İMAL USULLERİ KAYNAK

KAYNAK Kaynak,malzemelerin ısı ve basınç veya her ikisinin birlikte etkisi altında bir malzeme ilavesi ile veya ilave malzeme kullanmadan gerçekleştirilen bir birleştirme işlemidir. Kaliteli bir kaynak için; Yeterli bir ısı ve basınç kaynağı Kaynak öncesi metalin yüzeyini gaz,yağ gibi kirliliklerden temizleme ve kaynak sırasında oksidasyondan koruma Tehlikeli metalurjik etkilerden (ısıtma ve soğutma esnasında oluşan kalıntı gerilmeler ve yüksek sıcaklıklarda yürütülen kaynak işlemleri metallerin çoğunluğununçevreden olumsuz etkilenmesine sebep olur;korozyon) kaçınma veya bu etkileri önlemek amacıyla tedbir alınması gerekir.

Kaynak Yöntemlerinin Sınıflandırlıması Ergitme Kaynağı: Kaynaklanacak malzemenin kaynak bölgesinin ısı tesiri ile ergitilerek ve ilave metal kullanarak veya kullanmadan yapılan işlemdir. Örneğin, gaz ergitme kaynağı (oksi-asetilen), direnç kaynağı, ark ergitme kaynağı. Katı hal kaynağı: Birleştirmeyi oluşturmak için ısı ve/veya basınç kullanılır; ancak esas metallerde ergime olmaz ve ilave malzeme kullanılmaz. Örneğin, dövme (demirci) kaynağı, difüzyon kaynağı, sürtünme kaynağı. .

Kaynak Yöntemlerinin Sınıflandırılması Kaynak yapılış amacına göre a) Birleştirme ve b) Dolgu kaynağı olmak üzere ikiye ayrılır. Birleştirme Kaynağı: İki veya daha çok sayıdaki parçayı birleştirerek çözünmez ve bütün haline getirmek. Dolgu Kaynağı:Bir iş parçasının veya malzemenin hacmindeki bir eksiği doldurmak veya hacmini genişletmek.

Katı hal kaynağında, yüzeydeki kirlilikler kaynak öncesi temizlenir Katı hal kaynağında, yüzeydeki kirlilikler kaynak öncesi temizlenir. Sıvı metal havuzcuğunun oluştuğu ergitme kaynağında, kirlilikler değişik kimyasal maddelerin (fluks) kullanımıyla uzaklaştırılır. Kaynak bir vakum ortamında yapıldığında, kirlilikler çok daha kolay uzaklaştırılır ve birleşme çok daha rahat sağlanır.

Temel Kaynak Birleşim Türleri

Gaz Ergitme Kaynağı Gaz ergitme kaynağı oksijen ve gaz yakıtın yanması sonucunda oluşan alevin ısı kaynağı olarak kullanıldığı bir kaynak prosesidir. Bu yöntemde en çok kullanılan gaz asetilendir (C2H2). Propan (C3H8) ve doğalgaz (Metan (CH4)) da yanıcı gaz olarak kullanılabilir. Yakıcı gaz olarak ise oksijen kullanılır. Bu yöntemde alev bir üfleçle yönlendirilir. Üfleç uçlarının delik çapları kaynak metalinin kalınlığına göre değiştirilebilir. Kalın parçalar daha büyük ağızlı üfleçlerle kaynaklanır. Bu yöntemde bazen ilave malzeme kullanılır. İlave çubuk yüzeyleri temizlemek ve oksitlenmeyi önlemek için çoğunlukla dekapan (kimyasal madde) ile kaplıdır.

Maksimum sıcaklık yanma reaksiyonunun ilk aşamasının tamamlandığı iç koninin ucunda meydana gelir. Kaynak işleminin büyük bir kısmı, maksimum sıcaklık noktası tarafından gerçekleştirildiği için, üfleç ağzı maksimum sıcaklık noktası metalin hemen yüzeyine gelecek şekilde yerleştirilmelidir. Alevin dış zonu metalin ön ısınmasını sağlar ve oksitlenmesini önlemek için örtü görevi görür. İkinci yanma işleminde kullanılan oksijenin bir kısmı yakın çevredeki havadan sağlanır.

