TIG kaynağı- metod ve uygulama

TIG kaynağı- metod ve uygulama
TIG kaynağı
Tanım
TIG ismi ABD’den gelir ve Tungsten Inert Gazın
kısaltmasıdır.
Eğer dolgu maddesi kullanmak gerekliyse, dolgu teli
çıplak tel gibi otomatik ya da manuel olarak eklenir.
Tungsten – wolfram da denir – füzyon noktası
3300ºC’den yüksek olan, yani normalde kaynaklanan
metallerin iki katı füzyon noktasına sahip olan bir
metaldir.
Inert Gaz aktif olmayan gaz yani başka elementlerle
karışmayan gazdır.
Almanya’da bu metod WIG kaynak olarak bilinir ve
W wolfram anlamına gelir.
Ark
TIG kaynak uluslararası standartlandırılmış bir tanımdır.
Inert
Koruma
Gazı
DS/EN 24063’e göre bu kaynak işleminin numarası
141’dir.
TIG kaynağının prensibi
TIG kaynak elektrik arkın kaynak parçası ve tungsten
elektrot arasında yanarak füzyon gücü ortaya çıkarttığı
bir elektrik ark kaynak işlemidir.
TIG kaynak prensibi
Kaynak işlemi sırasında elektrot, ark ve kaynak havuzu
inert koruma gazı ile atmosferik havaya karşı korunurlar.
Gaz nozulu ile koruma gazı kaynak alanına iletilir ve
buradaki atmosferik havayı ortadan kaldırır.
TIG kaynak diğer ark kaynak işlemlerinden kullanılan
elektrot ile ayrılır çünkü bu işlemde MIG/MAG ve MMA
gibi diğer kaynak işlemlerindeki gibi elektrot tüketilmez.
Dolgu maddesinin eklenmesi
1
Katod
- kutup
Tungsten
Elektrod
Tel makarası
İyonlar
Elektronlar
Ark
Anot
+ kutup
Tel kılavuzu
TIG kaynağında elektronların ve iyonların yer değiştirmesi
Elektron akışı çok hızlı bir şekilde meydana gelir ve
kaynak parçasına çarptıklarında farkedilir miktarda ısı
enerjisi oluştururlar.
Dolgu malzemesinin otomatik beslemesi
İyon akışı elektrota çarptığında ise çok benzer enerji
üretimi meydana gelmez.
TIG Arkı
Daha önce de bahsedildiği gibi TIG kaynaktaki füzyon
enerjisi arkın kaynak parçası ve tungsten elektrot arasında yanması sırasında meydana gelir.
Üretilen toplam ısı enerjisinin %30’u negatif kutupa
bağlı olan elektrotun ucuna, %70’i ise pozitif kutupa
bağlı olan kaynak parçasına gider.
Tel besleme manuel ya da otomatik olarak yapılabilir.
DC TIG kaynakta tungsten elektrtot genelde negatif
polariteye ve kaynak parçası pozitif polariteye bağlıdır.
Alternatif akım
Alternatif akım voltajın saniyede 100 kez kadar polariteyi
değiştirmesi ile oluşur.
Elektron teorisine göre ark tutuştuğunda negatif yüklü
elektronlarla pozitif yüklü iyonlar birleşir.
Elektronlar negatif kutuptan pozitif kutuba giderken
pozitif yüklü iyonlar tam tersi hareket eder.
Arkta elektronlar ve iyonlar arasında bir çarpışma olur
ve bu çarpışma ısı enerjisi üretir.
2
Uygulama
- kutup
Avantajlar
TIG kaynak işlemi sahip olduğu avantajlara bağlı olarak
birçok uygulama şekline sahiptir:
• Kaynak parçasına konsantre ısıtma sağlar
• İnert koruma gazı sayesinde kaynak havuzuna efektif
koruma sağlar.
• Dolgu malzemesinden bağımsız olabilir.
• Dolgu malzemeleri eğer alaşım doğruysa iyi hazırlanmış
olmak zorunda değillerdir.
• Cüruf ya da çapak olşumu olmadığı için kaynak parçasını
yeniden temizlemeye ihtiyaç yoktur.
• Ulaşılması zor olan bölgeler bile rahatça kaynaklanabilir.
% 30
% 70
+ kutup
Uygulama alanları
TIG kaynağı genelde yüksek kalitede kaynak sonuçları
gereken işlemler için kullanılır:
• Offshore sanayii
• Birleşik ısı ve güç alanları
• Petrokimya sanayii
• Gıda sanayii
• Kimya sanayii
• Nükleer sanayii
TIG kaynağında ısı dağılımı
Elektrot yarı periyotta pozitif polariteye sahipken
kaynak parçası da aynı yarı periyotta negatif polariteye
sahip olur.
Polarite değiştikten sonraki yarı periyotta ısı enerjisi
%50’si elektrotta %50’si kaynak parçasında olmak
üzere dağılır.
TIG kaynağı için malzemeler
En önemli uygulama alanı:
• Paslanmaz çelik ince malzemelerin kaynağı
• Aluminyum
• Nikel
• Nikel alaşımlar
Kaynak kalitesindeki artan talep TIG kaynak makinalarını alaşımlı ya da alaşımsız ve ağır plakalarla yapılan kaynaklar ve küçük tüp kaynağında daha popüler
hale getirmiştir.
3
Aşağıdaki tablo hangi malzemelerle TIG kaynağı
yapılabileceğini ve uygun polaritelerini gösterir.
=
Elektrot
polaritesi
-
Düşük alaşımlı
çelikler
=
-
Krom/nikel
Çelikler
Krom çelikler
=
-
=
-
Bakır alaşımları
=
=
=
-
Malzeme
Alaşımsız çelikler
Nikel alaşımları
Titanyum
Kurşun
Aluminyum
alaşımları
Magnezyum
alaşımları
Akım tipi
=
~
~
Kısaltmalar: = DC, ~ AC, - negatif, + positif
TIG kaynakta malzemelerin çoğu için doğru akımda
negatif polariteli elektrot kullanılır.
Aluminyum ve magnezyumun doğru akımla kaynağı
pek mümkün değildir. Bunun nedeni yüksek füzyon
noktasına bağlı olarak oluşan ve malzemeleri kaplayıp
kaldırılması da oldukça zor olan kalın oksit tabakasıdır.
Böylece aluminyum, magnezyum ve onların alaşımları
genelde bu oksit tabakasını ortadan kaldırabilecek alternatif akım ile kaynaklanırlar.
4
TIG Kaynak Ekipmanı
Birçok TIG kaynak makinası bu şekilde üretilmiş
olduğundan hem güç kaynağı hem de TIG ünitesi
bir gövde halindedir.
Konfigürasyon
TIG kaynağında başarılı bir sonuç elde etmek ve
tüm kapasitesini kullandırabilmek için her bir
parçanın kendi fonksiyonu olan birçok farklı
parçadan oluşan ekipmana sahip olmak gerekir.
TIG kaynak ekipmanı temelde aşağıdaki malzemeleri içerir:
• Kaynakçının arkı kontrol etmek için kullanacağı
TIG torçu
• Kaynak akımı için temelde gereken güç kaynağı
• Kaynak akımı, ark ateşlemesi gibi ayarların kontrol
sistemlerini kapsayan bir TIG ünitesi
• Basınç azaltıcı valfli ve akışmetreli koruma gazı
tüpü
1
2
3
4
5
6
7
Kaynak akımı kablosu
Kaynak akımı kablosu
TIG ünitesi için kontrol kablosu
Koruma gazı
TIG torçu için kaynak kablosu
TIG torçu için kontrol kablosu
+ polariteli şase kablosu
Güç kaynağı ve TIG ünitesi tek gövdede
TIG Torçu
TIG torçunun ana görevi kaynak akımını ve koruma
gazını kaynak bölgesine taşımaktır.
TIG Torçu
TIG torçu kaynak kabzası ve elektronik izolasyon
malzemesi ile örtülmüş torç boynundan oluşur.
Kaynak ekipmanının konfigürasyonu için örnek
5
Torç kabzası genelde kaynak akımını ve koruma
gazını açıp kapatan bir tetiğe sahiptir.
Elektrot iğnesi, elektrot kepi sıkıştığında elektrotun
etrafında baskı uygulayarak sıkıca sarabilmek için
parçalı bir yapıya sahiptir.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Elektrotun üzerindeki çok ağır akım yükünü engellemek için torç, elektrota yapılan akım transferinin
elektrot noktasına çok yakın bir yerde yapılmasını
sağlayacak şekilde geliştirilmiştir.
Torç boynu
Kabza
Tetik
Elektrod kepi
Conta
Elektrot iğnesi
Isı koruması
İğne tutucu
Gaz nozulu
TIG kaynak torçu
6
Torç kısıtlı ve zor alanlarda kullanılacaksa resimde
görülen uzun torç kepi kısasıyla değiştirilebilir.
TIG Torçunun Soğutulması
Bazı torçlar da torçu soğutan koruma gazı olması
durumuna göre geliştirilmiştir. Ancak, torç aynı
zamanda çevreleyen havaya ısı verir.
Ancak kep genelde normal uzunluktaki bir elektrotu
sarmak için çok uzundur.
Diğer torçlar soğutma tüpleri ile üretilir. Su soğutmalı
torçlar genelde yüksek akım yoğunlukları ve AC
kaynak için uygundur.
TIG torçları ihtiyaç olan maksimum akım yüklerine
ve istenilen sonuçlara göre farklı ebatlarda ve dizaynlarda mevcuttur.
Genelde aynı akım yoğunluğu için üretilen bir su
soğutmalı torç hava soğutmalı torçtan daha büyüktür.
Torçun ebatı kaynak sırasındaki soğutma kapasitesine de bağlıdır.
Kontrol kablosu
Kaynak(akım) kablosu
Gaz hortumu
7
Bazı yeni TIG torçlarında torç kabzası üzerinde
kaynak sırasında akım ayarının yapılmasını sağlayan bir tetik vardır.
Gaz Lens
Bir diğer gaz nozzle cinsi de gaz lensidir ve koruma
gazının tel olukları içinden geçip gaz akışının daha
uzun mesafede daha sabit ve düzgün olmasını
sağlayan bir sisteme sahiptir.
Gaz Nozul
Gaz nozulun görevi koruma gazını kaynak alanına iletip atmosferik havanın kaybolmasını
sağlamaktır.
Gaz nozul TIG torçuna vidalanmıştır böylece
gerektiğinde değiştirilmesi mümkündür. Genelde
seramik bir malzemeden yapılmıştır ve ısıya da
dayanıklıdır.
Gaz nozulun ebatı genelde orifisin iç çapı ile
belirtilir 1/16”.
Örnek
Bir gaz nozulu no. 4’ün iç çapı 4/16” yani 6.4 mm.
Koruma gazı akışı
Uzun gaz akışının avantajı elektrotun daha uzun çıkıntıya
sahip olması ve böylece kaynakçının daha güzel bir
görüntü sağlayabilmesidir. Gaz dağıtıcı ile koruma
gazı sarfiyatı da azaltılabilir.
Güç Kaynağı
TIG kaynak güç kaynakları genelde 70-80V açık devre
voltajına sahip olurlar.
Doğru akım ile kaynak yapmak için 400V şebeke voltajının alternatif akımını TIG işlemi için uygun bir çıkışa
doğrultan ve aynı zamanda akım yoğunluğunu kaynakçının makina üzerinden ayarladığı değerlere göre değiştiren bir güç kaynağı kullanılır.
Normal gaz nozul ve gaz lensli gaz nozul
Modern kaynak makinaları DC modunda ve hatta hem
AC hem DC modunda kaynak yapma yeteneğine sahiptir.
8
TIG Üniteleri
Bir başka tutuşma kontrolü sağlama şekli de tutuşma anında kısa devre akımını limitleyen bir ünite
kullanmaktır. Böylece kaynak başladığında tungsten elektrot noktası yapışmadan doğrudan kaynak
parçası üzerine konabilir. Kontrol elektrot kaynak
parçasından kaldırışldığında yani ark ateşlendiğinde kaynak akım yoğunluğunu arttırır.
TIG ekipmanının kontrol sistemi farklı fonksiyonlarla çok basit ya da gelişmiş olabilir.
En basit versiyonunda sadece akım kontrol edilebilir ve koruma gazı TIG torçu üzerindeki küçük
bir valften açılıp kapanabilir.
