LEHİMLEME İŞLEMİ VE TEKNOLOJİSİ

İÇİNDEKİLER: LEHİM BAĞLANTILARI: TANIM LEHİM ÇEŞİTLERİ -YUMUŞAK LEHİM -SERT LEHİM LEHİMİN AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI KAYNAK İLE LEHİM ARASINDAKİ FARKLAR LEHİMLEME İŞLEMİNİN YAPILMASI YAPIM AŞAMASINDA UYULMASI GEREKEN KURALLARI LEHİMLEME İŞLEMİNDE MUKAVEMET HESAPLARI ÖRNEK SORULAR VE ÇÖZÜMLERİ ELEKTRİK VE ELEKTRONİKTE LEHİMLEME -ÖZELLİKLERİ -UYGULAMA METODLARI

YAPIŞTIRMA BAĞLANTILARI: TANIM YAPIŞTIRMANIN AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI YAPIŞTIRMA İŞLEMİNİN UYGULANMASI YAPIM AŞAMASINDA DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR YAPIŞTIRMA BAĞLANTILARDA MUKAVEMET HESAPLARI ÖRNEK SORULAR VE ÇÖZÜMLERİ

LEHİM BAĞLANTILARI TANIM: Lehimleme;bağlanacak parçalar arasına uygulanan, ısı yardımıyla eritilmiş lehim malzemesinin adhezyon ve difüzyon yolu ile parçalarla bir alaşım oluşturarak, parçaların malzeme bağı ile çözülmeyecek şekilde birleştirilmesi tekniğidir.

Adhezyon: Ana malzeme ile yapıştırıcı arasında yüzeye yapışma kuvvetine denir. Difüzyon: Lehim alaşımı ile lehimlenecek malzeme arasında meydana gelen maddesel alışveriştir.

Lehim bağlantılarında birleştirilecek malzemeler eritilmez. Bu işlemde ergimiş halde bulunan lehim malzemesi, difüzyon yapıya temasta bulunan parçaların yüzeyi arasına girer ve parçalarda bir alaşım meydana getirerek bağlantıyı sağlar. Lehimin ergime sıcaklığı daima bağlanan parçaların ergime sıcaklığından düşük olmalıdır.

LEHİM ÇEŞİTLERİ: Lehimler, lehim alaşımlarının erime sıcaklığına göre iki ana gruba ayrılır. Erime sıcaklığı 450 0C’nin altında olanlar “yumuşak lehim” , üstünde olanlar ise “sert lehim” olarak adlandırılır. Yumuşak lehim Sert lehim

Yumuşak lehim: Ergime sıcaklığı 4500C nin altında, genellikle 3000C den düşüktür. Bağlantılara etkiyen kuvvetlerin önemli olmadığı ve sızdırmazlığın istendiği yerlerde sadece bağlantı elemanı olarak kullanılır. Örnek olarak; elektrik-elektronik bağlantıları, radyo telleri ve mekanik olarak az zorlanan fakat sızdırmazlığın önemli olduğu kutular (konserve kutuları) yumuşak lehimin yaygın olarak kullanıldığı yerlerdir.

Sert Lehim: Ergime sıcaklığı 4500C’nin üstünde olan lehim çeşididir Sert Lehim: Ergime sıcaklığı 4500C’nin üstünde olan lehim çeşididir.Sert lehimler daha büyük kuvvetlerin iletilmesi ve sızdırmazlık gereken yerlerde kullanılır.

Mukavemet bakımından sert lehim büyük kuvvetlerin iletilmesinde kullanılabilir. Örneğin; mil-göbek, boru-flanş bağlantılarında, yağ, yakıt ve hava taşıyan boru bağlantılarında, kimya sanayi, hassas cihaz tekniği, taşıt imalatı, uçak ve gemilerde, bisikletlerdeki boru konstrüksiyonlu taşıyıcı sistemlerde, taşıt radyatörlerinde sert lehimler uygulanmaktadır.

LEHİMİN AVANTAJLARI: 1-Lehim ile farklı cinsten malzemeler birleştirilebilmektedir. 2-Lehimlemede, birleştirilen parçalar eritilmediğinden parçalarda kaynaktaki gibi kristal yapıda önemli bir değişme olmaz.Fazla ısıl gerilme, iç gerilme oluşmaz ve ince parçalar yanmaz.

