Temel proses
parametreleri kaynak akm, stma süresi ve
tutma süresi olan nokta kaynağ ile
kyaslandğnda, dikiş kaynağnda dikkate
2.2.2 Direnç Dikiş Kaynağ: RSEW
(Resistance Seam Welding *)
alnmas gereken ek faktörler, module edilmiş
veya darbeli akm ile kaynak hzdr.
Fe-Cr-Ni östenitik türleri için tavsiye edilen
kaynak parametreleri aşağdaki tabloda
verilmektedir.
Kaynak transformatörü
Primer
Sekonder
Üst tekerlek elektrot
Kaynak yönü
İş parçaları
Alt tekerlek elektrot
Üst tekerlek elektrot
İş parçaları
Alt tekerlek
elektrot
Kesintili dikiş
kaynağı
Sürekli dikiş
kaynağı
(birbiri üzerine
binen noktalar)
Kaynak yönü
Sac Tekerlek Baskı Kaynak Kapalı Kaynak Kaynak
Kalınlığı Kalınlığı Kuvveti Süresi Zaman Akımı Hızı
(mm) (mm) (daN) (periyot) (periyot) (Amp) (cm/dak)
0.5 3.0 320 3 2 7900 140
0.8 4.5 460 3 3 10600 120
1.5 6.5 80 3 4 15000 100
2.0 8.0 1200 4 5 16700 95
3.0 9.5 1500 5 7 17000 95
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
17
Temel kabart tasarmlar
Hem nokta hem de dikiş kaynağndaki
elektriksel direnç snmasnn avantajlar
başlca, sdan etkilenmiş bölgedeki mikro
yapnn snrl değişimi, saclar doğru
soğutulduğunda (soğuk su püskürterek) fiilen
yüzey oksidasyonunun mevcut olmamas ve
kaynak sonrasnda saclarda çok az çarplma
meydana gelmesidir.
2.2.3 Kabartl Nokta Kaynağ:
PW (Projection Welding *)
Bu proseste, iki iş parçasndan birinin
yüzeyinde hazrlanmş küçük kabartlar,
düz yüzeyli bakr alaşm elektrotlar üzerinden
sağlanan akm ile eritilerek ezilirler. Kabartlar,
genellikle birleştirilecek parçalardan kaln veya
elektrik iletkenliği yüksek olan iş parças
üzerine, kakma (sac metal parçalar) veya
mekanik işleme (kütleli metal parçalar) yoluyla
şekillendirilir. Kabartlar, akm yoğunlaştrmak
amacyla şekillendirilip konumlandrlrlar ve
çok sayda nokta kaynağ ayn zamanda
yaplabilir. Karşdaki iş parçasnn yüzeyi
erimeden önce kabartlarn ezilmesini önlemek
için nokta kaynağndakinden daha düşük akm
ve bask değerleri kullanlmaktadr. Ayn
tasarmda, tek veya çok sayda kabart için
gerekli kaynak süresi yaklaşk ayndr.
Kabartl nokta kaynağ, özellikle iki iş parças
arasnda ayn anda birden fazla noktann
üretilmesi için kullanşldr.
Halka biçimindeki kabartl nokta kaynağ
uygulamalar için çeşitli kaynak tutturucu
tasarmlar mevcuttur; örneğin, omuz-pimleri,
civatalar, saplamalar, somunlar ve yastklar.
e : kesitlerin kalınlığı: 0.3 mm - 3.0 mm
H : kabartı yüksekliği: 0.4 mm - 1.5 mm
D : kabartı çapı: 1.4 mm - 7.0 mm
e e
e e
D D
H H
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
18
Elektro cüruf kaynağ
prosesinin prensibi
Elektro cüruf kaynağ prosesi, E.O. Paton
Kaynak Enstitisü (Ukrayna) tarafndan 1950
başlarnda geliştirilmiştir.
Elektro cüruf kaynağ, dik pozisyonda aln
birleştirmeleri imal etmek için kullanlan tek
pasolu bir prosestir. 15 mm’den daha kaln
birleştirmeler (üst limit yoktur) tek pasoda
kaynaklanabilir ve basit bir I-aln dikişi
hazrlğ gerekmektedir. Erimiş haldeki
kaynak metali, iki iş parças ve soğutulan bir
çift bakr pabuç arasnda tutulduğundan,
proses dikey bir döküm operasyonuna
benzemektedir.
Elektro cüruf operasyonunun başlatlmas
esnas hariç, ark mevcut değildir. Sürekli
beslenen elektrotlar, elektrik iletkeni sv
cüruf katmanndan (cüruf banyosundan)
geçerlerken, elektrik direncinden doğan s
sayesinde erirler.
Cüruf banyosu iş parças plakasnn komşu
kenarlarn da eritir ve sv metali atmosferden
2.2.4 Elektro Cüruf Kaynağ:
ESW (Electroslag Welding)
korur. Banyonun scaklğ yaklaşk 1900 °C
civarndadr.