Daha gelişmiş TIG makinaları koruma gazını da
kontrol edebilir böylece ark tutuşmadan önce
kaynak alanına gönderilir ve kaynak akımı bitmeden önce koruma gazının etkilenmesini önler.
Bu kontrolün LIFTARC ya da LIFTIG gibi farklı
isimleri vardır.
Bu hem tungsten elektrotun hem de kaynak havuzunun soğutma sırasında atmosferik havadan
korunduğu anlamına gelir.
Dahası, TIG makinalarının aynı zamanda tutuşma
servisleri vardır ve bu fonksiyon elektrotun
kaynak parçasına yapışmasını önler ve böylece
elektrot noktasının zarar görmesi engellenmiş olur.
LIFT metodu ile tutuşma
Tutuşmanın kontrolü ile ilgili başka olanaklar:
• Eğim kontrolü kaynak başladığında kaynak akımını
arttıran ve bittiğinde akımı azaltan bir fonksiyona
sahiptir. Eğim kontrolü özellikle kaynak bittiğinde
gözenek ve delik oluşumunu engellemesi açısından
oldukça yararlıdır.
Bu tutuşma servisi frekansı saniyede 2-4 milyon
periyot ve voltajı birkaç bin volta yükseltebilen
yüksek frekans ünitesi (HF) olabilir.
Yüksek frekans ve voltaj elektrot noktası ve
kaynak parçası arasında arkı transfer eden bir
kıvılcım üretilir.
Yukarı eğim
Kaynak akımı
Aşağı eğim
Eğim servisi
Akım palsı iki kaynak akımı seviyesinin önceden
programlandığı anlamına gelir. Bunlar pals akımı
ve baz akımıdır.
Baz akımı sadece arka sahip olmak için gereken
büyüklüktedir.
Baz malzemesinin füzyonu pals akımı mevcutken
ortaya çıkar ve kaynak havuzu soğurken baz akımı
vardır ancak ark kurulmuştur.
Yüksek frekanslı tutuşma
9
Pals ve baz akım periyotları ayrıca kontrol
edilebilirlerdir.
Amperaj
Pals akımı
Baz akım
Saniye
Pals akım zamanı
Baz akım zamanı
Kaynak palslı modda yapıldığında kaynak görüntüsü
kaynak hızına bağlı olarak birbirinin üstine binmiş
punta görüntüsündedir.
Palslı TIG kaynağına bir örnek
Birçok çift akım makinaları alternatif akım eğimini
daha karesel yapabilecek kontrol fonksiyonuna sahiptir
ve pozitif ve negatif yarı-periyotlar arasındaki dengeyi
de kurabilir.
Düzenlenmiş AC eğim görüntüsü
Aluminyum, magnezyum ve alaşımları ile TIG kaynak
yaparken bu kontrol olanakları oldukça avantajlıdır.
10
TIG Kaynak – Tungsten Elektrotların Bilenmesi
En çok kullanılan tungsten elektrotlar:
• Saf tungsten yeşil ile işaretlenmiştir. Bu elektrot
genelde aluminyum ve aluminyum alaşımlarının
AC kaynağında kullanılır.
• %2 toryumlu tungsten kırmızı ile işaretlenmiştir.
Bu elektrot alaşımsız / az alaşımlı çeliklerin ya da
paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılır.
• %2 lantanyumlu tungsten mavi ile işaretlenmiştir.
Bu elektrot TIG ile kaynaklanabilen bütün malzemelerin kaynağında kullanılmak için uygundur.
TIG kaynak için elektrotlar
TIG kaynak için kullanılan elektrotlar genelde
tungstenden yapılır.
Saf tungsten çok yüksek ısı rezistansına sahip
olan bir malzemedir ve füzyon noktası yaklaşık
3,380oC’dir.
Tungsteni metal oksit ile alaşımlamakla elektrotun
iletkenliği arttırılabilir ve böylece yüksek akım
yüklerine dayanıklı hale gelir.
Bu nedenle alaşımlı tungsten elektrotlar daha uzun
ömre ve saf tungsten elektrotlara göre daha iyi tutuşma
özelliklerine sahip olur.
Elektrot Ebatları
Tungsten elektrotlar 0.5 – 8mm arasında farklı
çaplara sahiptir.
Tungsteni alaşımlamak için en sık kullanılan metal
oksitler:
• Toryum oksit ThO2
• Zirkonyum oksit ZrO2
• Lantanyum oksit LaO2
• Seryum oksit CeO2
TIG kaynak elektrotları için en sık kullanılan elektrot çapları 1.6 - 2.4 - 3.2 ve 4 mm.
Elektrot çapı akım yoğunluğu, ne tip elektrota
ihtiyaç duyulduğu ve AC ya da DC olması baz
alınarak seçilir.
Tungsten Elektrotlardaki Renk
Göstergeleri
Bileme Açısı
Saf tungsten elektrotlar ve farklı alaşımlananlar aynı
görünseler de aralarındaki farkı söylemek imkansızdır.
Bu nedenle her tip elektrot üzerinde belirli bir renk
göstergesi kullanılmaktadır.
TIG kaynakta iyi sonuç alınmasının başka bir şartı
da tungsten elektrotun doğru bir şekilde bilenmiş
olmasıdır.
DC ve negatif polariteyle kaynak yaparken elektrot
noktası daha dar ve daha derin nüfuziyet profili
sağlanması için daha konsantre bir arka sahip
olunabilmesi açısından konik olmalıdır.
Elektrotlar son 10mm’de belirli renklerle işaretlenirler.
11
Aşağıdaki başparmak kuralı tungsten elektrot çapı
ve onun bilenmiş nokta uzunluğu arasındaki ilişkiyi
gösterir.
0.5mm çaplı yatay bir alan elde etmek için
elektrotun ucunu köreltmek tungsten elektrotun
ömrünü uzatır.
Küçük noktalı açı dar kaynak havuzu ve daha büyük noktalı açı daha geniş kaynak havuzu sağlar.
D = 2,5
mm.den az
Yaklaşık 2xD
kadar olmalı
D= 2,5
mm.den fazla
Yaklaşık 1,5xD
kadar olmalı
Yatay elektrot ucu
AC TIG kaynağı için tungsten elektrot kaynak
sırasında yuvarlanır çünkü kaynak sırasında oldukça
fazla yüklenir ve daha yarım globular bir forma
sahip olur.
DC kaynak için bilenen tungsten elektrot örneği
Noktalı açının aynı zamanda kaynak derinliğinin nüfuziyeti üzerinde de etkisi vardır.
AC kaynak için tungsten elektrot
Noktalı açı ve kaynak havuzu arasındaki bağlantı
12
Elektrotların ekstra iyi bilenmesini sağlamak
için elektrotların bilenmesi için elektrot bileme
makinasına sahip olmak gerekir.
Tungsten Elektrotun Bilenmesi
Elektrotu bilerken ucu bileme diskinin yönünde
olmalıdır. Böylece bileme izleri elektrotun uzunluk
yolunda bulunacaktır.
Yanlış bileme
Böyle makinalar çok iyi bileme izleri oluşmasını
sağlayan yönlendirici elmas örtülü diske sahiptir.
Genelde bu makinalar elektrotlar için ayarlanabilen
bileme açısı ve böylece düzgün bileme sağlayan bir
gerece sahiptir. Bu makinalar ayrıca, sağlık için çok zararlı
olan tungsten tozunu filtre ederler.
Doğru bileme
Tungsten bileme makinası
13
14
TIG Kaynak – Koruma Gazı
Kaynağın alt kısmını da korumak için azaltıcı
N2/H2 gazlarının karışımını kullanmak yararlı
olacaktır.
Gazlar
Koruma gazının birçok fonksiyonu vardır. Bunlardan biri atmosferik havayı ortadan kaldırmak ve
böylece kaynak havuzuyla temasını engellemek
ve tungsten elektrotun akkor haline gelmesini önlemektir.
Koruma gazları kolay farkedilebilmeleri için standardize edilmiş renklerle boyalı çelik silindirlerde
temin edilir. Bu nedenle asıl silindirin ve üst kısmının renkleri kullanılır.
Dahası, koruma gazı arktaki akım ve ısı transferinde de önemli rol oynar.
TIG kaynak için iki inert gaz kullanılır. Bunlar argon (Ar) ve helyum (He) olup argon daha sık kullanılmaktadır.
İki inaktif koruma gazı birbiriyle karışabilir veya
her biri azaltıcı etkisi olan başka bir gazla karışabilir.
Gazın azalması demek oksijenle birleşmesi demektir.
TIG kaynakla bağlantılı olarak iki azaltıcı gaz hidrojen (H2) ve nitrojen (N2) kullanılır.
Silindirin rengi
Üst kısmının rengi
Ar
Turkuaz
Turkuaz
Ar/H2
Turkuaz
Kırmızı
Ar/He
Turkuaz
Kahverengi
He
Kahverengi
Kahverengi
N2/H2
Açık gri
Kırmızı
Koruma gazı silindirlerindeki renk göstergeleri
Koruma gazı kaynaklanacak malzemenin cinsine göre
seçilir:
Aluminyum alaşımlı
Ar/He
Bakır alaşımlı
Ar/H2
Nikel alaşımlı
x
Ar
x
x
x
x
x
x
x
Paslanmaz çelikler
Alaşımsız / az alaşımlı
çelikler
Basınç Azaltıcı Valf ve Debimetre
x
x
x
x
He
Çelik silindirlerdeki basınç 200 – 300 bar arasındadır.
Koruma gazı kullanabilmek için yüksek basınç uygun
çalışma basıncına kadar azaltılmalıdır.
Basınç azaltıcı valf basıncı azaltmak için kullanılır.
Basınç azaltıcı valf asıl silindir basıncının okunabileceği bir ölçü sistemiyle donatılmıştır.
Doğru koruma gazı seçimi
15
TIG kaynakta istenilen gaz akışını ayarlamak için
aşağıdaki resim debimetre ile donatılmış basınç
azaltıcı valfi göstermektedir.
Bütün basınç azaltıcı valfler debimetre ile donatılmamıştır. Bazı tipler litre ölçüsü ile çalışabilir
ya da ayrı akışmetreye sahip olabilirler.
Litre ölçülü manometre ile çalışan basınç azaltıcı valf
Debimetreli basınç-azaltıcı valf
Debimetrede akan gazla yükselen ve litre/dakikada gaz akışını okumayı sağlayan küçük bir top
vardır.
Direk olarak gaz nozulundan ölçen bir debimetre
gaz nozulun başında bulunması istenen koruma
gazı miktarını kontrol edebilir.
Lütfen debimetrenin ölçü tüpünün dikey olarak
yerleştirilmesi gerektiğini ve debimetrenin
kullanılan tipte koruma gazı için dizayn edildiğini
ve hatalı okuma gibi bir riskinin bulunduğunu
unutmayınız.
Debimetre
Gaz nozulu
Gaz nozulundan direk ölçüm
16
Koruma gazının miktarı gaz nozulun iç çapına bağlıdır.
Argon tüketimi (l/dak)
Gaz nozulunun iç çapı (mm.)
Koruma gazı miktarı için gösterilen değerler
Çok fazla gaz miktarı gaz nozulundaki çıkış hızını
arttırır. Bu enjektör etkisine bağlı olarak havanın
koruma gazına dönmesine ve karışmasına neden
olabilir.
17
18
TIG Kaynağı – Kişisel Güvenlik
Isı ve Kaynak Işığı
Ark kaynağı için tavsiye edilen kaynak filtresi yoğunluğu aşağıdaki gibidir. Bu tavsiyeler kılavuz
gibi düşünülebilir. Yeni test metotları gözleri korumak için >DIN5 yoğunluğunda kaynak filtresi
oluşturmuştur
Arktan emilen ışık gözlere çok zararlı olup göze
kum kaçmış hissi yaratan “kaynak alması”na da neden
olabilir. Isı emisyonu göz bebeğinde hasar oluşumu sonucu katarakta neden olabilir. Ark
ışığı cilde de çok zararlıdır ve açık ciltte ciddi
güneş yanıklarına benzer sonuca neden olur.
< 100 A
100 - 300 A
> 300 A
Işık ve Isıya Karşı Koruma
DIN 7- 9
DIN 10-11
DIN 12-14
Kaynak Alanının Korunması
Çalışma alanını koruyarak kaynakçı odadaki diğer
insanları da kaynak ışığından koruyabilir. Dikkatli
bakılırsa ark 10 metre uzaklıktan bile “kaynak alması”na
neden olabilir. Bu nedenle çalışma bölgesine, özel hazırlanmış
perdeler monte edilmelidir.