3-Kolay ve çabuk yapılabilen ucuz bir birleştirme şeklidir. 4-Görüntü olarak da parçalarda temiz yüzeyler elde edilir. 5-İyi ısıl iletkenlik ve sızdırmazlık sağlar.

LEHİMİN DEZAVANTAJLARI: 1-Lehimlenmiş malzemelerin, lehim alaşımlarının erime sıcaklığından daha sıcak ortamlarda kullanılması uygun değildir. 2-Lehim bağlantısının mukavemeti düşük olup genel olarak daha az zorlanan bağlantılarda uygulanır.

KAYNAK İLE LEHİM ARASINDAKİ FARKLAR: -Lehim işlemi sadece bir ek malzeme(lehim malzemesi) ile yapılır . -Lehim malzemesinin ergime sıcaklığı lehimlenecek malzemenin ergime sıcaklığından düşüktür. -Lehim malzemesinin mukavemeti kaynağa göre düşüktür.

LEHİMLEME İŞLEMİ: -ÖN HAZIRLIK: Lehimlemede esas olan parçalarla lehim arasında alaşım oluşturmaktır. Birleştirmede adhezyon ve difüzyon bağının iyi oluşabilmesi için yüzeylerin metalik temiz olması gerekmektedir.Bunun için birleştirilecek yüzeyler fiziksel ve kimyasal yollarla boya, kir, yağ, oksit tabakası ve yabancı maddelerden temizlenmelidir.

Fiziksel temizlemede; tel fırça, zımpara, eğe veya rayba kullanılırken, kimyasal temizlik için hidroklorik asit, potasyum hidroksit, çinko klorür eriyikleri, kloridik asit(tuz ruhu) kullanılır.

LEHİMLEME METODLARI: 1) Havya ile Lehimleme : Yumuşak lehimde uygulanır.Elektrik veya gazla ısıtılan havya el ile hareket ettirilerek lehim malzemesinin ergimesi ve lehim alanının ısınması sağlanır. Parça imalatı ve elektrik kontaklarının seri üretiminde yaygın olarak kullanılır.

2) Alevle Lehimleme : Yumuşak veya sert lehim alanı doğrudan gaz alevi ile ısıtılır ve lehim aralığına lehim malzemesinin ergiyip yayılması sağlanır.

3) Daldırarak Lehimleme : Bu metotta lehimlenecek yerler iyice temizlendikten sonra, lehim banyosuna daldırılır. Bu lehimleme metodu seri imalatta aynı anda bir çok bölgenin lehimlenmesi gerektiği yerde kullanılır ve çok ekonomiktir.

4) Fırında Lehimleme : Toz (pasta), halka veya tel şeklindeki lehim malzemeleri yerleştirilmiş parçalar elektrikle ısıtılan lehim fırınına konulur. Yumuşak ve sert lehiminin seri imalatta uygulanması için uygundur.

5) Elektrik direnç lehimi:Lehim malzeme- sinin elektrik akımıyla ısıtılıp ergitilmesi esasına dayanır.Seri imalatta uygundur. Ergime sıcaklığı 9000C’nin üstündeki sert lehimlere yüksek sıcaklık lehimi denir.Vakum ve koruyucu gaz altında lehim yapılır.

Lehim Bağlantılarının Şekillendirilmesi: Lehim bağlantılarının mukavemeti lehimlenecek yüzeylerin büyüklüğüne ve lehim aralığına bağlıdır. Levhaların bağlantılarında lehimlenecek yüzeyleri büyütmek için bindirme dikiş şekilleri kullanılır. Bağlantıya etki eden kuvvet, lehimi sadece kesmeye zorlamalıdır.

Levhaların lehim bağlantıları Boruların lehim bağlantısında, lehim yerinin kesmeye zorlanması gerekir.

Yuvarlak Çubukların Lehim Bağlantısı Yuvarlak çubukların bir başka parçaya bağlanmasında şekil (a) da görüldüğü gibi alından birleştirme tavsiye edilmez. En uygun birleştirme; yuvarlak çubuğun lehim akmasına müsaade edecek kadar bir boşluk teşkil edecek şekilde bir delik içerisine yerleştirilip şekil (b) ve (c) lehimlemenin yapılmasıyla elde edilir. Depo, kutu ve benzeri imalatta levhaların birleştirilmesindeki esaslar göz önüne alınmalıdır.

Lehim bağlantılarında uygulanacak en uygun lehim kalınlığı, lehim cinsine ve lehim yapma metoduna göre 0,05 ile 0,2 mm arasında değişir. Bu nedenle lehimlenecek yüzeylerin çok düzgün olması, birbirine uyması ve lehim aralığının her yerde aynı değerde olmasını sağlar.