Alev Tipleri Oksijen:asetilen oranına bağlı olarak üç tip alev tipi elde edilir: Bunlar nötr, redükleyici ve oksitleyici alevlerdir. Oksijen: asetilen oranı 1:1 olduğunda nötr alev elde edilir.Nötr alev çeliklerin kaynağında kullanılır. Oksijen miktarı fazla olduğunda oksitleyici alev üretilir. Yani oksijen:asetilen oranı 1.3-2.5 arasındadır. Oksitleyici alevde iç koni nötr alevdekinden daha kısadır ve alev açık mavi renklidir. Oksitleyici alev pirinçlerin kaynağında kullanılır. Asetilen miktarının fazla olduğu alev ise redükleyicidir (karbürleyici). Yani oksijen:asetilen oranı 1’den küçüktür.Bu tip alevlerde iç koni daha uzundur. Karbürleyici alev dökme demir ve alüminyum alaşımlarının kaynağında kullanılır.

Oksi-asetilen kaynağının yapılışı

Oksi-asetilen kaynağının yapılışı

Asetilen üretimi Asetilen üretim cihazlarında üretildikten sonra tüplere doldurulmaktadır. Çekmeceli tipte bir asetilen üretim yönteminde, kireçtaşı ile karbonun (kok kömürü) ark ocağında reaksiyona girmesiyle elde edilen kalsiyumkarbür (CaC2) asetilen üretim cihazının çekmecesine yerleştirilir. Burada üzerine dökülen su ile aşağıdaki reaksiyona girer: CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 + Isı Oluşan gaz, cihazın üst kısımlarına çıkar. Asetilen çelik tüplerde depolanmış olarak kullanım yerine ulaştırılmaktadır. Asetilenin basıncı 2.5 barın üzerine çıktığında, patlayarak kendisini oluşturan hidrojen ve karbona ayrıştığından tüplerin iç basıncı 1.5 barı aşmaz.

Oksijenle Kesme

Oksijenle Kesme

ELEKTRİK DİRENÇ KAYNAĞI

ELEKTRİK DiRENÇ KAYNAĞI

ELEKTRİK DiRENÇ KAYNAĞI Elektrik direnç kaynağı 4 gruba ayrılır: Nokta kaynağı Dikiş Kaynağı Yakma Alın Kaynağı Projeksiyon (Kabartı) Kaynağı Direnç kaynağında uygulanan alternatif akım transformatörler ile 10 V’un altına indirilir. Uygulanan basınç 30-60 MPa arasında değişir. Kullanılan elektrodlar iletken saf bakır malzemedir. Fakat sertliği düşüktür.Yüksek akım şiddeti ve yüksek basınç kullanıldığında elektrod olarak bakır alaşımları kullanılır. Bakır-Tellur, Bakır-Kadmiyum, Bakır-Krom, Bakır-Tungsten gibi.

Nokta Kaynağı Bu yöntemde üst üste konmuş (genellikle levha) iş parçalar uçları inceltilmiş ve su soğutmalı elektrodlar arasına yerleştirilir. Elektrodlar iş parçası üzerine kapatıldıktan sonra kontrollü bir basınç ve akım uygulanarak metal arayüzeyinde kaynaklanma sağlanır.Daha sonra elektrodlar açılarak parça alınır. Dikiş Kaynağı Bu yöntemde elektrod olarak dönen iki disk kullanılmaktadır.Elektrodların bastırarak dönmeleriyle, sürekli veya kesikli kaynak dikişleri elde edilir. Kesikli dikiş uygulamasında metal iş parçaları elektrodlar arasından geçerken periyodik olarak verilen akım parçalardan geçer ve sıralı elips şeklinde kaynak dikişlerini oluşturur. Sürekli dikiş uygulamasında dönen elektrodlardan sürekli akım geçişi sağlanır.

