kay2013 modern kaynak teknolojİlerİ...

ELEKTRON IŞIN KAYNAĞI(Electron Beam Welding - EBW)

Kaynak Teknolojisi Programı

Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN

KAY2013MODERN KAYNAK TEKNOLOJİLERİ I

Elektron Işın Kaynağı

Elektron ışın kaynağı (EIK), yoğunlaştırılmış elektron ışınının oluşturduğu enerjinin,

metallerin birleştirilmesinde kullanılan bir prosestir.

Elektronların açığa çıkması, hızlandırılması ve bir noktada yoğunlaştırılması elektron

ışın tabancasıyla yapılır.

Elektron ışın kaynağı; geleneksel kaynak yöntemleri ile elde edilmesi zor olan teknik

karakteristikleri elde etmek için kullanılan modern bir teknolojidir. Bu kaynak

yöntemiyle düşük ısı girdisi, düşük kalıntı gerilmeler distorsiyonlar ve ayrıca minimum

mikro yapısal değişimlerin elde edilebildiği yegane kaynak yöntemidir.

Elektron ışın kaynak tezgâhında, elektronlar 150.000 km/s'den daha yüksek hızda

elektron tabancasından fırlatılırlar. Elektrik ve manyetik alanlar kullanılarak, elektron

ışını istenilen yere odaklanır ve dar bir elektron ışın demeti elde edilir. Elde edilen bu

ışın kaynak edilecek yere yönlendirilir.

Yüksek hızdaki elektronlar kaynak edilecek parça tarafından engellendiği için sahip

oldukları kinetik enerji ısı enerjisine dönüşür ve malzeme ile temas ettiği yerleri ergitir.

Ergimiş metallerin birbiriyle teması, birleşmeyi sağlar. Hava ya da herhangi bir gaz

elektronların ışın formunu bozduğu için, kaynak işlemi yüksek vakum altında yapılır

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

Elektron Işın Kaynağı Elemanları

Elektron ışın kaynağı tezgâhları iki ana kısımdan oluşur; elektron tabancası ve vakum

hücresi. Elektron tabanca sistemi; elektrik kontrolü, vakum hücresi, birkaç kademeli

pompalama sistemini içerir.


Elektron Işın Kaynağı - Avantajları

Elektron ışın kaynağının en önemli avantajlarından birisi, elektrik ark kaynağında

gerekli olandan daha az bir toplam ısı girdisi ile kaynak yapılabilmektir. Isıdan

etkilenen bölgede (HAZ- Heat affected zone) çok düşük ısı girişi iş parçasında daha

az bir termal etki fark edilmektedir. EBW’de kaynak için vakum ortamı kullanılır. Bu

yöntemin avantajları olarak;

1. Kaynak esnasında minimum distorsiyon ve çekme,

2. Kaynak işlemiyle mekanik özelliklerin değişmemesi,

3. Kaynak bölgesindeki bileşenlerde ısıya duyarlılığı azaltması,

4. Ark kaynak işlemi ile kaynaklanamayan farklı metallerin kaynatılabilme

5. Refrakter malzemelerin kaynağının yapılabilmesi,


Elektron Işın Kaynağı – Avantajları devamı

6. Diğer kaynak yöntemlerine nazaran kaynak hızının daha yüksek oluşu,

7. Toplam üretimde zamandan ve maliyetten avantaj sağlaması,

8. Kaynak genişliğinin ve nüfuziyetinin ayarlanabilmesi,

9. Yüksek enerji yoğunluğu ve kontrol edilebilir ışın boyutu ve bölgesi sayesinde

benzer veya farklı metallerin kaynağına en uygun kaynak yöntemi olması,

10.Vakumsuz elektron ışın kaynağının direk olarak atmosferde yapılabilir olması,

11.Ayrıca tel besleme sistemine de adapte edilebiliyor olması, delik ve boşluk

problemlerinin uygun şekilde kaynakla birleştirilmesine olanak vermesi,

12.Elektron ışın kaynağı ile kaynak işleminde diğer kaynak yöntemlerinde olduğu

gibi kaynak bölgesinde bir dönüşüm meydana gelmemesidir


Elektron Işın Kaynağı - Dezavantajları

Elektron ışın kaynağı diğer kaynak yöntemleri ile karşılaştırıldığında, yatırım maliyetiaçısından ve vakum pompası gerektirdiğinden dolayı daha pahalı bir kaynakyöntemidir. Fakat yüksek enerji yoğunluğu ile diğer yöntemlerin toplam ürün adedinebakıldığında o kadar da pahalı olmadığı görülecektir.