Şimdi birkaç örnekle uygun ve uygun olmayan bağlantı konstrüksiyonlarını inceleyelim.

Mukavemet Hesabı : Lehim bağlantı-larına etkiyen kuvvetler, bağlantıda kesme gerilmesi meydana getirir. Bağlantı yapılan parçalarda meydana gelen gerilmenin hesaplanmasının yanı sıra lehimlediği yüzeydeki kesme gerilmesinin de hesaplanması gerekir. Üst üste bindirmek suretiyle birleştirilen iki levhaya etkiyen F kuvvetinin lehimleme meydana getirdiği kesme gerilmesi; ℓ = ifadesinden hesaplanır

ℓ = ℓ =

Eğer bir mil üzerine bir göbek elemanı lehimle bağlanmış ve bağlantının ilettiği döndürme momenti Md ise lehimde meydana gelen kesme gerilmesi (1) formülünden hesaplanır. Lehim bağlantıları için kesme emniyet gerilmesi, lehim malzemelerinin kopma mukavemet değerlerinin, belirli bir emniyet katsayısına bölünmesiyle elde edilir. emniyet katsayısı genellikle s = (2-3) arasında alınır.

PROBLEM 1 : Şekildeki sert lehim bağlantısında kayma emniyet gerilmesi em= 400 kgf/cm2 olduğuna göre bağlantının iletilebileceği momentin değerini bulunuz.

ℓem = 400 kg/cm2 ℓ = Md= Md= 94,2 (kgf.cm.) Fu= A. ℓem, A = .d.b Fu=

PROBLEM 2 : İki yarım parçadan lehimlenerek yapılacak bir tüp içerisine, basınç verilecektir. Tüpün iç çapı 50 mm. Tüp içerisindeki basınç 40 kg/cm2, lehim için kesme emniyet gerilmesi 80 kg/cm2 olduğuna göre lehimin yapılacağı ℓ uzunluğunun değerini bulunuz.

Çözüm: A = A = .D.ℓ (Yanal alan)......(2) Fe = olur. (2)ve (3), (1) de yazılırsa ℓ =

PROBLEM : 3

ℓ1 = 20 mm ℓ2 = 15 mm P = 15 kg/cm2 D = 60 mm Şekilde iki tür lehim bağlantısı gösterilmiştir. Verilen değerlere göre her iki lehimde meydana gelen gerilmelerin değerlerini hesaplayınız.

Çözüm : 1 = Aℓ = ℓ2  L , ℓ = ℓ = kg/cm2

D1 ℓ1, ℓ2, L1 ℓem verilir. Pmax istenir D1 ℓ1, ℓ2, L1 ℓem verilir. Pmax istenir. P değerinin küçük değeri alınır. Fe’= Fe= p

ELEKTRİK VE ELEKTRONİKTE LEHİM -Elektriki işlerde kullanılan lehim genellikle kalay(Sn) ve kurşun (Pb) alaşımıdır. Kurşun ve kalayın erime noktaları sırasıyla 3270C ve 2320C’dir. %63 kalay ve %37 kurşun alaşımı 183 0C’de erir. Dikkat çekilecek nokta bu alaşımın erime noktasının, alaşımı oluşturan metallerinkinden düşük olmasıdır.

Elektronikte lehim yapılırken lehim pastası adı verilen bir malzeme kullanılır. Lehim pastası kimyasal bir yağdır. Ergime sıcaklığı düşüktür. Lehimlemede lehimin yüzeye yapışmasını sağlarken, lehimde ve yüzeyde oksit oluşmasını engeller. Lehimleme yapılırken lehim ile pasta yan yana olmalıdır.

Elektrik ve elektronikte lehimleme yöntemleri 1-El ile lehimleme: 2-Dalga lehimleme 3-Robotik lehimleme

El ile lehimleme en çok kullanılan yöntemdir El ile lehimleme en çok kullanılan yöntemdir. Bu yöntem havya ile uygulanır. Havya ısıtma birimi, ısıtıcı bloğu ve ısı aktarma ucu olmak üzere üç parçadan oluşur. Havya lehimin eritilmesi ve lehim yapılacak bölgede lehime şekil vermeye yarar.

