kaynak teknolojisi 4 kongre kitabı

tmmobmakina mühendisleri odası

KAYNAK TEKNOLOJİSİ

IV. ULUSAL KONGRESİ

bildiriler kitabı

24 - 25 Ekim 2003 / Kocaeli

Yayın No E/2003/339

tmtnobmakina mühendisleri odası

Sümer Sok. 36/1-A06440 Demirtepe / ANKARA

Tel: (312) 231 31 59 Faks: (312) 231 31 65e-posta: [email protected]

http://www.mmo.org.tr

Yayın No: E/2003/339

ISBN: 975-395-653-3

Bu yapıtın yayın hakkı Makina Mühendisleri Odası'na aittir. Kitabın hiçbir bölümüdeğiştirilemez. MMO'nun izni olmadan kitabın hiçbir bölümü elektronik, mekanik vb. yollarla

kopya edilip kullanılamaz. Kaynak gösterilmek kaydı ile alıntı yapılabilir.

Ekim 2003 / Ankara

Baskı:Özkan Matbaacılık

(0312)229 59 74

/IS tmmobmakina mühendisleri odası

KAYNAK TEKNOLOJİSİ IV. ULUSAL

KONGRESİ

24-25 EKİM 2003 - KOCAELİ

IV. OTURUM

Oturum Başkanı

Erdinç KAL UÇ (Kongre Düzenleme-Yürütme Kurulu Üyesi)

ROBOTİK KAYNAK SİSTEMLERİ veGELİŞME İSTİKAMETLERİ

Doç .Dr. Selahattin YUMURTACI1, Arş. Gör. Tolga MERT

'Y.T.Ü. Mak.Fak. Mak.Müh. Bölümüİstanbul/TÜRKİYETel: 259 70 70/2718-2931, E-posta: yselahatC5>yildiz. edu. tr. tmert(d)yifdiz. edu. tr

ÖZET

Günümüzde hızlı nüfus artışının doğal bir sonucu olarak farklı türdeki ürünlere olan talep giderek artmakta,dolayısıyla da imalat sistemlerinde olağanüstü gelişmeler meydana gelmektedir. Geçtiğimiz yüzyılın yansındaortaya atılan otomasyona dayalı imalat sistemi genişleyerek optimizasyon devrine geçilmiş, prodüktiviteyiarttırarak yatırım masraflarını azaltan, daha fazla üretim yapmanın yanısıra kaliteyi de yükselten ve bu aradaçok daha insancıl çalışma koşullan sunan 'robotlar' devri başlamıştır.

Bu çalışmada robot kullanımına karar vermede gözetlenmesi gereken noktalar, değişik robot konfigürasyonlan,robot ark kaynağı donanımlan ile robotik uygulamalar incelenerek çeşitli ülkelerdeki robotların dağılımı vegeleceğe dönük öngörüler sunulmuştur.

Anahtar sözcükler: Robot, kaynak

1) GİRİŞ

Amerikan Robot Enstitüsü, robot kavramını şu şekilde ifade etmektedir:

" Robot, çeşitli görevlerin gerçekleştirilmesi için, malzeme, parça, takım ya da değişken programlanmış hareketler

aracılığıyla, özel parçalan hareket ettirmek amaçlı tasarlanmış, çok fonksiyonlu, yeniden programlanabilir

manipülatördür."

Sanayi robotunun en kapsamlı tanımı ve robot tiplerinin sınıflandırması ISO 8373 standardında belirlenmiştir.

Bu standarda göre bir robot şöyle tanımlanır:

"Endüstriyel uygulamalarda kullanılan, sabit veya hareketli olabilen, üç veya daha fazla programlanabilir eksene

sahip, otomatik kontrollü, yeniden programlanabilir çok amaçlı manipülatördür."

Tanımdaki terimlerin detaylı olarak açıklamalan aşağıdaki gibidir:

Yeniden programlanabilir: Fiziksel değişiklikler olmadan programlanmış hareketleri veya yardımcı

fonksiyonlan değiştirilebilen.

Çok amaçlı: Fiziksel değişikliklerle farklı bir uygulamaya adapte edilebilme yeteneği.

Fiziksel değişiklikler: Programlama kasetleri, ROM'lar vb. gibi değişiklikler hariç mekanik yapının veya kontrol

sisteminin değiştirilmesi.

Eksen: Lineer veya dönel (rotasyonel) modda robot hareketini belirtmek için kullanılan yön.

167

Kaynak Teknolojisi IV. Ulusal Kongresi

Şekil 1 'de fiziksel konfıgürasyonun, çalışma hacminin şekli üzerindeki etkisi gösterilmiştir. Kutupsal koordinatrobotunun çalışma hacmi kısmen küreseldir; silindirik koordinat robotunun silindirik, kartezyen koordinatrobotunun çalışma hacmi dikdörtgen prizma ve eklemli-kol robotunun çalışma hacmi ise yaklaşık küreseldir.Her çalışma hacmi şeklinin büyüklüğü, kol komponentleri ve eklem hareketlerinin sınırlan tarafından etkilenir.Robot seçimi, optimal çalışma hacmi için yapılmalıdır. Çünkü robot çalışma hacminin büyümesi, robot uzuvboyutlannın artması dolayısıyla ataleti, gerekli motor gücü, enerji tüketim miktan ve robot fiyatının artmasıylasonuçlanır.

\ \ I "rflr I

(a) Cb) (c)

a) kutupsal, b) silindirik ve c) kartezyen

Şekil 1. Çeşitli Robot Anatomileri İçin Çalışma Hacimleri

a) Tamlık: Tamlık, çalışma hacmi içinde istenen bir noktaya, robotun bilek sonunu götürebilme yeteneğidir.

Uzaysal çözülüm, robotun çalışma hacmini bölebileceği en küçük hareket artışıdır. Robotun tamlığı uzaysal

kontrol artımlannı ne derece tanımlayabildiğine bağlıdır. Tamlık, verilen bir hedef noktaya erişebilmek için

robotun programlanabilme kapasitesiyle ilişkilidir.

b) Tekrarlanabilirlik: Tekrarlanabilirlik, uzayda robota önceden öğretilen bir noktaya, robotun, bileğini veya

bileğine eklenen end efektörünü götürebilme yeteneğidir. Robotun öğretilen bir noktaya göre tekrarlanan

hareketlerinin sonucunda, robot uç noktası ile öğretilen nokta arasında oluşabilecek maksimum hata miktandır.

Genel amaçlı robotlarda tekrarlanabilirlik değerinin 0,1 mm ila 0,2 mm olması yeterli olabilmektedir. Özel

olarak ark kaynağı uygulaması düşünülürse tekrarlanabilirlik değerinin kaynakta kullanılacak tel çapının yansından

küçük olması istenir.

c) Yük taşıma kabiliyeti ve hız: Maksimum yük taşıma kapasitesi, robotun minimum hızında tekrarlanabilirlik

değerini koruyarak taşıyabileceği maksimum yük değeridir. Nominal yük taşıma kapasitesi de robotun maksimum

hızda tekrarlanabilirlik değerini koruyarak taşıyabileceği maksimum yük miktandır. Bu yük taşıma kapasitesi

değerleri taşman malzemenin boyut ve şekline bağlıdır.

Robotlar, çeşitli ölçütlere (eksen sayılan, kontrol tipleri ve mekanik yapılanna) göre sınıflandınlabilmektedir.

Şekil 2'de, mekanik yapılanna göre yapılan bir sınıflandırma görülmektedir.

168


Robot Eksenler

Prensip

Kartezyen Robot

Silindirik Robot

Küresel Robot

SCARA Robot

Mafsallı Robot

Paralel Robot

Kinematik Yapı

ıııhııı

ıııhııı

Çalışma Alanı

örnekler

Resim

Şekil 2. Mekanik Yapılarına Göre Endüstriyel Robotların Sınıflandırılması

2. ROBOTLARIN KULLANIM ALANLARI

Robotlar döküm yolu ile biçimlendirme (özellikle pres dökümde), kaynak (özellikle nokta kaynağı, MIG/MAG,

TIG ve plazma), sıcak dövme, sprey boyama, paletleme, takım tezgahları yüklenmesi ve montaj hatlarında

basan ile kullanılmaktadırlar.

3. ENDÜSTRİYEL ROBOTLARIN DÜNYA ÇAPINDAKİ YAYILIMI

2000 Dünya Robot Pazarı1 Dünya toplamı, çok amaçlı robotlar, Japonya hariç:

51700 adet, 1999'a göre %20 fazla• Dünya toplamı, Japonya'daki tüm endüstriyel robot çeşitleri dahil:

98700 adet, 1999'a göre %20 fazla• Toplam Pazar değeri: 5,7 milyarS, 1999'a göre %14 fazla1 Operasyonel endüstriyel robotların toplam stoku:

Çok amaçlı endüstriyel robotlar, Japonya hariç:360300 adet, 1999'a göre %11 fazlaJaponya'daki tüm endüstriyel robot çeşitleri dahil:740800 adet, 1999'a göre %4 fazla

169


Çok amaçlı endüstriyel robotların dünya çapındaki satışları 1990 yılında 80000 adete ulaşmıştır. 1991-1993yıllan arasında satışlar 53000'e düşmüştür. Daha sonra 1997 senesinde satışlar 82000 adete ulaşmıştır. Bununlabirlikte 1998'de satışlar %16 düşerek 69000 adete düşmüştür. 1999 senesinde pazar, 1998 senesine göre %14artış göstererek 79000 adet olmuştur. 2000'de satışlar %25 artış göstererek 99000 adet olarak gerçekleşmiştir. i

İki sene boyunca düşüş gösteren veya durağan olan satışlardan sonra 2000 yılında Japonya'da büyük birtoparlanma olmuştur. Tüm endüstriyel robotların satışları 1999'da %32 artarak 47000 adede ulaşmıştır.

1997 ve 1998 yıllarındaki Asya krizi esnasında Kore Cumhuriyeti'nde düşen satışlar, 1999 ve 2000 yılında hızlatoparlanarak sırasıyla %70 ve %95 artış göstermiştir.

Avrupa Birliği'nde, çok amaçlı endüstriyel robotların satışları %20 artarak 30000 adete ulaşmıştır. En yüksek

artış 1999 yılına göre %56 ile İsveç'te olmuştur. Bunu %30 artış ile İspanya takip etmiştir.

1995 ila 2000 yıllan arasında ABD'de satışlar durgundu veya düşüş göstermekteydi. 1995,1997 ve 1999'da •%28 ve %37 arasında artış göstermiştir. Bunun aksine 1996 ve 1998'de pazar %5 ila %13 arasında düşüş t.göstermiştir. Bununla birlikte çok amaçlı endüstriyel robotlann en yüksek satışı 13000 adetle 2000 yılındaolmuştur.

1990'larda, endüstriyel robotlann mekanik ve elektronik karakteristiklerinin ölçülen performanslan sürekliartarken, fıyatlan düşmüştür. 1990-2000 yıllan arasındaki periyodu içeren en güncel ECE/IFR araştırmasınagöre şu sonuçlar elde edilmiştir.

• Bir robot ünitesinin liste fiyatı -%43

• Sevkedilen ünite sayısı +%782

• Müşterilere sağlanabilecek ürün değişkenlerinin sayısı +%400 f

• Toplam taşıma kapasitesi (tutucu modülü dahil) +%26

• Tekrarlama doğruluğu +%61

• 6 eksenin hızı +%39

• Maksimum ulaşma +%36

• Bozulmalar arasındaki ortalama süre +% 137

• MB cinsinden RAM +416 kere

• İşlemcinin bit-genişliği +%117

• Kontrol edilebilen maksimum eksen sayısı +%45 i

Örneğin A.B.D.'de 1990-2000 yıllan arasındaki periyodda endüstriyel robotlann fîayt indeksi 100'den 37'yeinmiştir ki 2000 yılında kurulan robotlann performansı 1990 yılındakilerden çok daha yüksektir (Şekil 5 veTablo 2). Kalite değişiklikleri gözönüne alındığında bu indeksin 18' düşmesi beklenmektedir. Diğer bir deyişle,aynı performansa sahip bir robot, 1990 yılındaki maliyetinin beşte birine 2000 yılında üretilebilirdi.

Aynı zamanda, Amerikan iş sektöründeki iş kompenzasyon indeksi 100'den 142'ye yükselmiştir (Şekil 5 ve

Tablo 2). Bu, robotlann rölatif fıyatlannın 1990'da 100'den 2000'de 26'ya düşmesi ve robotlardaki kalite

geliştirmeleri hesaba katıldığında 12'ye düşmesi demektir.

170

Kaynak Teknolojisi IV Ulusal Kongresi

Tablo 1. 2000 Yılındaki Çok Amaçlı Endüstriyel Robotların Operasyonel Stoku ve Yıllık Kurulumlan ile

2001-2004 Arası Tahminler. Adet Olarak.

Ülke

Japonya (tüm endüstriyelrobotlar)

ABDAvrupa BirliğiAlmanyaİtalyaFransaBirleşik KrallıkAvusturya a/Beneluks a/DanimarkaFinlandiyaİspanyaİsveçDiğer Avrupa ÜlkeleriÇek Cumhuriyeti a/Macaristan

NorveçPolonyaRusya Federasyonu a/,b/Slovakya c/Slovenya c/İsviçre a/

:;İ^A\ustralyaAvustralyaKore CumhuriyetiSingapur a/Tayvan

-tlterClkctertrf'.

Kısmi toplam, Japonya hariç

Toplam. Japoaya/dald tümendüstriyel roHMÎar dahil

Yıllık kurulumlar

2000

46986

129862958212781589737931538320540307492

29419739441502097100250

//

3276381-400

47315007501820 "

51700

•98700

Tahmin

2001

49300

91003280015100650034001700

1000

7000

1800.

51700

101000

2004

57100

117004440020800870045002300

1300

10200

3100

70700

127800

Sene sonu operasyonel stok

2000

389400

89900197800912003920020700123003000780014002600132006300113001300100500500

5000//

3800535.00.3000

3800056006900

: ' 7900"

360300

*

749800

Tahmin

2001

384000

95500220500101600440002270013200

11100

L 59100

1 940ff

395500

779500

2004

447200

116000306000141200608003120017600

10500

79700

IMfıÖ

528400

SP75600

Kaynaklar: ECE, IFR ve ulusal robot kurumlana/ Bazı yıllar veya yılların hepsi için ECE ve IFR sekreterlikleri tahminlerib/ Eski Sovyetler Birliği cumhuriyetleri dahilc/ 'Diğer ülkeler'içinde dahil

171


60.000

50,000

^ 40.000(D

<; 30,000

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

• Japonya (tüm robot tipleri)es Avrupa Birliği

BA.B.D.o Diğer Tüm Ülkeler

t

Şekil 3. 1994-1999 Arasındaki Çok Amaçlı Endüstriyel Robotların Yıllık Kurulumları ve

2000-2003 Arası öngörüler

500,000450,000

400,000350,000

"55 300,000

5 250,000200,000

150.000100,00050,000

0 41995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Japonya (tüm robot tipleri)js Avrupa Birliği

0A.B.D.s Diğer Tüm Ülkeler

Şekil 4. 1994-1999 Arası Çok Amaçlı Endüstriyel Robotların Tahmini Operasyonel Stoku

172


160.00

140.00S 120.00

il 100.00

3 80.00 -

g 60.00 jc 40.00

20.00 -

j ş ş y \ , / ; t s . , . : : • . • • ? . - . . . - ' . ....... • - / . , .• • > . - , , . . . : ,.- ••.:>:•:••<'.•<:•':•••••'?•'.• • • ••••• ' • fcSJfjjj

I l 2 ^ : : : ; - r v ^ v - '•-. -• • • • • I H . . - : -•••.•" :••• y ^ - " | l l l

^ • ^ r - V f e ' : • . ; . ' ' . - - - • - • • • - • - ' ' • ^

^ ' . ^ S ' - - ' - ^ - ' - - " ^ ••-. - • : - '••••'.:-. ' : ; - ' . • •

l S . - . î r S * ' V . *.-. I - , ' ' . ' / > ! . • " i

S r < ^ - . - ^... • • . - . • • . i

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Şekil 5. A.B.D.'Deki Endüstriyel Robotlann Kaliteli Ayarlamalı ve Kalite Ayarlamasız Tahmini Fiyat İndeksi.A.B.D. İş Sektöründeki İşçi Kompenzasyonunun İndeksi

2001-2002 Yıllan Arasında Türkiye'deki Sanayi Robotu İthalat ve thracat Bilgileri

YIL

2001

2002

TOPLAM

YIL

2001

2002

TOPLAM

İTHALAT

MİKTAR (DOLAR)

11,222,242

8,131,714

19,353,956

İHRACAT

MİKTAR (DOLAR)

123,688

303,502

427,190

4. ROBOTLAR ile YAPILAN KAYNAK YÖNTEMLERİ

Başta nokta direnç kaynağı (punta kaynağı) olmak üzere, MIG/MAG, TIG ve plazma kaynak yöntemlerinde

robotlar başarı ile kullanılmaktadırlar.