Elektro cüruf prosesini başlatmak için,
birleştirmenin tabanna bir toz katman
yerleştirilir ve sv bir cüruf banyosu elde
etmek için elektrotlar ile başlatma bloğu veya
başlatma yastğ arasnda bir ark oluşturulur.
Kaynak ilerledikçe, bakr pabuçlar ve tel
besleme ünitesi yaklaşk 30 mm/dak hzla
birleştirme boyunca yukarya doğru hareket
ettirilir. Metal yğma hz yaklaşk 350 g/dak’
dr. Elektrot tel kompozisyonu genellikle ana
metale uygundur. En sk kullanlan elektrot
çaplar 1.6 mm, 2.4 mm ve 3.2 mm’ dir.
Elektro cüruf birleştirmelerin metalurjik
yaps, diğer eritme kaynaklarndakilere
benzemez. Yavaş soğuma ve katlaşma, iri
taneli bir yapya neden olabilmektedir. Bu
sebeple, proses sadece östenitik türler için
tavsiye edilmektedir.
Salınım
Elektrot
Sıvı cüruf
Kaynak banyosu
Su soğutmalı bakır pabuç
İş parçası
Elektrot kılavuzu ve akım
kontak memesi
İş parçası
Kaynak yönü
Su soğutmalı bakır pabuç
Katılaşmış kaynak metali
Katılaşmış kaynak yüzeyi
Başlama yastığı
+
–
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
19
Bu teknik özellikle çubuk, bar, boru ve
şekilli kesitler gibi uzun mamuller için
kullanlmaktadr. Basnçl aln kaynağ ile ayn
gibi görünse de yakma aln kaynağ aslnda
oldukça farkldr. Gerçekte, aln alna
bitiştirilen yüzeylerin basnçl aln kaynağndaki
gibi mükemmel biçimde temas etmediği
durumlarda, akm sadece bir kaç küçük alandan
geçerek yoğun lokal snmaya ve hzl erimeye
yol açmakta ve bu arada meydana gelen ark ve
bağlantl manyetik alanlar sebebiyle sv
haldeki metal birleştirme yerinden şiddetle
dşar doğru püskürmektedir (yakma olay).
Önemli proses parametreleri, yakma olayn
meydana getirmeye yeterli olacak seviyede
kaynak akm ve voltaj, metal tüketimi ile
orantl biçimde hareketli tutucularn yer
değiştirmesi ile dengelenen anlk yakma
2.2.5 Yakma Aln Kaynağ:
FW (Flash Welding *)
Çatlaklar Hareketli
elektrot
tutucusu
Sabit
elektrot
tutucusu
İyi
3 kanat mevcut
Zayıf
Verilen enerji veya baskı
kuvveti yetersiz
Zayıf: Yetersiz ısıtma
sebebiyle plastik bölgeler
çok büyük ve çatlaklar
mevcut
F F
Kalınlık Kesit Alanı İlk Kalıp Son Kalıp Malzeme Kaybı Yakma
(mm) (mm2) Açıklığı Açıklığı (parlama ve ezme) Zamanı
(mm) (mm) (mm) (san)
2.0 40 13 5 8 2.2
5.0 570 25 7 18 6.0
10.0 1700 40 15 25 17.0
Kaynak parametrelerinin son kaynak profili üzerindeki etkisi Yakma aln kaynağnn prensibi
hz, yakma süresi ve son bastrarak ezme
safhasdr. Birleştirilecek yüzeylerin başlangçtaki
pürüzlülüğü, temas noktalarnn yeterince çok
sayda, ve tüm birleşme yüzeyinde homojen
bir yakma olay meydana getirmek için, iyi
dağlmş biçimde olmasn temin etmelidir.
Parçalar birbirine bastrldktan sonra,
birleştirme profili başarl kaynak
operasyonunun göstergesi olan karakteristik
üç-kanatl profili göstermelidir. Östenitik
türler için tavsiye edilen kaynak parametreleri,
kesit alannn fonksiyonu olarak aşağdaki
tabloda verilmiştir.
Baz tipik uygulamalar: tekerlek çerçeveleri
(bisikletler için) yakma aln kaynakl
çemberlerden üretilir, dikdörtgen kesitli
çerçeveler (pencereler ve kaplar için), vs.
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
20
HF indüksiyon
kaynağnn prensibi
Yüksek frekans indüksiyon kaynağ, esasen
şeritlerden boru yapmak için kullanlmaktadr.
Proses, çok makaral bir şekil verme sistemi
ile uygulanmaktadr. Boru son makaradan
ayrldktan sonra kaynaklanarak kapatlan
uzunlamasna bir yark içermektedir.
Birleştirme, şerit kenarlar yatay konumdaki
bir çift makara (skştrma makaralar) ile bir
araya getirildiğinde, aras eritilen kat-kat
temas ile oluşturulmaktadr.
Kabuk etkisinden dolay, sağlanan HF akm
(140 ila 500 kHz) empedans en düşük yolu
izleyerek sy kenarlarda yoğunlaştrr.
Üretkenliği yüksek olan bu proses, ferritik
paslanmaz çelikler söz konusu olduğunda, bu
2.2.6 Yüksek Frekans İndüksiyon
Kaynağ: HFIW (High
Frequency Induction
Welding *)
türlerin eğilimli olduğu tane irileşmesini
önlemektedir.