1. Parça ve takım hazırlığı maliyeti ark kaynağından daha fazladır. Çünkü birleştirmeboşluğu ve pozisyonu elektron ışınının spot boyutu ile ilişkilidir, bu da süreyi ve maliyetiartıracaktır.

2. Kullanılan vakum odası, iş parçası boyutunu kısıtlar,

3. Ulaşılabilecek maksimum nüfuziyet 25-30 mm kalınlıklar için 60-165 kV’luk bir makineile sınırlandırılmıştır,

4. Ergitme kaynak yöntemleri ile farklı metallerin kaynağındaki problemler bu yöntemdede ortaya çıkabilir,

5. Vakum odası, malzeme dizaynı veya tasarımını kısıtlar,

6. Az sayıdaki parçaların üretiminde süre daha da artacaktır,

7. Kaynakta bir problem ise, sade karbonlu çeliklerin kaynağında vakum ortamındaergiyikte meydana gelen, metalin orijinal bünyesindeki gazlar, gözenek oluşumunaneden olur. Eğer kirli, paslı metaller kullanılmışsa işlem uygun değildir.


Elektron Işın Kaynağı - Faydaları

1. Kaynaklanmış parçalar için düşük enerji kullanımı;

2. Minimum çarpılma;

3. Erime bölgesini (MZ) ve ısıdan etkilenen bölgeyi daraltır (HAZ);

4. 0,05 mm'den 200 mm'ye (0,002 inç'den 8 inç'e), tek geçişte derin kaynak nüfuzusağlar;

5. Yüksek kaynak hızı;

6. Yüksek termal iletkenliğe sahip metallerin dahi kaynaklanması;

7. Farklı erime noktalarına sahip metallerin kaynaklanması;

8. Vakum işlemi nedeni ile temiz ve yeniden üretilebilir bir çevre sağlar;

9. Titanyum, zirkonyum ve niyobyum gibi oksijene ilgisi yüksek malzemelerin doğalkaynağı

10. İşletim koşullarının güvenilirliği ve yeniden üretilebilirliğini garantileyen ekipmanprosesi;

11. Otomatik modda büyük üretim miktarlarının düşük maliyet ile kaynaklanması ve

12. Parçalar çoğunlukla kaynak sonrası durumda, herhangi bir alt işleme gerekduyulmadan kullanılabilir.


Elektron Işın Kaynağı – Uygulama

Alanları

1. Havacılık

2. Jet motor parçaları

3. Yapı parçaları

4. Transmisyon parçaları

5. Sensörler

6. Enerji üretimi

7. Uzay

8. Titanyum tanklar

9. Sensörler

10.Vakum sistemleri

11.Tıbbi


12.Otomotiv

13.Transmisyon parçaları

14.Dişliler

15.Turbo şarj parçaları

16.Elektrik/elektronik sanayileri

17.Bakır malzemeli parçalar

18.Nükleer

19.Yakıt depolama

20.Yapı parçaları

21.Vanalar

22.Araçlar

23.Araştırma merkezleri

Elektron Işın Kaynağı – Uyguladığı

Malzemeler

1. Bakır parçalar

2. Süper iletken parçalar

3. Çeşitli

4. Yüksek termal iletkenliğe

sahip olanlar da dahil

tüm metaller

5. Çelik ve paslanmaz

çelik

6. Alüminyum ve alaşımları

7. Bakır ve alaşımları

8. Nikel alaşımlar ve

refrakter metaller


9. Titanyum ve alaşımları

10.Zr, Mo, Ta, Hf, W, Nb, vb.

11.Erime noktaları birbirinden

farklı metallerin

kaynaklanması

12.Bakır- çelik

13.Bakır- nikel alaşımları

14.Çelik- nikel alaşımları

15.Tantal- volfram

Elektron Işın Kaynağı – Enerji Transferi


İş Parçasındaki Enerji Transferleri;

Yandaki şekilde iş parçasındaki enerji

dönüşümü görülmektedir. Şekilde işleme

bölgesinde elektronların yüksek bir hızda

yer değiştirdiği görülmektedir.

Bu olayda sadece ortaya kaynak için

gerekli ısı dönüştürülmez, aynı zamanda

ısıl radyasyon ve ısıl dağılım tarafından da

ısı serbest bırakılır.

Elektron Işın Kaynağı – Vakum


Elektron Işın Kaynağı – Tezgah Sistemleri


Elektron Işın Kaynağı (EIK)

Electron Beam Welding (EBW)


kay2013 modern kaynak teknolojİlerİ...

Documents