Nokta Kaynağı

Direnç Kaynağı

Dikiş Kaynağı

Dikiş kaynağı boru imalatında kullanılır Dikiş kaynağı boru imalatında kullanılır. Bir rulodan bant şeklinde gelen levha kıvrılarak boru halini alır ve aynı eksene monte edilmiş elektrodların altından geçirilerek kaynak edilir. Kaynaktan sonra meydana gelen fazlalıklar kesme aletleriyle otomatik olarak alınır. Nokta kaynağı saç metallerin birleştirilmesinde kullanılır.Saç metalden imal edilen otomobil, ev aletleri ve diğer ürünlerin seri imalatında yaygın olarak kullanılır.Tipik bir otomobil gövdesinde yaklaşık 5000 nokta kaynağı mevcuttur.

Yakma Alın Kaynağı Yakma alın kaynağı prosedürü şu şekilde özetlenebilir: Kaynak edilecek parçalar birbiri ile temas etmeden kaynak makinasına bağlı çeneler arasında sıkıştırılır. Transformatöre, dolayısıyla parçalara akım verilir. Hareketli tabla yavaş yavaş hareket eder Tabla hareketinin devamıyla parçalar birbirine temas eder Parçaların temas noktalarında kıvılcımlar çıkarak erime başlar. Böylece parçaların alınları kaynak sıcaklığına ulaşır Tablanın ani hareketiyle birbirlerine temas eden alınlarda kaynama meydana gelir

Projeksiyon Kaynağı Projeksiyon kaynağı prensip olarak nokta kaynağına benzer. Nokta kaynağında akımın geçiş yüzeyi, elektrod uçlarının boyutları ve şekilleriyle sınırlandırılmış iken; Projeksiyon nokta kaynağında, birleştirilecek parçaların birinde veya ikisinde bulunan kabartılarla sınırlandırılmıştır. Projeksiyon kaynağında da parçaların elektrik direnci ile bölgesel erime sağlanır ve basınç uygulanarak kaynak yapılır. Kabartılar çeşitli şekillerde olabilir.

Projeksiyon Kaynağı

ELEKTRİK ARK KAYNAĞI Metallerin birleştirilmesinin, bir elektrod ile iş parçası arasındaki elektrik arkının ısısı ile oluşturulduğu ergitme kaynak yöntemidir. Arkın ürettiği ısı 5500 C civarındadır. Bu yöntemde ark, bir çubuk elektrod ile iş parçası arasında yanar. Hem ark taşıyıcı hem de kaynak ilave malzemesi olarak görev yapan çubuk elektrod, elektrod pensesi ile kaynak kablosu aracılığıyla akım üretecinin bir kutbuna bağlıdır. Diğer kutup, parça kablosu ve parça klemensi aracılığıyla iş parçasına tutturulur. Elektrik ark kaynağında hem doğru hem de alternatif akım kullanılır.

Elektrik Ark Kaynağının Sınıflandırılması Örtülü Metal Ark Kaynağı Özlü Metal Ark Kaynağı Toz Altı Ark Kaynağı Koruyucu Gazla Ark Kaynağı (1. TIG ve 2. MIG/MAG) Örtülü Metal Ark Kaynağı: Bu yöntemde örtülü çubuk elektrodlar kullanılır. Çubuk elektrodlar 2.5, 3.25, 4, 5, 6 mm çekirdek çapında, 22.5-45 cm uzunluğundadır. Bu çubuk elektrodlar kaynak esnasında ergidikleri için tükenirler ve periyodik olarak değiştirilmeleri gerekir. Bu elektrodlar çıplak tel üzerine çeşitli kimyasal bileşiklerin (dekapan) kaplanmasıyla oluşturulurlar. Dekapanların Görevleri: Koruyucu bir gaz örtüsü oluşturmak(ark ve kaynak banyosunu havanın oksijeni ve azotundan korumak)

Arkı kararlı halde tutmak Curuf oluşturarak sıvı metalden empüriteleri uzaklaştırmak ve kaynak banyosunu çevre atmosferin zararlı etkilerinden korumak. Curuf kaynak havuzcuğunun yüzeyinde toplanır. Curuf örtüsü oksidasyonu önlediği gibi soğuma hızını düşürerek kaynak dikişinde sert ve kırılgan yapının oluşumunu önler ve ayrıca hızlı soğumanın neden olabileceği kalıntı gerilmeleride azaltır. Alaşım elementi ilavesi yapmak İlave doldurucu metal sağlamak Ergime (kaynak) hızını artırmak

Örtü Türleri: Selülozik, asit, rutil ve bazik tip olarak sınıflandırılır. Rutil elektrodlar:Bu elektrodlarda örtünün büyük bir kısmını titanyumoksit teşkil eder. Asit karakterli elektrodlar:Örtülerinde daha çok demir oksit ve mangan bulunur. Bazik karakterli elektrodlar: Örtünü büyük kısmının kalsiyum, kalksiyum florür, kalsiyum karbonat oluşturur. Selülozik elektrodlar: Örtülerinde yandığı zaman gaz haline geçen organik maddele (selüloz) bulunur. Özlü telle ark kaynağı:Bu elektrodlarda dekapan öz halinde bir tüp içerisne doldurulur ve kaynak sırasında dekapanlar ergir.

Toz Altı Ark Kaynağı Temel olarak bir elektrik ark kaynağıdır. Kaynak arkı, otomatik olarak kaynak yerine gelen çıplak bir elektrod ile iş parçası arasında oluşur.Aynı zamanda, kaynak yerine sürekli olarak bir toz dökülür ve ark bu tozun altında yanar. Kaynak banyosu, atmosferin etkilerinden tozun oluşturduğu curuf tarafından korunur. Bu yöntemde bir tel makarasının sağladığı tel elektrod, toz yığınının içine girer. Oluşan ark, aynı anda hem esas metaki, hem ilave teli hemde çevresindeki tozu eritir. Tozun ergiyen kısmı ise kaynak banyosunun arkasında katılaşarak curuf oluşturur. Erimeyen toz kütlesi belirli bir mesafe geriden kaynak kafasını takip eden bir emici hortum tarafında emilerek toz haznesine geri doldurulur. Bu yöntem düşük karbonlu çeliklere ve alaşımlı çeliklere uygulanır. Kaynak tozu olarak büyük oranda silisyum oksit ve mangan oksit kullanılır.

Koruyucu Gazla (Gazaltı) Ark Kaynağı Kaynak bölgesinin atmosferden korunmak üzere bir gaz ile örtüldüğü ve kaynağın gaz altında yapıldığı bir ark kaynağıdır. Koruyucu gazlar, örtülü ark kaynağı veya tozaltı ark kaynağındaki örtü ve kaynak tozlarının gördüğ işlevleri yerine getirmektedir. Gazaltı ark kaynağı kullanılan elektrod malzemesi (Tükenen veya tükenmeyen) ve koruyucu gazın cinsine göre (argon veya CO2) aşağıdaki gibi sınıflandırılır; Ergimeyen bir elektrodla (tungsten) yapılan gazaltı ark kaynağı(TIG) Soygaz altında ergiyen elektrodla yapılan gazaltı ark kaynağı(MIG) CO2 atmosferi altında ergiyen elektrodla yapılan gazaltı ark kaynağı(MAG)

TIG (tungsten inert gaz) Kaynağı Bu yöntemde tungsten elektrod içerisinden inert (soygaz) akışına imkan veren özel bir tutucuya bağlıdır. Soygaz elektrodun ve ergiyik havuzun etrafında bir örtü oluşturur. Soygaz atmosfer altında ark sıcaklığında tungsten elektrod tüketilmez. Bu yöntemde ilave metal gereksinimi ayrı bir tel ile sağlanır. Yöntemin avantajları Fluks kullanılmadığı için işlem sonrasında temizleme ve curuf gidermeye gerek duyulmaz(Temiz kaynak). Bütün metal ve alaşımları bu yöntemle kaynaklanabilir. Yüksek kaliteli kaynak yapılabilir. İlave metal arkı oluşturmadığı için sıçrama olmaz. Kolay mekanize edilebilir.

MIG(Metal Inert Gaz) Kaynağı Soygaz atmosferi altında ergiyen (tükenen) elektrodla yapılan gazaltı kaynağıdır. Soygaz olarak genellikle argon ve helyum kullanılır. Elektrod olarak çıplak ergiyen metal tel kullanılır, ark dışardan koruyucu inert bir gazla korunur. Curuf oluşmadığı için curuf uzaklaştırma problemi ortadan kalkar; bu nedenle kolaylıkla otomatize edilebilir.Kaynak başlığı hafif olduğundan el ilede kolaylıkla kaynak yapılabilir. MIG kaynağı ile bütün malzemelerin kaynaklanması mümkündür.