Kaynak Başlığı
Kaynak koruması gözlerin ve yüzün ısı ve ışıktan
korunmasıdır ve el koruması ya da kaynak başlığı
şeklinde olabilir. Korumalar siyah, derecelendirilmiş filtre lensleri ile donatılmış olup ışığı azaltarak
gözleri ark radyasyonundan korur. Siyah filtrenin
önünde bu siyah yüzeyi de koruyan bir kapak daha
vardır.
Çalışma Kıyafetleri
Çalışma kıyafetleri cildi ışık ve ısı radyasyonundan korur.
Koruma Filtrelerinin Tipleri
Koruma filtrelerinin tipleri İngiliz ya da Avrupa
standartları ile standardize edilmiş ancak genelde
Alman standardı (DIN) ile tedarik edilmektedir.
Filtre tipi arkın gücüne, odadaki ışığa ve kaynakçının gözlerine göre seçilmelidir. Kaynak alanının çevresi de uygun gölgeli olmalıdır. Böylece
arktan emilen ışık kaynakçıyı rahatsız etmeyecektir ancak kaynak alanının etrafının çok karanlık olması da ark kurulduğunda etrafın görülmesini zorlaştırır.
19
Çalışma Eldivenleri
Çalışma eldivenleri elleri ve bilekleri ısı ve ışık
radyasyonundan korur. Eldivenler genelde deriden yapılır ve üst kısmı en az 120 mm uzunluğunda olmalıdır. Eldivenler elektriksel güvenliğe
bağlı olarak kuru tutulmalıdır (elektrikli sızıntı
rezistansı en çok kuru eldivenlerdedir).
Kaynak Alması
Etki
Arktan çıkan ve başka parlak parçalardan yansıyan
ışık “kaynak alması”na neden olabilir. Kornea kurur ve
yarılabilir. “Kaynak alması” çok rahatsızlık verici bir
durumdur ve gözlere kum kaçmış hissi yaratır.
Normalde “kaynak alması” kalıcı hasara neden olmaz
ancak aynı ışığa sürekli maruz kalmak görüş
gücünü azaltabilir.
Tedavi
Soğuk kompres rahatlatır ve bazı merhemler anestezik etki yaratır. Eğer ağrı devam ederse size bir
losyon ya da damla önerebilecek bir doktora başvurmanız gerekir. Bu tarz merhem ya da losyonlar gözlerde anestezik etki yaratır ve bu etki nedeniyle bileme tozları farkedilmeden göze kaçabilir.
20
Basınçlı Gaz Silindirleri
İsim
Kimyasal
belirleme
Uygulama alanları
Tüp rengi
Silindirik
Bölüm
Asetilen
(gaz)
Argon
C2H2
Hidrojen
H2
Kaynak, kesim ve benzeri
Ar
Bağlantı yivi
Üst
Bölüm
Kırmızı kahverengi
Bütün metallerin koruma gazlı
kaynağı
Bütün kimyasal ve metal sanayii
için azaltma – ve koruma gazı.
Jeneratör soğutması
Hava
–
Plazma kaynak ve kesim
Sıkıştırılmış hava
Nitrojen
N2
Gaz hali: metal, kimya, gıda ve
Elektro sanayileri için koruma
Gazı
24, 32 WG dış sağ
14 yiv/inç
Açık gri
21, 8 WG dış sağ
14 yiv/inç
Açık gri
Siyah
RG iç sağ
Beyaz
Yeşil
Siyah
RG iç sağ
24, 32 WG dış sağ
14 yiv/inç
Sıvı hali: soğutma ve dondurma
Oksijen
Teknik
Oksijen,
Teknik
O2
Gaz kaynağı
Alevli kesim
Açık mavi
Beyaz
21, 8 WG dış sağ
14 yiv/inç
O2
Kaynak, kesim, ve benzeri
Açık mavi
Beyaz
21, 8 WG dış sağ
14 yiv/inç
Basınçlı silindirler baş aşağı olma, devrilme, düşme
ve ısıya (güneş ışıkları ve kaynama sistemlerinden
gelen ısı) karşı mutlaka korunmalıdırlar. Kolay
ulaşılabilen ve kolay hareket ettirilebilen bir konumda
olmalıdırlar. Basınçlı silindirlerin tutulduğu yerlerin
girişlerinde riskleri gösteren bir işaret olmalıdır.
Silindirlerin taşınması
Silindirler uygun ve güvenli bir şekilde arabalarla
taşınmalıdırlar.
21
22
TIG kaynakta elektrik güvenliği
Elektrik akımı ve riskleri
Toprak Koruması
Bütün makinalar özellikle de eski tip olup çift
izolasyonlu olmayanlar mutlaka topraklanmalıdır.
Elektrik büyük bir avantaj ama kontrol edilmesi
zor bir unsurdur. Elektrik ark kaynağı elektrik
tehlikesi gerekli önlemler alındığında oldukça
azdır.
Kaynak Ekipmanının Bakımı
Normal yırtılma ve hasarları düzeltebilmek için
kaynakçı günlük kontroller yapmalıdır. Ekipman
aynı zamanda kullanım güvenliği ve operasyon
koşulları için düzenli olarak bakımdan geçirilmelidir.
Açık devre voltajı
Kaynak ekipmanı akım elektrik direktiflerinde
belirtildiği gibi mevcut açık devre voltajlarını
fark edebilmelidir.
TIG Kaynakta Elektrik Güvenliği
Manuel ya da yarı otomatik uygulamalar için
ekipman:
• Alternatif akım - 80 V (efektif değer)
• Doğru akım dalga voltajı > 10% 80 V
(efektif değer)
• Doğru akım dalga voltajı < 10% 100 V
(ortalama değer)
• Özel kullanım için taşınabilen ekipman - 70
V (efektif değer)
Güç Kaynağı
Hem doğru hem de alternatif akımlı güç kaynakları TIG kaynağı için kullanılır. Bu güç kaynaklarının açık devre voltajları örtülü elektrotlarla
yapılan normal ark kaynağı ekipmanları ile neredeyse aynı aralıklardadır.
Kaynak makinası genellikle arkın tutuşması için
yüksek frekans servisi ile de donatılmıştır.
Şebeke Voltaj Sağlayıcısı
230 ya da 400 V oldukça tehlikelidir ancak
normalde şebeke voltajıyla doğrudan temas
da gerçekleşmemektedir.
Eğer makina yüksek frekans servisi ile donatılmamışsa örtülü elektrotlarla yapılan normal ark
kaynağı direktiflerine göre de kullanılabilir. Ancak eğer makina yüksek frekans hizmeti ile donatılmışsa elektrik riskleri artmış demektir bu nedenle de sadece kuru ortamlarda kullanılmalıdır.
Hasarlı İzolasyon
Ana kablonun hasarlı izolasyonu sızıntılara ve
tehlikeli temaslara neden olabilir.
23
İlk Bağlantı
Şebeke Bağlantısı
Şebeke bağlantıları makinaya özellikle de kaynak
makinalarına eğitimli kişiler tarafından yapılmalıdır.
Kaynak makinalarının montajı yapılırken genellikle
iki hata oluşur:
• Kabloların yanlış bağlantıları
• Kayıp ya da yanlış takılmış kablo guddesi
Örneğin, kaynak makinasının üç mengenesine üçkutuplu kablo bağlanması gibi durumlarda yanlış
bağlantı oluşur. Bir faz ya da toprak bağlantısı yanlış
olabilir bu nedenle makinanın kasası da canlı (elektrik
yüklü) olur ve böyle bir durumda makinaya dokunmak
çok tehlikelidir.
Yanlış
24
Doğru
İkincil Bağlantı
Kablolar ve Bağlantılar
Bütün kablolar ve bağlantılar izole edilmelidir.
Bu bütün bağlantıların izolasyonlu birleştirmeler
ile yapılması ve çok sık görülmemekle birlikte
metal kablo ringlerinin de cıvata ile tutturulması
demektir.
Eğer kablonun izolasyonu hasarlıysa kablo değiştirilmeli ya da izolasyon onarılmalıdır. Elektrik ark
kaynağında kablonun çapraz geçişinin mevcut
devreye göre yeterince büyük olması çok önemlidir.
Yırtık özler, çok ince kablolar ya da zayıf anahtarlar
düzensiz kaynak akımı sağlar ve zararlı sonuçlar
yaratacak istemsiz ısınmalara neden olur.
25
26
TIG Kaynak – Duman Üretimi
Ozon
Kaynak Dumanları ve TIG Kaynakla ilgili
Genel Bilgiler
Ozon havadaki oksijen TIG kaynağındaki gibi
ultraviyole radyasyonlarına maruz kaldığında
ortaya çıkar. UV-radyasyonunda ozonun ortaya
çıkmasını sağlayan birkaç dalga uzunluğu aralığı
vardır. Bu dalga uzunluklarının en verimli bölümleri 130 – 175nm arasında olup en yakındaki hava
katmanı tarafından koruma gazının içinden absorbe edilir ve büyük miktarlarda ozon üretilir. Bu
oksijendeki yüksek emiş yüzünden meydana gelir.
Koruma gazında hiç emiş yoktur ve dolayısıyla
hiç ozon üretimi de yoktur. Ozonun TLV’si
1.0 PPM’dir.
TIG kaynağın başında neredeyse hiç ya da çok az
kaynak dumanı çıkar. Ancak bu TIG kaynağın
herhangi zararlı maddeler çıkarmadığı anlamına
gelmez.
Solunan havanın konsantrasyonunu etkileyen
farklı faktörler vardır, ör. Akım yoğunluğu, çelik
kalitesi (alaşımsız, düşük alaşımlı ve yüksek
alaşımlı çelikler)
Gaz nozulu
Kaynak Dumanı ve Gazlar
Elektrod
Azotlu Gazlar
Koruma gazı ile kaynak yaparken azotlu gazlar
ortaya çıkar. Bu gazlar nitrojen ve oksijen arasındaki kimyasal tepkimelerin ürettiği yüksek miktarda ısıdan dolayı meydana gelir.
UV-radyasyon
Hava
katmanında
ozon üretimi
yoğundur
Azotlu gazlar aynı zamanda nitrik oksitler ve başka
isimlerle anılan elementlerin ortak adıdır.
Koruma gazı
Sadece bu ikisinin sabit TLV’si vardır (Eşik Limit
Değeri). Nitrojen oksitin TLV’si (NO) 25 PPM.
Nitrojen dioksitin TLV’si (NO2) 3 PPM.
Azotlu gazların aksine ozon kendine has kokusu
sayesinde oldukça kolay farkedilebilir. Düşük
konsantrasyonlarda bile ozon gözleri çok rahatsız eder
ve solunumla ilgili problem yaratır. Baş ağrısı ve halsizliğe neden olabilir ve uzun süre maruz kalınırsa
akciğer fonksiyonlarında azalma bile görülür.
Eğer nitrojen dioksit ve ozon karışırsa (ki TIG kaynağında olan budur) ortaya diğer azotlu gazlardan
daha zehirli olan nitrojen pentoksit çıkar.
Azotlu gazlar sadece hafif tahrişlere neden olur ve
bunu kısa zaman içinde anlamak çok mümkün değildir. TLV’den yüksek konsantrasyonlara maruz kalındığında bu birleşim ciğerlere pulmoner ödem gibi
daha büyük zarar verir.
Demir Oksit
Demir, çelikteki en önemli elementtir. Demirin ısıtılması içinde demir oksit bulunan duman oluşumuna neden
olur. Çok miktarda demir oksitin solunması akciğer
fonksiyonlarında azalmaya neden olur.
27
Konsantrasyon PPM (parts per million) cm3/m3
ya da mg/m3 ile belirtilir.
Mangan
Mangan, mangan içeren çeliklerin kaynağından
sonra ortaya çıkar ör. alaşımsız ve az alaşımlı çelikler...
Mangan başağrıları, zayıflık, iştahsızlık ve
uyku problemleri gibi sonuçlara neden olarak beyni
etkiler.
TLV’ler elementlerin şu anda bilinen etkileri baz
alınarak hesaplanmıştır. Bu etkilerle ilgili yeni bilgiler edinilmesi durumunda TLV’ler de revize edileceklerdir. TLV’ler zararlı ve zararsız konsantrasyonlar arasında kesin limitler olarak düşünülmemelidir
çünkü böyle limitler yoktur. Sadece hava kirliliğini
TLV seviyesine düşürmek de eşit olarak düşünülmemelidir.