4.1. Nokta Direnç Kaynağı

Endüstride robotlann ilk yaygın kullanım alanı, nokta kaynağıdır. Otomobil üretiminde binek arabalann yapımı

için yaklaşık 700 adet preslenmiş ve kesilmiş parça ile 400 adet talaş kaldmlarak işlenmiş parça kullanılır. Bu

173


parçalar civata, perçin, kıvırma, lehimleme, yapıştırma ile birleştirilmelerinin yanısıra daha çok kaynak yolu ile

birbirlerine bağlanmaktadırlar. Toplam kaynaklar; yaklaşık olarak 5000 nokta kaynağından, 30 metre kadar

ark kaynağından, 1 metre elektron ışın kaynağından ve 15 adet de sürtünme kaynağından oluşmaktadır.

Nokta direnç kaynağında kullanılan robotlar, prosesi gerçekleştirmek için bazı yetenek ve özelliklere sahip

olmalıdır. Çalışma hacmi, parçanın boyutuna uygun olmalıdır. Robot, parça üzerinde ulaşılması güç olan yerlerde

kaynak tabancasını konumlayabilmeli ve oryante edebilmelidir. Bu ise serbestlik derecesinin sayısının artması

ihtiyacını doğurur. Kontrolör hafızası, nokta direnç kaynak döngüsü için gerekli birçok konumlama adımlarını

gerçekleştirebilecek kapasiteye sahip olmalıdır. Bazı uygulamalarda, kaynak hattı, birçok farklı model ürünün

üretimi için tasarlanabilir. Böylece, modeller değiştiğinde, robotlar bir programdan diğerine geçebilmelidir. Çok

yönlü robotlann bulunduğu kaynak hatlan için, çeşitli kaynak istasyonlannda değişik modellerin izlenebilmesi

ve iş istasyonlanndaki robotlara programların yüklenebilmesi için programlanabilir kontrolör kullanılır.

Robotlar aracılığıyla gerçekleştirilen nokta direnç kaynağı prosesinin otomasyonundan elde edilen faydalar,

artınlmış ürün kalitesi, operatör güvenliği ve imalat operasyonuna daha fazla hakim olunmasıdır. Kalitenin

artması, kaynak dikişlerinin daha tutarlı olması ve kaynaklann konumundaki tekrarlanabilirliğin daha iyi

olmasındandır. Göreceli olarak çok iyi bir tekrarlanabilirliğe sahip olmayan robotlar bile insanlara nazaran

nokta kaynaklannı daha doğru bir şekilde konumlandırabilirler. Elektriksel şok ve yanık tehlikelerinin bulunduğu

çalışma alanından insanın uzak tutulması ile güvenlik artınlmış olur. Nokta direnç kaynağı prosesini otomize

etmek için robotlann kullanılması, üretim planlama ve proses içi envanter kontrolü gibi alanlarda gelişmelere

neden olacaktır. Robotlann ve kaynak ekipmanının bakımı, nokta direnç kaynağı hattının otomizasyonunun

başanyla gerçekleştirilmesi için önemli bir faktördür.

4.2 Ark Kaynağı

Ergitme esaslı kaynak yöntemleri içinde, MIG/MAG ve TIG (Tungsten Inert Gas) yöntemlerinde robotlar çok

kullanılmaktadırlar. Ancak ark kaynak yöntemlerinin uygulanmasında önemli teknik ve ekonomik problemlerle

karşılaşılmaktadır.

Sürekli ark kaynağındaki tehlikeler yüzünden, proseste endüstriyel robotlann kullanımı mantıklıdır. Bununla

birlikte, robotlann ark kaynağı için uygulanmasında karşılaşılan önemli teknik ve ekonomik problemler vardır.

Sürekli ark kaynağı, düşük sayıda üretilen ve birçok komponentten oluşan ürünlerin imalatında sıklıkla kullanılır.

Bu şartlar altında herhangi bir otomasyon şeklinin uygulanması zordur. Ark kaynağı, depolann içi, basınçlı

kaplar ve gemi gövdeleri gibi ulaşmanın güç olduğu sıkışık alanlarda gerçekleştirildiği için bir problem teşkil

eder. Bu tip alanlarda insanlar daha rahat çalışabilirler.

4.2.1 Robotlarda Ark Kaynağı Donanımları

Endüstride kullanılan bir robotik ark kaynağı donanımı aşağıdaki kısımlardan oluşmaktadır.

1-Manipülatör (Robot kolu) 2-Kaynak torku 3-Güç ünitesi 4-Kontrol ünitesi 5-Tel sürme ünitesi 6-Tel

kontrol ünitesi 7-Koruyucu gaz ünitesi 8- Öğretme (teaching) kutusu 9-Kaynak sinyal ünitesi 10-Manometre

11 - Robot kontrol ünitesi 12 - Kablo ve hortumlar 13-Pozisyoner

174


1

Robot Donanımları:

1) Ark Kaynak Robotu2) Robot Kontrol Ünitesi3) öğretme (Teaching) Kutusu4) Kaynak Sinyal Ünitesi5) Kontrol Ünitesi0) Kablolar

Kaynak Makinast Donanımları

1) Güç Ünitesi2) Kaynak Torcu3) Tet Besleme Ünitesi4) Tel Kontrol Ünitesi5) Koruyucu Gaz Ünitesi6) Manometre7) Kablo ve Hortumlar

Şekil 6. Ark Kaynak Robot Donatımı

4.2.2 Ark Kaynağı Robotunda Olması Gereken Özellikler

Ark kaynağı gerçekleştiren endüstriyel robotun bazı özellik ve yeteneklere sahip olması gerekir. Ark kaynağı

uygulamalarında göz önünde bulundurulan bazı teknik konular şunlardır:

a) Çalışma hacmi ve serbestlik dereceleri:

Robotun çalışma hacmi, kaynak edilecek parçalann boyutlanna yetecek büyüklükte olmalıdır. Kaynak torcunun

yeterli manipülasyonuna izin verilmelidir. Aynca, eğer iş istasyonunda iki parça tutucu varsa her iki tutucuda

da hareket döngüsü gerçekleştirmek için robot uygun erişime sahip olmalıdır. Ark kaynağı robotlan için genellikle

beş veya altı serbestlik derecesi gerekir. Bu sayı, kaynak işinin karaktersitiklerinden ve parça manipülatörünün

hareket yeteneklerinden etkilenir. Eğer parça manipültörü 2 serbestlik derecesine sahipse, robotun daha az

serbestlik derecesine sahip olmasına izin verilebilir.

b) Hareket kontrol sistemi

Ark kaynağı için sürekli-yol kontrolü gereklidir. Kaynak dikişinin üniformitesini sağlamak için robot, pürüzsüz

175

Kaynak Teknolojisi iv. uıusaı Kongresi

sürekli harekete sahip olmalıdır. Buna ilaveten, kaynak döngüsünde hareketin başlangıcında kaynak banyosunuoluşturmak için bir bekleme, hareketin sonunda da kaynağı bitirmek üzere bir bekleme gerçekleştirilmelidir.

c) Hareketin kesinliği

Robotun tamlığı ve tekrarlanabilirliği kaynak işinin kalitesini belirler. Kaynak işlerinin kesinlik gereksinimleri,boyut ve endüstrinin pratiğine bağlı olarak değişiklik gösterir ve en uygun robot seçilmeden önce her kullanıcıtarafından bu gereksinimler tanımlanmalıdır.

d) Diğer sistemlerle arayüzleme

Robot, hücredeki diğer ekipmanlarla birlikte çalışabilmek için yeterli giriş/çıkış ve kontrol yeteneklerine sahipolmalıdır. Bu diğer ekipmanlar, kaynak ünitesi ve parça pozisyonerleridir. Hücre kontorlörü, robotun hızı veyörüngesi ile parça manipülatörünün operasyonu ve tel besleme hızı gibi kaynak parametrelerini koordineetmelidir.

e) Programlama

Robotun sürekli ark kaynağı için programlanması dikkat gerektirir. Düzensiz şekillere sahip kaynak yollan için,robotun hareket yolu boyunca fiziksel olarak hareket ettirildiği gösterme ile programlama (walkthrough)metodunu kullanmak uygundur. Düz (doğrusal) kaynak yollan için robotun, uzaydaki iki nokta arasındakiinterpolasyonu gerçekleştirecek yeteneğe sahip olması gereklidir. Bu, programcının kaynak başlangıç ve bitişnoktalannı belirlemesine ve robotun noktalar arasındaki düz çizgi yörüngeyi hesaplamasına izin verir.

5. MANUEL ve ROBOTİK KAYNAĞIN KARŞIL ATIRILMASI

Ark kaynağı robotlar tarafından yapılacaksa, genellikle, parçalann tutturulduğu kıskaçlarla donatılmış bir dönermasa gerekir. Operatör, masanın bir tarafında, parçalan kıskaçlara yerleştirir. Masanın öbür tarafında iserobot, parçalara gereken kaynağı yapar. Masanın iki tarafı bir pano ile aynlmıştır ve operatör arktan rahatsızolmaz. Bu düzenleme özellikle bir parça üzerinde birçok kısa kaynak yapılacaksa verimli olmaktadır. İnsanınancak dakikada 70 cm hızla kaynak yapabildiği parçayı robot hızlı ve düzgün hareket becerisiyle, daha yüksekakım kullanarak, dakikada 270 cm hızla kaynak edebilmektedir. Robotun kaynatılan ayntı düzgün izleyebilmesiiçin geliştirilen algılayıcılar, doğrusal tarama yapan ince bir kızılötesi ışın ile ayntın profilini algılayabilmektedir.Böylece bir ayntın tam ve düzgün kaynatılması için yalnızca başlangıç ve bitiş noktalannın 15 mm'lik toleranslaprogramlanması yetmektedir.

New York'ta Dahlstrom firması bilgisayar şasesi üretmek için gereken 35-70 arası kaynağı, bir CincinattiMilacron T3 robota yaptırmıştır. Kaynak teli makarası dahil kaynak makinasının büyük bölümü robot kolamonte edilmiştir. Robot bu birimde, el ile 42 dakika süren, her biri 50 mm uzunluktaki 44 kaynağı yalnızca 12dakikada bitirmektedir.

6. SONUÇ

Robot uygulamalan sayesinde dar tolerans limitleri içinde imalat olanaklı hale gelmekte, aynca yapılan işinkalitesiyle birlikte üretim hızı da artmakta, dolayısıyla da maliyet düşmektedir.

Kaynak robotlannm kendi maliyetlerini uzun sürede amorti etmelerine rağmen, robot kaynağı kalitesi herzaman için insanlann yaptığı kaynaktan çok daha kaliteli ve tutarlı olmaktadır.

176


Özellikle son yıllarda çalışanların sağlığını gözeten ve onlara çok daha insancıl, konforlu çalışma ortamları(duman, ısı, çeşitli kimyasallar, gazlar, ışınlar vb.'den uzak) sunulmasını sağlayan yönetmeliklerin yürürlüğegirmesi sonucunda robotlar daha da önem kazanmışlardır.

Ülkemizde de özellikle otomotiv sektörü başta olmak üzere çok sayıdaki endüstriyel kuruluşta, çok çeşitliamaçlarla basan ile kullanılmakta olan robotların, dünyada da giderek yaygınlaşmasının işsizliğe neden olacağıgörüşü tebessümle karşılanmalıdır. Zira bir kaynak robotunu tasarlayan, imal eden ve programlayan da yineinsandır ve yaptığı iş daha az yorucu olmakla birlikte normal bir kaynak operatöründen daha az değildir.

KAYNAKÇA(1) GROOVER, M., 1986, Industrial Robotics, McGraw-Hill Company International Editions,

Singapore.

(2) ASFAHL, C, 1985, Robotics and Manufacturing Automation, John Wiley&Sons Inc., U.S.A.

(3) The International Federation of Robotics, 2001, World Robotics 2001, United Nations Publications.

(4) YÜCEL, İ., 1991, Sanayide Robot Teknolojisi-Uygulaması ve Önemi, DPT Sosyal Planlama GenelMüdürlüğü Planlama Dairesi, Ankara.

(5) CEYHUN, V., 1996, Kaynak Robotları ve Ekonomisi, Gedik Eğitim Vakfı Uluslararası Kaynak Teknolojisi'96Sempozyum Bildirileri, İstanbul.

(6) TÜLBENTÇİ, K., 1998, MIG-MAG Gazaltı Kaynak Yöntemi, Rem Matbaacılık, İstanbul.

(7) Devlet İstatistik Enstitüsü, 2001 -2002 yıllan sanayi robotlanna ait ithalat ve ihracat bilgileri.

ÖZGEÇMİŞ

Doç. Dr. Selahattin YUMURTACI

1954 yılında Edirne'de doğdu. Lisans ve Yüksek Lisans öğrenimini Yıldız Teknik Üniversitesinde tamamladı.1996 yılında Doçent unvanını aldı. Halen Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Fakültesinde Öğretim Üyesi olarakgörevini sürdürmekte olup, evli ve iki çocukludur.

Arş. Gör. Tolga MERT

1978 tarihinde İzmir'de doğdu. Lisans öğrenimini İstanbul Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü'ndetamamladı.

Halen Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Fakültesi'nde Yüksek Lisans eğitimine devam etmekte olan TolgaMERT aynı zamanda aynı fakültede Araştırma Görevlisi olarak çalışmaktadır.

177

PLASTİK MALZEME KAYNAĞININMEMLEKETİMİZDEKİ UYGULAMALARI ve ÖNEMİ

Prof. Dr. Selahaddin ANIK*, Prof. Dr. Ahmet OĞUR**,

Araş. Gör. Çetin KARAKAYA***

* İstanbul Teknik Üniversitesi, Makina Fakültesi, Emekli Öğretim Üyesi** Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Öğretim Üyesi

*** Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Araştırma Görev/isi

ÖZET

Bu çalışmada, sanayiinin birçok dalında kullanımı hızla artan ve çoğu durumlarda, metal malzemelerinin yerinialan, aynı zamanda da sürekli yeni üretim teknikleri üzerine çalışılan, termoplastik malzemelerin kaynakyöntemlerine ve endüstride kullanım alanlarına genel olarak değinilmiştir.

Ülkemizde, plastik malzemelerin üzerinde yapılan çalışmaların yoğun olması ve her yeni bir malzeme için yenikaynak tekniklerinin geliştirilmesine ve mevcut teknik üzerinde geliştirmelerine ihtiyaç duyulması, termoplastikmalzemelerin kaynağında nelere dikkat edilmesi gerektiğinin ve yöntemlerdeki değişkenlerin bilinmesinin zorunluolduğunu göstermektedir.