Dalga ile lehimleme endüstri uygulamalarında seri üretimde işgücü tasarrufu sağlamak için kullanılan yöntemdir. Bu yöntemde lehimleme işlemi; pasta uygulaması, ön ısıtma ve lehimleme olmak üzere 3 basamaktan oluşur.

Robotik lehimleme, lehimleme işlemlerinin daha güvenli ve özenli yapılması gereken yerlerde kullanılır. Örnek olarak bilgisayar parçalarının imalatını verebiliriz. Burada lehimleme işlemini istenilen hızda hareket edebilen motorlar vasıtasıyla robot kollar yapmaktadır.

YAPIŞTIRMA BAĞLANTILARI: Yapıştırma aynı veya farklı iki malzemenin metalik olmayan bir ara malzeme (zamk) ile çözülmeyecek şekilde birleştirilmesiyle elde edilir. Zamk parçaların yapıştırılacak yüzeylerine ince bir tabaka şeklinde (0,1…0,3mm) sürülür.

Malzemeye sürülen yapıştırıcı malzeme ile kimyasal reaksiyona girer Malzemeye sürülen yapıştırıcı malzeme ile kimyasal reaksiyona girer. Böylece ana malzeme ile yapıştırıcı arasında yüzeye yapışma kuvveti (adhezyon) ve yapıştırıcının kendi molekülleri arasındaki iç mukavemet bağı (kohezyon) oluşur.

Adhezyon kuvvetinin büyük olması bağlantının mukavemetini artırır ve bunun sağlanması için yapıştırıcının ana malzemenin yüzeyine iyice yayılması gerekir.

Yapıştırma bağlantılarının üstünlükleri; - İşlemi kolay ve ucuzdur - Ana malzemede herhangi bir delik, çentik vb. açılmadığından kesit zayıflaması söz konusu değildir. Mukavemet kaybı yoktur. - Kaynakta olduğu gibi ergime sonucu kristal yapıda değişikliğe neden olmaz, ısıl gerilmeler ve gevrekleşmeler oluşmaz.

- Farklı malzemelerin birleştirilmeleri mümkündür. - Korozyona karşı korunma görevi yapar. Çatlak korozyonu tehlikesi yoktur. - Sönümleme ve izolasyon özelliklerine sahip olup istenirse iletken istenirse yalıtkan olarak faydalanılabilir. - Farklı malzemelerin birleştirilmeleri mümkündür. - Diğer bağlantı elemanlarının etkili olmadığı veya uygulanamadığı durumlarda kullanılabilir.

Yapıştırma bağlantılarının sakıncaları; - Genel olarak diğer bağlantı şekillerine göre mukavemetleri sınırlı ve ömürleri kısadır. Çalışma sıcaklığı artarsa mukavemeti daha da düşer. - Yüzeylerin hazırlanması hassasiyet gerektirir. - Birleştirme basınç ve/veya ısı gerektirir.

- Yapıştırıcı malzemelerin mukavemetlerinin düşük olması büyük yapıştırma yüzeyi gerektirir. - Yapıştırıcılar kimyasal ve termik etkilere karşı hassastır. - Yapıştırma işlemi özel aparatlar ve ısı kaynakları gerektirebilir. Bunlar da maliyeti artırır.

YAPIŞTIRICILAR VE YAPIŞTIRMA İŞLEMİ: - Yapıştırıcılar ve özellikleri: Yapıştırıcı malzemelerin (zamkların) esasını genel olarak “yapay reçineler” oluşturur. Bu reçineler içinde Fenol, Epoksit Polyester ve Akril en çok kullanılır ve piyasada Araldid, Redux, Epilox, Agomed gibi isimlerle veya 404 gibi sembollerle satılırlar.

Yapıştırıcılar sertleşme sıcaklıklarına göre sınıflandırılır Yapıştırıcılar sertleşme sıcaklıklarına göre sınıflandırılır. Tutkal gibi oda sıcaklığında sertleşen yapıştırıcılar “soğuk yapıştırıcılar”, 2000C ‘ye kadar yüksek sıcaklıkta sertleşen yapıştırıcılar ise “sıcak yapıştırıcılar” olarak adlandırılır.

Yapıştırma işleminin uygulanması; Yapıştırma bağlantısının istenilen şekilde olması oluşması için; - Yüzey hazırlanması(ön hazırlık) - Zamkın hazırlanması - Parçaların hazırlanması - Zamkın yüzeylere sürülmesi - Parçaların belirli bir süre bekletilmesi - Zamkın cinsine göre parçaların basınçlı ve basınçsız olarak birbirine temas ettirilmesi gibi işlemler uygulanır.

