Bölüm 2.23 Alüminyum ve alaşımlarının kaynağı

Alüminyum’un Özellikleri 1950’den bu yana büyüyen kullanım oranı (6 kat) Yaygın metal – yer kabuğunun % 8’i Hafif ağırlık - Özgül ağırlık = 2.7 Orta ila yüksek dayanım (alaşım türüne bağlı) Yüksek iletkenlik (saf metal ve düşük alaşımlar) Korozyona dirençli (Al2O3 kaplama) Yansıtma özelliği yüksek Anti-manyetik

Alüminyum’un Eldesi Bayer prosesi ile boksit’ten Al2O3 elde edilir Alüminyum yapmak üzere Hall-Heroult prosesiyle Al2O3 elektrolitik olarak indirgenir Bu proses için büyük enerji ihtiyacı, ucuz enerji kaynakları kullanılsa dahi, alüminyum üretiminin ana kısmını oluşturur.

Alüminyum’un Eldesi Bayer prosesinin prensibi

Alüminyum’un Eldesi Alüminyum oksit’in erimiş curuf elektrolizinin prensibi

Alüminyum’un Eldesi Hall ve Heroult tarafından geliştirilen prensibin esası, alüminyum oksit’in erimiş kriyolit (Na3AlF6) içinde çözünürlüğü ve bu sayede oksitin, aşağıdaki reaksiyon uyarınca elektrokimyasal çözünmesidir. Bu reaksiyon 950°C ile 980°C arasında gerçekleşir 4 ton boksit 2 ton alüminyum oksit ve sonuçta 1 ton saf alüminyum verir

Fabrikasyon (İşleme) Sünek metal, haddeleme ve ekstrüzyon ile kolayca işlenir Ticari saf metale, tavlama yapılmaksızın % 80-90 oranında soğuk redüksiyon uygulanabilir 350˚C’de tavlama Talaşlı işlenebilirliği iyidir ancak sıvanma eğilimi taşır

Alüminyum’un Temel Özellikleri

Alüminyum esaslı metallerin kaynak özelliklerinin genel yapı çelikleriyle karşılaştırılması

Alüminyum Ürünler Dökme alaşımlar Yoğruk ürünler Saç, levha, folyo Çubuk, tel, boru Standart ve özel ekstrüze edilmiş şekiller Dövme parçalar, darbeyle üretilmiş parçalar (ekstrüzyon ve dövmenin birleşik hali) Toz metalurjisi (çökelme sertleşmesi uygulanmış) ürünleri

Yapısal Uygulamalar Statik inşaat yapıları Merdivenler Nakliye Uzay, karayolu (kamyon, otobüs, TIR’lar), demiryolu Makina ve endüstriyel ekipman Kıvılcım üretmeyen takımlar, depo çatıları, kimyasal işlem tankları, tespit elemanları, modeller, enstrümanlar Dayanıklı tüketim malları Ev aletlerinin gövdeleri: buzdolapları, mobilya, pişirme ekipmanları (tencere, tava)

Isıl ve Elektrik Elektrik Yansıtıcılar Saf alüminyum, aynı ağırlıkta bakırın iletkenliğinin % 200’üne sahiptir İletkenler, ısı emiciler, kapasitörler, antenler Yansıtıcılar Aynalar, araştırma ışıkları, çatı izolasyonları

Diğer Uygulamalar Ambalajlama Tozlar ve pastalar İçecek kutuları, folyo, hermetik sızdırmaz paketler Tozlar ve pastalar Yansıtıcı boya, baskı mürekkepleri, ısı tekniği, termit kaynağı tozu (Al ile Fe2O3 karışımı)

Kullanım Sınırları Sıcaklık aralığı, normal alaşımlar için -240˚C ile +200˚C arasındadır Özel alaşımlar için 350˚C’ye kadar çıkabilir Çökeltme sertleşmeli alaşımlar için kısa sürelerle 480˚C’ye çıkılabilir Düşük elastisite modülü, takviye gerekir Çeliğe göre daha düşük aşınma, sürünme ve yorulma özellikleri

Alüminyum Alaşımlarının Gösterimi Alaşım gösterim sistemleri, yoğruk ürünler ve dökme alaşımlar içindir UNS sayıları - ‘A’ ‘dan sonra AA numarası gelir Yoğruk ürünler için ısıl işlem gösterim sistemi Bazı özel alaşımlar

Alüminyum alaşımları

Yoğruk Alaşımların Gösterimleri

Alaşım Türleri ve Özellikleri Deformasyon sertleşmeli alaşımlar (ek olarak, katı çözelti sertleşmeli alaşımlar) Çökelme (yaşlandırma) sertleşmeli alaşımlar Parçacık sertleşmeli alaşımlar Akma dayanımı: 1050-O için 28 Mpa ve 2024-T815 için 455 Mpa Düşük sıcaklıklarda dayanım artar Sünek-gevrek geçişi yoktur

