TIG Kaynak Yönteminde Arkın Tutuşturulması

TIG KAYNAK
YÖNTEMİ
TIG KAYNAĞI
Çok geniş bir uygulama alanına sahiptir.
 Kaynakçı tarafından kullanılması kolaydır.
 Prensip olarak gaz eritme kaynağını
andırır, yalnız torç biraz değişiktir, yanıcı
yakıcı gaz yoktur, ısı enerjisi elektrik arkı
tarafından sağlanmaktadır.



Erimeyen bir elektrod kullanıldığı için kıvrık alın
kaynak ağzı hazırlanmış ince parçalar, ek
kaynak metaline gereksinme göstermeden
birleştirilebilir.
Gerektiğinde esas metalin eritilerek, ek kaynak
metaline olan gereksinmeyi ortadan kaldırması
da yöntemin göz önüne alınması gereken
üstünlüklerinden bir tanesidir.
TIG kaynağının üstünlüğü

TIG kaynak yönteminin diğer bilinen ve
endüstride sık uygulanan eritme kaynağı
yöntemlerine göre en önemli üstünlüğü, ısı
girdisinin ve eriyen ek kaynak metali miktarının
birbirlerinden bağımsız oluşudur. Bu önemli
özellik
yöntemin
çok
ince
parçalara
uygulanabilmesine olanak sağlamakta, kök
pasoların çekilmesinde, pozisyon kaynaklarında
ve tamir işlerinde de kaynakçıya büyük
kolaylıklar sağlamaktadır.
TIG kaynak yönteminde ark bölgesi
Kullanım alanları
İlk başlarda havacılık endüstrisinde
magnezyum alaşımlarının birleştirilmesi.
 Alüminyum
 Endüstriyel demirdışı metal ve alaşımları
 Paslanmaz çelikler.

Karşılaştırma


Alışılagelmiş kaynak yöntemlerinde kullanılan korozif
örtü ve flakslar, kaynaklı parçaların ancak sınırlı
alanlarda kullanılmasına olanak tanıdığından, özellikle
hafif metallerin alaşımlarından yapılmış kaynaklı
parçaların endüstriyel kullanımını kısıtlıyordu.
TIG yönteminin geliştirilmesi sonucu, hafif alaşımlar için
yeni kullanım alanları açılmış, korozif flaksların yarattığı
olumsuzlukların ortadan kalkması sonucu uçak ve gemi
yapım mühendisleri bu alaşımların sunduğu her tür
avantajdan yararlanabilir hale gelmişlerdir.

Gaz türbinlerinin hızlı gelişmesinde de TIG Kaynak Yönteminin
katkısı oldukça önemlidir, yüksek sıcaklığa dayanıklı alaşımların
emniyetli bir biçimde kaynakla birleştirilebilmesi, jet motorlarının
özellikle yanma odalarının en optimum biçimde tasarımına olanak
sağlamıştır.

Kimya, gıda endüstrisi ile alkollü, alkolsüz içki üretiminde,
alüminyumun, paslanmaz çeliğin, bronzun ve bakırın kaynağında
artık tamamen bu yöntem uygulanmaktadır.

Elektrik makinaları üreticileri pek çok yerde cıvata ve somun yerine
bu yöntemi kullanmaktadırlar, pek çok transformatörde laminasyon
paketi cıvata yerine kaynak bağlantılı olarak yapılmaktadır.

TIG kaynak yöntemi her pozisyonda ve prensip
olarak
da
her
kalınlıktaki
parçalara
uygulanabilirse de, fazla kalın parçalar için işlem
süresinin uzaması yöntemin ekonomikliğini
yitirmesine neden olmaktadır, bu bakımdan 7
mm'den kalın parçaların kaynağı için önerilmez;
bununla beraber yüksek kalite ve kaynak
emniyetinin gerekli olduğu uçak ve uzay
endüstrisinde çok pasolu kaynak uygulayarak bu
olumsuzluğun etkisi azaltılmaya çalışılır.
TIG kaynak donanımı prensip şeması

Kaynak hamlacı diye de adlandırılan bir kaynak
torcu.