Anahtar sözcükler: Plastik malzeme kaynağı, plastik malzeme kaynağı uygulamaları

SUMMARY

This study deals with welding technology of thermoplastic materials and the areas they are used in industry.This new technology has been vvidely used in industry and has replaced metal materials. New productiontechniques have been researched.

There has been intensive research on plastic materials and this requires the development of new weldingtechniques for each new material and improvements on the present techniques. Therefore, it is essential toknow what to çare in the vvelding of thermoplastic materials and variables in techniques.

Keywords: welding of plastic materials, vvelding application of plastic materials.

PLASTİKLERİN TANITILMASI

Plastik malzeme molekülleri karbonun az miktarda metal olmayan malzemelerle yaptıkları bileşiklerdir. Bu

maddeler genellikle oda sıcaklığında gaz halindedir.

Propan C3Hg gibi tanınmış hidrokarbon bileşikleri sabit büyüklükte olan moleküllere sahiptir. Bunların tersineplastik malzemeler büyük zincir veya ağ moleküllerinden meydana gelirler. Farklı genişleme şekillerine sahipolduklarından sadece ortalama bir molekül kütlesi (molekül ağırlığı) belirlenebilir.

Plastik malzemeler yüksek moleküler bileşiklerdir; polimerler olarak da adlandırılırlar. Zincir veya ağ şeklindekimoleküllerine makro moleküller denir. Makro moleküller monomer denilen tek moleküllerden oluşurlar. Makromoleküller kimyasal reaksiyonlar sonucunda meydana gelirler.

179


Birçok çeşidi olan plastiklerin hangi gruptan olduğunu anlamak çok defa zor bir iştir. Aynı plastik çeşitli formlardaşekillendirilmiş olabilir. Aynı tür bir plastik, farklı ticari adlar alabilir. Bununla beraber çok çeşitli ad ve şekilleribulunan plastik, termik özellikleri bakımından Termoplastikler ve Termosetplastikler olarak iki ana grupta ,toplanabilirler. f

Plastik malzemelerin özellikleri metallerinkiyle karşılaştırılırsa, büyük farklar görülür. Metal atomlarıtamamlanmamış bir elektron kabuğuna (dış kabuk) sahip olduklarından, kimyasal maddelere karşıdayanıksızdırlar. Plastik malzemeler ise kimyasal bileşikler olarak moleküler yapıdadır ve molekülleri doymuştur.Atomları ise kimyasal bağlar ile soy gaz karakterine sahip olmuşlardır. Bu nedenle birçok kimyasal maddelerekarşı dayanıklıdırlar.

Plastik malzemelerin değişik olan bağ ve yapı türü, fiziksel davranışının metalik malzemelere göre tamamenfarklı olması sonucunu doğurur.

Plastikler, endüstri alanında ağaç, metal, seramik ve deri malzemelere nazaran en yeni olanlardır. Bununla iberaber, kısa bir zamanda geniş alanda kullanılmaya başlanmıştır. Bugün tüketicilerce bilinen binlerce eşya, \:

sentetik malzemelerden yapılmaktadır.

Endüstride imal edilen plastik malzemelerin hızla gelişmesinde ilk faktör sıcak gaz kaynağının çok yönlülüğüolmuştur. Bu kaynak işlemi, aşınma dayanımı, hafiflik, dielektrik özellikler ve arzu edilen iyi darbe mukavemetiveren plastiklere ekonomik olarak uygulanmaya müsaittir. Sıcak gaz kaynağı endüstrideki büyük miktardakikonstrüksiyon donanımlarının gerçekleştirilmesinde ve ufak parçaların imal edilmesinde kullanılır.

İmalatta en yaygın kullanılan plastikler PVC ve polietilen' dir. Bu malzemelerin kaynak yöntemleri de oldukçayaygındır. Yüksek frekans kaynağı defter kabı, cüzdan, ayakkabı imali, deniz yatağı ve oyuncaklar imalindeoldukça büyük uygulama alanı bulmuştur. i

Bu arada, sıcak eleman kaynağının da memleketimizde geniş çapta bir kullanım alanına sahip olduğunu belirtmektefayda vardır. Sıcak eleman kaynağı, özellikle de sıhhi tesisat ve kalorifer borularının artık günümüzde termoplastikmalzemelerden yapılması sonucu, oldukça fazla uygulama alanı bulmuştur.

Termoplastiklerin başlıca özellikleri nelerdir?

Termoplastik, ısıtıldığında yumuşar ve soğutulduğunda da sertleşir. Isı verilişinin ne süreyle tekrar edildiğiönemli değildir. Isıtma ve soğutma işlemini birkaç kez tekrarlayarak termoplastiğe yeniden çeşitli şekillerverilebilir. Termoplastik bu özelliği bakımından balmumuna benzer. Isıtıldığında dökülebilir, soğutulduğundada katı hale gelir. Tekrar ısıtıldığında yine yumuşar. Bu gruba giren önemli plastikler şunlardır: Akrilikler, iselülozikler, naylon, polistiren, poliestilen, karbon florür ve viniler' dir. ,

Termoset plastiklerin başlıca özellikleri nelerdir?

Termosetler ısı verilmesiyle bir defa istenilen şekle sokulur ve bundan sonra tekrar ısıtılıp eritilerek ilk şeklinedönüştürmek mümkün olmaz.Termostelerin sertleşmesi için sıcaklığın çok fazla olması gerekmez. Bu sıcaklık ,ekseriya 176°C nin az üzerindedir. Termosetler sertleştirildikten sonra tekrar ısıtılsa da eski yumuşak durumunadönmez. Buradaki olay, yumurtanın kaynatılmasına benzetilebilir. Yumurta belirli bir süre kaynatılırsa, içi katılaşırve bundan sonra kaynatmaya devam edilse de yumuşayarak önceki sıvı haline dönmez. Bu grubun belli başlıplastikleri fenolikler, amenler, poliesterler, epoksiler ve alkidler' dir.' !

180


Elastiktik modülünün takviye ile arttırılması:

Kısa cam liflerinin (0.2... 0.5 m m ) % 20 ... 40 ağırlık oranında karıştırılması sonucunda özelliklerde olumlu

değişmeler elde edilir (Tablo 1). Bu teknikte kullanılan polimerler, Polikarbonat (PC) ve Poliamid (PA 6) dır.

Bunların yanında ayrıca polipropilen (PP), polioksimetilen (POM), polietilentereftalat PETP ve bazı daha az

tanınan yeni polimerlerde kullanılır.

Tablo 1. Termoplastiklerin Özelliklerinin Cam Elyaf Takviyesi ile Değişimi

Özellik

E-Modülü ve çekme mukavemeti

Uzama kabiliyeti ve siineklik

Isıl uzama (genleşme)

Sürünme eğilimi

Sürekli ısıya dayanıklılık

Kalıp içerisinde akma kabiliyeti

Elektrik özellikleri

Değişim

2...3 kat artar.

Azalır

1/3 oranında azalır. Metallerle yapılan bağlantılarönemlidir

azalır

10... 30 ° C yükselir

Kötüleşir, bu nedenle max. % 40 ağırlık oranında kısacam elyaf kullanılmalıdır.

Hemen hemen değişmez (E-camında)

Kullanma Alanı Örnekleri:

Sıcaklık değişimine rağmen şeklini koruyan parçalar (şalter ve ölçü yapımında), izolatörler, bobin parçalan,

havalandırma çarkları ve kurulan, ev aletlerinin kumanda düğmeleri, çamaşır ve bulaşık yıkama otomatlannın

mıknatıs ventilleri.

PLASTİK MALZEMELERİN KAYNAK PRENSİBİ

Plastiklerin çentiğe karşı hassasiyetleri, perçin veya cıvata ile birleştirilmelerini zorlaştınr. Plastik folyelerin

dikilmeleri halinde bile, dikişlerdeki oyuk yerleri, daha sonraki çatlaklann başlangıçlarını oluşturabilir. Bu nedenle

birleştirme yöntemi olarak yapıştırma ve kaynak ön plana çıkmıştır. Yapıştırma işleminde bindirme tipi

birleştirmeler kullanılmaktadır.

Kaynak sırasında plastik malzemenin yumuşaması ve plastik bölgeden tersinir olarak tekrar katılaşması gerekir.

Bu nedenle sadece termoplastikler kaynak kabiliyetine sahiptir. Termoplastiklerin kaynak işleminde malzemede

erime oluşmaz. Kaynak yerine verilen ısıya ek olarak bir basıncın da uygulanması gerekir. Tüm bağlantı

şekilleri kullanılabilir ve pek çok pozisyonda başanyla kaynak edilmeleri mümkündür. Termoplastikler

yumuşatılmış halde basınç yardımıyla kaynak edilebilirler, yani birleşen parçalann zincir molekülleri, yumak

halinde birleşerek mekanik bir bağ oluştururlar. Kural olarak sadece aynı türden plastikler kaynak edilebilirler.

Kaynak çubuğu kaynaklanacak plastik ile aynı kompozisyonda olmalıdır. Plastik kaynak çubuklan yuvarlak,

oval, üçgen ya da düz şekillerde olabilir. Termoplastiklerin kaynağında işlem sırası şöyledir:

- birleşme yüzeylerinin yumuşatılması

- basınç altında birleştirme

- sertleşmeye kadar tutma

Plastik malzemelerin kaynağı için gereken ısı, ısıtılmış gaz, sıkıştınlmış hava, koruyucu gaz yada elektrik

direnci ile sağlanır.

181


Plastiklerin kaynağının iyi olması için 4 şey gerekir:• Doğru kaynak sıcaklığı• Kaynak çubuğuna doğru basınç• Kaynak çubuğuna doğru açı

• Doğru kaynak hızı

Kaynak dikişinin kalitesine etki eden faktörler şunlardır:

• Kaynatılacak parçaların kaynak kabiliyeti• Kaynak ilave malzemesi• Kaynak dikişinin sekli• Kaynak şartlan (sıcaklık ,hız,basınç)• Paso sayısı (az sayıda kalın paso daha iyidir)• Yüzeylerin temizliği• Çentikler

• Kaynakçı

Kaynak kalitesinin ölçüsü olarak kaynak bağlantısının parçaya bağlanma derecesi alınır.

Termoplastiklere Uygulanan Kaynak Yöntemleri ve Endüstriyel Uygulamaları

Tablo 2. Plastik Malzemelerin Kaynak Yöntemlerine Genel Bir Bakış

Kaynak Yöntemi

Sıcak gaz kaynağı

Direkt sıcak eleman

kaynağı

Endirekt sıcak eleman

kaynağı

Yüksek frekans kaynağı

Ultrasonik kaynak

Sürtünme kaynağı

Çözme kaynağı

Yumuşatma İşlemi

Sıcak gaz akımında ısıtma (elle veya otomatik)

Birleştirilecek parçaların arasındaki sıcak

elemanlar yardımıyla

Bir veya her iki dış yüzeydeki sıcak elemanlar

yardımıyla

Dielektrik kayıplar yardımıyla

İç ve dış sürtünmeler yardımıyla

Dönel sürtünme sayesinde

Parçalar katı halde iken monomer çözeltiler

yardımıyla çözülerek birbirine bastırılır

En Çok Kullanılan Dikiş Şekilleri

A,K,B

A, B (folyelerde)

B (folyelerde)

B (folyelerde)

A, K (parçalarda)

A, K (iri profiller ve parçalarda)

A, K, B (levhalarda, parçalardave folyelerde)

* A: Alın kaynağı, K: Köşe kaynağı, B: Bindirme kaynağı* Kısaltmalar:PVC: Polivinilklorür, PE: Polietilen, PA: Poliamid, PMMA: Polimetilmetaakrilat, PS: Polistirol, PP:Polipropilen, PTFE: Politetrafloretilen

SICAK ELEMAN KAYNAĞI

Direk Sıcak Eleman Kaynağı

Sıcak eleman kaynağı, iki polimer arasında sağlam kaynaklar yapmaya olanak sağlayan basit bir işlemdir. Buyöntem genellikle; sert ve yumuşak PVC, PE, PP, PA malzemelerin birleştirilmesinde kullanılır.

Birleştirilecek yüzeyler bir araya getirilir ve aralarına konulan sıcak eleman ile kaynak sıcaklığına kadar ısıtılır,yüzeyler birleşme sıcaklığına eriştikten sonra sıcak eleman çekilerek uygulanan basma kuvveti ile (el veyamekanik olarak) birleşme olur.

182


Uygulama alanları; plastik batarya muhafazaları, yakıt tankları ve yakıt doldurma borulanmn birleştirilmesinde,gaz ve su borulanmn birleştirilmesinde, lağım ve atık su tahliye borulannm kaynatılması, profiller (plastikpencereler), levhalar, borular, havalandırma kanallan, stop lambalan, tamponlar, çamaşır makinesi balanslayıcısı,filtreler, vakum temizleme makinalan, plastik palet ve her türlü asimetrik ürünlerde sızdırmaz kaynaklı birleşmelersağlar. Günümüzde, bu kaynak yöntemi yaygın olarak sıhhi tesisat işlerinde kullanılmaktadır.

Sıcak Elaman

ı I^=n r^^ı ıp— ı

Biri»»Srfl«c«k Parçalar

I. DURUM

Şekil 1. Sıcak Eleman Kaynağının Uygulanışı (Şematik)

Diğer sıcak eleman kaynak yöntemleri şunlardır;

Sıcak Eleman Alın Kaynağı

Bu yöntemin uygulanmasındaki aşamalar,a-Isıtma işlemi: Kaynağı yapılacak parçalar sıcak elemana bastınlır,b-Çıkarma: Sıcak eleman kaynak bölgesinden uzaklaştınlır,c-Birleştirme: Kaynağı yapılacak parçalar birbirine bastınlır ve soğutulur.

Sıcak Eleman Köşe Kaynağı

Bu işlem aslında bir kıvırma işlemidir. Sıcak eleman düz malzeme üzerindeki köşe oluşturulacak kısma bastınlır,yeterli yumuşama sağlandığında bükülür.

Kama Şeklinde Sıcak Eleman Köşe Kaynağı

Kama şeklindeki bir sıcak eleman kaynak edilecek yüzeylere gömülerek parçayı ısıtır ve daha sonra uygulananbir basma ile iç köşe dikişi oluşturulur. Parçanın birleştirilecek yüzeyleri sıcak elemanlarla ısıtılır ve daha sonrael veya mekanik olarak uygulanan basınç ile birleşme sağlanır.

Sıcak Eleman Yardımıyla Geçme Kaynağı

Borunun gireceği yüzey özel olarak bir sıcak eleman ile kaynak sıcaklığına eriştikten sonra sıcak elemançıkartılır ve yerine boru geçirilerek özel suretle uygulanan basınç ile birleşme sağlanır.

183


Bobin Şeklindeki Sıcak Eleman ile Kaynak

Birleştirilecek yüzeyler bobin şeklindeki bir sıcak eleman ile ısıtılır. Daha sonra da olduğu gibi malzemelerin ısılgenleşmesi ile veya dıştan uygulanan bir tertibatla basınç oluşturulur ve birleşme sağlanır. j

r

Sıcak Kama Kaynağı

Bu yöntem ile genellikle folyelerin kaynağı yapılır. Üst üste gelen parçalar arasında bulunan bir sıcak kama ileyüzeyler kaynak sıcaklığına eriştikten sonra uygulanan basınç ile birleşme sağlanır.