Ön hazırlıkta yapıştırılacak yüzeyler işlenir ve temizlenir. Zamkın hazırlanmasında; iki bileşenli zamklarda yapıştırıcı ve katılaştırıcı bileşenler yapıştırma işleminden önce birbirine karıştırılır. Zamkın yüzeylere sürülmesi zamkın cinsine fırça veya tabanca ile yapılır. Burada dikkat edilecek husus zamk kalınlığının çok ince olmasıdır.

Zamk sürüldükten sonra parçalar bir süre bekletilir Zamk sürüldükten sonra parçalar bir süre bekletilir. Zamkın cinsine bağlı olan bu süre imalatçı firma tarafından belirlenir. Parçalar zamkın cinsine bağlı olmak üzere basınç altında veya basınçsız olarak birbiri ile temas ettirilir. Bu işlem 5 dakika ile 1 saat arasında değişir.

Yapıştırma bağlantılarında çeşitli konstrüksiyonlar;

Yapıştırıcılar belirli bir sıcaklığın üstünde mukavemetlerini ve kimyasal özelliklerini kaybeder. Bu nedenle yapıştırma bağlantıları, belirli sıcaklıkların üstündeki çalışma yerlerinde kullanılmamalıdır.

Yapıştırma bağlantılarında mukavemet; Yapıştırma bağlantılarının mukavemeti pek çok faktöre bağlıdır. Yapıştırılan ve yapıştırma malzemelerinin özellikleri, yapıştırılan parçaların şekli ile yüzeylerinin hazırlanması, yapıştırıcı tabakanın kalınlığı ve hava şartları mukavemeti etkileyen faktörlerdir. Bu nedenle yapıştırma bağlantılarının mukavemet hesabı, sadece yol gösterici özelliktedir. Doğru sonuç elde edebilmek için seri imalatta, her yapıştırma durumu için deney yapmak gerekir.

Yapıştırma bağlantılarının mukavemet hesabı, prensip olarak lehim bağlantılarının mukavemet hesabıyla aynıdır. Birbirine yapıştırma yoluyla bağlanan parçaya etkiyen F kuvveti nedeniyle, yapıştırma yüzeyinde meydana gelen kesme gerilmesi, y =

bağıntısından hesaplanır bağıntısından hesaplanır. Bağlantının kesme emniyet gerilmesi; yapıştırıcı malzemelerin kopma mukavemetinin, emniyet katsayısına bölünmesiyle elde edilir. Emniyet katsayısı S = (2.....3) arasında seçilir.

Çoğunlukla bağlantıda, yapıştırma ile bağlantı parçalarının aynı mukavemette olması istenir. Parçaların kopma mukavemeti σK , levha kalınlığı S olması halinde yapıştırma uzunluğu, bağlantısıyla bulunur. F = A σkmal Aσkmal= A yleh F = A yleh b.S.σK = ℓ.b.Yleh  ℓopt = bulunur.

SORU-1: Şekilde bir yapıştırıcının kopma mukavemetini tayin için hazırlanmış deney çubuğu görülmektir. Deney sırasında bağlantının F= 810 kg’ da koptuğu ölçülmüştür. Buna göre yapıştırıcının kayma mukavemetini nedir?

ÇÖZÜM:

SORU-2: Şekilde bir yapıştırıcının mukavemetini tayin için hazırlanmış çift tesirli bir deney çubuğu görülmektedir. Bağlantı F=1430 kg’ lık bir yükte koptuğuna göre yapıştırıcının kayma mukavemeti ne kadardır?

ÇÖZÜM:

SORU-3: Şekilde yapıştırıcıların çekme mukavemetini tayin etmek için yapılan deneylerde kullanılan bir parça görülmektedir. Deney sırasında bağlantının F=1580 kg lık bir kuvvete dayandığı ölçülmüştür. Bu sonuca göre bağlantının çekme mukavemeti ne kadardır?

ÇÖZÜM:

SORU-4: Şekilde yapıştırma bağlantıların burulma-kopma mukavemetini tayin için kullanılabilecek bir deney parçasını göstermektedir. Bağlantı Mb=21400 kgmm lik bir momentte kırıldığına göre yapıştırıcının burulma-kopma mukavemetini bulunuz?

ÇÖZÜM-4: (1. YOL)

ÇÖZÜM-4: (2.YOL)