Kaynak akım ve kumanda şalter kablosunu,
gaz hortumunu ve gerektiğinde soğutma suyu
giriş ve çıkış hortumlarını bir arada tutan metal
spiral takviyeli, torç bağlantı paketi.

Kaynak akımının, gaz akışının ve gerektiğinde
soğutma suyunun devreye giriş ve çıkışını,
arkın tutuşmasını ve alternatif akım ile çalışma
halinde arkın sürekliliğini sağlayan devreleri de
bünyesinde toplayan kumanda dolabı.

Kaynak akım üreteci.

Üzerinde basınç düşürme ventili ve gaz debisi
ölçme tertibatı bulunan koruyucu gaz tüpü.

Bu yöntemin ilk uygulamalarında elektrod pozitif kutba bağlanarak
kaynak yapılmış ve aşırı ısınan elektrottan tungsten damlacıklarının
kaynak dikişine geçtiği görülmüş ve elektrod negatif kutba
bağlanarak bu engel ortadan kaldırılmıştır; bu durumda paslanmaz
çeliklerin kaynağında başarı sağlanmasına karşın, alüminyum ve
magnezyum gibi refrakter bir oksit tabakası ile kaplı metallerin
kaynağı problemi ile karşılaşılmıştır.

Alternatif akım arkının sürekliliğini sağlayan, yüksek frekans üreten
generatör ve devrelerin keşfi sonucu, alternatif akım yardımı ile bu
tür metal ve alaşımlarının çok kaliteli bir biçimde kaynağı
gerçekleştirilmiştir.
Kaynak Torçları

TIG kaynak yönteminde torç, iş parçası ile
ucundaki tungsten elektrot arasında
kaynak için gerekli olan elektrik arkını
oluşturabilmek için, akım kablosundan
aldığı akımı elektroda iletmek, koruyucu
gazı kaynak banyosunun üzerini örtecek
biçimde sevk etmek görevlerini yerine
getirmek için geliştirilmiş bir elemandır.



Çekirdek kısmını erimeyen tungsten elektrodun tutucusu oluşturur.
Elektrot tutucusu, elektrot tutucusu kovanı diye adlandırılan bir parçanın
içine girer ve bu parça da özel bir somun ile torç gövdesine tespit edilir.
Torç gövdesinin uç kısmına takılan koruyucu gaz nozulu çeşitli çaplarda
üretilir, aynı torca gaz gereksinimine ve kaynak işlemine göre çeşitli
büyüklüklerde gaz nozulu takılabilir.
Hava Soğutmalı Torçlar

Hava soğutmalı torçlarda, soğutma torcun
dış kısmından hava yardımı ile iç
kısmından ise akan koruyucu gaz
tarafından gerçekleştirilir, bu neden ile
bunlar gaz soğutmalı torçlar adı ile de
anılırlar.
Su Soğutmalı Torçlar

Su soğutmalı torçlar ile daha yüksek akım
kapasitelerinde çalışılabildiğinden bunlar daha büyük
daha ağır ve daha pahalıdırlar. Bunlar yüksek akım
şiddetlerinde su soğutmalı metalsel gaz nozulları ile
kullanılmak koşulu ile standard olarak 1000 Amper akım
kapasitesine kadar üretilirler; otomatik TIG kaynak
sistemlerinde sadece bu tür torçlar kullanılır. Doğal
olarak bu tür bir torcun kullanılabilmesi için kaynak
donanımının bir soğutma suyu devresine ve birde su
soğutma ünitesine sahip olması gereklidir.
TIG Kaynak Elektrodları

TIG kaynak yöntemi ile diğer elektrik ark kaynağı yöntemleri arasındaki en önemli
fark, ek kaynak metalinin elektrod tarafından sağlanmaması ve elektrodun sadece ark
oluşturma görevini üstlenmiş olmasıdır; bu bakımdan burada, erime sıcaklığı 3500°C
civarında olan Tungsten, elektrod malzemesi olarak seçilmiştir.

