kay2013 modern kaynak teknolojİlerİ...

PLAZMA ARK KAYNAĞI (PAK)(Plasma Arc Welding - PAW)

Kaynak Teknolojisi Programı

Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN

KAY2013MODERN KAYNAK TEKNOLOJİLERİ I

Plazma Ark Kaynağı

Plazma Ark Kaynağı (PAK) 1953 yılında Robert M. Gage tarafından icat edilmiş ve

patenti alınmıştır. 1964 yılında piyasaya sürülmeden önce yaklaşık 10 yıl boyunca

patent araştırmaları ve geliştirmeleri yapılmıştır.

Plazma, iyonlaştırılmış bir gaz kütlesinin dar bir aralıktan geçirilerek malzeme

üzerinde yüksek sıcaklıkların oluşturulduğu bir modern kaynak yöntemidir.

Plazma arkı elektrik arkının yüksek sıcaklıkta iyonize olmasıyla elde edilir. Ark

sütununun merkezindeki gaz, oluşan sıcaklıklarda ayrışır ve plazma açığa çıkar. Bu

gaz, ark sütunundan uzağa doğru akarken nötr atomlar oluşturmak üzere yeniden

birleşir ve bu sırada ortama ısı enerjisi verilir.

Plazma kaynağı birçok bakımdan, TIG kaynak usulüne göre farklılıklar

göstermektedir.

Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 1

Plazma Ark Kaynağı Elemanları

Sınırlanmış bir plazma arkının kaynak bölgesine yönlendirildiği, TIG kaynağının özel

bir şeklidir.

Tungsten elektrod, yüksek hızlı bir inert gaz (Argon) demetinin, yoğun sıcak bir ark

demeti oluşturmak üzere ark bölgesine odaklandığı bir nozul içinde kullanılır.

PAW içindeki sıcaklıklar, küçük çaplı ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip bir

plazma jetinin oluşturduğu sınırlanmış ark sayesinde 28,000°C’ye ulaşır.



Plazma kaynağı genel olarak TIG yöntemine benzerdir ancak çok önemli

avantajları bulunmaktadır. Özellikle 8 mm'ye kadar malzeme kalınlığı olan saclarda

ve diğer bileşenlerde, yüksek kalite gereksinimleri için lazer kaynağa ilginç bir

alternatif sunar. Plazma kaynağında soğutulan gaz nozulu arkı sınırlar. Arkın güçlü

ışın demeti sayesinde V veya U biçimindeki ön hazırlık gibi ayrıntılı kaynak dikişi ön

hazırlık çalışmalarına gerek kalmaz.

Bu % 30'a varan dolgu malzemesi tasarrufu sağlar. Daha yüksek kaynak hızı diğer

taraftan - yumuşak plazma kaynağında örnek olarak % 20 kadar daha fazladır -

sadece zaman ve maliyet tasarrufu sağlamaz aynı zamanda derin bir kaynak

girimini garanti eder. Ayrıca plazma gazı ile çevrelendiği için tungsten elektrodun

çok daha yüksek hizmet ömrü vardır.



Plazma kaynağı TIG kaynağına benzer, ark tungsten elektrod ve iş parçası arasında

oluşur. TIG yönteminden farklı olarak, küçük delikli bir iç nozülden daraltılmış olarak

çıkan plazma arkının hızı ve enerji yoğunluğu yüksektir. Plazma arkının sıcaklığı

30.000-40.000o C’dır ve genellikle 3 -10 mm kalınlıkta malzemeler kaynatılır. Plazma

gazı debisine ve iç nozülün çapına bağlı olarak farklı üç çalışma modu oluşturulur.

Genelde plazma gazı olarak argon kullanılır. TIG kaynağında kullanılan kök koruma

gazları kullanılır.