Dayanım Arttırma Yöntemleri

Alüminyum Alaşımlarının Sertleştirme Diyagramı

Isıl işlem uygulanamayan alaşımlarda dayanımın artması

Dayanımın artışı ve azalışı

Tavlama sırasında sertliğin değişimi

Al-Al2Cu sisteminde yaşlandırma işleminin prensibinin gösterilişi

Deformasyon Sertleşmeli Alaşımların Isıl İşlemleri

İkinci ve Üçüncü Karakterler ‘x’ genellikle 0 ile 9 arasındadır, ancak 2 karakter olabilir Eğer x = 8 ise, tavlamadan sonra % 75’lik bir soğuk kalınlık azaltmaya denk olmalıdır Diğer ‘x’ sayıları, oransal bir deformasyon miktarını gösterir 3’üncü bir karakter, özel bir varyasyonu gösterir Örn. 5083-H116, bu malzemenin folyolanma hasarını azaltmak için özel bir ısıl işleme maruz kaldığını gösterir

Çökeltme (Yaşlandırma) Sertleştirmesi T (deg C) Çözme tavı - a + b alaşımı, B’nin tümünü çözmek için a sıcaklık bölgesine ısıtılır. Su verme ile B çözeltide kalır (aşırı doymuş yapı) Yumuşak& sünek durum Yaşlandırma – çözme tavı uygulanmış alaşımı, ince b partiküllerinin oluştuğu bir sıcaklıkta tutma Sertleştirme durumu Sıvı L + a a a + b Saf A Yüzde B

Bileşimin Etkileri Düşük B içerikli alaşımlar, sadece zayıf bir yaşlandırma sertleşmesi etkisi gösterir Çözme tavında çözünemeyen yüksek bir b seviyesine sahip alaşımlar, zayıf bir sertleşme etkisi gösterir Ortalama B seviyesine sahip alaşımlar, ise en yüksek sertleşme etkisi gösterir Bu alaşımlar tek faz (a) alanı için sadece dar bir sıcaklık aralığına sahiptir Bu alaşımlar da, geniş bir katılaşma aralığına sahiptir; kaynak sırasında çatlak oluşturma eğilimi taşırlar ve bu nedenle düşük kaynak ve döküm kabiliyetine sahiptir

Sertleştirme mekanizması İlgili yumuşatma mekanizması Deformasyon * Toparlanma, yeniden kristalleştirme, tane büyütme Yaşlandırma * Çözme ısıl işlemi Tane boyutu * Tane büyültme Alaşımlama * Hiçbiri

http://aluminium.matter.org.uk

YAŞLANDIRMA SERTLEŞMESİ

Sıcaklık Üç farklı denge diyagramının yaşlandırma sertleşmesine uygunluk bakımından incelenmesi

Sıcaklık

Sıcaklık

Sıc

Yaşlandırma işleminde zaman-sıcaklık diyagramı

(Çözme tavı)

Çökelme Sertleştirmesi Çökelmeler, yüksek sıcaklıklara kadar dağılmaya direnir (340˚C’ye kadar) Toz metalurjisi (P/M) ürünler SAP – sinterlenmiş alüminyum parçalar (Al2O3) Metal matrisli kompozitler Hızlı katılaştırma (RS-P/M) hiperötektoid demir alaşımları (artı diğer sistemler) Mekanik alaşımlama

Çökelme Sertleştirmesi Özel veya standart alaşımlar Kaynak yapılabilir ancak bazı özelliklerini kaybeder Uçak ve uzay uygulamaları

Çökelti örneği Al-%4Cu içindeki Cu bakımından zengin GP bölgeleri. (180°C’de 6 saat yaşlandırılmış)

Çökelti örneği Al-%4Cu içindeki Ө çökeltileri (450°C’de 45 dakika yaşlandırılmış)

Çökelti örneği Al-%4Cu içindeki Ө çökeltileri (200°C’de 2 saat yaşlandırılmış)

Yaşlandırma Sertleşmeli Alaşımların Isıl İşlem İşaretleri -O ve -F işaretleri yukarıdaki gibidir -W: çözelti işlemli, ancak doğal yaşlandırılmış -T1 ila -T10: bir sıcak işlem, soğuk işlem, çözme tavı ve yaşlandırma kombinasyonunu gösterir

Isıl İşlem İşaretleri

Isıl İşlem İşaretleri

DEFORMASYON SERTLEŞMESİ

1000 Serisi alaşımları Saf Al, soğuk sertleştirilebilir Korozyon performansı mükemmel Elektrik ve ısıl iletkenliği mükemmel Örn. 1060: 99.6%Al en az 62 IACS (Tavlanmış saf bakırın % 62’si iletkenlik) Akma dayanımı 45 MPa (1050-H18)’ya kadar Gıda, kimya, ısı eşanjörü, elektrik kablosu, kapasitör folyosu Kaynak yapılabilir