Sıcak Eleman ile Ayırarak Kaynak

Üst üste binmiş iki parça tel, bant veya bıçak formundaki bir sıcak eleman ile hem kaynak edilmiş hem debirbirinden ayrılmış olur.

tndirek Sıcak Eleman Kaynağı ,

Bu yöntem, en çok 0,4 mm kalınlığına kadar olan folyelerin bindirme kaynağında kullanılır. Değişik biçimlerdeki 'sıcak elemanlar, birleştirilecek parçalara bir veya iki taraftan bastırılır. Sıcaklık ve basınç etkisi ile parçalarbirleştirilir. Bu yöntemin dezavantajı, sıcaklık dağılımının uygun olmayışı ve bu nedenle dikiş bölgesinde parçalarınkalınlığının oldukça azalmasıdır. Bu nedenle normal olarak sadece 0,2 mm' ye kadar folyelerin kaynağındakullanılır.

Malzemeler: PVC, PE, PP, PA

Örnekler: PE ve PP malzemelerden plastik torbalar, çöp torbalan v.b.

Sıcak Eleman İmpuls Kaynağı ,

Sıcak elemanlar elektrikle ısıtılır ve sonra uygulanan basınç ile birleştirme sağlanır. Sıcak elemana uygulanan r

akım kesildikten sonra basınç uygulanır.

Sıcak Eleman Sıcak Temas Kaynağı

Sıcak eleman devamlı suretle ısıtılır. El veya mekanik olarak sağlanan basınç yalnız ısıtma sırasında etkir.

Sıcak Eleman Hareketli Bobin Kaynağı

Parçalar hareketli bantlar (transport bantlan) arasında sürekli olarak sıcak eleman tarafından ısıtılır ve dahasonrada basınç uygulanarak birleşme sağlanır.

iSICAK GAZ üe KAYNAK [•

Sıcak gaz kaynağında ısı taşıyıcı olarak ısıtılmış gaz (genellikle hava) kullanılır. Kaynakta elle kumanda edilenveya otomatik cihazlar kullanılır. İlave malzeme, kaynak çubuğu (sert) veya bant/ip (yumuşak) halinde, oluğabastınlır ve sıcak gaz akımı etkisiyle yumuşar. İlave malzeme üzerine uygulanan kuvvet sayesinde birleşmesağlanır. Bir veya birkaç pasolu kaynak yapılabilir.

Dikiş şekilleri: alın kaynağı (I, V, Çift-V, U), köşe kaynağıMalzemeler: sert ve yumuşak PVC, PE v.b.örnekler: yer kaplamalannın, kaplann aparatlann, havalandırma tesislerinin kaynağı

Sıcak gaz ile kaynak yöntemleri; t


Üflece Hareket Verilerek Yapılan Sıcak Gaz KaynağıSıcak Gazla Çekerek KaynakSıcak Gaz Bindirme Kaynağı

Sıcak gaz, birleştirilecek yüzeylerin arasına uygulanır. Daha sonra uygulanan basınç ile birleşme sağlanır.Burada bir ilave malzeme kullanılmamaktadır.

Sıcak Gaz Ekstrüzyon Kaynağı

İlave malzeme bir ekstrüder içinde sıcak gaz ile ısıtılarak birleşme ağzına sevk edilir ve basınç bir kaynak

baskısı veya diğer bir vasıta ile sağlanır. Bu yöntem genellikle uzun birleştirmelerde kullanılır. Tipik uygulamalar;

ufak yolcu gemilerinde ki ek yerlerinde, geniş termoplastik hava kanallarının montajında kullanılmaktadır.

IŞIN Ue KAYNAK

Lazer Kaynağı

Yakın zamanda, Birleşik Krallık' ta ki kaynak enstitüsündeki (TWI) plastik kaynak gurubunun bildirdiği habere

göre karbondioksit ve Nd-YAG lazerleri kullanarak yapılan yüksek hızlı polietilen filmlerinin kaynağında, 500

metre/dakika' lık hıza ulaşılmıştır. Ancak daha yüksek hızlarında mümkün olduğu düşünülmektedir. Kaynak

mukavemeti esas malzcı enin mukavemetine yakm çıkmıştır.

HAREKET Ue KAYNAK

Ultrasonik Kaynak

Değişken mekanik titreşimlerle (yaklaşık 22 kHz), termoplastik malzemeler kay ı. k bölgesinde ısıtılır ve basınç

altında birleştirilir. Bu yöntem ile kalıp gövdeleri, folyo, şerit ve ip seklinde plastikler kaynatılır. Plastik kaplanmış

karton veya kumaşların, ultrasonik yöntemle kaynak yapılmaları mümkündür. Burada taşıyıcı malzemenin

ultrasonik enerjisi ile kaplamalar birbiriyle kaynak edilir. Sonotrod ucunun yivli olması gerekir. Ultrasonik

kaynak belki de en çok kullanılan termoplastik kaynak işlemidir. Yöntem çok hızlıdır (birkaç saniye) ve genellikle

diğerlerine nazaran parlak ışıklar çıkarmayan kaynaklar elde edilir. Bu yöntemin uygulanabildiği malzemeler;

tercihen PS ve PE; Sert-PVC ve Poliakrilit malzemeler için de kullanılır.

Tablo 2. Ultrasonik Kaynak Yönteminin Uygulama Alanları

Oyuncaklar

Ev Eşyası

Elektronik EndüstriElektrik EndüstrisiOtomotiv Endüstrisi

Gıda EndüstrisiKırtasiyeDiğerleri

Uzaktan kumandalı oto ve bot imali, plastik bebek, tüfek, sutabancası, TV oyunu, telefon v.s.Çamaşır makinası balans ağırlıkları, bilgisayar, TV kutusu, uzaktankumanda, buharlı ütü.Kaset kutusu,video kutusu, hesap makinası, disk v.s.Konnektör, transformatör, röle.Ön farlar arka farlar, stop lambaları, yiyecek kutusu, dikiz aynası,yağ filtresi.Termos şişeleri, termos bardakları, yemek kaplan.Kalem kutusu, PP dosya, tel zımba, mürekkep kutusu, kalem standı.Yılbaşı dekorasyonu, saç tokaları, süs eşyaları, cerrahi maskeler,Folyelerin, levhaların ve parçalann birleştirilmesi, eczacılıkpreparatlannın ambalajı (folye), sentetik kumaş ve brandalarınkaynağı

185


i/ 2. Sentetik Kumaşlar ve Sentetik Branda Bezleri İçin Özel Ultrasonik Kaynak ve Kesme Makinası

Şekil 3. Ultrasonik Poşet Kaynak Makinası Şekil 4. Ultrasonik El Kaynak Makinası

Sürtünme (Döndürme) Kaynağı

Parçalann birleştirme yüzeyleri sürtünme ile ısıtılır ve daha sonra uygulanan basınçla da ilave malzemekullanılmadan birleştirme sağlanır. Yöntemin uygulanabildiği malzemeler; PE, PP, PVC, Akrilcam, Poliasetal,Poliamid, Polistirol' dür. Bu yöntemin titreşimli özel bir uygulaması olan kaynak işleminde ise; %50 dolguiçerikli bütün termoplastikler kaynak edilebilmektedir. Amorf (PS, ABS, SAN, PC, PVC) olanlara göre kısmikristalli (PA, POM, PP, PE) termoplastikler de erime için daha yüksek ısıya ihtiyaç vardır.

Döndürme kaynağının ilk uygulamalarından biri su dolu alanların mühürlenmesi idi. Bu işlem dip sıvıya batınlmışdurumda iken kapağın, dip kısmın üstünde döndürülmesiyle gerçekleştirilirdi. Sprey tüpü ve duba üretimi,şamandıralar, boya kurulan, küresel şekilli oyuncaklar, yağ filtreleri, sprey konnektörler ve termos kaplandiğer uygulamalar arsında sayabiliriz. Döndürme kaynağı direklerin plastik bölgelere tutturulmasında dakullanışlıdır.

186


ELEKTRİK AKIMI ile KAYNAK

Yüksek Frekans kaynağı

Bu yöntemde kaynak için gereken ısı, yüksek frekanslı değişken bir elektrik alanı tarafından sağlanır. Yöntem

sadece dielektrik kayıpları yüksek plastiklerde kullanılabilir. Kaynak işlemi basınç altında gerçekleşir. Değişken

elektriksel alan sayesinde plastik içinde dipoller oluşur ve bunların yüksek frekansta hareketleri ile iç sürtünmeler

ve dolayısıyla ısınma sağlanır.

Malzemeler: Sert-PVC, Yumuşak-PVC, PA, Selülozasetat v.b.

PE, PP, PS, PTFE malzemelerinde kullanılamaz!

Örnek: Yumuşak PVC folyelerde kaynak ve kesme işlemleri aynı anda yapılabilir (Plastik dosyalar, okul

çantaları v.b.).

Tablo 3. Yüksek Frekans Kaynak Yönteminin Uygulama Alanları

KIRTASİYE

ÖRTÜLER

YAĞMURLUKAYAKKABIŞİŞİRME OYUNCAKLARAUTOMOTİVPARÇALARIEV EŞYASITEKSTİL

Sunum dosyalan, takvimler, büro dosyalan, klasörler, para çantası, cüzdan, bayrakve fotoğraf albümüKitap, defter, pasaport kaplan, video, çamaşır makinası, otomobil, motosiklet,şemsiye v.s. örtüleriYağmurluk, şapka, eldiven, balıkçı elbisesi ve şemsiyesi.Kapitone, süslü ayakkabılar, spor ayakkabıları

Hayvanlar, balonlar, yüzme kolluğu, can simitleri, can yeleğiDireksiyon ve koltuk örtüleri, bisiklet ve motorsiklet sele örtüleri

Banyo PVC perde, v.s.T-shirt'lere kaynak baskı, etiket baskı, şeffaf ambalaj torbası, v.s.

RF/DİELEKTRİK KAYNAĞI

RF kaynağı; PVC, poliüretan ve poliamidler gibi kuvvetli dipollere sahip polimerleri birleştirmede kullanışlıdır.

Dipollere değişen alan uygulaması sonucu, alanla oryantasyona neden olunacaktır. Dipoller değişen alan

polaritesini izlemeye çalışacak ve bu işlem sonucu bir kısım alan enerjisi ısıya dönüşerek kaynağı oluşturacaktır.

ABD' de, en yaygın kullanılan RF kaynağı frekansı 27.12 MHz olarak belirlenmiştir, ancak frekanslar ülkeye

bağlı olarak değişebilir.

Tıbbi alanda, sıvıları taşımak için kullanılan çantalar RF kaynağının ana uygulama alanlarıdır. Çantalar ve

çantaya malzemeyi koymak için kullanılan portlar tek bir adımda yapılabilir.

MİKRODALGA KAYNAĞI

Mikrodalga kaynağı halen gelişmenin başlarında olan bir teknolojidir. Mikrodalgalar, hem endüksiyon hem de

RF (dielektrik) kaynaklarından daha yüksek frekansa sahiptirler. ABD' de yaygın olan iki frekans 915 MHz ve

2.45 GHz' dir (mutfak mikrodalgalan). RF kaynağında olduğu gibi, dipoller ile etkileşimden ısı ortaya çıkar. Bu

ısı yardımıyla kaynak işlemi gerçekleştirilir.

187


ENDÜKSİYON KAYNAĞI

Endüksiyon kaynağı, iletken malzemeler radyo frekansı (RF) alanına maruz bırakıldığında gözlenir. RF enerjisi ,

malzemede Eddy akımlarına neden olur ve ısıtma I2 x R ısıtmasıyla gerçekleşir. f

ÖZDİRENÇLİ İMPLANT KAYNAĞI

Özdirençli implant kaynağı, elektriksel iletken bir elementin bağ hattına akım uygulanması sonucu ısıtılmasıyla

oluşur. Elementin etrafındaki bölge erir ve baskı uygulaması sonucunda kaynak oluşur. Bazen eriyen maddenin

daha iyi akışı ve bağ hattındaki boşlukların doldurulması için bağ hattına ekstra bir polimer eklemek yararlı

olur.

Güç kaynaklan, basit değişken voltaj transformatörlerinden, AC ve DC modunda çalışan programlanabilir

birimlere kadar değişkenlik göstermektedir. Özdirençli element metal kablolar ve örgüler, bantlar, halatlar ve i

yapraklar gibi karbon tabanlı elemanlar gibi akımı ileten herhangi bir malzeme olabilir. Bu işlem genellikle daha f

geniş yapılara ve kapalı devre içermeyen kaynak noktalarına uygulanır.

İmplant kaynağı otomotiv uygulamalarındaki kamyon tamponları ve panelleri gibi karmaşık ek yerlerinde,

plastik borulardaki ek yerlerinde, konteynerlerde uygulanmaktadır. İmplant ısıtma işlemleri saniyelerle dakikalar

arasında uygulamaya bağlı olarak orta derecede hızlıdır, ve işlemler birçok termoplastik tabanlı malzemeyi

birleştirmede kullanılabilir. İmplant malzemeleri bağ hattında kaldığına göre, planlanan uygulamayla uyumlu

olmalıdırlar.

KIZILÖTESİ ISITMA

Kızılötesi radyasyonu sıcak levha kaynağına temassız bir alternatif olarak geliştiriliyor. Kızılötesi radyasyonu [:

genelde yaklaşık 1 mikronluk dalga boyuyla radyasyon üreten yüksek yoğunluklu, kuvars ısı lambalanyla

temin edilir. Bir polimer bu radyasyona maruz bırakıldığında erime meydana gelir, işlemin bir türünde erime

meydana geldikten sonra lambalar alınır ve bölgeler aynen sıcak levha kaynağında olduğu gibi birbirine bastırılır.

Kızılötesi, özellikle ısı kaynağına temas edemeyen yüksek erime sıcaklığına sahip polimerler için umut vericidir.

Liflenme ve/veya ek yeri hasarına neden olunması gibi bir şey söz konusu değildir. Yakın zamanda yapılan bir

tespit göstermektedir ki cam takviyeli bir polimere yapılan kızılötesi kaynağı olağanüstü derecede yüksek

kaynak kuvvetiyle sonuçlanmaktadır ve diğer kaynak işlemlerinin hiçbirisiyle bu kadar yüksek başarı

sağlanamamıştır.

Kızılötesi kaynağının diğer bir potansiyel avantajı ise süratidir. Kızılötesi radyasyonu bir polimerin içine nüfuz

edebilir ve çabukça bir alanı eritebilir. Sıcak levha kaynağı, polimer yüzeyinin ısıtılmasını ve gereken erimiş

alanın oluşturulması için iletkenliğe güvenmeyi gerektirir. Bununla birlikte nüfuz etme derinliği birçok faktöre

bağlıdır ve polimer formülündeki küçük değişikliklerle, büyük farklılıklar gösterir. Tutarlı kızılötesi kaynağı

grup grup polimer benzerliğine karşı çok titiz uygulamalarla gereksinimleri karşılamaya uygundur.

TRANSMİSYON VASITASIYLA KIZILÖTESİ KAYNAK

Radyasyonun transparan bir polimerden kendisiyle temas halinde olan emici bir arayüze geçtiği ve transmisyon

vasıtasıyla kızılötesi kaynak (TTIR) adı verilen bir işlem geliştirilmektedir. Arayüzde ortaya çıkan ısı transparan

polimeri eritir. Isı kaynağı kaynak bölgesinin dışında bulunmaktadır.

188

i


Hemen hemen bütün polimerler kızılötesi enerjisine karşı transparandır. Kızılötesi enerji, kuvars çubuklar (hafif

borular) veya cam lifleri gibi optikle ilgili malzemelerden geçebilir. Örneğin kaynak bölgesiyle aşağı yukarı aynı

alana sahip kuvars liflerinden oluşan bir yığın kızılötesi enerjisini alabilir ve bu yığının diğer tarafı kaynak

bölgesine uyacak biçimde şekillendirilebilir. Çok karmaşık kaynak bölgeleri bile bu teknikle şekillendirilebilir.