Yüksek erime sıcaklığının yanı sıra tungsten çok kuvvetli bir elektron yayıcıdır ve
yayınan elektronlar ark sütunu içinde kuvvetli bir elektron akımı oluşturur ve ark
sütunundaki atomları iyonize ederek, arkın kararlılığını sağlar. Günümüz
endüstrisinde ticari saflıktaki tungsten (% 99.5 W) ile toryum, zirkonyum ve lantanyum
ile alaşımlandırılmış elektrodlar kullanılmaktadır. Uygulamada karşılaşılan TIG
kaynak elektrodlarını, saf tungsten elektrodlar, alaşımlı elektrodlar ve çizgili
elektrodlar olmak üzere üç grup altında toplamak mümkündür.

Uygulamada elektrod çapı, elektrodun maksimum akım yüklenebilme kapasitesi göz
önüne alınarak seçilmelidir, bu değere yaklaşıldığında arkın ısı yoğunluğu artmakta,
daha stabil bir ark ile nüfuziyeti fazla, dikiş yüksekliği az bir dikiş elde edilebilmektedir.
Gösterim şekli

DIN 32528'e göre tungsten elektrodlar şu
biçimde gösterilmektedir:
Elektrod; DIN 32528 1.6 - 75 - WT 10

Burada 1.6 elektrodun mm. olarak çapını, 75
mm. olarak boyunu ve WT 10 da bileşiminde %
0.9 ila 1.2 toryum-oksit bulunduğunu
belirtmektedir.
Saf Tungsten TIG kaynak elektrodlar


En ucuz elektrod türü olan saf tungsten
elektrodlar alternatif akımda alüminyumun
kaynağında tercih edilirler.
Bu elektrodlar iyi bir elektron emisyon özeliğine
sahip olmalarına karşın, toryum alaşımlılara
nazaran daha düşük akımda yüklenme
kapasitesine
sahiptirler,
kirlenmeye
ve
oksitlenmeye daha yatkındırlar.

Kaynak sırasında elektrodun ucu tungstenin erime
sıcaklığı olan 3350°C'nin üzerinde bir sıcaklıktadır, bu uç
kaynak banyosu veya kaynak dolgu teli ile temas
ettiğinde, uca yapışan metalin bir kısmı hemen
buharlaşır ve bir kısmı da, elektrodun uç kısmında bir
yarım küre biçiminde olan tungsten damlacığını
alaşımlandırarak arkın stabilitesinin bozulmasına neden
olur. Kirlenmiş elektrod ile yapılan kaynakta arkın
stabilitesini kaybetmesine, elektrod ucunun biçiminin
değişmesi ile kirletici metalin buharlarının ark yoluna
geçmesine neden olmaktadır.
Bu durum karşısında yapılacaklar
Elektrodun ucunu kırıp yeniden
şekillendirip kullanmak.
 Bir bakır parça üzerinde, yüksek akım
şiddeti ile bir ark oluşturup, kirletici metal
buharlaşıp yok oluncaya kadar arkı devam
ettirmek.

Alaşımlı Tungsten Elektrotlar

Bileşiminde % 1-2 toryum oksit (ThO2) içeren tungsten
elektrodlar saf tungsten elektrodlara göre daha yüksek
bir akım yüklenme kapasitesine, iyi bir elektron
yayınımına, daha uzun bir kullanma ömrüne, kirlenme
oksitlenmeye karşı daha büyük bir dirence, daha kolay
bir tutuşma ve daha kararlı bir ark oluşturma özeliğine
sahiptirler.

