Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 SAKARYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ Prof. Dr. Hüseyin UZUN – Metalurji ve Malzeme Mühendisliği 1 POLİMERLERİN BİRLEŞTİRME KABİLİYETİ HOŞGELDİNİZ K ayna K Teknolojisi K ayna K Teknolojisi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Prof. Dr. Hüseyin UZUN – Metalurji ve Malzeme Mühendisliği 2 POLİMERLERİN BİLLEŞTİRİLEBİLİRLİĞİ * Daha büyük, karmaşık ve daha yüksek performanslı polimer malzemeye olan ihtiyaç, bu malzemelerin birleştirilmesini gündeme getirmiştir. * Servis şartlarında arzu edilen yüksek performansı sağlamak için, birleştirilen polimer malzemelerin özellikle birleştirme bölgelerinde mukavemetlerinin yüksek olması gerekir. * Bu nedenle alternatif birleştirme metotları düşünülmüştür.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 3 Çok farklı polimer türlerinden dolayı, en uygun birleştirme yöntemini seçmek, metallere göre oldukça zordur. Genelde tüm malzemeler temelde birbirine benzerler. Yani hepsi de atomik yapıya sahip olup, metalik bağla bağlanmışlardır. Kristal bir yapıları vardır ve ısıtıldıklarında ergirler. Seramikler ise, iyonik veya kovelent. bağ ile bağlıdırlar ve kristal bir yapıya sahiptirler. Yapıları metallere göre biraz daha karmaşıktır. Seramiklerin ısıya dayanıklı ve gevrek olmalarından dolayı her metotla birleştirilemezler. Camlarda kovelent bağ ile bağlıdır ve amorf bir yapıları vardır. Isıtılınca yumuşarlar. Camların birleştirilmesi, seramiklere göre daha kolaydır. Polimerlerin birleştirilmesi ise tüm bu malzemelere göre oldukça karmaşıktır. POLİMERLERİN BİLLEŞTİRİLEBİLİRLİĞİ
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 4 POLİMERLERİN BİRLEŞTİRİLMESİNDE KULLANILAN GENEL METOTLAR Polimer malzemeler temelde üç farklı metotla birleştirilmeleri mümkündür: 1- mekanik olarak bağlama, 2- yapıştırma ve 3- kaynak ile birleştirme Sert ve yumuşak lehimleme birleştirme amacıyla kullanılmazlar.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 5 POLİMERLERİN BİRLEŞTİRİLMESİNDE KULLANILAN GENEL METOTLAR Ayrıca termal püskürtme yöntemi ile gerek polimer malzemeler gerekse diğer malzemeler üzerine, termoplastik yapıştırıcılar püskürterek, yapışma temin edilebilir. Termoplastiklerin birleştirilmesinde, yapıştırma, kaynak ve mekanik olarak bağlama yöntemleri kullanıldığı halde, termosetlerin birleştirilmesinde sadece yapıştırma ve mekanik bağlama yöntemleri kullanılabilir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 6 TERMOSETLERİN BİRLEŞTİRİLMESİ Sertleştirilmesi tamamlandıktan sonra değiştirilemeyecek bir yapıya sahip olan termoset polimerlerin birleştirilmesi, kaynak yöntemleri ile olmaz. Bu malzemeler ısıtıldığında ve basınç uygulandığında, yumuşamazlar ve erimezler. Bu nedenle zincirler arası bir bağ, arayüzeyde oluşturulamaz. Termosetlerin birleştirilmesinde en yaygın kullanılan mekaniksel birleştirme ve yapıştırma teknikleridir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 7 Mekaniksel Birleştirme Termoset polimerler, genellikle vidalı birleştirme elemanları ile, iki veya daha fazla parça üst üstte getirilerek birleştirilirler. Birleştirme elemanı olarak ya metal yada termoplastik kullanılır. Birleştirici eleman olarak termoplastik kullanıldığı zaman, termoplastiklerin viskoelastik şekil değiştirme davranışı dikkate alınmalıdır. Termoplastik malzemeye kuvvet uygulandığı zaman, zincirler arası zayıf bağlar kısmen kopar, zincirler birbiri üzerinde kayar ve bu arada zayıf bağların bir kısmı tekrar oluşur. Sabit gerilme altında bu olay zamana bağlı olarak yavaşça sürekli ilerler.