2000 Serisi alaşımları % 6.3’e kadar Cu Örn. 2014: 4.4Cu-0.8Si-0.8Mn-0.5Mg Çökelme sertleştirmeli 130 ila 230˚C yaşlandırma sıcaklığı- T6 RP0.2 410 MPa tipik akma dayanımı Uçak gövdesi ve mekanik elemanları, araç gövde panelleri Kaynak kabiliyeti, alaşıma bağlı olarak kötü ile orta arasında

3000 Serisi 1.2Mn’ye kadar + Fe (bazı alaşımlarda) Örn. 3004: 1.2Mn-1.0Mg İnce partiküller sayesinde dayanım (Mn,Fe)Al6 (Tane sınırı partikülleri) Mükemmel şekil değiştirme ve kaynak kabiliyeti, çok iyi korozyon dayanımı 250 MPa akma’ya kadar akma dayanımı tipik 3004-H38 İçecek kutuları, kimyasal kaplar, endüstriyel çatı, eğri borular

4000 Serisi 13 Si’ye kadar (bazı yoğruk alaşımlar) Örn. 4032: 12Si-1Mg-0.9Cu-0.9Ni Yüksek sıcaklık parçaları, pistonlar Eğer Cu varsa çökelme sertleştirilebilir Yaşlandırma 168-174˚C 8 -12 h Yüksek korozyon direnci

5000 Serisi alaşımları Çözeltide % 5.1’e kadar Mg ilavesi, deformasyon sertleşmesi hızını arttırır Örn. 5083: 4.4Mg-0.7Mn-0.15Cr 260 MPa’ya kadar akma dayanımı için soğuk sertleştirilebilir 5083-H116: RP0.2 228 MPa tipik Mükemmel kaynak kabiliyeti, orta dayanım, İyi korozyon dayanımı

5000 serisi alaşımlarının uygulamaları Çok yaygın alaşımlar Deniz araçları, otomobil ve uçak uygulamaları Basınçlı kaplar, düşük sıcaklık kapları İletişim kuleleri Zırhlı plakalar Eğer tane sınırlarında Al8Mg5 oluşursa, bazı alaşımları folyolanmaya veya gerilmeli çatlamaya maruz kalabilir 65˚C’nin üzerinde yüksek Mg’den kaçının

6000 serisi Mg ve Si kombinasyonu, Mg2Si çökelmeli sertleşmeye izin verir Örn. 6061: 1Mg-0.6Si-0.3Cu-0.2Cr 6061-T6: RP0.2 276 MPa tipik Kolayca işlenebilen mükemmel dayanımda alaşımlar, korozyon direnci Sınırlı ila çok iyi kaynak kabiliyeti (alaşıma bağlı) Saç, levha, ekstrüzyon ürünü olarak bulunur 5000 serisi gibi uygulamalara sahip

7000 Serisi % 7.6’ya kadar Zn Bazı modern yüksek dayanımlı alaşımları içerir Örn. 7178: 6.8Zn-2.7Mg-2.0Cu-0.3Cr 7178-T6: RP0.2 540 MPa tipik Gerilmeli korozyon veya folyolanmanın problem olduğu yerlerde kullanılır Uçak Cu’lu alaşımlar çökelme sertleştirilebilir Alaşım ve yönteme bağlı olarak kötü’den çok iyiye uzanan kaynak kabiliyeti yelpazesi Gerilmeli korozyon Folyolanma

EN 573’e göre gösterim

Kimyasal bileşime göre gösterim (EN 573-3)

EN 515’e göre gösterim

Başa eklenenlerin anlamları Sona eklenenlerin anlamları

Esas metal olarak Alüminyum Magnezyum kısmı % 4,5 Manganez Isıl işlem durumu: Sertleştirilmiş, çekme

Alclad Bazı çok fazlı alaşımlar, kötü korozyon dayanımına sahip Bu alaşımlar, Alclad saç veya levha olarak bulunur Bu malzemeler, yüksek korozyon direnci sağlamak üzere, her iki yüzeyine de haddeleme ile oluşturulmuş, saf alüminyumdan ince bir tabakaya sahiptir İmalatta bu tabakanın bütünlüğünün korunmasını sağlamak gerekir

İmalat Talaş kaldırma kabiliyeti çelikten daha iyi Soğuk ve sıcak işlenebilirliği mükemmel Karmaşık ekstrüzyon kesitleri yaygın Eritme ve katı hal kaynaklarıyla, sert lehimlemeyle, yumuşak lehimlemeyle, yapıştırmayla ve mekanik yöntemlerle birleştirilebilir