Toryum-Oksit miktarının % 4'de kadar yükselmesi ile ark
karakteristikleri daha da iyi bir duruma gelir.
Üstünlükleri







Yüksek akım şiddetlerinde daha küçük çaplı elektrod ile çalışabilme olanağı
sağlarlar.
İyi bir ark stabilitesi sağladıklarından, daha üniform kaynak dikişleri elde
edilir
Düşük bir akım direncine ve yüksek bir sıcaklık dayanımına sahip olmaları
nedeni ile yüksek bir akım ile yüklenebilme kapasitesine sahiptirler.
Kaynak sırasında, elektrodun uç kısmında çok dengeli bir sıvı tungsten
damlacığı oluşur ve elektroddan kaynak dikişine damlama ve sıçrama
görülmez, kaynak metalinin tungsten ile kirlenmesi olayı ile karşılaşılmaz.
Bu elektrodlar ile arkın tutuşması daha kolay bir biçimde gerçekleşir ve
kaynak sırasında ark gerilimi değişme göstermez.
Bütün metal ve alaşımların kaynağında uygun sonuçlar verir, saf tungsten
elektrodlardan daha iyi bir performansa sahiptirler.
Alüminyumun kaynağında, elektrod kaynak banyosuna veya ek dolgu
metaline değme sonucu kirlenme göstermez.
Elektrod ucunun kirlenmesinin nedenleri




Elektrod ucunun kaynak banyosuna değmesi,
Elektrod ucunun kaynak dolgu teline değmesi,
Koruyucu gaz debisinin yeterli olmaması ve
gereken biçimde koruma gerçekleştirememesi,
Kaynak biter bitmez elektrod ucu henüz daha
kızgın iken koruyucu gaz akımının kesilmesi.
Koruyucu Gazlar

TIG kaynak yönteminde koruyucu gaz kullanmanın tek amacı
kaynak sırasında, kaynak banyosunu ve erimeyen tungsten
elektrodu havanın olumsuz etkilerinden korumaktır. TIG kaynak
yönteminde kullanılan koruyucu gazlar, Helyum ve argon veya
bunların karışımı gibi asal gazlar olup, kimyasal bakımdan nötr
karakterde, kokusuz ve renksiz monoatomik gazlardır.

TIG kaynak yönteminde koruyucu gaz olarak kullanılan asal gazlar
veya bunların karışımı kaynak sırasında kızgın durumda bulunan
tungsten elektrod ve erimiş kaynak banyosu ile bir reaksiyon
oluşturmazlar, kaynak metalinin kalitesine olumsuz bir etkide
bulunmamalarına karşın, kaynak hızına ve kaynaklı bağlantının
kalitesine önemli etkide bulunurlar.


Tarihsel süreç içinde bu yöntemin ilk
uygulamalarında ABD’de helyum kullanılmış ve
yöntem Heliark adı ile anılmıştır.
ABD'nin doğal gazdan yeterli miktarda helyum
elde edebilmesine karşın, Avrupa’da helyumun
yokluğu havadan ayrıştırma ile elde edilen
argonun bu yöntemde kullanılmasına neden
olmuş ve yönteme de Argonark adı verilmiştir.

Aynı akım şiddetinde helyum atmosferi içinde oluşan ark, argon
atmosferinde oluşandan daha yüksek bir ark gerilimine sahiptir bu
da kaynak ısı girdisini ve dolayısı ile de nüfuziyeti arttırmaktadır. Bu
olay özellikle ince kesitli parçalarda argonun, kalın kesitli ve ısı
iletkenliği yüksek olan malzemelerin kaynağı ile otomatik kaynak
uygulamalarında helyumun tercih edilmesine neden olmaktadır.