TİTREŞİM YOLUYLA KAYNAK

Titreşim veya doğrusal sürtünme kaynağı iki termoplastik bölgenin basınç altında, uygun frekans ve genişlikte,

polimeri eritip birleştirmek için yeterli ısı elde edilinceye kadar sürtünmesini gerektirir. Titreşim durduktan

sonra bölgeler hizaya getirilir ve soğumaya bırakılarak kaynağı oluşturur. Bu işlem döndürme kaynağıyla çok

benzerdir. Farkı hareketin rotasyonel değil doğrusal olmasıdır.

TERMOPLASTİK BORULARIN KAYNAĞI

Kaynak bölgesi dış etkilerden , rutubet, O °C 'nin altındaki sıcaklıklardan korunmalıdır . Gerekli önlemler

alınarak (örneğin: ön ısıtma, ısıtma, çadır altına alma) kaynak için gerekli boru çeper sıcaklığı sağlanabilirse,

kaynakçının çalışmasını etkilemeyen herhangi bir dış sıcaklıkta çalışılabilir. Gerekirse bir deneme kaynağı ile

kaynak sıcaklığının uygunluğu kontrol edilebilir. Eğer boru güneş ışığı veya başka bir dış etki ile düzensiz

olarak ısınırsa ( heterojen ısınma ) kaynak yeri civan örtülmelidir, düzgün sıcaklık dağılımı sağlandıktan sonra

kaynak işlemi yapılabilir.

Çapı 20-110 mm arasında olan boruların kaynağında Elektrofuzyon kaynak yöntemi ekonomik olmaktadır.

Sert PE borular oval şekildedir. Kaynak yapılacak boru uçları düzeltilmelidir. Düzeltme bir sıcak gaz üfleci ile

50-100 °C ye ısıtarak dikkatli bir şekilde yapılır.

Yuvarlak ağızlı bir mengeneyle sıkılarak da düzeltme yapılabilir. Bağlantı yüzeylerinin temizliği kaynak işleminden

hemen önce yapılmalıdır. Bütün kaynak yöntemlerinde kaynak işlemi ve tamamen soğuma süresi boyunca

kaynak bölgesine etkimemelidir.

Kaynak işleri sürekli kontrol edilmelidir. Kaynak sahasında kaynak raporlarının tutulması tavsiye edilir.

KAYNAKÇA

[ 1 ] ANIK S., ANIK E. S., VURAL M.," 1000 Soruda Kaynak Teknolojisi El Kitabı Cilt-I", Birsen Yayınevi,

Gayrettepe 1993

[2] ANIK S., DİKİCİOĞLU A., VURAL M., "Termoplastik Malzemelerin Kaynağı", Kaynak Tekniği Derneği

Yayın No:2 İstanbul 1994

[3] ANIK S., DİKİCİOĞLU A., VURAL M., "İmal Usulleri", Birsen Y.evi, İstanbul 1994

[4] BOLD W., Çeviren: İPHAR A.(Chapter 20-26) "Modern Welding" Delmar Publishing, U.S.A. 1997

[5] www.ewi.org İnternet sitesi

[6] www.necatmakina.com.tr. İnternet sitesi

189


ÖZGEÇMİŞ

Prof. Dr. Ahmet OĞURi

1958 yılında doğdu. 1979 yılında Sakarya D.M.M.A' da Lisans eğitimini tamamladı. 1982 yılında İ.T.Ü Fen ^Bil. Enstitüsünde Yüksek Lisans , 1987 yılında Doktorasını tamamladı. 1989 yılında Doçent ve 1996 yılındaKonstr. ve İmalat A.B.D.' de Profesör olan OĞUR, halen SAÜ Müh. Fak. Öğretim Üyesi, Mak. Müh. Böl.Makine Malzemesi ve İmalat A.B.D Başkanı, SAÜ KATAMER (Kaynak Tekn. Araştırma, Uygulama ve MuayeneMerkezi) Müdürü, SAÜ Teknik Eğitim Fak. Dekanı görevlerini yürütmektedir. Ulusal ve Uluslararası makaleleribulunan OĞUR İngilizce ve Almanca Bilmektedir. Evli ve iki çocuk babasıdır.

Araş. Gör. Çetin KARAKAYA

i1978 yılında doğdu. 2002 yılında Sakarya Üniversitesinde Lisans eğitimini tamamladı. Aynı yıl Araştırma f\Görevlisi olarak yüksek lisans eğitimine başladı. Mart 2003 tarihinden bu yana SAÜ-KATAMER' Kalite elçisi 'olarak görev yapmaktadır. TÜRK SANAYİİNDE KAYNAK PROBLEMLERİNİN ÇÖZÜMÜ VE BU KONUDAKİELEMANLARIN GÜNÜMÜZ KAYNAK ENDÜSTRİSİNE CEVAP VERECEK ŞEKİLDE EĞİTİMİ PROJESİve SAKARYA İLİ ÇEVRESİNDEKİ KAYNAKLI İMALATIN PROFİLİNİN ÇIKARILMASI VE ÜNİVERSİTE-SANAYİ İŞBİRLİĞİNİN GELİŞTİRİLMESİ projelerinde yer almıştır. Evli ve bir çocuk babasıdır.

t

I

190

YAPIŞTIRMA TEKNİĞİ ile BİRLEŞTİRMEDE PARÇAGEOMETRİSİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

Yavuz KAÇMAZ1, Uğur ÖZSARAÇ2 ve Salim ASLANLAR2

'SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Teknik Eğitim Fakültesi Metal Öğretmenliği Bölümü Esentepe/SAKARYA2SAÜ Teknik Eğitim Fakültesi Esentepe/SAKARYA

ÖZET

Cıvata, perçin ve kaynak gibi geleneksel metotların yanı sıra, yapıştırma da kabul gören bir birleştirme tekniğidir.Malzemelerin yapıştırıcı kullanılarak birleştirilmesi, mekanik bağlantı elemanları kullanılmasına kıyasla önemliavantajlar sağlar. Yapıştırıcı, yük ve gerilimi tüm birleşim yüzeyine yayarak statik ve dinamik yüklerin düzgündağılmasını sağlar, gerilimin belli noktalarda yoğunlaşmasını engeller. Dolayısıyla yapıştırma ile gerçekleştirilmişbir bağlantı; bükülme ve titreşime, mekanik yöntemle yapılan bir bağlantıdan daha dayanıklıdır. Yapıştırmanın;kaynak, lehim, perçin vb. yanında endüstriyel bir birleştirme yöntemi olarak kullanılmaya başlamasından beri,başarılı bir yapıştırma için en önemli parametreleri bulmak amacıyla pekçok araştırma, geliştirme ve mühendislikçalışması yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Yapıştırma, Otomotiv, kaynak

ABSTRACT

in addition to conventional methods like bolt,rivet and welding, the adhesive is a valid joining technique. The

joining of materials by using adhesive agents has some advantages than that of mechanical joints. An adhesive

can be dispersed the load and strain through the joining surface and so, static and dynamic loads can be

seperated homogenously. Therefore, such a joint is much more resistant to bending, vibration, ete. Many

researehes have been performed in order to find the parameters affeeting the performance of a successful

adhesion since the first usage of adhesive process as an industrial method.

Keyvvords: Adhesive, Automotive, welding

I. GİRİŞ

Otomobil dizaynındaki yenilikler, kaynak teknolojisinde yeni ayarlamaları birlikte getirmiştir. Alüminyum

alaşımlarının otomotiv endüstrisinde hafiflik nedeniyle kullanılmaya başlaması ile, yapıştırma-nokta kaynağı

kombinasyon uygulamalarında artış görülmüştür[l].

Konstrüksiyonlarda ağırlığı ve boyutları küçültmek amacıyla nokta kaynağı ve yapıştırma kombinasyon

bağlantıları yapılmaktadır. Kombinasyon işlemi ile ağırlık artışı olmaksızın, mukavemet özelliklerinde iyileşme

ve nokta kaynağında %54 azalma görülmüştür[2].

Nokta kaynağı ve yapıştırma tekniğinin avantajlarından kombinasyon sayesinde aynı anda yararlanılarak, tekbir bağlantı türü ile erişilemeyen mukavemet ve işletme özellikleri elde edilmektedir. Bu tip bağlantılar ilk olarakRusya'da 1950'li yıllarda uçak yapımında kullanılmıştır. Özellikle nokta kaynağı için kullanılan kalın saclar

191


yerine, daha ince sacların kullanılması mümkün olmaktadır[3]. Otomotiv endüstrisinde de bu yöntem

kullanılmasıyla ağırlıktan ve taşıma gücünden dolayısıyla yakıttan tasarruf ve korozyona dayanım sağlanmıştır [4].

Yapıştırma-nokta kaynağı uygulanan kombinasyon bağlantılarındaki yapıştırma işlemi üretim maliyetini

arttırmaktadır. Buda kombinasyon işleminin, nokta kaynağına göre en büyük dezavantajıdır. Otomotiv

endüstrisinde karoserlerinin kombinasyon ile birleştirilmesi ekonomik ve üretime bağlı nedenlerden dolayı

kısıtlı olarak kullanılmaktadır[5].

Kombinasyon işlemi görünüş itibariyle, normal elektrik direnç nokta kaynağına benzemektedir. Aynı tip makineler

kullanılmaktadır. Elektrotlar aynıdır. Burada en önemli faktör yapıştırıcıyı, malzemeyi dikkate alarak seçmektir[6].

II. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

Bu çalışmada deney malzemesi olarak 1.0 mm et kalınlığındaki galvanizli kromatlanmış mikro alaşımlı çelik sac

çiftleri kullanılmıştır. Bu numune çiftleri aralarındaki bindirme mesafeleri değiştirilerek ve boşluklarda değişiklik

yapılarak numuneler hazırlanmıştır. Birleştirme işlemi Terostat 9220 adlı yapıştırıcı ile pres altında bekletilmek

suretiyle sağlanmıştır. Bağlantı dayanım değerlerini saptamak için, bütün seriler çekme- makaslama, çekme

sıyırma deneyine tabi tutulmuştur.

Tablo 1. 1.0 mm Et Kalınlığındaki Galvaniz Kaplı MikroAlaşımlı Çelik Sac Malzemesinin Spektral Analiz Değerleri

KİMYASAL BİLEŞİM

N

0,0029

Cr

0,019

Mo

0,002

Ni

0,0012

Bo

0,0005

II. 1. Deneylerde Kullanılan MalzemelerinÖzellikleri

Deneylerde kullanılan saclar 1.0 mm et kalınlığındaki

galvanizli kromatlı mikro alaşımlı çelik saclar

kullanılmıştır. Galvaniz tabakasının kalınlığı 23,am

dir. Bu galvanizli kromatlı mikro alaşımlı çelik sacların

kimyasal bileşimi Tablo-1' de verilmiştir.

II. 2. Deney Parçalarının Boyutları

Deneylerde 1.0 mm kalınlığında çelik saclar

kullanılmış ve deney sırasındaki boyutları Şekil 1 ve Şekil 2'de verilmiştir

Deney parçalarının boyutlarının seçiminde çekme- makaslama deneyi sırasında kopmanın yapışma bölgesinden

olmasını sağlamak, kenar etkenlerini ortadan daldırmak ve minimum malzeme sarfı gibi faktörler göz önüne

alınmıştır.

Cu

0,034

Nb

0,02

Sn

0,02

V

0,001

karışım

0,062

k i30

r

^ ıoo w

30

YapışmaBölgesi

170

Şekil l.Çekme-Makaslama Deney Parçalarının Boyutları

192


II. 3. Deney Parçalarının Hazırlanması

Deney parçalan, giyotin makas ile Şekil-1'de gösterilen boyutlarda kesildikten sonra, kanşık şekilde kutularadağıtılmış ve yüzeylerindeki yağ, pas ve kir gibi bulaşmalan arındırmak için etil alkol içinde yıkanmış ve temizbir bezle silinmiştir. Aynca her malzeme yapıştmlmadan önce tekrar aseton ile silinmiştir. Bazı parçalaryapıştmlmadan önce zımparalanmış bazılan ise zımparalanmamıştır. Yapıştmlaeak olan her numune yapıştmcıuygulandıktan sonra ortalama 30 dakika pres altında bekletilmişlerdir.

Şekil 2. Çekme- Sıyırma Deney Parçalarının Boyutları

III. DENEYSEL SONUÇLAR

Şekil 3. Yapıştırılan Malzemelerin PreslendiğiMekanizma

Bu çalışmada 1,0 mm film kalınlığındaki galvaniz kaplı kromatlı mikroalaşımlı çelik saçların yapıştırma tekniğinde;bindirme uzunluğu, film kalınlığı ve zımparalama etkisi gibi parametrelerin bağlantılann özellikleriyle çekme-makaslama ile çekme-sıyırma dayanımlanna etkileri araştınlmıştır.

III. 1. Bağlantıların Çeknıe-Makaslama Dayanımlarının İrdelenmesi

///. 1.1. Bindirme uzunluğunun çekme-makaslama dayanımına etkisi

Bağlantılann Çekme-makaslama dayanımlanna bindirme uzunluğunun etkileri, Şekil 4 ve Şekil 5'te verilmiştir.

Diyagramlardan elde edilen sonuçlara göre bindirme mesafesi arttıkça mukavemet de artmaktadır. Zımparayapılmamış olan numunelerde 35mm. bindirme mesafesine kadar en iyi dayanımı gösteren film kalınlığıl,0mm.'dir. Ancak 35mm. bindirme mesafesinden sonra ise l,5mm. film kalınlığındaki numuneler daha iyisonuç vermektedir. Diyagrama göre zımpara yapılmamış olan 1,0mm. film kalınlığındaki numuneler ilel,5mm. film kalınlığındaki numuneler 15mm. bindirme mesafesine kadar aynı eğim ve doğrultuyu takipetmişlerdir.

193


ZIMPARA YAPILMAMIŞ

3000

2500

2000

1500

1000

500

/

1.Î

Jfi

İlli

u /0

/

Oır

5n

/

m

im

0 5 10 15 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 6 5Bindirme uzunluğu [mm]

ZIMPARA YAPILMIŞ

XfV

Ayf'5

/

tır

mı/f '

/

I

V/5n m

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55.

Bindirme uzunluğu [mm]

Şekil 4. Zımpara Yapılmamış OlanBağlantıların Çekme-MakaslamaDayanımına Bindirme Uzunluğun Etkisi.

Şekil 5. Zımpara Yapılmış Olan BağlantılarınÇekme-Makaslama Dayanımına BindirmeUzunluğunun Etkisi

Zımpara yapılmış olan numunelerde en iyi dayanımı l,0mm. film kalınlığındaki numune vermiştir. 40 mm.

bindirme mesafesinden sonra, 1,0 mm. ve 0,5 mm. film kalınlığındaki numunelerin dayanımlarının artma

eğilimlerinde sapma görülmezken, 1,5 mm film kalınlığındaki numunelerin dayanımlarının artma eğilimlerinde

azalma gözlenmiştir.

7/7.7.2. Film kalınlığının çekme-makaslama dayanımına etkisi

Bağlantıların Film kalınlıklarının çekme-makaslama dayanımlarına etkileri, Şekil-6 ve Şekil-7'de verilmiştir.

