AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ METAL EĞİTİMİ BÖLÜMÜ ELEKTRODLAR

Kaynak işlemi esnasında üzerinden kaynak akımının geçmesini sağlayan, iş parçasına bakan ucu ile iş parçası arasında kaynak arkını oluşturan ve gerektiğinde ergiyerek kaynak ağzını dolduran kaynak malzemesine ELEKTROT denir. Elektrik ark kaynağı,elektrot ve kaynak parçası arasında, elektrik akımının teşekkülü ve idaresi ile karakterize edilir. Elektrot aynı zamanda elektrik iletkeni ve ilave madde rolünü oynamaktadır.

Elektrot boyutları metrik ve diğer ölçü birimlerine göre standartlaştırılmıştır. Uzunluk ise çapa v.s göre 250 den 450 mm ye göre değişir.

Elektrik ark kaynağında kullanılan elektrotları genel olarak iki grupta toplamak mümkündür. 1.Yalnız arkı teşkil etmede kullanılan elektrotlar 2.Hem arkın teşkilinde hem de ilave metal olarak kullanılan elektrotlar

1- Yalnız arkı teşkil etmede kullanılan elektrotlar Bu elektrotlar, ya parça ile aralarında yada iki elektrot arasında arkı meydana getirir ve ayrıca kaynak ağzını doldurmak için bir ilave metal (kaynak teli ve çubuğu) kullanılır. Eğer ağızlar, ince saçlarda olduğu gibi kıvrık bir şekilde hazırlanmış ise, ayrıca bir kaynak teline ihtiyaç yoktur. Kaynak tekniğinde kullanılan bu elektrotlar başlıca iki gruba ayrılır: Karbon elektrotlar Tungsten elektrotlar

Karbon Elektrotları Karbon elektrotlar toz haline getirilmiş kok, grafit veya antrasit kömürlerinin bir yapıştırıcı madde ile birlikte yüksek basınç altında preslenmesi neticesinde elde edilir. Bu fitilli elektrotların (özü) su camı ve asit borik olup, arkın muntazam ve sakin yanmasını sağlar. Çapları 3-30 mm. ve boyları da 200-1000 mm. arasındadır Karbon elektrotlar hava delikleri bulunan özel bir penseye tutturulur.

Karbon elektrotlar genel olarak kesme işlemi için de kullanılırlar.

Tungsten Elektrotlar Tungsten elektrotlar, koruyucu gaz atmosferi altında yapılan kaynak usullerinde kullanılmaktadır. Ark atom (atomik hidrojen) ve argon ark (TIG) kaynakları gibi Alaşımlandırılmış tungsten elektrotlar, başlıca şu üstünlükleri sağlar: Mükemmel bir elektron emisyonu meydana getirir. Alaşımsız elektrotlara nazaran alaşımlı elektrotları %25 daha yüksek bir akım şiddeti ile yüklemek mümkündür. Alaşımlı elektrotların ömürleri daha uzundur ve sarfiyatları da alaşımsız elektrotlara nazaran %50 daha azdır. Elektrotun tesadüfen kaynak yeri ile temas etmesi halinde, kaynak banyosunda husule gelen sıçrama ve buharlaşma saf elektrotlara nispeten azdır.

2- Hem arkın teşkilinde hem de ilave metal olarak kullanılan elektrotlar: Bu grup elektrodlar kaynak yaparken erir ve kaynak ağzını doldurur. Örtü adı verilen çabuk eriyen ve ark kaynağında çok önemli bir rol oynayan bir madde ile kaplanmış madensel bir öz’den ibarettir. Yumuşak çeliklerin kaynağında kullanılırlar. Başlıca iki gruba ayrılırlar: Örtülü elektrotlar Örtüsüz elektrotlar Çıplak elektrotlar Özlü elektrotlar

Örtülü elektrotlar Elektrotun ucu, kaynak banyosu, ark ve iş parçasının kaynağa yakın bölgeleri, atmosferin zararlı etkilerinden örtü maddesinin yanması ve ayrışması ile oluşan gazlar tarafından korunur. Ergimiş örtü maddesinin oluşturduğu cüruf kaynak banyosundaki ergimiş kaynak metali için ek bir koruma sağlar. İlave metal (dolgu metali), tükenen elektrotun çekirdek telinden ve bazı elektrotlarda da elektrot örtüsündeki metal tozları tarafından sağlanır. Örtülü elektrot ark kaynağı sahip olduğu avantajları nedeniyle metallerin birleştirilmesinde en çok kullanılan kaynak yöntemidir.