Birleştirme yöntemleri TIG ve MIG en yaygın yöntemler Oksi-asetilen ve elektrik ark kaynakları güçlü dekapanlara ihtiyaç gösterir Çoğu alaşım için direnç ve basınç kaynakları kullanılabilir Sert ve yumuşak lehimleme uygulamaları en yaygın işlemler Yapıştırma ve mekanik birleştirme de oldukça yaygın

Kaynak kabiliyeti Kaynak yöntemine ve alaşımın kimyasal bileşimine bağlı Kolayca kaynak yapılan alaşımlardan (örn. TIG ve MIG ile kaynak yapılan dövme alaşımlar) kaynağın tavsiye edilmediği alaşımlara kadar uzanır (örn. 2014’ün sert lehimlenmesi)

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı Çeliğe göre Alüminyum kaynak sırasında aşağıdaki karakteristiklere sahiptir: Oksijen’e karşı yüksek bir birleşme eğilimine sahiptir; bu nedenle yüzeyinde ya “çok kuvvetli bir oksit tabakası” veya “az kuvvetli oksit kalıntıları” oluşur.

Orijinal malzeme yüzeyindeki oksit tabakası

Yüzeyin ani çizilmesi sonucu oluşan durum

Çizilen yüzeyde oksit tabakası oluşumu

Oksit tabakasının korozif ortamlardaki davranışı

Oksit tabakasının reaktifliği (Yüzeyde hidroksit tabakası oluşumu)

Yüksek sıcaklıklarda oksit tabakasının reaktifliği

Yüksek sıcaklıklarda oksit tabakasının reaktifliği

Yüksek sıcaklıklarda oksit tabakasının reaktifliği

Yüzey kusurları

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı Yüksek bir ısıl iletkenlik ve ısıl uzama katsayısına sahiptir. Bu nedenle alaşım türüne bağlı olarak geniş bir erime aralığına sahiptir ve yüksek büzülme gerilmeleri oluşturur. Sıvı haldeyken yüksek ve katı haldeyken ise çok düşük bir hidrojen çözünme kabiliyetine sahiptir. “

Çelik ve alüminyumun TIG kaynağında sıcaklık alanlarının karşılaştırılması

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı Kaynak sırasındaki ısı girdisi, malzeme türüne ve ısı miktarına bağlı olarak yeniden kristalleşme, yaşlanma veya toparlanma şeklinde bir ısıl işlem etkisi yaparak malzemenin başlangıç özelliklerinin değişmesine neden olur.

Kaynak dikiş bölgesinin dayanım özellikleri Kaynak ısısı etkisiyle, kaynak dikişi ve ITAB yüksek sıcaklıklara kadar ısınır. Soğuk sertleştirilmiş veya yaşlandırılmış malzeme türlerinde bu bölgelerde dayanım, genel olarak önemli oranda düşer

Kaynak dikiş bölgesinin dayanım özellikleri Belirli Alüminyum alaşımlarında, çekme dayanımı sertleştirme ile yeniden yükseltilebilir.

Yeniden sertleştirmede kaynaktan sonraki sürenin etkisi AlZnMg1 (EN AW-AlZn4,5Mg1)’in kaynaktan sonra üfleçle yeniden sertleştirilmesi (Saç kalınlığı 2 mm; TIG kaynağı yapılmış; İlave metal: SG-AlMg5).

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı Metalurjik bakımdan, kaynaklı bağlantının oluşumunda aşağıdaki koşulların sağlanması gerekir: Malzeme kaynağa uygun olmalıdır; yani, çatlak oluşturmamalıdır. Ayrıca, gerekli dayanıma ulaşılmalıdır; sonradan gerekli olan şekil değiştirme kabiliyeti garanti edilmelidir ve Yeterli korozyon direnci sağlanmalıdır Mümkün olduğunca anodik renk değiştirme oluşturmamalıdır (tane sınırlarında beta fazı çökelmesi) Beklenen taleplere bağlı sınırlı olarak bir miktar gözenek ve kalıntı oluşabilir.

Alüminyum alaşımlarının kaynağa uygunluğu

Alüminyum alaşımlarının kaynağa uygunluğu Kaynağa uygun Alüminyum alaşımlarında, gözenek oluşturma eğilimi, kaynak yönteminin dışında ağız hazırlığından ve kaynak pozisyonundan da etkilenir Saf Alüminyumda gözenek oluşturma eğilimi, Alüminyum alaşımlarına göre daha fazladır Bakır içeren alüminyum alaşımları, çatlak oluşturma eğilimi nedeniyle kaynağa uygun değildir.