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 8 Bu davranış polimerlerde sünmeye sebep olur. Bu şekilde sabit gerilme altında ve oda sıcaklığında sürekli artan şekil değiştirmeye viskoz şekil değiştirme denilir. Polimerlerin' bu özelliği birleştirici eleman deliklerinde çarpılmaya neden olur. Böylece birleştirici eleman delikte gevşek kalır. Birleştirme hasara uğrar. Mekaniksel Birleştirme
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 9 * Zamana bağlı olarak meydana gelen şekil değiştirme, gerilme azalmasına sebep olur. Buda birleştirici elemanın gevşemesi demektir. * Oysa verimli bir birleştirme için, sıkıştırma esnasında uygulanan kuvvetin zamanla hiç değişmemesi istenir. * Gevşeyen termoplastik birleştirici eleman, düşük mukavemetlerinden dolayı yırtılarak yerinden çıkabilir. * Bu problem genellikle ince malzemelerde görülür. Mekaniksel Birleştirme
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 10 Mekanik birleştirici eleman olarak termoplastik polimer kullanıldığında, vidanın somun ve baş kısmının yataklandığı yüzeyleri büyütmek gerekir. Bu nedenle yükü yaymak amacıyla, vidanın hem baş kısmının altına hem de somun tarafındaki yüzey kısmına rondela yerleştirilmesi gerekir. Bu şekilde viskoelastik şekil değiştirme problemi kısmen giderilir. Birleştirici elemanların yerleştirildiği deliklerde, yerel şekil değişimini önlemek için, bir yatak kovam deliklere yerleştirilmelidir. Özellikle ince kesitli birleştirmelerde, vidayı sıkma yükü belirli bir değerde olmalı, aşırı olmamalıdır. Aksi taktirde gerilim artarsa, viskoelastik şekil değişimi şiddetlenir ve birleştirme elemanı yırtılarak yerinden çıkar. Mekaniksel Birleştirme
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 11 Şekilde polimer birleştirici eleman kullanılarak yapılan mekanik birleştirmelerde, en fazla görülen hasarlar ve bu hasarları minimuma indirmek için bazı teknikler gösterilmektedir. a) Sabit sıkma yükü altında zamana bağlı olarak meydana gelen hasar. b) Yataklama yükü altında zamana bağlı olarak meydana gelen hasar. c) Birleştirici polimer vidanın alt ve üst kısımlarında rondela kullanımı. d) Yataklama kovanı kullanımı. e) Ayırma kuvveti ile birleştirici elemanın yerinden çıkmaya çalışması. Mekaniksel Birleştirme
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 12 Metal birleştirici elamanlara göre polimer birleştiricilerin bazı üstünlükleri vardır. Polimerler korozyona dayanıklı olduklarından, birleştirilen bölgede elektrokimyasal uyumsuzluk problemi oluşturmazlar. Aynı zamanda ısıl uyumsuzlukta problem olmaz. Çünkü birleştirilecek malzemeler ile, birleştirici eleman uyumlu olur. Mekaniksel Birleştirme
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 13 Polimerlerm mekanik birleştirilmesinde kullanılan değişik birleştirme dizaynları. a) Doğrusal bindirme b) Ofset bindirme c) Alın alına birleştirme d) Ç iftli birleştirme e) B ü y ü k başlı vida ve rondela f) Yataklama kovanı Mekaniksel Birleştirme