Mangan solunumla ilgili bütün unsurlar için de çok
zararlıdır ve zatürre riskini arttırır. Yüksek konsantrasyonlu olanları da metalik duman oluşturur.
Krom
Düşük ve yüksek alaşımlı çeliklerde kaynak yapıldığında krom da açığa çıkar. Krom 3 ve Krom 6 arasındaki farklar aşağıda belirtilmiştir:
Hava kirliliğine neden olan bir elementin TLV seviyesi
sağlığa zararlı olsa bile hava kirliliğini TLV’lerden farklı
tutmaya çalışmak her zaman kesin ve doğru sonuçlar
vermez.
Krom 3 için TLV 0.5 mg/m3.
Krom 6 için TLV 0.02 mg/m3.
Eşik Limit Değerlerini Aşmak
Genelde TLV’ler 8 saatlik bir çalışma günü için izin verilen en yüksek ortalama konsantrasyon değerleridir. Ancak
eğer konsantrasyonlar genelde TLV’lerin altında kalıyorsa
bazı TLV aşma miktarlarına izin verilebilir çünkü zamana
dayalı ortalama TLV yine limitler içinde kalacaktır. Ancak
bu aşma miktarında çalışma saatleri de önemli olup günlük
toplam çalışma saati standartların altında ise TLV aşımına
izin verilmemelidir.
Hem krom 3 hem de krom 6 alerji oluşumuna da neden
olurlar ör: paslanmaz çelik kaynağında yüzde döküntülere neden olabilir. Krom 6 solunum yollarına ciddi
hasarlara neden olur ve ağız, geniz ve boğazda yaralara
neden olabilir. Aynı zamanda kronik bronşit riski de
vardır. Krom 6 aynı zamanda kanserojen içeriklidir.
Nikel
Nikel düşük ve yüksek alaşımlı çeliklerin kaynağında
ortaya çıkar.
Her durumda ne kadar zaman ve ne kadar aşmanın mevcut
olduğuna dikkat edilmelidir.
Nikelin TLV’si 1 mg/m3 (zor çözünen bileşimler)
Nikelin TLV’si 0.1 mg/m3 (çözünen bileşimler).
Aşağıdaki tablo15 dakikalık periyotlardaki ortama TLV’
yi geçmeksizin TLV aşma miktarlarını göstermektedir.
Aşağıdaki figürler sadece başparmak kuralı ile anlaşılır.
Nikelin alerji yapma riski çok yüksek olup astım
benzeri hastalıklara da neden olabilir. Nikel de aynı
zamanda kanserojen içeriklidir.
Hijyenik Limit Değerleri
GV < 1
1 < GV < 10
10 < GV < 100
100 < GV < 1.000
Eşik Limit Değerleri (TLV)
Danish National Labour Inspection kaynakçıları koruma altına alabilmek için solunan havadaki zararlı elementlerin en yüksek izin verilen konsantrasyonları için
eşik değerleri belirlemiştir (TLV). TLV bir gün içinde
solunan havadaki zararlı elementlerin izin verilen en
yüksek miktarlarının ortalamasını gösterir.
28
İzin verilen aşma
3 X GV
2 X GV
1.5 X GV
1.25 X GV
Aşağıdaki izin verilen aşma tablosunu hesaplarken
PPM gazlar ve buhar için ve mg/m3 parçalar
(toz dumanları ve sis) için kullanılır.
Havalandırma iki gruba ayrılabilir:
• Konfor havalandırma
• İşlem havalandırması
İşlem havalandırması sağlıklı ve güvenli bir çalışma
ortamı hazırlamak demektir. Öte yandan konfor havalandırma ise iyi bir çalışma ortamı için en iyi koşulları
sağlamak için yapılan refahı arttırıcı daha düzenleme
yoluna giden bir işlemdir. Daha önce de bahsedildiği
gibi istenmeyen bütün etkilerin hava kirliliği şeklinde
görünmesini engeller.
TLV esası = 1 PPM bu nedenle 15 dakikalık periyotlar
için maksimum 1x3= 3PPM’e izin verilebilir. TLV
esası = 10 PPM bu nedenle maksimum 10x2= 20PPM’e
izin verilebilir. Ve son olarak TLV esası = 50 PPM bu
nedenle maksimum 50x1,5= 75PPM’e izin verilebilir.
İzin verilen günlük TLV aşma değerleri zamana bağlı
ortalama TLV değerine göre hesaplanmaktadır.
Eşik Limit Değeri
Demir oksit
Krom 3
Krom 6
Mangan
Nikel, zor çözünen
bileşimler
Nikel
Çözünebilen
bileşimler
Nitrojen oksit
PPM
mg/m3
-
3.5
0.5
İşlem havalandırması üç büyük gruba ayrılabilir:
• Kaynak alanının havalandırması
• Kaynak kabininin havalandırması
• Genel havalandırma sistemi
Kaynak dumanını ortadan kaldırmak için üç havlandırma tipini de mümkün olduğunca çok kullanmak
gerekmektedir.
0.02
1.0
1.0
-
0.1
Nitrojen dioksit
25.0
3.0
30.0
5.6
Ozon
0.1
0.2
Kaynağın sonucu olarak meydana gelen hava kirliliğine
çözüm bulunmadan kaynak işlemlerinin yapılmaması
gerekir.
Mümkünse kirli hava kaynakçının soluyacağı seviyeye
gelmeden ortadan kaldırılmalıdır ve boş havaya
karıştırılmalıdır.
Eğer içerideki üretim hatlarında kaynak dumanlarının
ortadan kaldırılması mümkün değilse odanın havalandırma
sistemi hava karışımının hijyenik limitleri aşmayacağı
seviyeye göre yeniden düzenlenmelidir.
TLV tablosu
Hava Kirliliği Nasıl Önlenir
İşlem Havalandırması
İşlem havalandırması atölyedeki hava kirliliği için gerekli
olan en önemli teknik terimlerden biridir. Ancak bu her
bağlantıda havalandırmanın da çalışma çevresinin gelişimi
için gerekli olduğu anlamına gelmez. İyi bir havalandırma
sistemi ile her seferinde gelişme yoluna gidilmek zorunda
kalınmaz ve böylece problem daha çıkmadan engellenmiş
olur.
29
Kaynak alanının havalandırması
Kaynak alanının havalandırması kirli havanın
üretildiği yerden giderilmesi için mevcut olan bir havalandırma sistemidir. Bu tip havalandırma birçok
değerli avantaja sahiptir çünkü bu sistem genel havalandırma sistmeinde yapılacak olan işlemleri azaltır
ve genel havalandırma sistemine kıyasla daha iyi
ortam havasına sahip olma şansı sunar.
Emme ünitesi
Mıknatıs
Emme ünitesi
Esnek hortum
Kaynak alanı havalandırma sistemine ihtiyaç duyulmasının
nedenlerinin başında çok verimli olması, kullanım
kolaylığı, az ses üretimi ve kaynak işlemi üzerinde herhangi
negatif etkiye sahip olmamasıdır. Eğer bu ihtiyaçlar ve sonuç
arasında uyuşma yoksa duman emme ünitesi kullanılmaz ve
yapılan yatırımlar boşa gider.
Emme ünitesine
giden esnek
hortum
Mevcut duman emme üniteleri çok farklı dizaynlarla
sunulmaktadır ör: swivel kolu, her zaman yapılan
kaynak ya da kesme işlemlerine adapte edilebilen
esnek hortum...
Emme ağızı
Duman emmeli maske
30
Emme ünitesi
Kaynak kabininin havalandırılması
Yukarıda bahsedilen havalandırmaya ek olarak
duman emme sistemleri kabinlerde de kullanılabilir.
Bu tip havalandırma sadece kabin içini havalandırır.
Bu tepesinde duman emme ünitesi olan bir masa da
olabilir.
Genel havalandırma
Genel havalandırma sistemi çalışma ortamındaki genel
havanın mümkün olan en iyi seviyeye gelmesini sağlamak için kullanılır.
31
32
TIG Kaynak – Dolgu Malzemeleri – Kaynak Teknikleri
Dolgu Malzemeleri
Bu erimeyi önler ve hala sıcak olan telin hava ile
temas ederek oksitlenmesini engeller.
Kaynak sırasında torç kaynak yönüne 80 - 90º dik
açıyla yaklaşıyor olmalıdır.
Dolgu teli baz malzemeye 10-20ºlik bir açıyla sürülüyor olmalıdır.
Kaynak metodu MIG/MAG kaynağa oldukça benzer
olup sol taraftan yapılan küçük dalma hareketleri ile
yapılır.
Kaynak yönü
Dolgu telindeki her türlü kirlenme ve oksitlenme
kaynak havuzunu kirletir.
80-90°
Kaynakçının kirli, yağlı ya da nemli dolgu telleri
kullanmaması çok önemlidir.
10-20°
Kaynak yönü
Yağ ve kir çoğunlukla kullanılan kirli eldivenlerden
gelmektedir. Bu nedenle dolgu telini kaynaktan önce
aseton gibi bir malzeme ile silmek iyi bir fikir olabilir.
Kaynak sırasında dolgu telini gaz nozulundan gelen
gaz akışı ile aynı hizada tutmak çok önemlidir.
Hem dolgu telindeki hem de kaynak alanındaki yağ ve
nem gözenek, hidrojen çatlakları gibi kaynak hatalarına
neden olabilir.
33
34
Uç Kaynaklarında Görülen Hatalar
Giriş
Teknolojik gelişmeler çelik malzemelere olan taleplerin arttığını ve bu nedenle gerginlik kuvveti daha
da gelişmiş yeni malzemelerin üretildiğini ve bu
gelişmelerin sürekli olduğunu gösterir.
Her ne kadar kaynak işiyle alakası olan herkes
sorumluluklarının bilincinde olsa da kaynak hataları meydana gelebilir.
Bu nedenle hataların oluştuğu bölüm kaynakçının
sorumlu olduğu kaynak işlemi bölümü olsa bile
oluşacak hatalar için kaynakçı suçlanmamalıdır.
Bu yeni malzemelerin kullanımı kullanılan malzemelerin ebatlarının küçülmesini sağlamaktadır. Böylece
eskiden 8mm plaka kullanmanız gerekirken şimdi 6mm
kalınlığındaki plakalarla da istediğiniz kaynak sonucunu
alabilmek mümkündür.
Aşağıdaki bölümlerde kaynakçının sebep olabileceği uç TIG kaynaklarındaki hatalardan bahsedilecektir.
Uç kaynağı yaparken eğer malzeme ebatı küçülmüşse,
kaynak alanı da küçülür.
DS/ISO 6520 Kaynak Hatalarının
Belirtilmeleri ve Tanımları
DS/ISO 6520 kaynak sırasında oluşan hataların
tanımları ve belirtilmeleri için geçerli olan bir uluslararası standarttır.
Bu gelişmeler bölgesel olup genel kaynak kalitesine
olan talebi arttırmaktadır.
Standart, görünen ve kontrol edilemeyen hatalar da
dahil olmak üzere bütün hataları kapsar.
Kaynağa olan talepteki artış TIG kaynağın daha çok
kullanıldığı anlamına da gelmektedir.
Hata tipleri 6 temel gruba ayrılmıştır:
• Çatlaklar
• Gözenekler
• Enklüzyonlar
• Füzyon ve nüfuziyet eksikliği
• Şekilsizlik
• Yukarıdaki grupların hiçbirine ait olmayan diğer
hatalar
Kalite talepleri öncelikle mühendisler, kaynak teknisyenleri ve kaynakçı tarafından yapılmaktadır.
Mühendis imalatın genel dizaynından sorumludur.
Kaynak teknisyenleri doğru kaynak metodunu belirlemek, kaynak prosedürlerini detaylandırmak ve iç
kontrolü yapmaktan sorumludur.
Standart bütün hataları şekillerle açıklamıştır.
Kaynakçı mevcut kaynak işini yürütür ve bu nedenle
kaynağın kalitesinden sorumludur.
35
Kaynak Hataları
Sütun 1
Bütün hata tiplerini bir numara ile belirtir
Sütun 2
Radyografik değerlendirme ile alakalı harf
Gruplarını belirtir IIW
(Uluslararası Kaynak Enstitüsü)
Sütun 3
Hata belirtilmesini Danca, İngilizce ve
Fransızca’da gösterir. Almanca belirtmeler
Ek B’dedir.
Sütun 4
Sütun 5
Sütun 6
Açıklamayı İngilizce gösterir
Açıklamayı Danca gösterir
Daha fazla açıklama gerektiğinde yapılan
şekilli gösterimdir.