Avantajları : Örtülü elektrot ark kaynağı açık ve kapalı alanlarda uygulanabilir.  Elektrot ile ulaşılabilen her noktada ve pozisyonda kaynak yapmak mümkündür.  Diğer kaynak yöntemleri ile ulaşılamayan dar ve sınırlı alanlarda kaynak yapmak mümkündür. Kaynak makinesinin güç kaynağı uçları uzatılabildiği için uzak mesafedeki bağlantılarda kaynak yapılabilir. Kaynak ekipmanları hafif ve taşınabilir.  Pek çok malzemenin kimyasal ve mekanik özelliklerini karşılayacak örtülü elektrod türü mevcuttur. Bu nedenle kaynaklı birleştirmeler de ana malzemenin sahip olduğu özelliklere sahip olabilir.  Dezavantajları : Örtülü elektrot ark kaynağının metal yığma hızı ve verimliliği diğer elektrotlara göre düşüktür. Elektrotlar belli boy kesik çubuklar şeklindedir,bu nedenle her elektrot bittiğinde kaynağı durdurmak gerekir. Her kaynak pasosu sonrasında kaynak metali üzerinde oluşan cüruf tabakasını temizlemek gerekir

Örtüyü oluşturan maddeler: Cüruf oluşturucular. Arkı stabilize eden maddeler. Gaz atmosferi oluşturan maddeler. Alaşım teşkil eden maddeler. Banyoyu dezokside eden maddeler. Bağlayıcı maddeler.

Elektrot örtüsünün görevleri: 1) Arkın tutuşmasını ve devamlılığını sağlar. 2) Kaynağın her pozisyonda yapılmasını sağlar. 3) Kaynak banyosunu havanın kötü etkilerinden korur. 4) Cüruf oluşturur, yavaş soğumaya yardımcı olur. 5) Kaynak banyosunu alaşımlandırır. 6) Kaynak banyosunu dezoksite eder

Elektrik ark kaynağında kullanılan örtülü elektrotların yapısı

Örtüsüz elektrotlar Bu elektrotlarla kaynak yaparken eriyik banyo, dikişi havanın oksijen ve azotunun tesirinden koruyamaz. Kaynak banyosu çabuk soğuduğundan, dikiş gevrek olur ve çentik mukavemeti gayet az olur. Örtüsüz elektrotların en önemli dezavantajları şunlardır: Ark teşekkülünde güçlük, Yalnız doğru akımda çalışma, Arkın kararsızlığı ve bundan dolayı birleşmenin sürekliliğinde büyük hata bırakması, Oksijen ve azot gazlarını büyük miktarda absorbe etmesi. Çıplak elektrotların örtülü elektrotlara nazaran tek üstünlüğü ucuz olmasıdır, fakat bu etken de bunların yüksek mekanik özellikler istenilen konstrüksiyonlarda kullanılmasını sağlayamaz.

Örtü kalınlığına göre örtülü elektrotlar d İnce örtülü elektrodlar D < (dx1.2) 2) Orta – kalın örtülü elektrodlar dx1.2 ≤ D ≤ (dx1.55) 3) Kalın örtülü elektrodlar D > (dx1.55) D ÇEKİRDEK ÖRTÜ

ÖRTÜ KARAKTERİNE GÖRE ELEKTROTLARIN SINIFLANDIRILMASI Örtülerinin karakterine elektrotlar : 1.TİTANDİOKSİT (RUTİL) ELEKTROTLAR 2.ASİT ELEKTROTLAR (Es) 3.OKSİT ELEKTROTLAR (Ox) 4.BAZİK ELEKTROTLAR (Kb ) 5.SELULOZİK ELEKTROTLAR 6.DEMİR TOZLU ELEKTROTLAR 7.DERİN NÜFUZİYET ELEKTROTLARI

1.TİTANDİOKSİT (RUTİL) ELEKTROTLAR Bunlar örtülerinde esas madde olarak çoğunlukla rutil şeklinde bulunan titandioksit ya da ilmenit ihtiva ederler. Bundan başka örtülerinde silikatlar, karbonatlar, metal oksitleri, organik maddeler ve ferro alaşımlar bulunur. Rutilin rolü daha çok iyonlaştırmayı arttırmak olduğundan bunlarda ark çok kararlı, tutuşması kolay ve dalgalı akımda bile ark gerilimi nispeten düşük olur. Rutil elektrotlarla hem doğru hem de dalgalı akımda kaynak yapılır. Kaynak dikişi düzgün bir görünüş arz edip bombesi azdan düze doğru değişir. Rutil tip elektrotların kaynak metaline geçişi küçük damlalar halindedip

2.ASİT ELEKTROTLAR (Es) Çok akıcı olan bu elektrotlarla yukarıdan aşağıya dik kaynak dışında her pozisyonda kaynak yapılabilir. Dikişin yüzeyi parlak olup dikiş dövülebilir ve röntgen muayenesinde çok iyi sonuç verir. Aralık doldurma kabiliyetleri iyi değildir. Doğru ve dalgalı akımda kullanılabilirler. Bu elektrotlar ince malzemelerin kaynağında kullanılmaz. Asit tipi elektrotların kaynak metaline geçişi çok sayıda küçük damlalar halindedir.

3.OKSİT ELEKTROTLAR (Ox) Bu elektrotlar çok akıcı olup düzgün dikişler verir Bunlar en çok alaşımsız ve düşük karbonlu çeliklerin kaynağına ve sadece yatay oluk pozisyonunda kullanılmaya elverişlidir. Ark içinde metal geçişi ince yağmur halinde olur. Aralık doldurma kabiliyetleri düşüktür. Az nufuziyetlidir.

4.BAZİK ELEKTROTLAR (Kb ) Bütün kaynak konumlarında kullanılabilirler. Aralık doldurma kabiliyetleri fazladır. Bazik örtüleri kaynak dikişinin hidrojen kapma olasılığını azaltıcı yapıdadır. Birçok elektrot türü ile iyi sonuç alınmasının zor olduğu 0ºC sıcaklıklar altında çalışan makine parçalarında iyi sonuç almak mümkündür. bazik tip elektrotların kaynak metaline geçişi büyük damlalar halinde olur.

5.SELULOZİK ELEKTROTLAR Örtüleri % 10 dan fazla yanabilen organik madde silikatlar ve redükleyici ferro alaşımları içerirler. Çabuk katılaştıkları için dik,tavan ve boru kaynak pozisyonlarında kullanılabilirler. İyi bir aralık doldurma kabiliyeti ve derin bir nüfuziyet sağlarlar. Selülozik elektrotlar kaynakla çok duman çıkardıklarından kazan depo gibi kapalı hacimlerden kullanılmaktan kaçınılmalıdır. Yaklaşık %30 oranında selülozik maddelerden oluşan örtü maddesinin arkın etkisiyle gaza dönüşmesi cürufun az olmasına,bu da sıçramaların fazlalaşmasına neden olur.

6.DEMİR TOZLU ELEKTROTLAR Örtü bileşimi büyük oranda demir tozundan oluşmaktadır. Demir tozu elektrot üzerinde olumlu etkiler yaratır.Bu etkiler: Elektrot örtüsünü iletken hale getirir. Dikişe geçerek ergime verimini yükseltir. Elektrotun yüksek verimli olmasına olanak tanır.

7.DERİN NÜFUZİYET ELEKTROTLARI Yaklaşık 10 mm kalınlığa sahip iki parça bu elektrotlarla kaynak ağzı açmadan birleştirilebilir. Derin nüfuziyet elektrotları kalın örtülü olarak üretilir. Örtü maddesi rutil,selülozik,bazik,asit ve oksit türden olabilir.

ELEKTROT STANDARTLARI TSE 563 e göre elektrotlar örtülerinin çeşitlerine göre 7 tipe ayrılır ve buna göre işaretlenir: A :Asit(demir oksit,ince-kalın) AR :Asit(Rutil doğal titan di oksit,kalın) R :Rutil örtülü(ince-orta) RR :Rutil örtülü(kalın) B :Bazik örtülü(kalın) C :Selülozik örtülü(orta) R(C) :Rutil-selülozik örtülü(orta) RR(C):Rutil-selülozik örtülü(kalın) B(R) :Bazik örtülü(rutil katkılı-kalın) RR(B):Rutil-bazik örtülü(kalın)

DIN 1913(Alman standardı) e göre elektrotlar 6 ana tipe ayrılır ve buna göre işaretlenirler: Ti :Titandioksit elektrotlar Es:Asit elektrotlar Ox:Oksit elektrotlar Kb:Bazik elektrotlar Ze:Selülozik elektrotlar So:Özel elektrotlar

TSE 563 ELEKTROT STANDARTLARI Elektrik ark kaynağında kullanılan elektrotlar TSE ' ye göre 6 grupta standartlaştırılmıştır: Grup 1 : Kaynak usulünü gösteren işaret. Bu işaret E harfi ile gösterilir. Grup 2 : Kullanma alanına göre elektrotun işareti Grup 3 : Kabuk kalınlığını gösteren işaret(yalnız kabuklu elektrotlar için). Kabuk kalınlığı aşağıdaki elektrotlardan biri ile belirtilir. i: ince kabuk o: orta kabuk k: kalın kabuk

1.rakam : En küçük çekme dayanımı 2.rakam : En küçük kopma uzaması Grup 4 : Dikişin mekanik özelliğini gösteren bu işaret üç rakamlı bir sayı ile gösterilir. Burada: 1.rakam : En küçük çekme dayanımı 2.rakam : En küçük kopma uzaması 3.rakam : En küçük vurma değeri Grup 5 : Elektrot tipini gösteren işaret Bu işaretlerin anlamları aşağıdadır : X : özsüz C : selülozik O : oksit D : özlü T : titandioksit A : asit V : diğer tipli elektrotlar B : bazik Derine işleyen elektrotlarda diğer elektrotlarda olduğu gibi kabuk cinsini gösteren işaret kullanılır ; ayrıca bütün işaretlerin sonuna bir P harfi konulur.Demir tozlu elektrotlarda kabuk tipini belirten işaret kullanıldıktan sonra bütün işaretlerin sonuna Fe harfi yazılır.