Eritme kaynağı Çok kuvvetli yapışkan bir oksit tabakası O2, N2, H2 ile kirlenmeye yatkınlık Yüksek iletkenlik, düşük erime sıcaklığı Curuflar yapışkandır, koroziftir Kaynak dikişleri mukavemet bakımından esas metal ile uyumsuz olma eğilimindedir Katılaşma çatlakları, özellikle çoğu ısıl işlenebilen alaşımlarda tehlike oluşturur

Kaynak ağız hazırlığı Temizleme Kaynaktan önce temizleme Çözücü yağ giderici, mekanik, dağlama Kaynaktan önce temizleme Mekanik aşındırma ardından çözücülü bez Kaynak ağız açıları 3 mm’ye kadar düz kare ağız 60˚ to 110˚ ağız açısı

Kaynak ağız hazırlığı hatası Kökte küçük bir pah oluşturulması, oksitlerin kaynak banyosu içinde homojen dağılmasını sağlar. Aksi halde kökte oksit çentiği oluşur.

Kaynak ağız türleri

Kökün korunmasında ekstrüzyon örnekleri Alüminyum alaşımlarının kaynağında, parçaların hizalanması özellikle önemlidir; zira parçalar arasındaki aralığın sabit kalmaması (parça boyunca değişmesi), kaynak ağızları arasında ısıl dengesizliğe neden olarak başlangıçtaki uyumsuzluğu büyütür ve kaynak bölgesinde aşırı büzülme kuvvetleri oluşumuna neden olur. Yandaki şekilde, kaynak ağzının uyumlu olması için ekstrüzyondan faydalanılması örneklerini göstermektedir. Kaynağa uygun tasarlanan ağızlara sahip ekstrüzyon örnekleri

Kaplı levhalarda kaplama tarafındaki kaynak ağız hazırlığı Kaplı taraf en az iki pasoyla kaynak yapılarak kaplamanın homojen sürekliliği sağlanmış olur.

Çalışma prensipleri Alüminyum esaslı metaller, diğer metallerden ayrı depolanmalı ve işlenmelidir.

Çalışma prensipleri Gözenek eğiliminden kaçınmak için kaynak ağızlarındaki ve bitişiğindeki bölgelerdeki oksit tabakası, mekanik olarak uzaklaştırılmalı ve kaynaktan hemen önce fırçalanmalıdır. (Kullanlan fırçalar ostenitik paslanmaz çelik fırça olmalıdır.) Gözenek eğiliminden kaçınmak için kaynak ağız kenarları ve bitişiğindeki bölge (dikişin her iki tarafından yaklaşık 50 mm mesafe) temiz ve yağsız olmalı (Alkol ile temizlenmeli) ve kurutulmalıdır. Büyük parçalarda kaynak ısısının hızlı iletimini engellemek için ön tavlama yapılmalıdır

Ön tavlama sıcaklıkları Malzeme Saç kalınlığı (mm) Ön tavlama sıcaklığı (°C) TIG ila ila ila ila ila Diğer Alüminyum alaşımlarında, üreticinin tavsiyelerine uyulmalıdır!

TIG kaynak tekniği Akım türü (AA veya DCEP=Doğru akım Elektrot Pozitif) Alüminyumoksit (Al2O3) tabakasının temizlenmesi gerekir (Al’nin erime sıcaklığı 658°C iken Al2O3 tabakasının erime sıcaklığı 2050°C’dir. Bu nedenle kaynak sırasında sürekli olarak uzaklaştırılması gerekir. Bu işlem elektronların parçadan elektroda doğru yönlendiği kutuplama şekliyle gerçekleştirilir). Temizleme etkisi için AC sinüs veya kare dalga Zirkonyalı Tungsten elektrot Koruyucu gaz Argon veya Argon+Helyum karışımı Kalın malzemeler için yüksek akım kullanılır

TIG Kaynağında Kutuplamanın Etkisi

AC TIG kaynağında akımın sıfır noktasından geçişte sönmemesi için arkın tutuşturulması

AC TIG kaynağında akımın sıfır noktasından geçişte sönmemesi için arkın tutuşturulması

AC TIG kaynağında akımın sıfır noktasından geçişte sönmemesi için arkın tutuşturulması

Değişik Alternatif Akım Üreteçlerinin Dalga Şekilleri Sinüs dalgası Kare dalga Kare dalga

AC-TIG kaynağında kaynak akımı kutuplama kısmının etkisi (Pozitif ve negatif yarı dalgalar eşit) (Pozitif yarı dalga küçük, negatif yarı dalga büyük) (Pozitif yarı dalga büyük, negatif yarı dalga küçük)

Kare dalgalı akım üreteçlerinin kontrolü EN: Elektrot negatif EP: Elektrot pozitif

Alüminyum’un TIG Kaynağı Alüminyum alternatif akımla kaynak yapılır. Elektrodun artı kutupta olduğu sürede, tungsten elektrod aşırı yüklenmeden, alüminyumun yüksek sıcaklıkta eriyen oksit tabakası parçalanır.