ZIMPARA YAPILMIŞ

40mnrbl iıdlrme

1Film kalınlığı [mm]

1,5

ZIMPARA YAPILMAMIŞ

3000

2750

2500

2250

3At

2000

1750

E 1500(0W 1250

«

1000

750

3 )mm Bir dirme İM esafeli

«

O»

40mm

0,5 1 1,5

Film kalınlığı [mm]

Şekil 6. Zımpara Yapılmış Olan Bağlantıların Çekme-Makaslama Dayanımlarına Film Kalınlığının Etkisi

Şekil 7. Zımpara Yapılmamış Olan Bağlantıların Çekme-Makaslama Dayanımlarına Film Kalınlığının Etkisi

194


Grafiklere bakıldığında en yüksek mukavemet değerleri yine 1,0 mm. film kalınlıklarında alınmıştır. Zımparalanmışolan numunelerde en yüksek mukavemet değerini 40mm. bindirme mesafesinde ve l,0mm. film kalınlığındaolan numune almıştır. Bağlantılar en yüksek mukavemet değerlerini aldıktan sonra film kalınlığı arttıkça mukavemetdeğeri düşme eğilimi sergilemiştir. Bunun nedeni ise yapıştırıcının en iyi performansı gösterdiği film kalınlığınınl,0mm. oluşu ve bu film kalınlığından sonra ise yükler sadece kohezyon yüklerine bindiği için mukavemetdeğeri daha düşük seviyelerde olmaktadır.

Zımpara yapılmamış olan numune eğrilerinde ise zımpara yapılmış olanlara göre film kalınlığı arttıkça mukavemetdeğerinin düşme eğilimi daha yavaş bir şekilde olmaktadır. En iyi mukavemet değerleri yine l,0mm. filmkalınlıklarında elde edilmektedir.

III. 2. Bağlantıların Çekme-Sıyırma Dayanımlarının İrdelenmesi

III.2.1. Bindirme uzunluğunun çekme-sıyırma dayanımına etkisi

Bağlantıların çekme-sıyırma dayanımlarına bindirme uzunluğunun etkileri, Şekil 8 ve Şekil 9'da verilmiştir.

ZIMPARA YAPILMAMIŞ

180

160

100

80

60

40

20

0

1

i

/

mıı

1,

'//

I f

!m

/

V/

İm

n

//

/

/

A

/(1

ınl ğı

/

/

/

/

,5ı

/

/

im

/

/

/

s/ /

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55


ZIMPARA YAPILMIŞ

1,'

/

K

ııuı

iV/

FU

AY/

nk

/

V/

ılın

/

V

/

ığı

/

'/

/

f

0,

/

/

V1,5

inuı

nm

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55


Şekil 8. Zımpara Yapılmamış Olan Bağlantıların Çekme-SıyırmaDayanımlarına Bindirme Uzunluğunun Etkisi

Şekil 9. Zımpara Yapılmış Olan Bağlantıların Çekme-Sıyırma Mukavemetine Bindirme Uzunluğunun Etkisi

Mukavemet değerleri açısından grafiklere bakıldığında bindirme mesafesi arttıkça mukavemet değerleri deartmaktadır. Zımparalanmış ve zımparalanmamış olan numunelerin her ikisinde de en yüksek mukavemetdeğerleri 1,0mm. film kalınlığındaki numunelerde elde edilmiştir. Zımpara yapılmış olan diyagrama bakıldığında1,5mm. film kalınlığı ile 1,0mm. film kalınlığındaki numuneler 5mm. bindirme mesafesine kadar aynı doğrultudaseyretmektedirler. Zımparalanmış olan numunelerde 1,0mm. film kalınlığı ile 1,5mm. film kalınlığı mukavemetdeğerleri açısından birbirine yakın değerler alırken, 0,5mm. film kalınlığındaki numuneler ile l,5mm. filmkalınlığındaki numuneler arasındaki mukavemet farkı daha fazla olmaktadır.

195


III.2.2. Film kalınlığının çekme-sıyırma dayanımına etkisi

Bağlantıların Film kalınlıklarının çekme-sıyırma dayanımlarına etkileri, Şekil-10 ve Şekil-11'de verilmiştir.

ZIMPARA YAPILMIŞ

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6


ZIMPARA YAPILMAMIŞ

175

150

125

40m m bin lirme uzunl ığu

O 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6


Şekil lO.Zımpara Yapılmış Olan Bağlantıların Çekme-Sıyırma Dayanımlarına Film Kalınlığın Etkisi.

Şekil 11. Zımpara Yapılmamış Olan Bağlantıların Çekme-Sıyırma Dayanımlarına Film Kalınlığın Etkisi

Grafikte zımpara yapılmış olan numune ile yapılmayan numuneler arasındaki mukavemet farkı aşikardır. Zımpara

yapılmış olan numunelerde diyagrama göre 0,8mm film kalınlığında 25mm bindirme mesafeli numune ile

30mm bindirme mesafeli numune bir çakışma gösterirler. Zımpara yapılmış olan numuneler çekme makaslama

mukavemet değerlerinin aksine; l,0mm film kalınlığında en yüksek mukavemet değerlerini aldıktan sonra

daha sakin düşme eğilimi gösterirken, zımpara yapılmamış olanlarda ise daha hızlı mukavemette düşme eğilimi

gözlenmektedir. En yüksek mukavemet değerleri zımparalanmamış olanlar için yaklaşık 1,0mm film kalınlılığıdır.

Zımparalanmış olanlarda ise bu film kalınlığı yaklaşık olarak 1,2mm dir.

KAYNAKÇA

[ 1 ]A.W.S., Metals Handbook, Vol:6, Resistance Spot Welding, pp.469-493, (1983)

[ 2 ]IRWING,B., Welding Journal, The Search Goes On For The Perfect Resistance Welding Control, pp.63-

68, January (1996)

[ 3 ]IRWING,B., Welding Journal, Building Tomorrow's Automobiles, pp.29-34, August (1995)

[ 4 ]VATANSEVER, Z., Oyak Renault Kaporta Departmanı, Bursa, Nokta Direnç Kaynağı, Ekim (1996)

[ 5 ]HAO,M.OSMAN,K., BOOMER,D.R.,Welding Journal, Developments in Characterization Of Resistance

Spot Welding Of Alüminum, pp.ls-8s,January (1996)

[ 6 ]IRWING,B., Welding Journal, Auto Body Engineers Pay Serious Attention To The New Welding Tech-

nologies, pp.74-75, December (1993)

196


ÖZGEÇMİŞ

Yavuz KAÇMAZ

1981 yılında Kaynarca Sakarya'da doğdu. İlk ve orta öğretimini Sakarya'da tamamladı. 1997 yılında Sakarya

Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Metal Öğretmenliği bölümünü kazandı. 2001 yılında Lisans eğitimini

başanyla tamamlayıp master eğitimini S.A.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Metal Eğitimi Ana Bilim Dalında tamamladı.

UğurÖZSARAÇ

1971 yılında Çorum'da doğdu. İlk ve orta öğrenimini Çorum'da tamamladı. 1989 yılında ODTÜ Metalürji

Mühendisliği bölümüne girdi. Bu bölümden 1995 yılında mezun oldu. 1999 yılında Sakarya Üniversitesi Metalürji

Mühendisliği bölümünde Yüksek Lisans öğrenimini tamamladı. 1999 yılından beri aynı üniversitenin Makina

Mühendisliği Kaynak Ana Bilim Dalında doktora öğrenimine devam etmektedir. 1996 yılından beri Sakarya

Evli ve bir çocuk babasıdır.

Salim ASLANLAR

1963 yılında Adapazan'nda doğdu. İlk ve orta öğrenimini Adapazan'nda tamamladı. 1981-1983 yıllannda

Almanya Borken'de Meslek Yüksek Okulu Metal İşleri bölümünü bitirdi. 1983-1987 yıllan arasında Almanya

Krefeld şehrinde Makina Mühendisliği bölümünü bitirerek Yüksek Mühendis unvanını aldı. 1994-1995 yıllan

arasında Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Bölümünde doktorasını tamamladı.

1992-1993 yıllan arasında Araştırma Görevlisi, 1994-1999 yıllan arasında Öğretim Görevlisi, 1999 yılından

beri Yardımcı Doçent olarak, Sakarya Üniversitesi Teknik Eğiti ı Fakültesi Metal Öğretmenliği bölümünde

görev yapmaktadır. Bu bölümde, Kaynak Eğitimi Ana Bilim Dalı Başkanlığı ve Geyve MYO Müdürlüğü görevlerini

sürdürmektedir. Evli ve iki çocuk babasıdır.

197

KAPASİTÖR-DEŞARJ KAYNAKLAMA TEKNİĞİ ileSERAMİKLERİN BİRBİRİNE BAĞLANMASI

S. TURAN', D. TURAN2, I.A. BUCKLOVV3 ve E.R. VVALLACH3

'Anadolu Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fak., Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Böl,İki Eylül Kampusu, 26555 Eskişehir, Turkey.

2Anadolu Üniversitesi, Sivil Havacılık Yüksekokulu, İki Eylül Kampusu. 26555 Eskişehir, Turkey.3Cambridge Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Metalürji Bölümü

Pembroke Street, Cambridge, CB2 3ÛZ, U.K.

ÖZET

Kapasitör deşarj tekniği ile oksit ve oksit olmayan seramikler ince metal folyo ara tabakalar kullanılarakkaynaklanmıştır. Bağlanma mekanizmasını anlamak için, arayüzeylerin mikroyapısı detaylı olarak optik, taramalıelektron, geçirimli elektron, yüksek ayırma güçlü elektron ve taramalı-geçirimli elektron mikroskoplarındaincelenmiştir. Bağlanma mukavemetleri ise kayma testi ile ölçülmüştür. Mikroyapı ve kayma testi sonuçlarınınbirlikte değerlendirilmesi ile en yüksek kayma mukavemetlerinin seramik ile metal folyo arasında reaksiyontabakası oluştuğu durumlarda gözlendiği belirlenmiştir. Bu makale de, seramikleri kaynaklamak için geliştirilenyeni bir teknik tanıtılacak ve mikroyapı ile kaynak mukavemeti arasındaki ilişkiler tartışılacaktır.

1. GİRİŞ

Seramik malzemelerin, elektronik endüstrisinde ki kullanımının hızla artmasına ve seramik malzemelerin, metallerekarşı birçok üstün özelliklere sahip olmasına rağmen birçok endüstriyel alanda kullanımı henüz hissedilir miktardadeğildir. Bunun birçok sebebi olmasıyla birlikte en önemlilerinden bir tanesi şu anda monolitik seramikler içinelde edilenden daha kompleks şekilli seramiklerin üretilememesidir. Seramiklerin kaynaklanması ile kompleksşekilli parçalar üretilebilir. Seramikleri kaynaklamak için birkaç yöntem vardır. Bunlar iki sınıfa ayrılırlar: (i)mekanik kaynaklama yöntemleri- örneğin, civatalama, (ii) kimyasal kaynaklama yöntemleri - örneğin, aktifmetal kaynaklaması, difüzyon bağlama ve seramik yapıştırıcılar [1]. Özellikle, kimyasal yöntemler havageçirmezliği açısından önemli ve ilgi çekici tekniklerdir. Bunlardan seramik yapıştırıcılar yüksek sıcaklıktakararlı olmasına rağmen, relatif olarak mekanik mukavemetleri düşüktür. Difüzyon bağlaması ve aktif metalkaynaklama tekniklerinin her ikisi de seramik parçaların uzun bir süre yüksek sıcaklıklarda tutulmasınıgerektirmektedir ki bu pahalı olduğu gibi seramiklesin özelliklerini de değiştirebilir. Bu nedenle eğer seramiklerdaha yaygın bir şekilde kullanılmak isteniyorsa geliştirilmiş, güvenilir, ucuz ve hızlı kaynaklama tekniklerineihtiyaç duyulmaktadır.

1990 yılında eski Sovyetler Birliği'nde deneysel olarak geliştirilen ancak Sovyetler Birliği'nin dağılması ileortada kalan kapasitör deşarjı ile seramiklerin kaynaklanması [2] fikri İngiltere'de Cambridge Üniversitesi,Malzeme Bilimi ve Metalürji Bölümü'nde sıfırdan başlanarak tasarlanan ve inşa edilen düzenek ilegerçekleştirilmiştir (Şekil 1) [3]. Bu teknikte, kapasitörden deşarjı taşımak için metal folyo iki bakır elektrot iletemasta olup aynı zamanda iki seramik parça arasına yerleştirilir. Kaynağa basınç uygulanırken kapasitördeşarj edildiğinde, yüksek enerjiye maruz kalan aratabaka buharlaşır ve her iki tarafında yer alan seramiğeyapışır (Şekil 2). Bu teknik çok hızlıdır ve kaynaklama yaklaşık olarak 60 mikrosaniye sürmektedir.

199


Bu çalışmada, kapasitör-deşarj tekniği ile alumina ve zirkonya gibi oksit seramikler, silisyum karbür, silisyumkarbür-titanyum diborür kompoziti, SiAlON ve silisyum nitrür gibi oksit olmayan seramikler ve kompozitmalzemeler sistematik olarak kaynaklanmış ve elde edilen sonuçlar özetlenmiştir.

t.

Şekil 1. Kapasitör-Deşarj Kaynaklama Tekniğinin Şematik Gösterimi

Şekil 2. Kapasitör-Deşarj Kaynaklama Tekniği ileKaynaklanmış Seramik Parçalar '

2. DENEYSEL İŞLEMLER

Kaynaklanacak olan seramik parçalar yaklaşık 4 mm kalınlığında 10x10 mm ve 10x5 mm boyutlanna sahipkarolar şeklinde kesilir ve karoların kaynaklanacak yüzeyleri 1 fim elmas pasta ile Ra=0.0074 um yüzeypürüzlülüğü verecek şekilde parlatılır. Aratabaka iki seramik parça arasına yerleştirilir ve Şekil 2'de gösterildiğigibi 10x5 mm yüzeyli bir parça 10x 10 mm yüzeyli karonun merkezine kaynaklanır. Kapasitör 2 kV'a şarj edilirve basınç uygulanırken deşarj edilir. Bağlanma esnasında modifiye edilmiş Instron çekme cihazı ile 10 MPabasınç uygulanır (Şekil 1). Her deneysel koşul için en az 5 kaynak yapılmakta ve en az üç tanesi bağ

200


mukavemetinin ölçülmesi için kayma testinde kullanılırken bir tanesi değişik mikroskop teknikleri ileincelenmektedir. Kayma deneyleri, özel olarak hazırlanan aparat ile Instron ve Schenck çekme cihazlarındayapılmıştır.

Mikroskopta incelenecek numuneler, kaynaklama yüzeyine dik yönde kesilip bakalite alındıktan sonra yüzeyisırasıyla 45, 9 ve 1 fi elmas pasta ile parlatılmıştır. Numuneler ilk önce optik mikroskopta incelenmiştir.Yüzeyleri altın ile kaplandıktan sonra da çok ince pencereli enerji saçılımlı X-ışını spektrometresine (EDX-LinkISIS 300) sahip taramalı elektron mikroskobunda (SEM-Camscan S4) incelenmiştir. Geçirimli elektronmikroskobu (TEM) için yine kaynaklara dik yönde çok daha ince kesilen numunelerin her iki yüzeyi deparlatıldıktan sonra argon iyon demeti altında, elektron geçirecek kadar inceltilmiştir. Numunelerin, yüzeylerikaplanmadan, arayüzeyleri 200 veya 300 kV'da çalıştırılan JEOL 4000EX-II TEM'de incelenirken,kompozisyonlan 200 kV'da çalıştırılan ve EDX'e sahip Philips CM30 TEM'de belirlenmiştir.