MAG(Metal aktif gaz) Kaynağı MAG kaynağının MIG kaynağından tek farkı kullanılan koruyucu gazı CO2 gazı olmasıdır. MAG kaynağı aluminyum ve alaşımları gibi kolayca oksitlenen malzemelerin kaynağında kullanılamaz;büyük oranda çeliklerin kaynağında kullanılır. MAG kaynağında kullanılan üfleçlerin prensibi MIG kaynağındaki üfleçlere benzer. Bu yöntemde de kaynak bölgesine üfleç içinde sürekli beslenen bir tel elektrod kullanılmaktadır. Kaynak üfleçleri su ve gaz soğutmalı olarak üretilirler.

Elektron Işın Kaynağı Kaynak için gerekli ısının, parça yüzeyine yüksek hassasiyetle odaklanmış ve yönlenmiş yüksek yoğunlukta elektron demeti ile sağlandığı ergitme kaynak yöntemidir. Bu yöntemde içinde yüksek vakum bulunan elektron tabancası kullanılır. Katod çok sayıda elektronu dışarı verir ve bu elektronlar hızlandırılarak yüksek enerji yoğunluklu bir demet şeklinde odaklanır. Elektronların kinetik enerjileri ısıl enerjiye dönüştürülerek iş parçasının ergimesi sağlanır. Bu yöntem ile yüksek kalitede dikişler elde edilir, dekapan ve koruyucu gaz gerekmez, kaynak hızları yüksektir, sınırlı ITAB (ısı tesiri altındaki bölge) elde edilir, ince ve kalın kesitler kaynak edilebilir. Fakat yüksek ekipman maliyeti gerektirir ve x-ışınları üretilir.

Lazer Işın Kaynağı Birleştirmenin bağlantı üzerine odaklanmış yüksek yoğunlukta lazer ışını ile sağlandığı ergitme kaynak yöntemidir. Lazer ışın kaynağı oksitlenmeyi önlemek için koruyucu gaz altında yapılır.Genellikle ilave metal kullanılmaz. Küçük alanda yüksek güç yoğunluğu sayesinde genellikle küçük parçalara uygulanır (elektronik endüstrisinde oldukça yaygın). Lazer ışın kaynağı oldukça pahalıdır. Buna ilaveten saçılmış lazer ışınlarından gözlerin korunması gerekmektedir.

Alümina Termit Kaynağı Birleştirme için gerekli ısının, termitin kimyasal reaksiyonundan sağlanan ergitme kaynak yöntemidir. Termit tutuşturulduğunda egzotermik bir reaksiyon oluşturan Al ve Fe3O4 tozlarının karışımıdır. Termitin bir ateşleyici toz ile yakılması ile Al ve Fe3O4 arasında kimyasal bir reaksiyon oluşarak 2750 C civarında bir sıcaklık elde edilir ve sıvı demir önceden hazırlanmış birleşme noktasına dolar. Dökümde olduğu gibi yolluk ve çıkıcıların önceden hazırlanmış olması gerekmektedir.Termit tozu kalıbın üzerindeki bir potada yakılır ve sıvı demir pota altından kalıba boşaltılır.Katılaşma sonrası fazlalıklar kesilir. Bu yöntem tren rayları gibi ağır ve büyük parçaların kaynak işleminde kullanılır.

Katı Hal Kaynak Yöntemleri Katı hal kaynağında sadece basınç veya ısı ve basınç bereberce uygulanır. Ama sadece ısı yeterli değildir.Bu yöntemde ilave metal kullanılmaz. Başarılı bir katı hal kaynağı için kaynak edilecek iki yüzeyin de çok temiz ve atomsal bağa izin verecek derecede çok yakın fiziksel temas halinde olması gerekir.Katı hal kaynak yöntemleri şunlardır: Dövme (Demirci) kaynağı Soğuk basınç kaynağı Haddeleme kaynağı Sürtünme kaynağı Ultrasonik kaynağı Difüzyon kaynağı

Soğuk Kaynak Küçük kesitli alın kaynağı için elle kullanılabilen özel aletler vardır. Büyük kesitlerde soğuk basınç kaynağı makinaları elverişlidir. Soğuk basınç kaynağı demir-dışı metallere yaygın olarak uygulanır. Soğuk basınç kaynağının esas tercih nedeni farklı malzemelerin birleştirilmesidir.Burada ergime noktaları işlemde rol oynamaz.