Kaynak Makinasındaki Filtre Kondansatörün Görevi Alüminyumun alternatif akımla TIG kaynağında bir doğrultma etkisi görülür; yani, alternatif akımın yarı dalgaları farklı şiddette akar (Oksit tabakasının ark içine karışması nedeniyle). Pozitif ve negatif yarı dalgaların dengesiz oluşumu Negatif yarı dalga daha şiddetli akar; ark kararsızlaşır; temizleme etkisi zayıflar; kaynak makinası aşırı yüklenir. Pozitif ve negatif yarı dalgaların eşit oluşumu Filtre kondansatörün yardımıyla temizleme etkisi yeniden elde edilir. Filtre kondansatör, kaynak makinasında kademesiz ayarlanabilir.

MIG Kaynak tekniği İnce elektrotlar besleme sorunu oluşturabilir Besleme ruloları ve torçlar İtme tipi, kalın teller ve kısa kablolarla sınırlıdır İtme-çekme tipi torç (Tel makarası yuvasındaki itici rulolara ek olarak torç içinde çekici rulolar vardır = Push-pull tipi) Torç içinde tel makarası olan tipler (0,5 Kg tel makarası)

Metal transferi Sprey transfer Darbeli ark’lı MIG Yüksek akım, tüm pozisyonlarda kullanılır Darbeli ark’lı MIG

Ark gücünün alanları

Kaynak Tekniği Gözenek Ön tavlama Kaynak kraterleri Önlemek için kaynak yapılan yüzeyin temizlenmesi (yağ, gres, boya vs.’den arındırılması) gerekir Ön tavlama Yüksek ısıl iletkenliğin üstesinden gelmek için Kaynak kraterleri Katılaşma çatlamalarından kaçınmak gerekir

MIG Kaynağında koruyucu gaz türünün dikiş profiline etkisi Makro kesit Genişlik Yükseklik

Argon’a Helyum ilavesinin etkileri

Kontak boru mesafesinin etkisi Kontak boru mesafesi: küçük Direnç ısısı: az Ark gücü: Daha çok Nüfuziyet: Daha derin Sıçrama: az Kısa Orta Uzun

Kontak boru mesafesinin etkisi Kontak boru mesafesi: orta Direnç ısısı: orta Ark gücü: orta Nüfuziyet: orta Sıçrama: orta Kısa Orta Uzun

Kontak boru mesafesinin etkisi Kontak boru mesafesi: büyük Direnç ısısı: yüksek Ark gücü: düşük Nüfuziyet: düşük Sıçrama: çok Kısa Orta Uzun

Torç konumunun etkisi Sağa kaynak Nüfuziyet: Daha derin Kökte köprü oluşumu: Kötü Ark kararlılığı: Daha iyi Sıçrama: Daha az Dikiş genişliği: Daha dar Sağ Dikey Sol

Torç konumunun etkisi Dikey kaynak Nüfuziyet: Orta Kökte köprü oluşumu: Orta Ark kararlılığı: Orta Sıçrama: Orta Dikiş genişliği: Orta Sağ Dikey Sol

Torç konumunun etkisi Sola kaynak Nüfuziyet: Sığ ve geniş Kökte köprü oluşumu: Daha iyi Ark kararlılığı: Daha kötü Sıçrama: Daha çok Dikiş genişliği: Daha geniş Sağ Dikey Sol

Dolgu (ilave) metali seçimi UYGUN BİR DOLGU TELİNİN SEÇİM KRİTERLERİ Çatlamalardan kaçınmayı sağlamalı Esas metalin kaynak kabiliyeti Kaynak dikişinin minimum çekme dayanımı Kaynak dikişinin sünekliği Servis sıcaklığı Korozyon direnci Anodik kaplama koşulları Esas metalle uyumlu ilave metaller, genellikle ısıl işlem uygulanamayan alaşımlardan seçilir. Ancak alaşımsız malzemeler ve ısıl işlenebilen alaşımlar için katılaşma çatlamasından kaçınmak için uyumsız ilave metaller

Esas Metal – İlave Metal Kombinasyonu

Esas Metal – İlave Metal Kombinasyonu Genel kural: Yüksek alaşımlı ilave metal çoğu durumda çatlamaya daha düşük hassasiyetle kaynak yapılabilir (Si- ve Mg- alüminyum sistemleri için izafi çatlak hassasiyetine karşı kaynak bileşimi). Eğer kaynak yapılacak malzemelerden biri Mg ile alaşımlı ise, ilave metalin buna uygun seçilmesi gerekir. Bilgi: EN AW 4043 (AlSi5) ilave metali, AlMgSi alaşımları için kaynak kabiliyeti bakımından çoğu kez uygun olup AlMg tiplerine göre düşük kaynak dayanımı verir ve daha yüksek ozon konsantrasyonu oluşturur.. Belirli miktarda Zirkonyum içeren AlMg türü ilave metaller sıcak çatlamaya hassaslık durumunda uygulanabilir.