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 14 Temosetlerin Yapıştırma ile Birleştirilmesi Pek çok termoset polimerler yapıştırma tekniği ile kolayca birleştirilirler. Yapıştırma, termoset polimerler için en popüler metottur. Termosetler eritilemezler, fakat yapıştırma işlemine yardımcı olması amacıyla, malzemeyi kısmen yumuşatan çözücüler kullanılır. Termoset ile bir termoset malzemeyi veya polimer olmayan bir malzemeyi birleştirirken, uygun yapıştırıcı maddeyi malzemelerin her iki yüzeyine sürerek bastırmak en pratik yapıştırma yoludur. En iyi termoset polimer yapıştıncıları, termosetlerden yapılanlardır. Örneğin, termoset epoxi malzemesini birleştirmede kullanılan yapıştırıcılar, acrylic, epoxi, polyester,. phenolformaldehydes ve cyanoacrylates'lerdir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 15 Temosetlerin Yapıştırma ile Birleştirilmesi Tabloda çeşitli termoset malzemeler için tavsiye edilen yapıştırıcılar gösterilmektedir. Termoset MalzemeKullanılan Yapıştırıcı Phenolic veya Phenol formaldehyde Neoprene, Urethane elastomers, Epoxies, Cyanoacrylates, Phenolics yapıştıncılar. Poyurethanes Elastomeric, apoxies, neoprene yapıştırıcılar. Silicone resins Silikon kavuçuk ve silikon reçine yapıştırıcılar Çeşitli termoset malzemeler için kullanılan yapıştırıcılar.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 16 Yapıştırıcı alaşımlar da termosetlerin termoplastiklerle birleştirilmesinde çok iyi sonuçlar verir. Yapıştırılarak birleştirilen gerek takviyeli gerekse takviyesiz termoset polimerler, mekanik birleştirme yöntemi ile karşılaştırıldığında, daha fazla yük taşıma kapasitesine sahiptirler. Çünkü yapıştırılmış malzemelerde, yük üniform olarak tüm yüzeye dağılır. Bu da daha düşük bir gerilim oluşturur. Yapıştırılarak birleştirilen termoset malzemelerde, yapıştırıcının mukavemeti göz önüne alınarak, servis şartlarında uygulanacak gerilme belirlenmelidir. Hasarın oluşmaması için hiçbir zaman bu gerilmenin üzerine çıkılmasına izin verilmemelidir. Temosetlerin Yapıştırma ile Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 17 Temosetlerin Yapıştırma ile Birleştirilmesi Yapıştırma tekniği ile birleştirilecek polimerlerin değişik yapıştırma dizaynları. a)Tekli bindirme b) Çiftli bindirme c) Adımlı bindirme d) Açılı bindirme e) Tek taraftan destekli f) Çift taraftan destekli
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 18 TERMOPLASTİK POLİMERLERİN BİRLEŞTİRİLMESİ Önceden de ifade edildiği gibi termoplastik polimerler, ısıtıldıklarında yumuşayan ve soğutulduklarında ise tekrar katılaşan bir özellik sergilerler. Termoplastikler, mekanik birleştirme teknikleri ile birleştirilebildikleri gibi, yapıştırma ve kaynak yöntemleri ile de birleştirilebilirler.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 19 Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi Mekanik olarak termoplastiklerin birleştirilmesinde, vida açılmış veya vida açılmamış birleştirme elemanları kullanılır. Termoplastikler, termosetlere göre daha düşük mukavemetlidirler ve oda sıcaklığında zamana bağlı olarak meydana gelen şekil değişimi özelliğine sahip oldukları için, mekanik birleştirme dizaynı dikkatli yapılmalıdır. Örneğin birleştirici elemanın gireceği delikler malzemenin kenarlarına yakın olmamalıdır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 20 Termosetlerin mekanik birleştirilmesinde olduğu gibi, termoplastiklerde de birleştirici elemana uygulan yük yataklama yüzeyine dağıtılmalıdır. Bu nedenle geniş bir yüzeye sahip kafalı vidalar ve somunlar seçilmelidir. Hem alttan hem de üstten mutlaka rondela takılmalıdır. Yataklama kovanı (yüzüğü) delik içerisine yerleştirilmelidir. Birleştirme elamanı malzemesi olarak, birleştirilecek termoplastik malzemenin aynısı tercih edilmelidir. Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 21 Termoplastiklerin hasar şekilleri Şekil de gösterildiği tarzdadır. Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 22 Bilgisayar elektronik devre koruyucusu üzerindeki bu mafsallı kol sadece bağlayıcı olarak görev yapmaz aynı zamanda bir tutucu olarak ta hizmet görür. Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 23 Bilgisayar kapağı, kapağın her iki tarafındaki butonlara basılmak yoluyla kolaylıkla açılır. Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 24 Bazı bağlayıcı türleri Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 25 Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 26 Menteşeli birleştirme örnekleri Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 27 Vida ve cıvata için yaygın baş türleri Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 28 Rondela ve somunlu cıvatalı bağlantıların yanlış ve doğru bağlama şekillerini göstermektedir. Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 29 Pek fazla kullanılmayan birleştirme örneği Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 30 Birleştirilmiş tek kullanımlık medikal alet Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 31 Vida ağız ve diş biçimleri Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 32 Çelik bağlama elemanı Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 33 Tavsiye edilmeyen birleştirme tekniği Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 34 Farklı birleştirme teknikleri Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 35 Farklı birleştirme teknikleri Termoplastiklerin Mekanik Birleştirilmesi
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 36 Termoplastiklerin Yapıştırılması Termoplastikler, ya bir çözücü (solvent) yardımı ile yada ısıtılarak önce yumuşatılırlar, sonra yapıştırılırlar. Sağlam bir yapıştırma elde etmek için, yapıştırılacak yüzeyler fiziksel veya kimyasal olarak yapıştırmaya elverişli hale getirilmelidir. Özellikle kristal bir yapıya sahip olan termoplastiklerde (polyester, teflon, polyolefin gibi) bu işlem oldukça önemlidir. Yüzey hazırlığı tamamlandıktan sonra uygun bir yapıştırıcı kullanarak birleştirme gerçekleştirilir. Temoplastiklerin yüzeylerini yapıştırmaya elverişli hale getirmek için dört farklı metot kullanılır: (1) kimyasal maddeler veya alev işlemi vasıtasıyla oksidasyon oluşturmak, (2) yüzeyi yapıştırmaya daha yatkın yapmak için elektrik şarjı uygulamak, (3) çapraz molekül zincir bağı ile yüzeyi kuvvetlendirmek için, iyonize edilmiş soy gaz tatbik etmek ve (4) yüzeye metal iyonu vermek.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 37 Termoplastiklerin Yapıştırılması Termoplastiklerin yapıştırılmasında kullanılan yapıştırıcılar, termoplastikler cinsindendir. Örneğin cellulous acetate, cellulous acetate butyrate, cellulous nitrate, polyvinyl acetate, polyvinyl acetal, polyvinyl alcohol, polyamide, acrylic ve phenoxy. Termoplastiklerin yapıştırılmasında kullanılan diğer bir seçenekte, çözücü sementleme (solvent cementing) tekniğidir. Amorf yapılı termoplastiklerde kullanılan bu teknikte, uygun bir çözücünün yüzeylere sürülmesiyle, yüzeylerde bir yumuşama elde edilir. Sonra atomlar arası bir bağ oluşturmak için presleme yapılır. Çözücünün buharlaşmasından sonra, yapıştırma işlevini termoplastik reçine sağlar. Bu şekilde meydana getirilen bağlar, birincil kovelent bağlardır. Fakat bağların çoğunu, birbirine dolanmış uzun molekül zincirleri oluşturur. Birleşme mukavemeti, yapıştırma ile elde edilene göre biraz fazladır. Çünkü bu teknik sayesinde ikincil bir bağ meydana getirilir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 38 Termoplastiklerin Kaynağı Termoplastiklerin kaynağında, ana malzeme yumuşatılarak veya ergitilerek birleştirme gerçekleştirilir. Isıtılarak ergitme veya yumuşatma işlemi yapıldıktan sonra, bu bölgeye basınç tatbik etmek suretiyle kaynak işlemi yapılır. Termoplastiklerin erime kaynağında, akıcı kıvama getirilen polimer malzemeye basınç uygulamak suretiyle, polimer zincirlerinin birbirleri arasına difüze olmaları sağlanır. Bu sayede polimer zincirleri birbirine dolanır. Zincirler arasında ise birincil ve ikincil kovelent bağlar mevcuttur. Genelde birleştirme mukavemeti, yapıştırma tekniği ile yapılan birleştirmelere göre daha fazladır. Hatta birleştirme mukavemeti, ana polimer malzeme mukavemetine oldukça yakındır. Termoplastiklerin kaynağında kullanılan yöntemler ısıyı oluşturma esasına dayanarak iki ana gruba ayrılırlar:
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 39 Termoplastiklerin Kaynağı 1) Dışarıdan müdahale edilerek ısıtmanın yapıldığı yöntemler a) Sıcak plaka veya çubuk kaynağı b) Sıcak gaz üfleyerek yapılan kaynak c) Direnç Kaynağı d) Yüksek frekans kaynağı e) Endüksiyon kaynağı f) Difüzyon kaynağı 2) Mekanik hareketle ısı oluşturma yöntemleri a) Sürtünme kaynağı b) Titreşimli sürtünme kaynağı c) Ultrasonik kaynak
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Prof. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 40 Sıcak Plaka veya Çubuk Kaynağı Metal veya seramikten yapılmış plaka veya çubuk elektrotlar önce ısıtılır. Birleştirilecek termoplastik malzemeler, iki elektrot arasına yerleştirilir. Isıtılmış bu elektrotlar, kaynak bölgesi ile temas ettirilir ve polimer malzeme ısıtılır. Elektrotlara uygulanan bir baskı ile ısıtılan bölge birleştirilir. Uygulanan baskı süresi, birleşmenin mümkün olabileceği. bir süre olmalıdır. Ne az nede çok olmamalıdır. Elde edilen kaynak mukavemeti, ana malzemeye yakın olur. Şekilde yöntemin şematik resmi görülmektedir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 41 Sıcak Plaka veya Çubuk Kaynağı Sıcak plaka veya çubuk kaynağı, farklı özelliklerdeki termoplastiklerin birleştirilmesinde oldukça avantajlı bir metottur. Çünkü malzeme yüzeyine temas eden elektrot, o plastiğin ergime sıcaklığına göre ısısı ayarlanır. Yani her bir elektrot temas ettiği plastik malzemenin ergimesini sağlar. Dolayısıyla elektrotların birbirlerinden bağımsız olarak ısıtılmaları mümkündür. Bu yöntemde ilave malzemeye ihtiyaç duyulmaz. Plaka veya çubuk elektrotlar, birleştirilecek plastiklerin dizayn şekline göre, şekillendirilmeleri gereklidir. Bu yöntem genellikle akü kutusu, yakıt tankları, yakıt dolu boruların birleştirilmesinde kullanılır. Ayrıca su, kimyasal ve lağım borularının kaynağında da kullanılır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 42 Sıcak Gaz Üfleyerek Yapılan Kaynak Bu yöntemde, ısıtılmış gaz veya hava birleştirilecek bölgeye basınçla püskürtülerek, ergimenin meydana gelmesi sağlanır. Gaz olarak genellikle