Plazma ark kaynağı, çok yüksek bir sıcaklığa ısıtılarak iyonize olmuş ve elektrik

iletkenliği kazanmış plazma gazı sayesinde, elektrik arkının tungsten elektrodun

ucundan parçaya transfer edildiği ve böylece, arkın oluşturulduğu bir koruyucu ark

kaynak yöntemidir. Arkın meydana getirdiği ısı, malzemeyi eritmektedir.


Plazma Ark KaynağıPlazma ark kaynak yöntemi; havacılık, uzay, nükleer, elektronik ve gemi yapımendüstrileri gibi birçok üretim endüstrisinde kullanılmakta olan bir kaynak yöntemidir.1978 yılında NASA, bu yöntemi uzay mekiği ve uzay istasyonu bileşenlerininkaynağında kullanarak yöntemin ticari uygulamalarının artışında önemli bir roloynamıştır.

TIG yöntemi ile kaynak edilebilen tüm metal ve alaşımların plazma ark kaynakyöntemiyle de güvenilir bir biçimde kaynak edilebileceğini tespit etmişlerdir.Günümüzde, plazma ark kaynağı ile karbonlu ve az alaşımlı çelikler, paslanmazçelikler, alüminyum ve alüminyum alaşımları, bakır ve bakır alaşımları, nikel ve nikelalaşımları ve bazı tür reaktif metallerin kaynağı her pozisyonda başarı ile kaynakyapılabilmektedir.

Plazma kaynağı yönteminde, kısa arklı bir plazma üflecinde sıkıştırılmış ve enerjiyoğunluğu büyük bir plazma elde edilir. Plazma üflecinde çift gaz bulunmaktadır.Bunlardan tungsten elektrot çevresinden verilen gaz, plazma gazı adını alır. Bu gazhem bakır memeyi korur ve hem de iyonize olup plazmanın iletkenliğini ve kararlığınısağlar. Plazma gazı olarak asal gaz genellikle argon kullanılır. İkinci gaz koruma gazıolup, daha dıştan iş parçası ile üfleç arasına, plazmayı çepeçevre saracak şekildeverir. Bunun görevi ise, plazmayı dıştan termik olarak sıkıştırarak, enerji yoğunluğunuarttırmak ve gerek plazma gerekse kaynak yerini atmosferden korumaktır.Plazma üç farklı modda yapılabilmektedir.

Bunlar; makro plazma, mikro plazma ve keyhole plazmadır. Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 5

Plazma Ark Kaynağı Uygulama Teknikleri

Plazma ark kaynak yöntemi, üretim kaynağı olarak uzay endüstrisi, havacılık ve

nükleer endüstrilerde çok yaygın kullanıma girmiştir. Özellikle dikiş kalitesi ve

güvenilirliği ve ekonomiklik açısından kabul edilen bir yöntemdir. TIG yöntemi ile

kaynak edilebilen tüm metal ve alaşımları plazma ark kaynağı ile de güvenilir bir

biçimde kaynak edilirler.

Plazma arkı ile kaynakta iki teknik çok sık kullanılır. Bunlar;

1. Ergitme tekniği (melt-in mode)

2. Anahtar deliği tekniği (key hole mode)


Plazma Ark Kaynağı Uygulama Teknikleri-1

1. Ergitme Tekniği

Yüksek akım şiddetleri (50-400A) kullanılan kaynak işlemlerinde daha yaygın

olarak ergitme tekniği kullanılır. Bu uygulama ile TIG yöntemine benzer bir kaynak

dikişi oluşturulur. Özellikle, aynı kaynak kalitesini saglamak için mekanize

uygulamalarda, TIG yöntemine tercih edilebilir. Ark kararlılığı ve akım şiddeti yüksek

olduğundan daha nufuziyetli kaynak dikişleri oluşturulur ve kullanım sırasında ark

rahat kontrol altında tutulabilir, aynı zamanda kaynak süresi de azaltılır. Ek kaynak

metali, malzeme kalınlığına bağlı olarak kullanılır veya kullanılmayabilir.