Kaynak parametrelerinin dikiş profiline etkisi

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı Alüminyum alaşımlarının kaynağında temel beklenti, çatlamadan kaynak yapılabilmesidir. Alüminyum alaşımlarının kaynağında esas olarak iki tür çatlak oluşabilir: Katılaşma çatlağı (Kaynak metalinde oluşur; geniş katılaşma aralığına (likidis-solidüs aralığına) sahip alaşımlarda görülür ve katılaşma sırasında tanelerarası çatlama şeklinde gerçekleşir) Sıvılaşma çatlağı (ITAB’da oluşur; kaynak ısısının tanelerarasında sıvılaşma oluşturması ve bu kısmın parça soğurken tekrar katılaşması sırasında büzülme gerilmeleri nedeniyle çatlaması şeklinde gerçekleşir)

Katılaşma çatlaması Deformasyon sertleşmeli türler için uyumlu dolgu teli kullanın 4000 serisi alaşımları 5000 serisi alaşımlarla karıştırmayın (Mg2Si ötektiği oluşur) 5000 serisi ile 2000 serisini karıştırmayın Çoğu ısıl işlenmiş türler çabuk katılaşır Oksi-asetilen kaynağına uygun değildir Yüksek seyrelmeden (kaynak metali ile ilave metalin karışımından) kaçının Çoğu bakırlı türler kaynak yapılamaz

Katılaşma çatlamasına hassasiyetin Cu ve Mg içeriği ile değişimi 1 2 3 4 5 6 7 Yüzde Bakır 1 2 3 4 5 6 7 Yüzde Magnezyum

ITAB (Sıvılaşma) çatlaması Yaşlandırma sertleştirmeli türlerde sıvılaşma çatlaması (uzun süre yüksek sıcaklıkta kaldığında aşırı yaşlanma) oluşabilir Ark enerjisini düşük tutun Dolgu tellerini düşük katılaşma sıcaklığına sahip olanlardan seçin

Alüminyum alaşımlarında ITAB

Kaynak metalinin özellikleri Kaynak metalinin esas metale uyumluluğu, deformasyon sertleşmeli olan türlerde kolaydır ancak ısıl işlenmiş türlerde daha zordur Dikkatli seçim, optimum özellikler verir 4346 dolgu teli 6061-T6 kalın kesitlere uygundur (çözme tavı ve yaşlandırma uygulandığında çok yüksek dayanım) 1000 ve 5000 serisi dolgu telleri yüksek sünekliğe uygundur % 3’ten fazla Mg içeren dolgu tellerinden (5183, 5356, 5556, and 5654) kaçının; zira 65°C’den daha yüksek sıcaklıklarda gerilmeli korozyon çatlamasına eğilimlidir

ITAB’ın Özellikleri Eritme kaynağı ısısı, deformasyon sertleştirmeli türlerde yumuşamaya neden olur Bu etki, soğuk sertleştirmenin en yüksek olduğu türlerde daha da etkilidir (H6, 7, 8 ve 9 ısıl işlem türleri) Isıl işlemli türlerin yumuşaması da meydana gelebilir Yaşlandırma sertleştirmeli türler (T6) daha kuvvetli etkilenir Mümkünse çözme tavı uygulanmış türleri (6061-T4) kullanın ve kaynaktan sonra yaşlandırın

Isıl işlemin etkileri HV 110 6061-T4, PWA 100 6061-T6, AW 6061-T6, PWA 90 80 6061-T4, AW 70 60 5 10 15 20 Erime hattından uzaklık mm

Kaynak hataları ve nedenleri - 1

Gözenek oluşumunun muhtemel nedenleri Kaynak metali Gözenek Esas metal

Kaynak hataları ve nedenleri - 2

Kaynak hataları ve nedenleri - 3 Al2O3 kalıntıları Al2O3’ün uygun olmayan şekilde - Doğru akımla TIGkaynağında (Elektrot eksi kutupta, Ar- uzaklaştırılması He karışımı).Oksit tabakası kaynaktan kısa süre önce uzaklaştırılmalı (fırçalama değil) - TIG kaynak çubukları koruyucu gaz örtüsü içinde tutulmalı Al2O3 ayrılması Parça yüzeyinin başka bir kısmının kaplanması (Örn. Bindirme) nedeniyle arkın temizleme etkisinin olmaması