azot, karbondioksit, hidrojen, helyum ve argon kullanılır. Plastiklerin oksitlenmeye karşı hassasiyetleri nedeniyle oksijen gazı genelde kullanılmaz. Sıcak gaz üflemesi yapılmadan önce, ilave bir dolgu maddesi mutlaka kaynak ağzına yerleştirilmelidir. İlave dolgu maddesi, kaynak edilecek termoplastiğin aynı bileşiminde olmalıdır. Eğer farklı özelliklerdeki termoplastikler birleştiriliyor ise, her iki malzeme ile uygunluk arz edecek bir dolgu maddesi kullanılmalıdır. Bu yöntemde genellikle "V" kaynak ağzı veya köşe kaynağı tercih edilir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 43 Sıcak Gaz Üfleyerek Yapılan Kaynak Bazı termoplastiklerin birleştirilmesinde kullanılan gaz sıcaklıkları Tablo 6'da gösterilmektedir. Gaz akış oranı ise, 15 litre/dakika ile 60 litre/dakika arasında değişen bir oranda olabilir. Küçük ebatlardaki PVC (Polyvinyl chloride) boru birleştirilmelerinde, sıcak hava üflemesi saç kurutma makinesi ile yapılabilir. Büyük ebatlı PVC boru birleştirmelerinde ise, yüksek voltajlı endüstriyel sıcak hava üfleme kompresörleri kullanılmalıdır. Gaz sıcaklığı kaynak edilecek termoplastiğin özelliklerine göre seçilmelidir. Genellilcle pratik olarak °C arasında bir sıcaklık kullanılır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 44 Sıcak Gaz Üfleyerek Yapılan Kaynak TermoplastiklerGaz Sıcaklığı, o C Polypropylene (PP) Polymethyl methacrylate (PMMA) Polyvinyl chloride (PVC), yumuşak Polyvinyl chloride (PVC), sert Polyethylene (PE), yumuşak Polyethylene (PE), sert Bazı termoplastiklerin birleştirilmesinde kullanılan gaz sıcaklıkları.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 45 Yüksek Frekans Kaynağı
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 46 Yüksek Frekans Kaynağı Yüksek frekans kaynağında, çift kutuplu moleküllere sahip olan polimerler, yüksek frekans radyasyonu ile (27 MHz) ısıtılırlar. Yüksek frekans radyasyonu, kaynak edilecek bölgeye odaklandırılarak, malzemenin ısınması sağlanmaktadır. Yüksek frekans kaynağı endüksiyon kaynağına benzer. Fakat endüksiyon kaynağının kullanılan iletken levha bu yöntemde kullanılmaz. PVC, nylon ve çift kutuplu moleküllere sahip termoplastiklerin kaynağında yüksek frekans metodu kullanılır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 47 Endüksiyon Kaynağı Endüksiyon kaynağı, yüksek frakans kaynağına benzer. Fakat yüksek frekans kaynağında kullanılmayan iletken bir levha, endüksiyon metodunda kullanılır. Bu iletken levha sayesinde, Ι 2 x R güç bağıntısı prensibine göre, endüksiyon akımı etkisiyle oluşan yüksek frekans radyasyonu tarafından termoplastik.malzeme ısıtılır. Bu sayede termoplastik malzeme, ısı ile direk temas etmemiş oluyor.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 48 Direnç Kaynağı Plastik ile kaplanmış iletken bir malzemenin, elektrik akımına karşı göstermiş olduğu direnç neticesinde, malzeme ısınır ve kaynak işlemi yapılır. Bu yöntem, araba tamponları ve panelleri içerisindeki karmaşık şekilli birleştirmelerde, plastik borularda, depolama tanklarında ve tıbbı aletlerin kaynaklı birleştirilmelerinde kullanılır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 49 Sürtünme Kaynağı Sürtünme kaynağı metodunda, termoplastiğin yumuşatılması için gerekli ısı, malzemelerin birbirine sürtülmesi ile elde edilir. Birleştirilecek termoplastik parça bir altlığa sabitlenir. Diğer parça ise döndürülerek belirli