Çatlaklar
TIG kaynağıyla alakalı çatlaklar çok nadir görülür
ancak bazen hem dikey hem yatay çatlaklar görülebilir.
Çatlaklar kaynak metalinde ısıdan etkilenen bölgede
ya da ana metalde görülebilir.
DS/ISO 6520 hataların büyüklükleri için herhangi bir
gereksinime sahip değildir ve bu nedenle bir kaynağın
değerlendirmesi için uygun değildir.
İşaretlemenin göstergesinin görünen değerlendirmesi
DS/R 325 ile yapılmıştır.
Hata tipi no. 100
36
TIG kaynağında en sık görülen çatlaklar bitiş kraterinde
görülür ve krater çatlağı adı verilir.
Delikler
DS/ISO 6520’ye göre delikler yanlış gaz kullanımından
dolayı oluşur.
Delikler bazen bu hatanın oluşumuna bağlı olan birçok
nedenden dolayı TIG kaynağında da görülür.
Hata tipi no. 104
Hata tipi no. 200
Çatlak oluşumunun nedenleri:
• Slope down fonksiyonunun kullanılmaması ya da
hatalı kullanımı
• Çok küçük ya da fazla dikiş
• Yanlış kaynak sırası
• Kaynak alanının çok hızlı soğuması
• Ön ısıtma ve son ısıtma uygulamalarının yapılmaması ya da yanlış yapılması
Gözenek oluşumunun nedenleri:
• Az ya da saf olmayan koruma gazı
• Olukların ve dolgu tellerinin yanlış temizlenmesi
• Koruma gazı akışının yanlış ayarlanması
• Torçun yanlış eğimle kullanılması
• Yanlış boyutta gaz nozulu kullanımı
• Kaynak sonunda koruma gazının çok hızlı devreye
girmesi
• Duman emme ünitesinin yanlış yere kurulumundan
dolayı oluşan hava akımı
• Sızıntı yapan hortum bağlantıları
• Kaynak öncesi TIG torçunun yetersiz havalandırılması
37
Tungstendeki bu enklüzyonların nedenleri:
• Tungsten elektrotun ucu kaynak havuzuna ya da
oluklara değmiş olabilir.
• Elektrotun ucu yanlış açıyla bilenmiş
• Elektrotun tipi ve çapı yanlış
• Çok uzun yapışma mesafesi
Büzüşen Delikler
Büzüşen delikler de kaynak sonunda oluşur.
Füzyon ve Nüfuziyet Yetersizliği
Füzyon ve nüfuziyet yetersizliği kaynak metali ve
ana metal ya da kaynak bölümleri arasındaki füzyon
yetersiz olduğunda ortaya çıkan bir hatadır.
Füzyon yetersizliği tabanda da meydana gelebilir.
TIG kaynak metodunun yüksek nüfuziyet yeteneğine bağlı olarak bu hata TIG kaynakta çok sık
görülmez.
Hata tipi no. 202
Bu hata kaynak metali çok hızlı katılaştığında oluşur.
Bu durum kaynak akımına kaynak metalinin daha yavaş
katılaşmasını sağlayan slope down fonksiyonu uygulanarak
giderilebilir.
Metal Enklüzyon
Tungstenin enklüzyonu TIG kaynağın en büyük
problemlerinden biridir.
Kaynaktaki tungstenin enklüzyonu tungstenin genleşme
katsayısı çelikten farklı olduğu için çatlaklar sonucunda
oluşur.
Hata tipi no. 400
Füzyon ve nüfuziyet yetersizliklerinin oluşma
nedenleri:
• Çok az akım yoğunluğu
• TIG torçunun yanlış eğim açısı ile tutulması
• Dolgu telinin çok fazla sürülmesi
• Dolgu telinin çapının çok büyük olması
Hata tipi no. 304
38
Undercut (yanal kesik) oluşumunun nedenleri:
• Çok yüksek kaynak akım yoğunluğu
• Çok uzun ark
• TIG torçunun yanlış eğimde tutulması
• Dolgu telinin azlığı
• Dolgu telinin yanlış yere sürülmesi
Kaynak kökünde füzyon yetersizliği
Bu hata kaynak kökündeki nüfuziyet tamamlanmazsa ortaya çıkar. TIG kaynak metodunun yüksek nüfuziyet yeteneğine bağlı olarak bu hata TIG
kaynakta çok sık görülmez.
Kaynak Malzemesinin Fazlalığı
Kaynak malzemesinin fazlalığı kaynak sonucunun
undercut (yanal kesik) gibi bir görüntüye sahip olmasına neden
olur.
Dahası kaynak malzemesi fazlalığı gereksiz kaynak
masraflarına da neden olur.
Hata tipi no. 402
Kaynak kökündeki füzyon yetersizliği oluşumunun
nedenleri:
• Kaynak hazırlıklarının yanlış adaptasyonu
• Çok büyük “kök burnu” (V-hazırlığının ucunun
bileme yoluyla yeterince körleştirilmemesi)
• Çok küçük kaynak akım yoğunluğu
• TIG torçunun yanlış eğim açısı ile tutulması
• Çol büyük tel çapları
Hata tipi no. 502
Undercut (yanal kesik)
Undercut (yanal kesik) kaynak metali ve ana metal arasında
hem
önde hem arkada oluşabilir.
Hata tipi no. 501
39
Kaynak malzemesi fazlalığı genelde dolgu telinin
fazla olmasından dolayı oluşur.
Eksik doldurulmuş hazırlığın oluşma nedenleri:
• Dolgu telinin yetersiz kalması
• Dolgu telinin yanlış sürülmesi
• Çok sıcak kaynak
Aşırı Nüfuziyet
Aşırı nüfuziyet kaynak metalinin kaynak metali ve
ana metal arasında bir yerden fışkırması ve o bölgenin zayıflaması sonucunda oluşur.
Kökün Bükülmesi
Kaynak metali sertleşirken kökteki uç kaynaklarında
büzülmelerden dolayı dar oluk oluşmasıdır.
Hata tipi no. 504
Aşırı kök nüfuziyetinin oluşma nedenleri:
• Çok yüksek kaynak akımı
• Çok büyük “kök burnu” (V-hazırlığının ucunun
bileme yoluyla yeterince körleştirilmemesi)
• Dolgu telinin yanlış sürülmesi
• Orta ve bitiş noktalarında çok sıcak kaynak
Hata tipi no. 515
Kök bükülmesinin oluşumunun nedenleri:
• Dolgu telinin yetersiz sürülmesi
• Orta ve bitiş kaynaklarında çok sıcak kaynak
Eksik Doldurulmuş Hazırlık
Hazırlıkların eksik doldurulması kaynak metalinin depozite
oranının yetersiz olmasına ve böylece kaynak metalinde kanal
oluşumuna neden olur.
Hata tipi no. 511
40
Metalurji – Paslanmaz Çelikler
Paslanmaz Çelik Tipleri
Paslanmaz çelikler demir, krom, nikel, mangan,
molibden, titanyum, niobyum, karbon ve diğer
elementlerin alaşımlarıdır.
Genelde
Paslnamaz çelik, farklı alaşım elementleri ile alaşımlanarak paslanmayı önleyecek hale getirilen bütün
çeliklerin genel adıdır.
Paslanmaz çelikler üç ana gruba ayrılır ve
bununla birlikte aşağıdaki tabloda da görüldüğü
üzere başka küçük gruplar da oluşabilir.
Ancak paslanmaya karşı dirençli çelikler de farklı
maddelerle olan etkileşim nedeniyle paslanabilirler.
“Paslanmaz çelik” isminin yanlış olduğu düşünülebilir çünkü kromun da pasa karşı direnişli olmak
için başka elementlerle alaşımlanmış haline de
“paslanmaz çelik” denir.
Gruplandırma kristal yapıya bağlı olarak yapılır.
Ancak gördüğünüz gibi prensipte iki grup vardır:
• Krom alaşımlı tipler
• Krom-nikel alaşımlı tipler
İlerleyen bölümde alaşım elementlerinin kimyasal
isimleri belirtilmiştir. Aşağıda kimyasal sembolleri
ve isimleri bulabilirsiniz.
Cr
C
Ti
Nb
N
Mo
Ta
Krom- nikel alaşımlarında martensit olanlar yüksek
karbon yoğunluğuna bağlı olarak sertleştirilebilirler.
Diğer tipler ısı-uygulamaları ile sertleştiremezler.
Krom
Karbon
Titanyum
Niobyum
Nitrojen
Molibden
Tantal
Krom
alaşımlılar
Paslanmaz çelikler
Krom-Nikel
alaşımlılar
41
Krom alaşımlı Çelikler
Martensit Paslanmaz Çelikler
Bu çelik grubu 0.1-1.0% karbon içeriğine sahiptir.
Cr içeriği 13 - 18% arasında değişir.
Bu çelikler maryaslanan ve hava ile sertleşebilen
cinstendir. Bu, çeliklerin ön ısıtma yapmadan
kaynaklanamayacağı anlamına gelir. Bu nedenle
bu çelikler makina çelikleridir.
Bu çelikler yumuşatılabilir dolayısıyla kesimle
de çalışmaya hazır hale getirilebilirler. Isı şartlarına
karşı dikkat çeken bir kuvvete ve gelişmiş paslanma
karşıtı özelliklere sahiptir.
Bu çelikler pasa maruz kalan makinalarda kullanılabilir:
• Valf şaftı
• Pompa şaftı
• Bıçaklar
Makina çelikleri makina bileşenleri olarak kullanılan
çelik tipleridir:
• Dingil
• Vites makaraları
• Valfler
Normalde bu çeliklerin kaynaklanabilmesi çok olası
değildir ve bu nedenle bu çelikler başka yollarla
birleştirilir.
42
Yumuşatma
Demir Bazlı Cr-alaşımlı Paslanmaz Çelikler
Bu çelikler eğer C’nin ve Cr’nin yüzdeleri aynı ise
her sıcaklıkta demir bazlıdırlar. Cr’nin içeriği
12-30% arasında olabilir.
Yüksek miktarda sementit ya da karbür içeren
çeliklerin soğuk deformasyonla kaynaklanması
ve karbürün plaka şekilli formu yüzünden kesimi
zordur.
Çelik A1 sıcaklığından daha aşağı bir sıcaklıkta
yumuşatılır. Yumuşatma karbür plakalarının top
gibi oluşumlara dönüşmesidir.
Eğer Cr yüzdesi 27% ise, C’nin yüzdesi 0.25%’nin
altına kadar tolere edilebilir. Eğer Cr içeriği 13% ise
C’nin yüzdesi 0.05%’yi geçmemelidir. Diğer sayfadaki resimleri inceleyiniz.
Genelde, ısı uygulamaları çelik milinde meydana
gelir.
Yumuşatılmış malzemedeki büyük ve sert toplar
daha yumuşak ferrit bazlı malzemelere dönüşür.
Sertlik azalır ve yumuşaklık/eğilebilirlik artar.
43
44
Demir bazlı çelikler ostenit çeliklerden daha zor
kaynaklanır ve ısıdan etkilenen bölgede taneli
yapısından dolayı çatlak oluşumlarına neden olabilir.
oluşumundan dolayı kırılganlığa neden olur.
Bu fazda malzeme daha kırılgan olur çünkü gerginlik kuvveti arttıkça malzemenin yumuşaklığı
azalmaktadır. Bu faz 800ºC’ye kadar ısıtılarak
çözülebilir çünkü hızlı donma meydana gelecektir vu bu fazın yeniden oluşmasını engelleyecektir.
Kaba tanelerin oluşumu ısı uygulaması ile çözülemez çünkü çelik yüksek sıcaklıklarda demir özelliği gösterir.
Az miktarda vanadyum (V) ve molibden (Mo)
kaba tanelere karşı koyar.
Krom-Nikel Alaşımlı Paslanmaz
Çelikler
Ferritik-Ostenitik Paslanmaz Çelikler
Bu çelikler 18-26% krom, 5-6% nikel ve
0.03-0.15% karbon ile alaşımlanmışlardır.
Sadece ferritik olan çeliklerden daha kolay
kaynaklanabilirler ve paslanmaya karşı
olan dirençleri aşağı yukarı çeliklerin 18/8’idir.
Bu çelikler martensit olarak sertleştirilemez ancak soğuk deformasyonla kuvvetleri arttırılabilir.
Bu çelikler deformasyon şekillendirilmesi için ve
diğer uygulamalar için kullanılabilir.