Bu durumda, kullanlan kaynak güçleri boru
çapna bağl olarak 150 ve 300 kW arasndadr,
kaynak hz makineye bağl olarak 50 ila
90 m/dak arasnda değişmektedir.
HF girdisi
Kaynak
Zirve
Kaynak veya sıkıştırma
makaraları
Endüktans bobini
Empedans
Akım geçiş çizgileri
Boru
Empedans
(manyetik çekirdek)
Kesit a a
a
a
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
21
Laser etkisi (şmann uyarlmş yaynm
yoluyla şk güçlendirme) Maiman tarafndan
1958’ de optik dalda boyu aralğnda
keşfedilmiştir. Hemen, laser şnnn kaynak
uygulamalar için küçük alanl temassz
yüksek yoğunluklu güç kaynağ olarak
kullanlmas olanağ doğmuştur. Karbon
dioksit laserleri için, mümkün olan kesintisiz
güç seviyeleri oldukça yüksektir. Bununla
birlikte, etkin kaynak gücünün verilen bir
dalga boyu için iş parças malzemesinin
yanstclğna bağl olduğu unutulmamaldr.
Kaynak amacyla kullanlan en yaygn güç
kaynaklar CO2 gaz laserleri ve kat hal itriyumalüminyum
granat (YAG) laserleridir. YAG
laserleri, ince paslanmaz çelik levhalarn
2.3 Işma Enerjili Prosesler (*)
2.3.1 Laser Işn Kaynağ:
LBW (Laser Beam Welding)
(< 1.5 mm) kaynağ için darbeli modda tercih
edilmektedir. CO2 laserleri olarak anlanlar
ise, kaln paslanmaz çelik levhalar veya
şeritler (1.5 ila 6.0 mm) için daha uygundur.
Yüksek frekans indüksiyon kaynağnda
(HFIW) olduğu gibi, bu proses de yaygn
olarak boyuna kaynakl borularn imalat için
kullanlmaktadr. 2 mm kalnlğndaki stabilize
% 17 Cr ferritik paslanmaz çelik şeritler,
yaklaşk 6 kW güç ile yaklaşk 7 m/dak hzla
kaynaklanabilmektedir, ve syla ilgili süreç
oldukça ksa olduğundan, sdan etkilenmiş
bölgedeki tane irileşmesi seviyesi de oldukça
snrldr.
Kaynak için kullanlan
CO2 (CO2, N2, He)
laserinin prensibi
Soğutma tüpü
Gaz girişi:
CO2, N2, He
Gaz girişi:
CO2, N2, He
Düz veya içbükey
ayna
Akım boşaltma
tüpü
Çap
20 ila
100 mm
Uyarıcı elektrot
Vakum pompası çıkışı
Perfore düz ayna
NaCl pencere
Argon
Koruyucu gaz
(Argon)
Uyarıcı elektrot
Uyarıcı
elektrot
Ar
Yüksek voltaj
beslemesi
≅ 10 ila 20 kV
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K AY N A Ğ I
22
Elektron şn
kaynağnn prensibi
Elektron şn kaynağ, ana malzeme ile
çarpştrlan yüksek hzdaki odaklanmş
elektron demetinin enerjisini kullanmaktadr.
Yüksek şn enerjisi ile, malzeme içerisinde bir
delik eritilebilmekte ve yaklaşk 20 m/dak
hzda nüfuziyetli kaynaklar meydana
getirilebilmektedir.
EBW dar sdan etkilenmiş bölgeli derin ve dar
kaynaklar üretebilmektedir. Derinliğin genişliğe
oran yaklaşk 20/1’ dir.
Kaynaklar kaynak banyosunun gazlarla
kirlenmesini önleyen vakum içerisinde
yaplmaktadr. Vakum, sadece kaynağn
kirlenmesini önlemekle kalmayp, ayrca
kararl bir şn demeti de üretmektedir. Is
2.3.2 Elektron Işn Kaynağ:
EBW (Electron Beam Welding)
kaynağnn konsantre doğas, prosesi
paslanmaz çelikler için çok uygun klmaktadr.
Mevcut güç kolayca kontrol edilebildiğinden,
ayn kaynak makinesi 0.5 mm ila 40 mm
kalnlğndaki paslanmaz çeliklerin tek pasolu
kaynağnda kullanlabilmektedir.
Yanıltıcı
Filamana yapılan DC besleme
(katot)
Yanıltıcıya yapılan
DC besleme
1 ila 3 kV
Yüksek voltajlı DC
güç beslemesi
15 ila 150 kV
Elektromanyetik odaklayıcı
mercek
Elektromanyetik saptırıcı
bobin
Bir elektron ışın kaynağının
kesiti
Bir elektron ışın makinasının basitleştirilmiş şekli
Vakum sistemi
İş parçası
Taşıyıcı
Anot
Elektron demeti
+
+–
–
P A S L A N M A Z Ç E L İ K L E R İ N K