bir baskı ile sabit parçaya sürttürülür. Sürtünmeden dolayı oluşan ısı ile birleşme sağlanır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 50 Sürtünme Kaynağı Bu yöntemde dönme hızı 1-20 metre/saniye, sürtünme basıncı kPa ve kaynak süresi 1-20 saniye arasındadır. Isıtma sürtünen bölgede yoğunlaştığı için, malzemenin bir kenarından öbür kenarına doğru ısı değişir. Bu ısı değişikliğinden dolayı, kaynak bölgesinde kalıntı gerilmeler meydana gelir. Bu yöntemin avantajları olarak yüksek kaynak kalitesi, basitliği, işlemin tekrar yapılabilirliği sayılabilir. Dönme hareketi verilebilecek geometrik sistemlere yöntemin uygulanabilmesi dezavantaj olarak söylenebilir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 51 Titreşimli Sürtünme Kaynağı Sürtünme kaynağının diğer bir uygulama şeklidir. Uygun bir basınç, frekans ve amplitüd altında, bir termoplastik malzeme diğerine sürtündürülerek, yeterli ısı enerjisi elde edilmesi bu yöntemin esasını oluşturur. Termoplastik parçanın birisi sabitlenir, diğeri ise doğrusal yönde yapılan küçük salınım hareketleri ile sabit parçaya sürtülür. Yeterince ısı elde edilince, titreşim hareketi durdurulur. Kaynak parçaları aynı hizaya getirilerek birleştirme işlemi gerçekleştirilir. Şekil 10'da da görüleceği gibi hareket dairesel değil, doğrusal bir harekettir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 52 Titreşimli Sürtünme Kaynağı Titreşimli sürtünme kaynağı, amorf ve yarı kristal yapılı termoplastiklerin kaynağı için oldukça elverişlidir. Kaynak işleminde titreşim hareketi birkaç milimetrelik mesafeler arasında olup, Hz arasında bir frekans uygulanarak yapılır. Bu yöntem, diğer yöntemler ile kolayca kaynak edilemeyen acetal, polyethylene, nylon ve polypropylene gibi kristal yapılı termoplastiklerin kaynağında kullanılır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 53 Ultrasonik Kaynak Ultrasonik kaynağı, basınç ve titreşim uygulanan çeneler arasına yerleştirilen termoplastik parçaların, ısı enerjisi verilmeksizin birleştirilmesi esasına dayanır. Birbirine paralel ve bindirme pozisyonunda olan polimer malzemeler, ses üstü titreşime sahip bir çene ile altlık arasına sıkıştırılır. Parçalara uygulanan basınç ile dikiş kaynağı yapılmaktadır. Elektriksel olarak üretilen titreşim, mekanik enerjiye dönüştürülmesinden yararlanılmaktadır. Bu işlem için kullanılan yüksek frekans jeneratörlerinin çıkış frekansları kHz aralığında bulunmaktadır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 54 Ultrasonik Kaynak Kaynağın kısa zamanda yapılması, az yığılmanın olması, donanımın otomatik ayarlanabilirliği bu yöntemin termoplastiklerin kaynağında kullanılmasındaki avantajlardır. Araba kontrol panelleri, teyp veya kasetçalarların gövdeleri, bagaj etiketleri, plastikten yapılan aydınlatma kutuları ultrasonik kaynak yönteminin kullanıldığı alanlardır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 55 ELASTOMER POLİMERLERİN BİRLEŞTİRİLMESİ Çoklu moleküllerden oluşan elastomerler, oda sıcaklığında uygulanan bir kuvvet ile şekilden şekile sokulabilirler ve tekrar eski hallerine gelebilirler. Elastomerler uzun molekül zincirlerine sahip olmalarına rağmen, yapı itibariyle basittirler. Molekül zincirlerinin çapraz bağlantıları ve dalları yoktur. Uygulanan bir yük ile bu moleküller kolayca belirli bir hizaya getirilebilirler. Malzemede şekil değişikliği meydana gelir. Yük kaldırıldığında ise, moleküller tekrar eski hallerine dönerler.