Argon atmosferinde oluşturulan kaynak arkı, helyuma nazaran daha
yumuşak ve daha sakindir, arkın sakinliği ve ısı girdisinin de
kaynakçıyı rahatsız etmeyecek mertebede olmasından ötürü manuel
kaynak uygulamalarında argon gazı tercih edilir.
Argon ve Helyum gazlarının TIG yönteminde
davranışlarının karşılaştırılması
TIG Kaynak Yönteminde Arkın
Tutuşturulması
Elektrodu değdirerek tutuşturma
 Yüksek frekans akımı ile arkın
tutuşturulması
 Yüksek gerilim darbesi ile arkın
tutuşturulması

Elektrodu değdirerek tutuşturma


Sadece doğru akım ile çalışmada uygulanan bu
tutuşturma yönteminde kaynak makinesi çalıştırılıp
koruyucu gaz akımı başladıktan sonra torç elektrod iş
parçasına değinceye kadar yaklaştırılır ve değmeden
hemen sonra hafifçe geri çekilerek ark oluşturulur.
Bu yöntemin en önemi üstünlüğü basitliği ve kaynak
akım üretecinde ek donanımlara gerek yoktur. Bu
değdirme sonucu elektrod iş parçası ile temas ettiğinden
özellikle saf tungsten elektrodlarda elektrod ucunun
kirlenmesi ve elektroddan da iş parçasına tungsten
geçişini önlemek mümkün değildir.
Yüksek frekans akımı ile arkın
tutuşturulması



Yüksek frekans ile tutuşturma gerek doğru akım ve
gerekse de alternatif akım uygulamalarında kullanılır.
Bu sistemde yüksek gerilim ve yüksek frekansta çalışan
bir küçük üreteç seri halde kaynak akım devresinde yer
alır. Yüksek gerilim elektrod parçaya birkaç mm kadar
yaklaştırılınca yüksek gerilim arkı oluşturur ve bu ark
elektrod ile iş parçası arasındaki gazı iyonize eder ve
hemen kaynak arkı oluşur.
Doğru akım ile çalışmada bu yüksek gerilim arkına
sadece arkın tutuşturulması anında gereksinim vardır,
alternatif akım halinde ise bu ark kaynak süresince
sürekli olarak devrede kalır.
Yüksek gerilim darbesi ile arkın
tutuşturulması

Elektrod iş parçasına yaklaştırıldığında bir
yüksek gerilim akım darbesi elektrod ile iş
parçası arasındaki gazı iyonize ederek
kaynak arkının oluşmasını sağlar. Bu
yöntem genellikle doğru akım ile kaynak
yapan otomatik TIG kaynak
donanımlarında kullanılır.
Kaynak Ağızlarının Hazırlanması



Bu yöntemde kaynak metali uygulanan akımın şiddetine
bağlı olmayıp da dışarıdan ark bölgesine sokulduğu için
daha çok kıvrık alın, köşe, dik alın, üçlü alın ve küt alın
birleştirmeler mümkün olan her yerde tercih edilerek
bağlantı ek kaynak metali kullanmadan gerçekleştirilir.
8 mm ve daha kalın parçaların tek taraftan
birleştirilmesinde V ağzı tercih edilir.
Kalın parçalar halinde U ağzı TIG kaynak yönteminde
uygulanır; yalnız TIG yöntemi kalın parçaların kaynağı
için ekonomik olmadığından bu tür parçalarda kök paso
TIG ile dolgu pasoları diğer uygun bir yöntem ile yapılır.
Kaynak Parametrelerinin Seçimi

Kaynak öncesi saptanan parametreler

Birinci derecede ayarlanabilir parametreler

İkinci derecede ayarlanabilir parametreler
Kaynak öncesi saptanan
parametreler
Erimeyen elektrotun türü
 Erimeyen elektrotun çapı
 Akım türü
 Koruyucu gazın türü

Birinci derecede ayarlanabilir
parametreler
Kaynak akım şiddeti
 Ark gerilimi (ark boyu)
 Kaynak hızı

İkinci derecede ayarlanabilir
parametreler
Elektrot açıları
 Elektrot serbest uç uzunluğu