Bu çelikler ferritik çeliklere kıyasla daha iyi etki
kuvvetine sahiptir ancak soğukta kırılgan olabilirler.
Bazı tiplerde kaynak sırasında martensit oluşumu
olabilir.
Bu çeliklerde krom-karbür çökelmesinin bir sonucu olarak taneler arası paslanma görülebilir.
Karbür çökelmesi 900-1000ºC sıcaklıkta görülür.
Bu çelikler döküm özelliklerine göre bazen valf
ve benzeri ürünlerin paslanmaz dökümlerinde de
kullanılabilir.
Bu hata ısı uygulamaları ile düzeltilemez çünkü ısı
uygulaması ile bulunacak bir çözüm tane oluşumunu arttırır ve hızlı donmanın yerine füzyon için
iyi şartlar geliştiği için yeni karbür çökelmeleri
meydana gelir.
Ostenitik Paslanmaz Çelikler
İlk üretilen paslanmaz çelikler aşağıdaki özelliklere
sahipti:
C0.12%
Cr18%
Ni8%
Bu çelik 18/8 çelik olarak aadlandırılır ve bu tip
geliştirilerek günümüzde kullanılan paslanmaz
çelik tipleri haline gelmiştir.
Eğer ısı uygulamaları 700 - 800ºC’de meydana
gelirse, kristallerdeki kalan kromların konsantrasyonlarında dengelenme olabilir.
Büyük miktarda nikelle birlikte 5% Mo eklendiğinde malzemenin paslanmaya karşı olan direncinde fark edilir bir artış elde edilmiştir.
Çelikleri Ti ve Nb ile stabilize etmek demir bazlı
çeliklerdeki taneler arası paslanmayı azaltır.
Bu çelik yüksek sıcaklıklarda delta-ferrit oluşumuna neden olan belirli çelikler haricinde her
sıcaklıkta ostenitik yani monofaz çeliktir.
Tanelerarası paslanmayı önlemenin yollarından
biri de çok düşük karbon 0.003% (C) ve nitrojen
(N) ihitva eden ELI-çelik kullanmaktır (ancak
krom içeriği çok yüksek olmalıdır çünkü C ve
N ostenik etki gösterir. Bununla ilgili daha detaylı bilgi için Schaffler diaygramına bakınız)
Ostenitik çeliklerde karbonun yüzdesinin çok düşük
olması gerekmektedir çünkü krom çok yüksek miktarda karbür oluşturur ve krom-karbür oluşumu
paslanmaz çeliklerde olmaması istenen elementtir.
20%’den fazla Cr ihtiva eden ferritik krom çelikleri
550’den 800ºC’ye uzun süreli ısıtma sigma fazının
45
Karbon içeriğini düşük bir seviyeye indirmek hem
maliyetli hem de zor bir iştir ve bu nedenle karbürün oluşmasını sağlayan ve krom-karbür oluşumunu engelleyen Ti ve Nb ile alaşımlandırılır.
Ostenitik Çeliklerin Kaynaklanabilirliği
Ostenitik çelikler ısıdan etkilenen bölgede martensit oluşturmaksızın çok kolay kaynaklanabilir.
Ancak ostenitik çeliklerin normal çeliklere göre
40% daha düşük termal iletkenliğe sahip olduklarını dikkate almak gerekir.
Alaşım kompozisyonlarına göre ostenitik çelikler
özellikle karbon yüzdelerine göre 4 gruba ayrılır:
• 0.10% karbon içeren çelikler
• 0.06% karbon içeren çelikler
• 0.03% karbon içeren ELC çelikler
• 0.06% karbon içeren Ti veya Ni ile alaşımlanmış
sabitleme çelikleri
Termal genleşme katsayısı normal çelikten 50%
daha fazladır.
Bu koşullar gerilim ve bozulmalara karşı daha çok
eğilim olduğu anlamına gelir. Eğer karbon yüzdesi
yeteri kadar yüksekse 450-800ºC arasındaki sıcaklık
artışına bağlı olarak HAZ’deki krom karbürlerin
çökelmesi söz konusu olabilir.
Çökelme genelde ostenit taneciklerinin birleşme
yerlerinde meydana gelir ve gama kristallerinin
krom-karbürlere çok yakın olduğu ve de kromlaştığı ve paslanmaya karşı olan dirençlerini kaybettiği anlamına gelir. (Paslanma tipleri bölümüne
bakınız)
Karbon titanyum ve niyobyumla birleşecek ve
böylece krom-karbür oluşumunu engelleyecektir.
Mo ile alaşımlamak paslanmaya karşı olan direnci
kloritlere karşı arttıracak ve asitleri azaltacaktır.
Krom karbürleri oluşturmak için karbon içeriğinin
çok yüksek olması gerekmektedir. Bu daha önce 1.
ve 2. gruplarda belirtilen durumdur ve bu nedenle
bu çelikler kaynak işleminden sonra ostenit taneciklerinde yine krom oluşumu sağlayabilmek için ısı
uygulamasından geçirilmelidir.
Ostenitik yapıyı koruyabilmek için Mo’nun içeriği
arttıkça Ni içeriği de arttırılmalıdır.
Bu ısı uygulaması 1000-1100ºC arasında yapılır çünkü krom karbürler bu sıcaklıkta çözünürler ve krom
içeriği gama kristallerinin içine yeniden dağılır.
Analiz - ağırlık %
Cr
18
Ni
8
Mo
18
18
18
20
10
12
14
25
1,5
2,7
3,4
4,5
Cu
400ºC’nin altına kadar yapılan soğutma yeniden karbür oluşumunu engellemek için çok hızlı yapılmalıdır.
Ostenitik çelikler çok yüksek sıcaklıklarda bile tanecik
oluşumu yapmaz.
1,5
Ostenitik çeliklerde Cr-Ni-Mo içeriğinin örnekleri
Çok büyük imalatlarda – böyle bir ısı uygulaması mümkün
değilken – grup 3’ten çok düşük karbon oranına sahip
böylece karbür oluşumu yaratmayan ELC çelik seçilmelidir.
46
Sabitleştirilmiş çelikler birkaç saat tavlanır ve soğutulursa krom karbür oluşumu yapmaz.
Sabitleştirilmiş Çeliğin Kaynağı
Sabitleştirilmiş çelikler (grup 4 sayfa 45) kaynak
sonrasındaki ısı uygulaması olmadan da kaynaklanabilirler.
Çelik, kromdan daha çok karbon çekim gücüne
sahip Ti, Ni, Cr ya da Ta ile alaşımlanabilir. Bu
elementler karbonu tüketir ve krom karbür oluşumunu engeller.
Yukarıda bahsedilen ısı uygulamasının zorlularına
bağlı olarak grup 4’teki 0.1%’den az karbon ihtiva
eden çelikler kaynaklanabilen paslanmaz çelikler
olarak adlandırılırlar.
Aynı zamanda bu çelikler daha yüksek sıcaklıklarda
yapılan uygulamalar için de uygundurlar.
Ta, Ti, veya Nb gibi sabitleştiricilerle alaşımlarken
sabit karbürler istenmeyen krom karbür oluşumunu
engellerler.
Sabitleştiricilerin miktarı içerdikleri C miktarına
bağlıdır.
Ti içeriği C içeriğinin 10 katı, Ta içeriği, çoğunlukla
Nb içeriğinin bir kısmını da kaplar, C içeriğinin 20 katı
olmalıdır.
Ti oksitlendiği ve TiO oluşumuna neden olduğu için
genelde dolgu malzemesi olarak kullanılmaz.
Ti birçok ekonomik avantaja sahiptir ancak Nb’den
daha az aktiftir. Ti’nin sahip olduğu dezavantaj ise
cilalama ile bile tamamen yumuşak ve parlak bir yüzey
görüntüsü elde edilememektir.
Normal üretilen plakalar ve profiller karbonun titanyum
karbür gibi davranmasına neden olur ve bu nedenle
bu çelikler tanelerarası paslanmaya karşı oldukça
dirençlidirler.
Sabitleştirilmiş çelikler yüksek basınç ve sıcaklıklardaki
üretimlerde kullanılmaya uygundur çünkü bu malzemeler
yüksek sıcaklıkta sabit olmayan çeliklere göre daha iyi
ve yüksek gerginlik kuvvetine sahiptirler. Aynı zamanda 400ºC’nin üstündeki sıcaklıklarda tanelerarası
paslanmaya karşı daha sabittirler.
47
Paslanmaz Malzemelerin Saklanması
Paslanmaz malzemeleri en iyi şekilde korumak
için yapılması gereken ilk şey yeni bir işe başlandığında çalışma alanının üzerine bir parça kağıt
ya da folyo yapıştırmaktır.
Paslanmaya karşı direnç
Paslanmaya karşı olan direnç yüzeydeki ince bir
metalik oksit tabakası tarafından sağlanır ve bu
tabakanın korunması direncin sürekliliğini sağlar.
Bu yolla paslanma direnci malzemeye diğer madde
özellikleri ile birlikte entegre olur ve bu nedenle
paslanma direnci malzemelerin nasıl uygulandığına
da bağlıdır.
Dahası, paslanmaz malzemeler diğer çeliklerden
ayrı bir yerde tutulmalıdır. Çelik raflarla paslanmazların doğrudan temasını önlemek için raflar
ahşap ya da plastikle kaplanmalıdır.
Paslanmaz çeliklerle yapılacak işlemlerde kullanılacak
olan bütün gereçler temiz ve cilalı olmalıdır:
Örsler
Düz plakalar
Düz köşeler
Çekiçler
Paslanmaz malzemeler için paslanma rezistansı
yüzey metalik olarak temiz olduğunda yani leke,
pul ya da benzer kirletici ögelerden temizlendiğinde
en optimum seviyeye ulaşır.
Paslanmaz malzemelere sonradan yapılan uygulamalar oldukça maliyetlidir. Bu nedenle malzemeyi
maliyet artışına neden olan çizilmelere karşı iyi
korumak ve saklamak gerekir.
Paslanmaz malzemelerin normal çeliklerde kopan
parçalar ya da çıkan tozdan etkilenmemesi için hem
paslanmaz çelik hem de normal çelikler aynı anda ve
aynı yerde kullanılmamalıdır.
47
Temizleme
Kaynak Masası ve Bağlantı Elemanları
En küçük kirler bile gözenek oluşumuna neden olabilir.
Deformasyonları önlemek ve bitmiş ürünün doğru
şekle sahip olduğundan emin olmak için ayrı parçaları
kaynak masasına kelepçelemek ya da belki onlara punta
kaynağı yapmak gerekebilir.
Paslanmaz çelikler dinamik yüke maruz kalırlarsa
undercut (yanal kesik) oluşumu da ortaya çıkabilir. Bu nedenle
paslanmaz çelik yüzeylerinin kaynak yapılırken
tamamen temiz olması gerekir. Bütün kir ve toz yok
Seri üretimler için ayarlanabilir kelepçeleri kullanmak
edilmeli ve yüzeyde mevcut olan yağ ve benzeri yadaha yararlıdır. Bağlantı elemanları kullanmanın
pılar da çözücülerle kaldırılmalıdır. Yağ, kaynak ısısıavantajları yeterli miktarda özetlenemeyebilir.
nın etkisi altında sıvılaşır ve kaynak oluklarının içine
nüfuz edebilir. Bu nedenle kaynak alanının her iki
tarafında da boş alanlar bırakılmalıdır.
Öncelikle kaynak daha kaliteli bir görüntüye sahip olur ve
kaynak maliyetleri azaltılır. Özellikle seri üretimlerde
bağlantı elemanlarına hem para hem de dikkat sarf etmek
gerekir. Dahası bağlantı elemanları aynı ürünün farklı
parçaları üretilirken aynı tip üretim sağlar.
Kaynak sırasında kaynak alanına zarar vermemeleri
için kablolar, kaynak başlıkları, eldivenler, torçlar,
doğrultucular vb temiz olmalıdır.
Paslanmaz çelikle kaynak yapılırken bağlantı elemanlarından elde edilen ekstra soğutma etkisi ayrı bir avantaj olarak
kabul edilebilir.
Büyük plaka imalatlarında kaynakçı plakanın üzerinde
yürümek ve kaynak kablolarını bu plakalar üzerinde
sürüklemek zorunda kalırlar. Bu nedenle kaynakçının
yerden plaka üzerine toz ve kir taşımaması için yerlerin
de temiz olması gerekir.