Haddeleme Kaynağı Hadde kaynağında iki veya daha fazla metal saç bir hadde merdanesinden aynı anda geçirilerek birleşme sağlanır. Bu yöntemin en çok kullanıldığı uygulamalara örnek buzdolaplarındaki buzluk panellerinin veya güneş enerjisi kollektör panellerinin üretilmesidir. Sıcak veya soğuk olarak gerçekleştirilebilir. Benzer veya benzer olmayan malzemeler arasında oldukça kuvvetli bir bağ oluşur.

Sürtünme Kaynağı Sürtünme kaynağı için ısı, kaynak edilecek iki parçanın birbirine mekanik olarak sürtünmesi ile elde edilir. Parçalardan birisi sabit iken, diğer parça sabit parça üzerinde döndürülür ve çok dar bir bölgede sıcaklık artışı sağlanır ve basıncında etkisiyle kaynak işlemi gerçekleştirilir. Döndürme hareketi tüm yüzey kaynaklandığında durdurulur ve ilave bir kuvvet uygulanır. Bu yöntemde temas yüzeylerinde ergime oluşmaz. İlave metal, dekapan ve koruyucu gaz kullanılmaz.İşlem dar bir ITAB oluşturur.Farklı metallerin birleştirilmesinde kullanılabilir.Ticari işlemlerde geniş çapta kullanılır, otomasyona ve seri üretime uygundur.Bu yöntemde parçalarda biri dönel olmalıdır.

Ultrasonik Kaynak Ultrasonik kaynakta birleştirilecek parçalar, ultrasonik frekansta titreşen sonotrot ile sabit duran bir altlık arasına konur ve az bir kuvvetle bastırılır.Sonotrot tarafından oluşturulan ultrasonik titreşimler, parçaya iletilir ve temas yüzeylerinde bir harekete neden olur.Aynı zamanda yüzeyde bulunan yüzey tabakası (oksitler, kirlilikler, gazlar) yırtılarak kenarlara doğru kayar. Ultrasonik kaynak yöntemi ;alüminyum ve alaşımları, bakır ve alaşımları, plastik malzemeler ve camın kaynağında da kullanılabilir.Ayrıca farklı malzemelerin birleştirilmesinde de kullanılmaktadır. Alüminyum ile seramiğin kaynağı gibi.

PLASTİKLERİN KAYNAĞI Isı etkisiyle yumuşadıklarından sadece termoplastikler kaynak yapılabilir. Termoplastiklere uygulanan kaynak yöntemleri Sıcak eleman kaynağı Sıcak gaz kaynağı Sürtünme kaynağı Ultrasonik kaynak

Sıcak Eleman Kaynağı Birleştirilecek yüzeyler karşı karşıya getirilir ve aralarına konulan sıcak eleman ile kaynak sıcaklığına kadar ısıtılır,yüzeyler birleşme sıcaklığına eriştikten sonra sıcak eleman çekilerek uygulanan basma kuvveti ile (el veya mekanik olarak) birleşme olur. Sıcak eleman yardımıyla geçme kaynağı: Şekildende görüldüğü üzere borunun gireceği yüzey özel bir sıcak eleman ile kaynak sıcaklığına eriştikten sonra sıcak eleman çıkartılır ve yerine boru geçirilirek uygulanan basınç ile birleşme sağlanır.

Sıcak Eleman Kaynağı

Sürtünme Kaynağı: Parçaların birleştirme yüzeyleri sürtünme ile ısınır ve daha sonra uygulanan basınçlada ilave malzeme kullanılmadan birleştirme sağlanır. Ultrason Kaynağı: Parçanın birleştirilecek yüzeyleri ilave bir malzeme kullanılmadanyüksek frakanslı ultrasonik titreşimler etkisi ile ısınır ve uygulanan basınçla da kaynak gerçekleştirilir.