3. SONUÇLAR ve TARTIŞMA

3.1 Mekanik Test Sonuçları

Başlıca dört deneysel değişkenin kaynak mukavemetleri üzerindeki etkisi alümina kaynaklar için belirlenmiştir(Şekil 3). Bunlar; (i) kapasitörde depolanan enerji miktarı, (ii) folyo kalınlığı, (iii) yüzey pürüzlülüğü ve (iv)folyo kompozisyonu.

ra0.Ssz.| l

I55S0)

90 -^^^^H80 -^^^^H70 -^^^^H60-^^^^H

1 10 um-4 0 | 1.5 kV |

20 -^^^^Hıo«n

^^^^I 20|xm- •1 2kV •

n• 10 um- ^ H• 2kV • •

^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ | 0.71 um 1 I

^H 0.074 um • H ^ ^ ^ H •

P

•1I••1J

Şekil 3. Farklı Deneysel Parametrelerin Kaynakların Kayma Mukavemetlerine Etkisi

3.1.1 Deşarj Enerjisi

Aratabaka olarak 10/um kalınlığında Al folyolar kullanıldığında ve 2 kV'luk bir enerji uygulandığında 1.5kV'luk enerjiye oranla daha yüksek mukavemete sahip bağlar elde edilmiştir (Şekil 3). Daha düşük enerjilerkullanıldığında ya çok zayıf bağlar elde edilmiş ya da hiç bağ oluşmamıştır ki bu sonuçlar daha önce kisonuçlan doğrulamaktadır [2]. Bu incelemelerin yanısıra daha yüksek enerjiler seramiğin kırılmasına nedenolmaktadır (örneğin 2.5 kV). Dolayısıyla, bu çalışmada sadece 2 kV yükleme voltajı kullanılmıştır. Dahasonra Japonya'da bir grup tarafından yapılan çalışmalarda daha yüksek voltaj değerleri kulllanarak Ti ileAl2O3'ü başarılı bir şekilde kaynaklamışlardır [4,5].

201


3.1.2 Folyo Kalınlığı

10 ve 20 jum kalınlığında folyolar kullanılarak yapılan alümina-rnetal-alümina kaynaklardan elde edilen bağmukavemetleri önemli farklılık göstermemiştir (Şekil 3). Ancak Al'un düşük elektrik özdirencine sahip olduğudüşünülürse, folyo kalınlığı, çok yüksek özdirence sahip başka aratabaka malzemelerin kullanılmasında önemliolabilir. Genel olarak ince folyolann tercihiyle daha iyi sonuçların alınacağı savunulabilir.

3.1.3 Yüzey Pürüzlülüğü

Farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip seramik parçalar AlxNiy Yz ile kaynaklandığında elde edilen sonuçlar kaynakmukavemetlerinin yüzey pürüzlülüğünün 0.074 veya 0.71 mm olması durumunda çok az değiştiğinigöstermektedir (Şekil 3).

3.1.4 Folyo Kompozisyonu

Son olarak Al, Ti ve AlxNi Yz folyolann kullanılmasıyla alümina veya zirkonya altlıklar kullanılarak folyokompozisyonunun etkisi incelenmiştir. Kayma testi sonuçlan Şekil 4'de gösterilmiştir. Alümina kaynaklanmasında10 um kalınlığındaki Ti folyolar kullanıldığında çok zayıf bağlar elde edilmiştir. Aynca, alümina seramikleri Almetal folyo ile de başarılı bir şekilde kaynaklanamamıştır. Bu sonuç Al ile alümina arasında bağ oluşturmanınzor 'olmasına bağlanmaktadır. Diğer yandan amorf AlxNi Yz alaşımları kullanıldığında çok yüksek bağmukavemetleri elde edilmiştir (Şekil 4).

Şekil 4. Farklı Seramik Altlıklarda Folyo Kompozisyonunun Kayma Mukavemetlerine Etkisi

Alümina kaynaklar için, AlxNiyYz folyolar kullanıldığında elde edilen bağ mukavemetleri, farklı Ykonsantrasyonlannda-aynıdır. Ancak aynı aratabaka kullanıldığında, alümina sisteminde elde edilen kaymamukavemetleri genel olarak zirkonya sisteminde elde edilen değerlere göre daha düşüktür (Şekil 4).

Zirkonya seramiklerinin kaynaklanması, Al, Ti ve Al Ni Y folyolar kullanılarak başarılı bir şekildex y z

gerçekleştirilmiştir. Ti folyo Al'a, AlxNi Yz folyolarda Ti'a göre daha iyi sonuçlar vermiştir (Şekil 4).

SiC seramik ve SiC-TiB2 kompozitleri farklı aratabakalar kullanılarak kaynaklanmış ve kayma mukavemetlerikayma testi ile ölçülmüştür [6]. SiC'ün Al ve Ti ile kaynaklanmasında mukavemet değeri olarak farklılıkgözlenmemiş ve yaklaşık 30 MPa kayma mukavemeti elde edilmiştir (Şekil 5). Bu değer daha öncekiçalışmalarda karbon-silisyum karışımının aratabaka olarak kullanımı sonucu Si'un C ile reaksiyona girip SiColuşumu ile SiC parçaların birbirine kaynaklanması sonucu elde edilen 250 MPa değeri [7] ile kıyaslandığındaoldukça düşüktür.

202


Buna karşılık SiC-TiB2 kompoziti Ti ile kaynaklandığında oldukça düşük kayma mukavemetleri elde edilmiştir.Bunun sebebi SiC'e ilave edilen TiB2'ün SiC'ün elektrik iletkenliğini artırması ve kapasitörün deşarjı esnasındaelektriğin kompozit üzerinden kaçak yapması nedeniyle enerjinin folyonun ergimesine ve yapışmasına yetecekdüzeye erişememesidir. AlxNi Yz folyolar kullanıldığında ise daha iyi mukavemetler elde edilmiştir çünkü AlxNi Yfolyoyu ergitmek için gerekli olan enerji ergime noktası yüksek olan Ti'a göre çok daha kolaydır.

Şekil 5. SiC (Hexoloy SA) Seramik ve SiC-TiB, (Hexoloy ST) Kompozitlerinin Farklı Aratabakalar KullanılarakElde Edilen Kayma Mukavemetleri

SiAlON ve Si3N4 seramikleri Ti kullanılarak kaynaklanmıştır [8]. SiAlON ve Si3N4 Ti ile kaynaklandığında, heriki malzeme içinde benzer değerler elde edildiği ve bu değerlerin SiC'ün Al veya Ti ile kaynaklandığı değerlerdendaha yüksek olduğu ancak A12O3 ve ZrO2'nin AlxNi Yz aratabaka ile kaynaklandığı değerlerin altında kaldığıgörülmektedir (Şekil 6). Diğer çalışmalarda SiAlON Sn-%5 Ti içeren aktif lehimleme ile kaynaklandığında 80-100 MPa eğme mukavemetleri [9], Si3N4 refrakter özellikli oksinitrür cam [ 10] veya sinterleme katkı maddeleri[11] ile kaynaklanmış ve sırasıyla 550 ve 950 MPa kaynak mukavemetleri elde edilmiştir. Bu çalışmalarda eldeedilen değerler kapasitör deşarj tekniği ile elde edilen değerlerden daha yüksektir. Bu nedenle, bu teknik ile eldeedilen değerlerin artırılması gerekmektedir. Bunun için, kaynaklama sonrası arayüzeyde difuzyonu kontrollüartırıp reaksiyon aratabakası elde ederek kaynak mukavemetinin artırılması düşünülebilir.

_ 100-Cö

I 80-

c 6 0

co 4 0 -Cö

5 20-co

0-

elliği

L^ ^ B H -••' ••••••••'••; • • • • . , , , - . - • , ^ ^ ^ B• 1

Şekil 6. Sialon Ve SiJN4 'ün Tl Aratabakalar Kullanılarak Elde Edilen Kayma Mukavemetleri

203


Oksit, karbür, azotlu seramiklerin ve kompozit malzemelerin kaynaklanması ile elde edilen kaynak mukavemetleri

incelendiğinde belli bir seramik ve belli bir folyo için mukavemetin oldukça değişken olduğu görülmektedir

(Şekil 3,4 ve 5). Bu farklılıkların sebebini araştırmak için Al2O3'nın Ti ile kaynaklandığı ve düşük mukavemet

değeri elde edilen numunede (Şekil 4) kayma testinden sonra Al2O3'nın yüzeyi optik mikroskop ile incelenmiştir

(Şekil 7).

Şekil 7. Al2O3-Tı-Al2O3 Kaynağının Kayma Testinden Sonra Elde Edilen Kırık Yüzeyinin Optik

Görüntüsü, Ti 'un Alp} 'i Siyah Gözüken Yerlerde Çok Az Islattığını Göstermektedir

Ti'un yer yer A12O3 yüzeyi ıslatmadığı bu görüntüden kolaylıkla söylenebilir ve mukavemetlerin farklı olmasının

yüzeyin farklı oranlarda ıslatılmasından kaynaklandığı söylenebilir. Dolayısıyla, tüm yüzeylerin ıslatıldığı

varsayılarak hesaplanan ortalama kayma mukavemetleri gerçek bağ mukavemetini yansıtmamaktadır ve gerçek

bağlanma mukavemeti çok daha yüksektir. Bu amaçla, bazı seramiklerin yüzeyi plazma püskürtme ile kaplanıp

farklı folyolar ile kaynaklanarak mukavemetleri belirlenmiştir [12].

A12O3 ve ZrO2'in yüzeyi farklı metaller ile kaplanmış ve Al veya Ti folyo ile kaynaklanmıştır. A12O3 altlık

kullanılararak yapılan kaynaklarda çok zayıf bağlar elde edilmiştir. Buna karşılık ZrO2 altlıklar ile daha iyi

sonuçlar elde edilmiştir. Kayma mukavemetlerinin ölçülmesi Al kaplama ve Al ile kaynaklamanın mukavemeti

artırmadığını, ancak Ti ile kaplanıp Al ile kaynaklanmış veya Ti ile kaynaklanıp Ti folyo ile kaynaklanan

numunelerde mukavemet artışı olduğunu göstermiştir (Şekil 8).

2 0 4


140

Şekil 8. Zro2 Yüzeyinin Metal Tabaka ile Kaplanması ve Farklı Tabakalar Kullanılarak Kaynaklanması Sonucu Elde

Edilen Kayma Mukavemetlerinin Kaplamasız Kaynakalarla Karşılaştırılması

3.2 Mikroskop İnceleme Sonuçları

AlxNi Yz amorf alaşımı ile kaynaklanmış A12O3 numunesinde oluşan arayüzeyin aydınlık alan TEM görüntüsü

Şekil 9'da gösterilmiştir. Bu görüntüye göre A12O3 ile amorf alaşım arasında bir tabaka vardır ve bu tabakanın

içerisinde yuvarlak küresel küçük taneler bulunmaktadır.

Şekil 9. Alümina UeAlxNiyYz Folyo Arasındaki Tipik Reaksiyon Tabakasının Aydınlık Alan TEM

Görüntüsü. Küçük Beyaz Taneler Saf Al Metaline Aittir

Reaksiyon tabakasından elde edilen EDX sonuçlanna göre sadece Al, Y ve O2 mevcuttur (Şekil 10). Taramalı-

geçirimli elektron mikroskobu (STEM-VG HB501) [13] ve EDX sonuçlarına göre Ni bulunmamaktadır.

Benzer TEM görüntüleri zirkonya-AlxNiyYz sistemi [14] ve yüzeyi Al ile kaplanarak Ti folyo ile kaynaklanmış

zirkonya sisteminde de elde edilmiştir [12].

205


SiC numunelerden elde edilen SEM görüntüleri ve çizgiboyunca tarama ile elde edilen analizler Şekil 11'degösterilmiştir. Geri yansıyan elektronların toplanması ile eldeedilen görüntüler Ti aratabakalann seramiklere iyi bir şekildekaynaklandığını göstermektedir. Çizgi analizleri iseseramikler ile Ti arasında karşılıklı difüzyonun gerçekleşmişolabileceğini göstermektedir. Ti seramiklere difüz ederken,Si, Ti aratabakaya difuz etmiştir.

SiC'e benzer şekilde, çizgi analizleri SiAlON ve Si3N4

seramikler ile Ti arasında karşılıklı difüzyonun gerçekleşmişolabileceğini göstermektedir. Ti seramiklere difüz ederken,Si ve Al, Ti aratabakaya difüz etmiştir (Şekil 12).

Yüzeyleri Ti ile kaplanıp Al folyo ile kaynaklanan ZrO2

seramikler TEM ile incelenmiştir. Bu sonuçlara göre Tikaplama, Al folyo ve ZrO2 seramik arasında reaksiyontabakası oluşmuştur (Şekil 13). Bu tabaka Al, Zr ve Ti içerenmetalik küresel tanelerin yanısıra Al, Zr, O2 ve çok az Tiiçermektedir. Ayrıca, O2 içermeyen ancak Al, Zr, Ti azmiktarda Y içeren intermetalik oluşumuda gözlenmiştir. (Şekil13) Al, Zr, Ti ve O2 içermektedir [12]. Şekil 10. AlxNiyYz Folyo ile Reaksiyon Tabakasının

TEM-EDX Analizleri

Şekil 11. Ti ile Kaynaklanmış SiC-TiB2 Kompozitinin Geri Yansıyan Elektron SEM Görüntüsü ve Si ve TiElementlerine Ait Çizgi Analizleri

206


8 10 12 14 16 18 20Microns

6 8 10 12 14 16 18 20Microns

Si

6 8 10 12 14 16 İB 20Microns

6 8 10Microns

12 14 16

: ̂M^^6 8 10Microns

12 14 16

Si

6 8 10Microns

14 16

Şekil 12. Ti ile Kaynaklanmış SiAlON ve Si/t, Seramiklerin Geri Yansıyan Elektron SEM Görüntüleri ve Ti, Al ve TiElementlerine Ait Çizgi Analizleri

Bu tekniğin en büyük avantajlanndan bir tanesi, oda sıcaklığında herhangi bir özel atmosfer koşuluna gereksinim

duymamasıdır. Şekil 14'de görüldüğü gibi üç farklı seramik, karbürlü borürlü seramik kompozit; SiC-TiB2,

oksitli seramik; ZrO2 ve azotlu seramik; reaksiyon bağlanmış Si3N4, AlxNiyYz folyo kullanılarak birbirine

bağlanmıştır. SEM mikroskop incelemelerine göre elde edilen bağlar (özellikle SiC-TiB2 kompoziti ile ZrO2

arasında) oldukça iyidir (Şekil 14). Eğer kaynaklama, diffizyon bağlama gibi geleneksel yöntemler ile yüksek

sıcaklıkta yapılsa idi bu durumda sistemde mevcut farklı seramiklerden dolayı oluşabilecek etkileşimleri azaltmak

için özel atmosfer koşullan sağlanması gerekecekti. Bu tekniğin gücü (diğer avantajlannm yanısıra) buradan

kaynaklanmaktadır ve doğru aratabaka seçildiği sürece hangi tür seramik malzemenin kaynaklandığı önemli

değildir. Benzer şekilde, aynı malzemeden çok katmanlı tabakalı yapıda rahatlıkla oluşturulabilir. Örneğin, çok

katmanlı SiC-TiB2 kompozitleri Ti folyo kullanılarak elde edilmiştir [15].

207


Şekil 13. Ti ile Kaplanan ve Al Folyo ile Kaynaklanan ZrO2 Seramiğinde Arayüzeyin TEM Görüntüsü (solda) veIntermetalik Kısmın Yüksek Büyütmedeki TEM Görüntüsü Dendirit Oluşumunu Göstermektedir (sağda)

Şekil 14. Uç Farklı Malzemenin Aynı Anda Kaynaklandığını Gösteren SEM Görüntüsü (üstte)SiC-TiB2/ WZrO2 Arasındaki Kaynağın Yüksek Büyütmedeki Görüntüsü (altta)

ve

208


3.3. Kaynaklann Termodinamik Analizleri

A12O3, ZrO2, SiC, Si3N4 ve SiAlON ile kaynaklama için kullanılan folyolar arasında olası reaksiyonlan saptamakiçin folyolarda mevcut elementlerin Ellingham diyagramları [1,16] kullanılmıştır (Şekil 15).