Uygulamalar, laminasyon paketlerinin kaynağı, boru kaynağı, kaplı çelik sacların ve

anahtar deliği tekniği ile oluşturulmuş kaynak dikişlerinin kapak pasolarının

gerçekleştirilmesi biçiminde karsımıza gelmektedir.



2. Anahtar Deliği Tekniği

Metallerin plazma arkı ile kaynağında metalden metale değişen bir kalınlıkaralığında kullanılan gaz akımı, akım şiddeti ve kaynak hızının uygunayarlanması ile malzemeyi derinliğine kateden bir delik ile çok küçük bir kaynakbanyosu oluşturulabilir.

Anahtar deliği tekniği genel olarak yatay pozisyonda 1.5-10 mm kalınlıkaralığındaki malzemelere uygulanır. Bununla beraber, uygun kaynak koşullarısağlanarak bazı metal kalınlıklarında da her pozisyonda kaynak yapılabilir.Gazaltı kaynak yöntemleri arasında bu özeliği gösteren tek yöntem plazma arkıile kaynak yöntemidir.

Anahtar deliği tekniğinde, plazma arkı anahtar deliği oluşturmak için parçanınderinliğine doğru girdiğinden, ergiyen metal parçanın yüzeyine doğru çıkar.Plazma ark torcu, kaynak bağlantısı doğrultusunda hareket ettiğinde arkın önkısmında bulunan ergimiş metal plazma arkının kenarlarından dolaşarak arkayadoğru hareket eder ve orada katılaşır. Anahtar deliği tekniğinin en önemliüstünlüğü, kaynağın tek pasoda yapılabilmesidir.



2. Anahtar Deliği Tekniği (devamı)

Anahtar deliğinin iç kısmında bulunan ergimiş metal filmi içindeki kalıntılarve gazlar parçanın yüzeyine doğru hareket eder. Banyonun maksimumhacmi ve kökteki dikiş profili, büyük ölçüde ergimiş kaynak metalinin yüzeygerilimi, plazma arkının akım şiddeti ve iyonize olmuş plazma gazının hızıtarafından belirlenir. Yüksek akım şiddetli anahtar deliği tekniği, kaynaktakesme koşullarının hemen altındaki değerlerde gerçekleştirilebilir.

Kesmede plazma gazının hızı, sadece ergiyen metali o bölgedenuzaklaştıracak derecede yüksektir. Kaynakta plazma gaz hızının düşükolması sonucu, yüzey gerilimi, ergimiş metali kaynak ağzında tutar. Dolayısıile, burada plazma gaz hızı kritik büyüklüktür ve sıkı bir şekilde kontrol altındatutulmak zorundadır. 0.12 l/dak’dan daha yüksek gaz debileri önerilmez vebu da oldukça düşük bir değerdir.


Plazma Ark Kaynağı - Avantajları

1. Daha yüksek bir ark sıcaklığı,

2. Düşük akım değerlerinde kararlılık,

3. Yüksek ilerleme kaynak hızları,

4. Ark boyu değişimlerinde kararlılık,

5. Oksit filmli malzemelerin kolayca kaynak edilebilmesi,

6. Mükemmel dikiş kalitesi,

7. Tüm metallerin kaynatılabilmesidir.


Plazma Ark Kaynağı - Dezavantajları

1. Yüksek ilk yatırım maliyeti,

2. Diğer yöntemlere göre daha büyük torç boyutları,

3. Bazı bağlantı konstrüksiyonlarına ulaşma problemi,

4. Aynı anda iki gaz kullanılması gerekliliği,

5. Hızlı katılaşma ile kaynak bölgesinde gözenek oluşumu riski,

6. Yedek parçalarının pahalı olmasıdır


Plazma Ark Kaynağı – TIG Kaynağı


Plazma Ark Kaynağı – Örnekleri


Plazma Ark Kaynağı(PAK)

Plasma Arc Welding(PAW)


kay2013 modern kaynak teknolojİlerİ...

Documents