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 56 ELASTOMER POLİMERLERİN BİRLEŞTİRİLMESİ Elastomerler, termoset ve termoplastik türünden olabilir. Fakat en sık kullanılan elastomerler, termoplastik cinsindendir. Bu esnek malzemelerin birleştirilmesi, genellikle yapıştırma tekniği ile olur. Basınca hassas olan yapıştırıcılar, elastomerlerin birleştirilmesinde seçilmelidir. Gerek elastomerlerin birbirleri ile, gerekse başka bir malzeme ile yapıştırılmasında kullanılan tipik yapıştırıcılar şunlardır: değişik kauçuklar, neoprene, acrylic, cyanoacrylate ve epoxy. Dikkat edilmesi gereken en önemli nokta, birleştirme bölgesinin de elastomer gibi esnek bir özelliğe sahip olacak şekilde yapıştırıcının seçimidir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 57 PLASTİK KÖPÜKLERİN BİRLEŞTİRİLMESİ Plastik köpükler, termoset veya termoplastiklerden ya açık yada kapalı hücreler meydana getirilerek imal edilirler. Bu işlem için genellikle gaz reaksiyonları kullanılır. Plastik köpükler yumuşaktır, kolayca sıkıştırılabilirler ve katı yapısal şekillere sokulabilirler. Plastik köpükler, yapıştırma tekniği ile birleştirilirler. Termoplastik köpükler için, çözücü sement yöntemi iyi sonuç verir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 58 PLASTİK KÖPÜKLERİN BİRLEŞTİRİLMESİ Yapıştırma işlevi esnasında, yapısal köpüklerdeki hücrelerin tahrip olmamasına dikkat edilmelidir. Çünkü bu hücreler sayesinde köpük hafiflik kazanır, iyi bir ısıl izolasyon sağlar ve darbelere dayanır. Yapıştırıcı olarak su esasına dayalı polyvinyl acetate ve neoprene yapıştırıcılar kullanılmalıdır. Termoset köpükler için genellikle epoxy ve diğer yapıştırıcılarda kullanılabilir. Yapıştırıcıları daima bir çözücü ile inceltmek tavsiye edilir.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 59 FARKLI ÖZELLİKTEKİ POLİMERLERİN BİRLEŞTİRİLMESİ Termosetlerle termoplastikleri, termosetlerle elastomerleri veya termoplastiklerle elastomerleri birleştirirken kullanılan en yaygın metot yapıştırma tekniğidir. Farklı özellikteki polimerlerin birleştirilmesinde, ana malzemelerin yapılarına yakın bir yapıştırıcının kullanılması gerekir. Örneğin, termoset ile termoplastiğin yapıştırılmasında kullanılan yapıştırıcıda, hem termoset hem de termoplastik bulunması gerekir. Ayrıca farklı özellikteki polimerlerin birleştirilmesinde, mekanik olarak birleştirme tekniği de kullanılır.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 60 FARKLI ÖZELLİKTEKİ POLİMERLERİN BİRLEŞTİRİLMESİ Termoset PolimerlerTermoplastik Polimerler Yapıştırılacak polimer YapıştırıcıYapıştırılacak polimer Yapıştırıcı EpoxyModifiye edilmiş acrylic Epoxy Termoset polyester Phenol- formaldehyde Cyanoacrylate CellulosicDoğal kauçuk Neoprene kauçuk Nitrile kauçuk Resorcinol- formaldehyde Cyanoacrylate PhenolicNeoprene elastomer Urethane elastomer Epoxy Cyanoacrylate Phenolic PolyamidePhenolic Epoxy Polyurethane Cyanoacrylate Resorcinol- formaldehyde MelamineEpoxy Polyurethane Neoprene Cyanoacrylate Urea-formaldehyde PolycarbonateEpoxy Urethane Silicone Cyanoacrylate Polimerlerin birleştirilmesinde kullanılan polimer yapıştıncılar.
Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi /61 Doç. Dr. Hüseyin UZUN – Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanı 61 DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM