PowerPoint Sunusu

İMAL USULLERİ
KAYNAK TEKNOLOJİSİ
BÖLÜM 2 KAYNAĞIN FİZİĞİ
Kaynak bölgesinin yerel özelliklerinin birleştirilen parça mekanik ve teknolojik özellikleri ile aynı olması
için kaynak bölgesinde hangi oluşumlara niçin dikkat edilir?
İki yada daha fazla metal veya plastikten parçayı, ısı veya basınç etkisi altında ilave parça ( elektrot )
kullanımı ile veya kullanmadan kalıcı birleştirme şekil verme işlemi olan kaynaklı birleştirmeyle
üretilen ürünlerin birleşim bölgeleri özellikleri nasıl olsun istenmelidir?
Bu sorunun en basit cevabı; kaynak bölgesinin yerel özelliklerinin birleştirilen parça mekanik ve
teknolojik özellikleri ile aynı olması istenir olmalıdır.
Bu nedenle, kaynak bölgesinde kaynaklı birleştirme öncesi, süresince ve sonrası oluşumların dikkate
alınması gerekir.
Kaynaklı birleştirmelerde, birleşmeyi sağlayan en etkin yöntem eritmedir.
Eritme yüksek yoğunluklu ısı enerjisi uygulanmasıyla sağlanır.
Eritmeyi oluşturmak için, temas eden yüzeylere yüksek yoğunlukta bir ısı enerjisi uygulamak gerekir,
böylece oluşturulan sıcaklık esas metallerin (ve kullanılmışsa ilave metalin) yerel olarak erimesine
yol açar.
Bu nedenle, yerel ısı girdisi sonucu kaynak bölgesinin kaynak öncesi durumu, kaynak sırası
oluşumlar ve soğuma sırasındaki oluşumlar kaynaklı birleştirmenin özellikleri üzerinde belirleyici
unsurlardır.
Bu durumda ilk akla gelenler:
Birleştirilecek yüzeylerin temizliği, esas malzemelerin ve elektrotların yüksek sıcaklıktaki özellikleri,
bu yüksek sıcaklıklarda kaynak bölgesinde oluşabilecek reaksiyonlar ve kaynak bölgesi birleşme
sonrası soğuma hızıdır.
Isı Yoğunluğu
Birim yüzey başına parçaya aktarılan güç yani enerji miktarı (güç yoğunluğu), W/mm2
Metali eritmek için gerekli olan kaynak süresi güç
yoğunluğu ile ters orantılıdır.
Eğer güç yoğunluğu çok düşükse, ısı enerjisi esas metale yayılır ve bölgesel erime sağlanamaz.
Eğer çok yüksek olursa, bölgesel sıcaklık çok yükselerek metalin buharlaşmasına neden olabilir.
Kaynak işleminin güç yoğunluğunun en uygun aralıkta olması gerekir.
Kaynakta ısı enerjisi yoğunluğunun yüksek, harcanan enerjinin ise mümkün olan en az düzeyde
olması tercih edilir.
Uygun güç yoğunluğu kaynağın yapılabildiği hız ve/veya parça kalınlığı ile değişir.
Oksi-yanıcı gaz kaynağı geniş ısı miktarları üretir,
ancak bu ısı geniş bir alana dağıldığından ısı
yoğunluğu göreceli olarak düşüktür.
Oksi-asetilen gazı, en sıcak olanıdır; 3500°C’lik
bir maksimum sıcaklığa ulaşır.
Ark kaynağı, yerel sıcaklıkları 5500° ila 6600°C’ye
ulaşan, dar bir alanda yüksek enerji üretir.
Daha büyük ısı yoğunlukları,
− daha derin nüfuziyete (penetrasyon),
− daha yoğun ısı bölgesine,
− metalurjik yapıda daha az değişiklik ve
− kaynak dikişinde daha düşük gerilmelere
yol açar.
Alüminyum ve bakır gibi yüksek ısıl iletkenliğe sahip metaller, temas alanından
ısının hızlı dağılması nedeniyle kaynakta problem oluştururlar.
Isı gücü – parça kalınlığı ilişkisi?
Kalın parçaların kaynağında daha derin nüfuziyete ihtiyaç vardır.
Aynı zamanda, parça kalınlığıyla ilave malzeme kalınlığı artışı gerekir. Büyüyen
kütlenin ergitilmesinde daha büyük enerjiye ısı gücüne ihtiyaç duyulur.
Eritme Kaynağında Isıl Denge
Birim hacim metali eritmek için gerekli ısı
miktarı:
1. Oda sıcaklığından erime sıcaklığına
ısıtmak için gerekli ısı (özgül ısı)
2. Erime noktası
3. Katı-Sıvı faz dönüşüm ısısı değerlerine
bağlı değişir.
Bu ısı miktarı yaklaşık Um = K.Tm ^2 ile
bulunur.
Burada;
Um erime için gerekli birim enerji J/mm^3
K sabit
Tm metalin erime sıcaklığı derece Kelvin
Isı kaynağında üretilen enerjinin tamamı metali
eritmek için kullanılamaz. Bir kısmı ortama yayılır.
Isı transferi faktörü; f1 iş parçasına ulaşan ısının
üretilen ısıya oranı.
Eritme faktörü; f2 eritme için kullanılan ısının iş
parçasına ulaşan ısıya oranı.
İş parçasına ulaşan ısının bir kısmı parça içine
yayılır.
KAYNAK İÇİN KULLANILAN ISI;
Hw = f1.f2.H
H, Isı kaynağında üretilen enerjinin tamamı Joule
f1 ark kaynağında daha yüksek
f2 Al, Cu gibi ısı iletimi yüksek metallerde parça iç
tarafına kayıp fazla
Kaynaktaki Isı Transfer Mekanizmaları
Son yapılan araştırmalara göre toplam enerjinin
85 %'si ısı ve 15 %'si de ışık enerjisine
dönüşmektedir.
Arktan Yayılan Işınlar
Yapılan araştırmalara göre ark enerjisinin yaklaşık % 15'i ışın
halinde etrafa yayılmaktadır.
Bir kaynak arkından yayılan ışınlar şunlardır:
• Parlak (görünen) ışınlar
• Ultraviyole ışınlar
• Enfraruj ışınlar
Isı (Enerji) Denge Denklemi
Hw = Um V
burada
Hw = işleme verilen net ısı enerjisi, J
Um = metali eritmek için gerekli birim enerji, J/mm^3
ve V = eritilen metal hacmi, mm^3
Bu denklem, eritme için ısı girdisi-kaynak için gerekli
ısı ilişkisi ISI DENGESİ eşitliğini ifade eder.
Sürekli dikişte;
RWv = AW v
Bu denklem, kaynak kesit alanı AW ve
v kaynak hızıdır.
RHw = f1.f2. RH = Um RWv = Um AW v
RH Güç kaynağı tarafından birim
zamanda üretilen enerji, J/s = W
Net ısı enerjisi Hw belirli bir hızla parçaya aktarılır ve
kaynak hızı oluşur:
RHw = Um RWv (J/s)
Metale birim zamanda aktarılan ısı RHw, birim
zamanda kaynak hacmi RWv mm^3/s
Sayfa 693 teki problem çözülmeli!
Kaynak Metalürjisi
Ergitme kaynağı kaynak bölgesi içyapısı nasıl oluşur?
• Eritme kaynağında ilave metalle birlikte esas metalin de eriyip katılaşması, değişik metalürjik olaylara
neden olur.
• Esas metal ile ilave metalin özelliklerinin farklı oluşu, kaynak metalinin özelliklerini de etkiler.
• Eritme kaynağı, metal kalıba döküm olarak düşünülür.
Çeliklerde Kaynak Bölgesi
A ve B levhalarının, C altlığı ve D elektrodu
ile kaynak yapılmasının şematik görünüşü.
Eriyen bölgenin bitiminden başlayarak
içeriye doğru uzanan ve ısı etkisiyle
mikro ve makro yapısında önemli
değişikliklerin meydana geldiği bölge
Isının Tesiri Altındaki Bölge olarak
adlandırılmaktadır.
Çelik malzemelerde bu bölgedeki
sıcaklık 700-1400°C arasında
değişmektedir.
Eritme Kaynağında Seyrelme
• Şekil, küt alın ve V-alın kaynaklarında, kaynak
banyosunun esas metalle seyrelme oranlarını
karşılaştırmaktadır.
üstte kaynak banyosunun büyük yüzdesi esas
metalden oluşmaktadır.
altta ise kaynak banyosu büyük oranda ilave
metalden oluşmaktadır.
Çeliklerde kaynak bölgesinin Fe-Fe3C diyagramıyla açıklanması
Yüksek sıcaklıklarda kaynak bölgesinde oluşabilecek reaksiyonlar?
Yüzey kirlilikleri birleşme hatalarına ve gaz gözeneklerine neden olabilir.
Yüzey kirliliklerinin kaynak bölgesini çevreleyen atmosferle etkileşimi, vakum, koruyucu bir atmosfer
veya bir cüruf ile önlenebilir. Dökümde olduğu gibi, bir dekapanda oksitlerin çözünmesiyle cüruf
oluşur.
Kaynak sırasında oluşan gazlar (örn. CO), kaynağı zayıflatan ve gerilme yükseltici olarak etkiyen
gözeneğe neden olabilir.
Hidrojen özellikle önemlidir.
Yüzey, malzeme ve ortam yüksek sıcaklık koşullarında kaynak dikişi kalitesini etkiler. Diğer bir
ifadeyle, kaynak hatalarına neden olur.
Bu nedenle, kaynak öncesi yüzey hazırlama ve kaynak bölgesinin korunması için farklı uygulamalar
geliştirilmiştir. Bunun sunucu, farklı isimlerde kaynak yöntemleri ortaya çıkmıştır.
BÖLÜM SONU