Boyalı yeri temiz tutmak kaba yerden daha kolaydır.
Kaynaktan önce kaynak alanı, altı ve üstü paslanmaz
çelik teli fırçası ile fırçalanmalıdır. Bu malzemenin
yüzeyinde hep mevcut olan oksit tabakasını kaldırmak
için yapılmalıdır.
TIG kaynağı yaparken kaynak başlamadan önce dolgu
malzemesinin de temiz olduğundan emin olunmalıdır.
Eğer gerekiyorsa dolgu malzemesi bir bez yardımıyla
çözücü ile temizlenebilir, çelik yünü ile cilalanabilir ya
da kostik sodaya ve suya batırılabilir. Dolgu malzemesi
kaynak başlamadan önce tamamen kuru olmalıdır.
48
Alaşım elementlerinin etkisi
Krom (Cr)
Cr gerginlik kuvvetini krom yüzdesi başına 80N/mm2
arttırır. Karbür oluşumuna gösterdiği meyile bağlı olarak
Cr sertliği arttırır. 12%’den fazla Cr içeren çelikler suya
ve belirli asitlere karşı paslanma rezistansı oluşturur. Cr
Ni ile birlikte ısı direncini arttırır.
Giriş
Paslanmaz çelik karakteristik özelliklerini farklı
elementlerin çelikle alaşımlanmasından elde edilir.
Çoğu alaşım 70 - 75% ya da daha fazla demir içerir
çünkü demirin metalurjik özellikleri çok öenmlidir.
Alaşım
Elementi
Krom
%
13-2530
Çeliği paslanmaya karşı direnç
li hale getirir. En az 13% Cr
Nikel
0-25
Çeliğe yüksek yumuşaklık ve
ısı direnci sağlar.
Karbon
Molibden
0.02-1
Kaynak için istenmez
1-4.5
Asit direnci sağlar
Titanyum
Niobyum
Demir
0.5
Oksitlendiğinde Cr paslanmaya karşı direnci olan sıkı
bir oksit tabakası oluşturur ve çeliklerin bütün sıcaklıklarda feritik olamsına neden olabilir.
Etki
Nikel (Ni)
Ni hem yumuşak hem kuvvetlidir ancak çok pahalı
olmasından dolayı belli bir miktara kadar kullanılır.
Ni gerginlik kuvvetini nikel yüzdesi başına 40 N/mm2
arttırır. Ni kritik soğutma hızını azaltır. Manyetik olmayan ostenitik çelikler 25%’den fazla nikelle alaşımlandığında paslanma direnci üretirler.
Sabitleştiricidir. Kaynak özelliklerini geliştirir.
Eğer çelik aynı zamanda Cr ile de alaşımlandıysa istenilen
ostenitik özellikleri 8%Ni ve 18% Cr ile elde edilir.(18/8
krom-nikel çelik).
0.5
Sabitleştiricidir. Dayanıklılığı
azaltır.
Kalan % Elementlerin alaşımlandığı
baz malzemesidir.
Molibden (Mo)
Mo çeliği kuvvet, yumuşaklık ve ısı rezistansı özelliklerini
arttırır. Mo güçlü bir karbür oluşturucusudur ve hızlı
(HS çelikler) ve ısı uygulanmış çeliklerde sıcaklık rezistansını
arttırdığı için kullanılır.
Önemli alaşım elementleri ve etkileri tablosudur
Paslanmaz çeliklerdeki Mo aşağıdakilere karşı paslanma
direnci oluşturur:
• Sülfürik asit
• Fosforik asit
• Formik asit
• Çeşitli sıcak organik asitler
Mo klorlu solüsyonların neden olduğu oyuk
paslanmasına da karşı koyar.
Oyuklanma “Paslanma tiplerinde” daha sonra açıklanacaktır.
49
Titanyum (Ti)
Saf Ti kullanmanın avantajı paslanma rezistansının
neredeyse paslanmaz çeliğinki kadar iyi olması ve
kuvvetinin ağırlığına göre iyi olmasıdır.
Krom-nikel alaşımları
İki fazlı sistemli demir-kromda gama alanı bağlanmıştır ve yaklaşık 12.5% kromdan sadece ferrit
kalacaktır füzyon sıcaklığından oda sıcaklığına
geçildiğinde.
Ancak bu iyi özellikler yüksek sıcaklıklarda Ti çok
güçlü reaksiyon gösterdiği ve inert gazlar haricinde
bütün gazlarla kimyasal bileşimler oluşturduğu için
kaybolur. Mesela, 800ºC’de saf nitrojen ile yanarak
titanyum nitrit oluşturur.
Nikelin miktarı arttırıldığında iki fazlı sistemdeki
gamma bölgesindeki demir-nikel de artar. Belirli
nikel ihtivalarında yapı saf ostenitik olur (kübik
yüzey merkezli)
Belirli özelliklere sahip olabilmek için paslanmaz
çeliklerin alaşımında kullanılan elementler iki ana
gruba ayrılabilir:
• Ferrit oluşturan elementler - Cr, Si, Al, Mo,
Nb, Ti, W ve V
• Ostenit oluşturan elementler - Ni, Mn, C, Co
ve N
Ti genellikle deoksidasyon ve karbonla birleşerek
titanyum karbür ya da nitrojenle birleşerek zararlı
gaz olan titanyum nitridi oluşturan bazı belirli
çelikler için denitrasyon unsuru olarak kullanılır.
Niyobyum (Nb)
Nb güçlü bir karbür oluşturucusudur ve ostenitik
krom-nikel çeliklerinde karbürün diğer elementlerle
çökelmeye neden olmasını engeller.
İki faz sistemi, demir-nikel, demir-krom
50
Paslanmaz Çelik – Kaynak – Isıdan Etkilenen Alan (HAZ)
Argon, bazen az miktarda hidrojen ile karıştırılarak,
kaynağın arkasını korumak için kullanılır. Formier
gaz ile yapılan koruma genelde daha ucuz ve birçok
durumda daha iyi bir seçimdir. Çeliğe zararlı olan
sertleşmeyi önlemek için sıcaklık 200ºC’nin altına
düşene kadar gaz akışına sahip olmak gereklidir.
Genelde
Kaynak işleminin ya da paslanmaz çeliğin başka
bir yöntemle ısıtılmasının bir sonucu olan sertleşme
pasif malzeme yüzeyine hasar verir ve paslanma
direncini ciddi oranda düşürür. Bu sertleşme krom
yönünden zengin yüksek ısılı oksitlerin çok kırılgan
ve sızdıran bir tabaka oluşturmasının sonucu olarak
ortaya çıkar. Bu nedenle alttaki malzeme krom
yönünden çok fakir ve paslanma direnci az hale gelir.
Uygun arka gaz gereçleri gaz tüketiminin azalmasını
ve gaz kalitesinin artmasını sağlayabilir.
Yüksek ısılı oksit
tabakası. Kırılgan ve
sızdıran tabaka.
Bir boru parçasında gaz akışı görüntüsü
Normal oksit tabakası
Kaynak metali
Paslanmaz metal
Boru parçasında koruma gazının akışı
Krom oksitler ortadan kaldırılmalı ya da oluşumlarının
engellenmesi için ölçülmelidirler. Koruma gazı ile
kaynak yaparken oksit oluşumu gaz dağıtıcı ya da hemen
torçtan sonra gelen parça ile engellenebilir. Dağıtıcı/parça
akan argon ya da nitrojen karışımı kaynak dikişini soğuturken kaynak sırasında ısınan kaynak dikişini korur.
Kaynağın arkası korunmadan bu şekilde devam eder.
Koruma gazının bloke edilmesi ve
sağlanması
Manuel TIG kaynağında koruma gazı olarak kullanılan
gaz genelde argondur. Gaz TIG torçuna bağlanır ve
tungsten elektrotu korur ve havadaki oksijeni kaynak
havuzundan uzaklaştırmak için havuzun üzerinden akar.
Arka gaz gerecinin montajı
51
Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı için Kılavuz
Isıdan Etkilenen Alan (HAZ)
Paslanmaz çeliklerin kaynağı ile ilgili yazılı belirli
kurallar olmamasına rağmen aşağıdaki maddeler
sizler için kılavuz görecektir:
Kaynak dikişinin çevresindeki HAZ alanları erimez ve
çok sert ısıya maruz kalırlar ve bu çeliğin mikro-yapısının bozulmasına neden olur. Bu değişimlerin nedeni
malzemenin oluşumuna ve HAZ’nin ısınma hızına bağlıdır.
Soğutma hızı da önemlidir ve malzemenin kalınlığına,
kaynak alanının ebatına ve kaynak işlemi ile oluşan ısı
girişine ve soğutma metoduna bağlıdır.
Kaynak Kalitesi
• Kaynak kalitesi standartlarla örtüşmelidir. Ör: tam
nüfuziyet
• Kaynak beceri ile yapılmalı ve düzgün ve sabit
bir dikişe sahip olmalıdır.
• Kaynak metali ve ana metal arasındaki geçiş bölgesi
ve yüzey pürüzsüz ve düzgün olmalıdır.
• Kaynak görünen kaynak hatalarına sahip olmamalı ve
koruma gazı eksikliğinden dolayı renk solması meydana
gelmemelidir.
1
2
3
4
5
6
Kaynak metali
Tamamlanmamış
Fazla ısınmış
Normalleştirilmiş
Eksik transformasyon
Ana malzeme
Önlemler
• Metalurjik ve paslanma ile alakalı komplikasyonların
önlenmesi için dolgu malzemesi seçimi çok önemlidir.
• Kaynak metodu ve kaynak ekipmanı uygun olmalıdır
böylece kaynak alanı homojen olacak, ısı çatlakları ve
kaynak hataları oluşmayacaktır.
• Kaynağın arkası uygun bir kaynak arkası gazı ya da
uygun sırtlama malzemesi ile korunmalıdır yoksa yüzeyde
undercut (yanal kesik) oluşumu meydana gelir.
Kaynak metalindeki ısı
Temizleme
• Yüzey metalik olarak temiz olmalı, rengi solmuş
olmamalı, kaynak ve bileme çapağı ya da tutkal kalıntıları
olmamalı
• Taşıma ya da yapılan uygulamaların sebep olduğu izler
ortadan kaldırılmalı ör. bükülme, bakır sırtlama ya da
kelepçelerden kaynaklanan kirler
• Undercut (yanal kesik) da dahil olmak üzere bütün çalışma
parçası
uygun bir temizleyici ile temizlenmelidir.
Kaynak metali
52
Isıdan etkilenen alan (HAZ)
1050 °C den soğutulmuş
400-800 °C de tavlanmış
Eğer kaynaktan sonra yumuşaklıkta bir gelişme ya
da sertliğin azalması isteniyorsa çelik mutlaka ısı
uygulamalarına maruz bırakılmalıdır.
Ferritik Paslanmaz Çeliklerle Kaynak
Ferritik çelikler kaynaklandığında sertleşmezler ve
bu nedenle kaynaklanmaları daha kolaydır. Kaynak
sırasında HAZ alanlarında meydana gelen 900-1000ºC
’ye kadar ısınmak bu alanların kırılganlaşmasına ve
tanecik oluşumuna neden olur.
Bu tanecik oluşumu tanecik sınırlarında kırılganlık
çökeltilerine neden olabilir ve bu durum tanelerarası
paslanmaya bile neden olabilir.
Alaşım içeriği %
Martensitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı
Martensitik paslanmaz çelikler bütün paslanmaz
çeliklerin içinde en alaşımsız olanlardır. Genel olarak
İsveç çelik kaliteleri baz alınarak hazırlanan analizler
sayfa 54’teki tabloda gösterilmiştir. Bu araştırma
henüz tamamlanmadığından diğer çelik üreticilerinden
de bilgi alınmalı ve diğer çelik normları da incelenmelidir.
Yukarıdaki risk ısı uygulamaları ile azaltılabilir ve aynı
zamanda tanecik sınırlarındaki çökelmeden gelen kırılganlık da ortadan kalkabilir. Tanecik oluşumundan
kaynaklanan kırılganlık ısı uygulamaları ile yok edilemez.
Pratikte çok zor bir uygulama olan ısı uygulaması ile
devam eden bir soğuk çalışma sadece onu ortadan
kaldırabilir.