Grup 6 : Kaynak durumunu ve akım cinsini belirten bu işaret iki rakamlı bir sayı ile gösterilir; Burada : 1.rakam : kaynak durumu 2.rakam : akım cinsi ile kutup durumu belirtilir örnek:

DIN 1913 ELEKTROT STANDARLARI DIN 1913’e göre bir elektrotun tipini karakterize eden işaretler 5 guruba ayrılır 1.Grup:Elektrotun tipini karakterize eder. 2.Grup:Elektrotun klas işaretini ifade eder.Elektrotların hangi cins çeliklerin kaynağında kullanıldığını ayırt etmek için çeşitli çelik gruplarına göre elektrotlar Romen harfleriyle gösterilen 14 gruba ayrılmıştır. 3.Grup:Örtü kalınlığını ifade eder.Örtü kalınlığı için d,m ve s harfleri kullanılır. d : ince örtülü elektrotlar m: orta kalın örtülü elektrotlar s: kalın örtülü elektrotlar

4. grup:Kaynak dikişinin mekanik özelliklerini gösteren işaretlerdir 4.grup:Kaynak dikişinin mekanik özelliklerini gösteren işaretlerdir.3 rakam ile gösterilir. Birinci rakam çekme mukavemetini verir.İkinci rakam kopma uzamasını verir. Üçüncü rakam çentik darbe mukavemetini verir 5.grup:Kaynak pozisyonu ve akım şeklini belirten işaretlerdir.

ISO MİLLETLERARASI ELEKTROT STANDARTLARI ISO standartlarına göre bir elektrotu karakterize eden işaretler 3 grupta toplanır. 1.Grup:3 rakamdan oluşup kaynak metalinin sırası ile asgari çekme mukavemeti,kopma uzaması ve çentik darbe mukavemetini karakterize eder. 2.Grup:Yalnız bir harften ibaret olup örtünün tipini karakterize eder. A:asit O:Oksit B:Bazik R,T:Titan di oksit C:selülozik V:Diğer tipler

3.grup:iki rakamdan ibaret olup birinci rakam ayak pozisyonu ikinci rakam da akım şekli kutup durumu ve kaynak transformatörünün asgari boşta çalışma gerilimini gösterir. ÖRNEK : E 345 B 29 E:Elektrot 3:Asgari çekme mukavemeti 48 kg/mm2 4:Asgari kopma uzaması 26% 5:Asgari çentik darbe mukavemeti 13 kgm/cm2 B:Bazik karakterli 2:Yalnız yukarıdan yukardan aşağıya dikey pozisyon müstesna , diğer bütün kaynak pozisyonları için. 9:Doğru akımla elektrot pozitif kutba bağlanıp veya boşta çalışma gerilimi asgari 90 volt olan bir kaynak transformatörü ile kaynak yapılır.

ELEKTROTLARIN İMAL ŞEKİLLERİ Elektrotlar ya daldırma yada presleme suretiyle imal edilir Daldırma suretiyle imâl tarzı bugün yavaş yavaş terk edilmektedir. Preslemede ise iki esas altında presleme gerçekleştirilir. Yüksek Rutubetle Presleme Düşük Rutubette Presleme:

1-Yüksek Rutubetle Presleme Bu usul daha çok Almanya’da kullanılır. Rutubet derecesi %25-30 arasındadır. Presleme basıncı da 200Atm civarında tutulur. Elektrotlar presleme ameliyesinden sonra 100-130C ‘e kurutulur. Elektrotlar rutubete karşı çok hassastır. Bu yüzden kuru yerlerde ambarlanması gerekir.

2.Düşük Rutubette Presleme Rutubet derecesi %10-20 arasındadır. Yüksek presleme basıncına ihtiyaç vardır (200-500 Atm gibi). Bu şekilde imâl edilen elektrotlar sert bir örtüyü haizdir. Alçak sıcaklıkta (28-60C gibi) kurutulur. Bazen de oda sıcaklığı bile kurutma için yeterlidir. Bu elektrotlar neme karşı dayanıklıdır.

Elektrot imalathanesinden bir görünüm