Kaynak hataları ve nedenleri - 4 Çatlaklar (Sıcak çatlak) Uygun olmayan tel elektrot nede- - Kaynak teli, belirli Si ve Mg miktarından fazlasını içer- niyle kritik Si ve Mg miktarının meli altında olması - Daha yüksek çizgisel enerji seçilmeli Gerekenden daha büyük büzülme - Kısa, kısa devresiz ark seçilmeli ölçüsü - Parçalar, büzülme sırasında dikişe zarar vermeyecek şekilde tespit edilmeli - Uç kraterindeki büzülme çatlaklarından, aşağıdaki önlemlerle kaçınılmalı * Kaynak makinasındaki uç krater doldurma programı kullanılmalı * Uzun dikişlerde uç krateri, bitirme plakası üzerinde oluşturulmalı * Yuvarlak dikişler halinde, uç krateri başlangıç dikişinin üzerine getirilmeli

Kaynak hataları ve nedenleri - 5 Distorsiyon Büyük ısıl genleşme katsayısı. - Parçaların boyutlarının doğru hazırlanması Uygun olmayan puntalama. - Eşit kaynak ağız aralıkları oluşturulmalı Uygun olmayan artık gerilmeler. - Kaynak yerinin yanında yüksek sıkıştırma kuvvetiyle Hatalı kaynak sırası uzama sınırlanmalı - Puntalamada yeterli dikiş kesiti oluşturulmaıl - Puntalama dikiş ortasından uçlara doğru yapılmalı

Direnç nokta kaynağı Alüminyum alaşımlarının direnç kaynağında, yüksek ısıl ve elektrik iletkenlik nedeniyle ve ayrıca yüzeydeki oksit tabakası nedeniyle çelik kaynağına göre ilave önlemlerin alınması gerekir. Direnç kaynak makinaları genellikle çelikleri kaynak yapmak için imal edilir. Bu nedenle alüminyum’un direnç nokta kaynağında aşağıdaki önlemleri almak gerekir: 3-4 kat daha yüksek kaynak akımı Yeterli hızda akım artışı (upslope) Kısa kaynak süreleri Akım-kuvvet programının ayarlanabilir oluşu Daha yüksek statik makine rijitliği Bir sonraki kaynak noktasına daha hızlı geçiş (Alüminyum’un yüksek ısıl genleşme katsayısı nedeniyle malzeme uzamadan kaynak yapmak için)

Alüminyum ile Kaplanmamış çeliğin direncinin karşılaştırılması Grafik, alüminyumun direncinin kaynak sırasında ne kadar hızlı düştüğünü göstermektedir.

Direnç nokta kaynağı Tek fazlı alternatif akım kaynak makinaları, yüksek seviyeli kaçak akım (bir önceki noktadan kısa devre akımı) nedeniyle alüminyum kaynağına uygun değildir. Bu nedenle üç fazlı doğru akım kaynak makinaları veya inverter tipi kaynak makinaları tercih edilmelidir. Kaynak süreleri (parça kalınlığına ve kaynak bağlantısının özelliklerine bağlı olarak) 3-610 periyot arasında seçilmelidir. Daha uzun kaynak süreleri, Alüminyum’un yüksek ısıl iletkenliği nedeniyle uygun değildir. Çelik kaynağına göre elektrot kuvvetinin iki katına çıkarılması, yaygın uygulama şeklidir.

Projeksiyon (Kabartı) kaynağı ÖNCE SONRA

Projeksiyon Kaynağı Örnekleri

Katı hal kaynağı Soğuk kaynak- bindirme birleştirmede % 75 kalınlık azalması Ultrasonik kaynak- 1.5mm bindirme birleşimler Patlamalı kaynak- kaplama ve bindirme birleşimler Sürtünme kaynağı- düşük kaynak kabiliyetine sahip alaşımlar, farklı kombinasyonlar, Sürtünme karıştırma kaynağı

Sürtünme Karıştırma Kaynağı Matkap ucu benzeri bir takımla sürtünen elemanla katı hal kaynağı

Mikroyapı (üst) ve malzeme akışı (alt)

Sürtünme Karıştırma Kaynağında Birleştirme Türleri

Sert lehimleme Aşağıdaki alaşımlarla sınırlıdır 1000, 3000, 5000 ancak < % 2 Mg olanlar, 6000 Genelde Al-Si dolgu metalleri kullanılır Alevle, daldırmayla, fırında veya vakumda lehimleme yöntemleri uygulanabilir Parçaları dağlayarak temizleyin (Dekapan) Dekapanlar florür ve klorür tuzlarından oluşur Dekapan kalıntılarının MUTLAKA temizlenmesi gerekir. Zira koroziftir Sıcaklık kontrolü kritiktir

Yapıştırma

Yapıştırmada sertleştirme

Sıcaklığın etkisi

Yaşlanmanın etkisi