Ferrit-Ostenitik Paslanmaz Çelikler
Bu çelik tipi yukarıda bahsedilen iki tipe göre daha
kolay kaynaklanabilir. HAZ’lerde çökelme ya da tanecik oluşumu meydana gelmez
Martensitik paslanmaz çelikler genelde kaynak için
diğerlerine nazaran daha az uygundur. 800ºC’den
daha yüksek bir sıcaklıktan soğutulduğunda hava
soğutma ile setleştirilebilir. Aynı şartlar kaynağın
HAZ alanı için de geçerlidir bu nedenle martensit
oluşturulmuştur.Bununla alakalı miktar değişiklikleri
de çok yüksek gerginliğe neden olur. Termal gerginlikle
birleşme ile ilgili olarak martensitik alanlarda çok çabuk
çatlak oluştuğu anlamına gelir. Karbon içeriği miktarı
arttıkça bu problem daha da önemli hale gelir. Karbon
ihtivası 0.10 – 0.15%’den fazla olan çeliklerle
kaynaktan kaçınılmalıdır.
Ostenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı
Bu çelik tipi eğer normal prosedürler uygulanırsa ve
kaynakçı da biraz yetenekli ise herhangi bir kaynak
problemine yol açmaz.
Eğer çelik bütün sıcaklık aralıklarında ostenitik ise ve
soğutma esnasında sertleşmemişse şekilde de görülebileceği gibi kaynaktan sonraki soğutma tanecik sınırlarındaki karbür oluşumu, tanelerarası paslanma azalacaktır.
(ma104-02).
Dahası karbon ihtivası çok yüksek olduğunda ostenit
oluşumu tamamlanmaz ve yavaş transformasyondan
dolayı ostenit çökeltisi oluşur.
Kaynak için minimum 200oC ön ısıtma sıcaklığı kullanılır.
Bu durum genelde termal gerginliği azaltmak için kullanılır.
53
54
diğer bir deyişle krater gözenekleri ve çatlaklar
engellenebilecektir. Arkın tutuşması konusu daha
sonra “TIG kaynak- Ark Tutuşması” bölümünde
detaylandırılacaktır.
Paslanmaz Çelikle TIG Kaynağı
TIG kaynağı ince paslanmaz çeliklerin kaynağı için
ekonomik açıdan oldukça avantajlıdır. Arka taraftan
kaynak yapılıyor olsa bile temiz ve gözenek ve
kraterden yoksun pürüzsüz bir kaynak sonucu
ortaya çıkartır.
TIG kaynak genelde ince malzemelerin kaynağı için
kullanılır. Eğer kaynak üçten fazla geçişe ihtiyaç
duyuyorsa örtülü elektrotla yapılan MMA ya da MIG
kaynağı dolgu işlemi için kullanılabilir.
Kaynak DC’de elektrotun negatif kutbunda yapılır.
Elektrot erimeyen tungstenden yapılmıştır. Bir koruma
gazı, genellikle argon, arkı, elektrotu ve kaynak
havuzunu korur. Kaynak torçu sadece etraftaki hava
ile ya da torçun içinden akan su ile soğutulur. Su ve
koruma gazı gözenek oluşumunu engellemek için
birbirlerinden ayrı tutulmalıdırlar.
Kaynak Alanı ve Dolgu Malzemesi
Sonradan tekrar kaynak yapmanın mümkün olmadığı
sırtlarda pürüzsüz kaynak isteniyorsa kaynak alanının
dikkatli olarak hazırlanması ve sırt bölgesinin oksidasyona karşı korunması çok önemlidir. Kaynak
boşlukları hep aynı olmalıdır ancak yetenekli bir
kaynakçı ayakpedalı sayesinde küçük farklılıkların
olduğu boşlukları da son derece iyi bir şekilde
kaynaklayabilir.
Mevcut olan birçok tungsten elektrot çeşidi vardır.
En çok kullanılan cinsi kaynak metaline erimeye az
meyilli olan toryum ile alaşımlanmış olan tungstendir.
Bu tungsteni tutuşturmak daha kolaydır ve daha temiz
bir kaynak sonucu ortaya çıkarır. Elektrot tutuşmayı
sağlamak için bir noktaya yerleştirilmiştir. Eğer kaynak
metali ya da oksitlerle kirlendiyse daha çabuk eriyebilir,
kaynak kötü olur ve tungsten kaynak havuzuna transfer
edilir. Bu konu daha sonra “TIG kaynak – Tungsten
Elektrotlar” bölümünde detaylandırılacaktır.
Sırt kaynağı Argon (Ar) ya da helyum (He) ile korunabilir. Ancak nitrojen-hidrojen karışımı kullanmak daha
ucuz bir yol olabilir ve gözeneksiz oksitsiz bir kaynak
sonucu sunabilir. Kök geçişlerinde bile nitrojen emilimi
çok küçüktür ve analiz değerlerinin difüzyonları arasında kalır.
Koruma gazında en sık rastlanan kirlilik ise nemdir.
Çiy noktası -50ºC’nin altında olmalıdır. Bu genelde
üreticide sağlanmalıdır ancak eğer silindirler açık
valflerle gönderiliyorsa üreticinin dikkatinden kaçmış
demektir. Dahası bütün hortum bağlantıları ve benzeri
parçalar sıkı ve kuru olmalıdır. Çalışma parçası da kuru
ve temiz olmalıdır. Sonuç olarak, kaynak ve elektrot
200ºC’nin altına soğuyana kadar argon ile korunmalıdırlar.
Dolgu teli kaynak alanının doldurulması için kullanılır.
Kaynak boşluğu genelde tel çapından daha küçük olur.
HF tutuşma kullanıldığında ark çalışma parçasına
değmeden tutuştuğu için kirlilik engellenir. Başlama
noktaları, bitiş kraterleri ve undercut (yanal kesik)’lar hata
olarak
ortaya çıkarlar. Kaynak makinasını ayak pedalı ile
donatarak kaynak sırasında akımı kontrol etmek
mümkün olur bu da undercut (yanal kesik) ve krater
oluşumunun engellenebileceği ve kaynak başladığı sıradaki
nüfuziyetin artabileceği anlamına gelir. Bitiş krateri
akımın kademeli olarak azaltılması ile engellenebilir.
Akım kademeli olarak azaltıldığında kaynak havuzu
daha küçülecek ve böylece daha derin krater
55
Kaynak dolgu malzemesi olmadan da yapılabilir. Bu
durumda uç kaynağının yapılabilmesi için köşelerin
birbirlerinin üzerine yerleştirilmesi gerekir. Köşe uçlarda
dolgu malzemesi dışarıda bırakılabilir çünkü yüzeyin
batması da kısıtlanmıştır. V kaynaklarında sadece taban
kaynakları birlikte ilerleyebilir. V boşluğunu doldurabilmek için dolgu malzemesi kullanılmalıdır.
Ancak, tamamen ostenitik baz malzemesi kullanımında
çatlak oluşma riski daha fazladır ve ferrit ihtivasını 5-10%
’den fazla azaltmak mümkün değildir. Dolgu malzemesi
malzeme tedarikçisi ile birlikte seçilmelidir.
TIG kaynağın başka bir versiyonu da palslı ark, akımın
palslı olarak gelmesi, ile kaynak yapmaktır. En yüksek
akım palsı kaynak dikişinde nüfuziyet sağlar, daha sonra
akım daha düşük bir değere iner ve kaynak havuzu
neredeyse katılaşır. Bunu başka bir akım artışı izler.
Kaynak punta kaynakları sayesinde tekrar eden satırlar
gibi bir görünüm elde eder. Kaynak havuzu kaynak
alanına yayılamayacağı kadar kısa bir süre içinde erir.
Palslı TIG kaynağı bütün pozisyonlarda akım ayarı
yapmadan otomatik kaynak için kullanılabilir. Palslı
TIG kaynağı daha sonra “Palslı Ark ile TIG Kaynağı”
bölümünde anlatılacaktır.
Sigma-Fazı
Sigma fazı krom ve yüksek miktarda krom içeren
krom nitrojen karışımlı çeliklerin 600-900ºC’de
uzun süre bırakılması ile meydana gelen zor, kırılgan
ve manyetik olmayan bir fazdır. Yaklaşık olarak
52% Cr ve 48% Fe içerir ancak başka elementler
de içerdiği olmuştur. Birleşim en hızlı 800ºC’de
oluşur. Daha düşük sıcaklıklarda çökelme hızı
genelde yavaştır böylece sigma fazı riski yoktur.
Bütün kaynak proseslerinde atmosferik havaya karşı
verimli bir koruma gazı kullanmak çok öenmlidir.
Eğer koruma yeterli değilse, önemli alaşım elementleri
yanarak kaynak metalinin kaba görünmesine neden
olabilir. Karbon çıkaran elementler kaynak malzemesinde ya da koruma gazında bulunmamalıdırlar çünkü
kaynak metali içerisindeki karbon ihtivasını arttırabilirler.
Gözenek oluşumuna neden olduğundan nem de
engellenmelidir.
Kaynağa hazırlanırken yağ, renk bozuklukları, leke ve
diğer kirliliklerin ortadan kaldırıldığından emin olunmalıdır çünkü bu kirlilikler kaynak metalinin karbon ile
birleşmesine neden olur.
Sigma fazı delta-ferritin tamamen ya da bir kısmının
sigma fazına ve ostenite transfer edilmesi sırasında
oluşur. Delta ferrit ihtivası daha yüksek olan kaynak
metalleri daha az miktarda delta ferrit içeren metallere
göre daha hassastır.
Ferritik krom çelikleri ve ostenitik krom-nikel çelikleri
ferrit ile kaynaklarken HAZ’deki yumuşaklık kaynak
ısısı sayesinde azalır çünkü sigma fazı da ferritten
yapılmıştır.
Bu nedenle 600-900ºC arasındaki sıcaklıklarda gergin
olmayan sertleştirmelerden kaçınılmalıdır. Bu sigma fazı
doğrudan ostenit ile yapıldığında da meydana gelebilir
ancak çok yüksek sertleştirme zamanına ihtiyaç duyarlar
ör: 25% Cr/20% Ni çelik
Yüksek miktarda Mo ya da Nb içeren kaynak metalleri
sigma fazı oluşturmaya çok meyillidirler.
56
Yukarıdaki illüstrasyon sigma fazının etkilerini
gösterir. Orjinal ferrit ihtivası yaklaşık 16% yumuşaklığı geliştirmek için istenen miktar –
800ºC’de sertleştirilerek 4%’e düşürülmüştür.
Etki rezistansı düşer ve sertlik artar.
Çelik üreticilerinde bu bilgiler mevcuttur.
Eğer bu bilgi yeterli değilse literatürden daha fazla bilgi
edinmek ya da seçilen malzemenin uygunluğunu ortaya
koyabilecek birkaç test yapılmalıdır.
950-1050ºC’de sertleştirme sigma-fazını çözebilir
ve sertlik ve etki rezistansı normale dönebilir. Çok
yüksek işlem sıcaklıklarında bulunan çalışma
parçaları için sigma fazından korkmaya gerek yoktur
çünkü 300-400ºC üzerindeki etki rezistansları özellikle
ferrit ihtivası 7-8%’nin altındaysa yeterince yüksektir.
Kaynağın Paslanma Özellikleri Üzerindeki Etkisi
Kaynak paslanmaz çeliğin paslanma özelliklerini
azaltabilir. Kaynak parçasının dayanıklılığını azaltabilir
ve kullanılmaz hale gelmesine neden olabilir.
Bu nedenle kaynak prosedürlerini ve metodlarını
ayrıntılı incelerken bu şartların hepsi dikkate
alınmalıdır.
Paslanmaz çeliklerde paslanma direncini yüzey belirler.
Özellikle kaynak etrafındaki yüzey temiz, pürüzsüz ve
metalik olarak parlak olmalıdır ki bu farklı elementlerden,
cüruftan, renk bozulmalarından ve oksitlerden arınmış
olduğunu gösterir.
Oksitler agresif çözücüler içinde kolayca çözünür ve çoğu
çelikte ciddi paslanmalara neden olan metalik tuzları
oluşturur.
Bu nedenle kaynaklara sonradan iyileştirme uygulaması
ya da mekanik yüzey uygulaması yapmak tavsiye edilebilir
bir çözüm olabilir.
Bütün durumlarda çelik üreticilerinin önerileri de
dinlenmelidir.
Uygun bir paslanmaz malzeme ve malzemenin mevcut
ürünün parçasına uygunluğunu seçerken, seçim prosedürü
mekanik gerekliliklere uyan en ucuz ürünü bulmak olamlıdır.
Malzemenin bulunduğu ortamdaki paslanma direnci
ölçülmelidir.
57
58