İOO Irtûll ı«nn j ıı ıı ıı 2«ni>

Icmp«raturv (Ki

500 1000 i 500 2000Tcmperoture <K)

Şekil 15. Folyolarda ve Seramiklerde Mevcut Elemetlerin Oksitlerinin Oluşumu için GerekliSerbest Enerjinin Sıcaklıkla Değişimi [1,16]

209


Bu diyagramlara göre, Al2O3-AlxNiyYz ve ZrO2-AlxNiyYz sistemleri için sadece yitriyum (Y), A12O3 ve ZrO2 ile ,

aşağıdaki reaksiyonlara girebilmektedir. f

A12O3+Y-»Y2O3+A1

3ZrO2+4Y -> 2 Y2O3+3Zr

Bu reaksiyonlar eğer gerçekleşti ise metalik Al ve Zr oluşmalıdır. Şekil 9'da gösterilen reaksiyon tabakasında

gözlenen küçük taneler üzerinde yapılan HREM, EDX ve STEM'de haritalama [3,14] incelemeleri bu küçük

tanelerin Al2O3-ATNi Yz sistemi için saf ve kristalin Al ve ZrO2-AlxNi Yz sistemi için Al-Zr olduğunu ve dolayısıyla

bu reaksiyonların gerçekleştiğini göstermektedir.

Serbest enerji diyagramlarına göre Si3N4 and SiAlON (SiAlON'un Si3N4 bazlı olduğu düşünülerek) Ti ile aksiyona

girerek aşağıdaki ürünleri oluşturabilir [ 1 ]: I

Si3N4 + 4Ti -» 4TİN + 3Si

Si3N4 + 5Ti -» Ti5Si3 + 2N2

Difüzyon bağlama ile elde edilen Si3N4-Ti kaynaklar üzerinde yapılan SEM çalışmalan 20^1X1 kalınlığında ve

TiSi, Ti5Si3 ve TİN içeren reaksiyon tabakası oluştuğunu göstermiştir [17]. Bu çalışmada, SEM çalışmalan baz

alınarak reaksiyon tabakası oluşmadığı ancak SEM incelemelerine göre difüzyon meydana geldiği ve mukavemet

değerlerinin iyi olduğu düşünüldüğünde TEM'de gözlenebilecek bir tabaka oluşmuş olabilir.

Ellingham diyagramları kullanılarak SiC-Al ve SiC-Ti sistemlerinde olası reaksiyonlar gözönünde

bulundurulduğunda (Şekil 3) [ 16], Ti ve Al'un her ikisininde SiC ile reaksiyona girebileceğini göstermektedir:

SiC + Ti -> TiC + Si

3SiC + 4Al-»Al4C3 + 3Si

Özellikle, SiC-Ti sistemi oldukça reaktif olup daha önce yapılan çalışmalarda arayüzeyde TİC, Ti5Si3 ve diğer

reaksiyon ürünleri tesbit edilmiştir [18].Ti3SiC2, TiSi2 ve Ti5Si(C) fazlan, vakumda SiC'ün Ti ile 1500°C'de

kaynaklandığında meydana gelmiştir. Kaynaklanmış SİC seramiklerin SEM'de (SEM'in ayırma gücü sınırlan

içerisinde) incelenmesi [19] arayüzeyde difüzyonun meydana gelmediğini, ancak Ti'un Al'a göre daha iyi

aratabaka olduğunu göstermiştir, fakat kaynak mukavemetleri ölçülmemiştir. Bu çalışmada ise Al ve Ti'un

benzer değerler verdiği saptanmıştır. Mukavemetinde iyi olduğu düşünülürse yukanda belirtilen reaksiyonlann

oluşmuş olabileceğini göstermektedir.

Burada cevaplanması gereken soru meydana gelen bu reaksiyon tabakalannın ve özellikle Y'un bağlanma

mukavemetine katkısı olup olmadığıdır. Son zamanlarda yapılan araştırmalar göstermiştir ki arayüzeylerin

mekanik özellikleri arayüzey reaksiyonlan ile kontrol edilebilir [20-22]. Al2O3-Ti sisteminde, reaksiyon olmaması

durumunda veya çok az olması halinde en yüksek mukavemet değerleri elde edilmiştir [21]. Arayüzeyde yeni

fazlamı oluşumundan kaçınılması gerektiği ileri sürülmüştür çünkü termal genleşme katsayılan arasındaki

uyumsuzluk gerilmelere sebep olmaktadır [ 1 ]. Buna karşılık, birbirine Ta+Ti aratabakası kullanılarak difüzyon

bağlaması ile kaynaklanmış Al2O3'te 5 um kalınlığında reaksiyon tabakası gözlenmiştir, fakat arayüzeyin kınlma

enerjisinde reaksiyon tabaka kalınlığının çok az bir etkisi olduğu gösterilmiştir [23]. Son olarak arayüzeyde

kimyasal reaksiyonlann iyi bir bağlanma için gerekli olduğu ancak fazla reaksiyon meydana gelmesinin de bağ

mukavemetini düşürdüğü ileri sürülmüştür [24].

210


4. SONUÇLAR

Kapasitör deşarj tekniği ile seramik malzemeler birbirine başarılı bir şekilde kaynaklanmıştır ve bu kaynakların

bağlanma mukavemetleri kayma testi ile arayüzeyleri ise mikroskop teknikleri ile incelenmiştir. Elde edilen en

önemli sonuçlardan bir tanesi kayma testi sonuçlanna göre güçlü bağların oluştuğu sistemlerde, seramik ile

aratabaka arasında reaksiyonlar meydana gelmektedir. Örneğin, alümina ile AlxNi Yz aratabaka arasında oluşan

reaksiyon zonunun EDX ile kimyasal analizi yapıldığında görülmüştür ki aratabaka Al, Y ve O2 içermekte buna

karşılık Ni içermemektedir ve tabakanın içerisinde reaksiyon ürünü olan Al, saf Al kristalleri halinde yer almaktadır.

Termodinamik hesaplamalara göre; alümina ile sadece Y reaksiyona girmektedir ve bu da EDX sonuçlannı

desteklemektedir. Benzer sonuçlar, ZrO2-AlxNiyYz ve Ti ile kaplanmış ve Al folyo ile kaynaklanmış sistemlerde

de görülmüştür. SiC-Ti, Si3N4-Ti ve SiAlON-Ti sistemlerinde ise arayüzeyde karşılıklı difüzyon olduğu ve

buna bağlı olarak da yüksek mukavemet değerleri belirlenmiştir. Kayma testinden sonra incelenen yüzeylerin

bazı kısımlarının seramik parçayı ıslatmadığı ve dolayısıyla seramiğe bağlanmadığı görülmüştür. Bu da

göstermektedir ki elde edilen kayma mukavemetleri gerçek kayma mukavemetlerini yansıtmamaktadır. Eğer

metal ile seramik arasındaki ıslatma artırılarak tüm yüzey metal ile bağlanabilirse, çok daha iyi bağlar elde

edilebilir. Bunun için yapılan denemelerde alümina Ti ile kaplanıp Al folyo ile kaynaklandığında elde edilen

numunelerde kaynak mukavemeti sadece Ti veya Al folyo kullanıldığında ki durumlara göre artırılmıştır.

Genel olarak, iyi bir bağlanma için, proses parametreleri öyle seçilmelidir ki, aratabakadaki metal ergimeli,

seramiği ıslatmah ve kimyasal olarak bağlanmalıdır. Ayrıca, bağ özelliklerinin optimizasyonu için aratabaka

metal kalınlığı, termal genleşme katsayısı ve termal kararlılığın kontrolü gereklidir. Bunların yanısıra, çok düşük

ya da çok yüksek enerji kullanımı durumunda yapışma gerçekleşmemektedir. Kullanılan enerji değeri çok

yüksek ise bağ oluşmadan arayüzeylerin metalizasyonu meydana gelir ve seramikler kırılır.

Bu sonuçlardan hareketle, bu teknik kullanılarak neler yapılabilir? Endüstride yaygın olarak kullanılan elektronik

paketleme, kapasitör ve aktüatörler kapasitör deşarj kaynaklama tekniği ile üretilebilir. Bu tekniğin katmanlara

(yüksek sıcaklık kullanılmadığı için) zarar vermemesi, yüksek sıcaklık olmamasının yanısıra sürenin çok kısa

olması sebebiyle altın ve gümüş yerine oksitlenmeye fırsat tanımadan bakır elektrot katmanları oluşturulması

sağlanarak maliyet düşürülecek ve iletkenlik artırılabileceği gibi elektronik paketlemelerde hermetik sızdırmazhk

sağlayacaktır.

Aynca, metal ve seramikler arasında oluşabilecek reaksiyonların belirlenmesi bilimsel açıdan ve bir çok endüstriyel

uygulama için oldukça önemlidir. Örneğin, çelik ve süperalaşım türü malzemeler seramik kesici uçlar ile

arayüzeyde oluşan reaksiyonlar nedeniyle işlenememektedir. Bu teknik ile kaynaklanan malzemelerin

arayüzeylerinin çeşitli mikroskoplar (özellikle yüksek ayırma gücüne sahip taramalı ve geçirimli elektron

mikroskobu) ile incelenmesi sonucu olası reaksiyonlar belirlenerek seramik kesici uçların da bu alanlara yönelik

olarak geliştirilmesi sağlanabilir.

TEŞEKKÜR

Bu çalışma esnasında yardımlarını gördüğüm Dr. D. Özkaya'ya, alümina numuneleri sağlayan A. Mission'a,

AbtNiyYz alaşımlarını sağlayan Dr. A. L. Greer'e ve bu proje için maddi destek sağlayan EPSRC (İngiltere) ve

TÜBİTAK (NATO-B2)'a teşekkür ederiz.

KAYNAKÇA

1. M.G. Nicholas, Joining of Ceramics. Chapman ve Hail, London (1990).

2. K.A. Yushchenko, V.S. Nesmikh ve I.V. Dubovetskii, in Adv. in Joining Newer Struct. Mat., 109 (1990).

3. S. Turan, I.A. Bucklow ve E.R. Wallach, J. Am. Ceram. Soc, 82, 1242 (1999).

4. K. Takaki, Y. Fujimaki, Y. Takada, M. Itagaki, T. Fujiwara, S. Ohshima, K. Oyama, I. Takahashi ve T.

Kuwashima, Vacuum, 65 457 (2002).

211


5. K. Takaki, Y. Takada, M. Itagaki, S. Mukaigawa, T. Fujiwara, S. Ohshima, K. Oyama, I. Takahashi ve T. jKuwashima, Surface ve Coatings Technology, 169-170 495 (2003). f.

6. S. Turan, LA. Bucklow, E.R. Wallach ve D. Turan Key Engineering Materials, 206-213 491 (2002).7. M. Singh, J. Mat. Sci. Letters, 17, 459 (1998).8. S. Turan, D. Turan, LA. Bucklow ve E.R. Wallach, Inst. Phys. Conf. Ser., 168 319 (2001).9. Xian AP J. Mater. Sci. 32 6387 (1997).10. SJ Glass, FM Mahoney, B Quillan, JP Pollinger ve RE Loehman, Açta Mater. 46 2393 (1998).11. M Gopal, M Sixta, LD Jonghe ve G Thomas, J. Am. Ceram. Soc. 84 708 (2001).12. S. Turan, D. Turan LA. Bucklovv, E.R. Wallach, Key Engineering Materials dergisine sunuldu.13. S. Turan, D. özkaya, LA. Bucklow ve E.R. Wallach, Inst. Phys. Conf. Ser., 161 79 (1999).14. S. Turan, Materials Science Forum, 294-296 345 (1999).15. S. Turan, IV. Seramik Kongresi, Türk Seramik Derneği Yayınları, 893 (1998).16. Computer Sofhvare "MTDATA HANDBOOK: THERMOTAB MODÜLE" by National Physical Labora- j

tory, Teddington, TW11 0LW, London, UK (1996). f17. J Lemus ve RAL Drew British Ceramic Transactions 99 200 (2000).18. S. Morozumi, M. Endo, M. Kikuchi ve K. Hamajima, J. Mat. Sci., 20 3976 (1985).19. J.G.P. Binner, P.A. Davis, J.A. Fernie ve I. D. Dubovetskii, J. Eur. Ceram. Soc, 15 1037 (1995).20. F.-S. Shieu, R. Raj ve S.L. Sass, Açta Metali. Mater., 38 2215 (1990).21. K.P. Trumble ve M. Rühle, Açta Metali. Mater., 39 1915 (1991).22. Y.-C. Lu, S.L. Sass, Q. Bai, D.L. Kohlstedt ve W.W. Gerberich, Açta Metali. Mater., 43 31 (1995).23. A. Bartlett ve A.G. Evans, Açta Metali. Mater., 41 497 (1993).24. R.E. Tressler, T.L. Moore ve R.L. Crane, J. Mat. Sci., 8 151 (1973).

ÖZGEÇMİŞ

Servet TURAN L^

1966 yılında Artvin Şavşat ilçesinde doğan Servet TURAN ilk, orta ve lise öğrenimini Şavşat'ta tamamladıktansonra 1988 yılında İstanbul Teknik Üniversitesi, Metalürji Mühendisliği Bölümünden mezun oldu. 1988 yılındabirinci olarak kazandığı Milli Eğitim Bakanlığı bursu ile 1990 yılında İngiltere'de Leeds Üniversitesi'nde SeramikMühendisliği üzerine yüksek lisansını ve 1995 yılında dünyaca ünlü Cambridge Üniversitesi Malzeme veMetalürji Mühendisliği Bölümünde doktora derecesini tamamlamıştır. Aynı yıl Anadolu Üniversitesi'nde öğretimÜyesi olarak göreve başlamış ve 1999 yılında doçentliğe yükselmiştir. 1998-2001 yılları arasında SeramikMühendisliği Bölümü'nde bölüm başkanı yardımcısı olarak görev aldıktan sonra 2001 yılında halen sürdürmekteolduğu Fen Bilimleri Enstitüsü Müdür Yardımcılığı görevine atanmıştır.

1996, 1997, 1999, ve 2001 yıllarında Tübitak, Brisish Council gibi çeşitli kuruluşların bursları ile CambridgeÜniversitesi'nde doktora sonrası çalışmaları bulunan Servet TURAN'ın Kasım 2002 tarihi itibariyle 40 tanesi .Uluslar arası Science Citation Index'çe taranan dergilerde olmak üzere 100'ün üzerinde yayını vardır ve bu tyayınlara 130'un üzerinde atıf yapılmıştır. v

2002 yılı Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Ödülü'nün yanısıra 40 yaşını aşmamış genç bilim adamlarınaverilen Tübitak Teşvik Ödülü (2000 yılı), Orta Doğu Teknik Üniversitesi Prof.Dr. Mustafa N. PARLAREğitim ve Araştırma Vakfı Teknoloji Teşvik Ödülü (2000 yılı), yine 30 yaşını aşmamış kişilere verilen Uluslararası Genç Mikroskopçular yarışmasında bir birincilik (1994 yılı) ve bir ikincilik (1995 yılı) ödülüne layıkgörülmüştür.

Güney Afrika Toz Metalürjisi Derneğinin ömür boyu fahri üyeliğinin yanısıra İngiltere'de Royal MicroscopicalSociety, Türk Seramik Derneği ve Türk Elektron Mikroskopi Derneği'nin üyesi olan Servet TURAN Amerika,İngiltere, Almanya, Fransa, İspanya, Belçika, Portekiz, Yunanistan, Güney Afrika, İskoçya, Çek Cumhuriyetigibi ülkelerde çok sayıda konferansta seminer vermiştir. Servet TURAN'ın ilgi ve çalışma alanı yeni seramik ve «kompozit malzemelerin geliştirilmesi, üretilmesi çeşitli tekniklerle karakterizasyonu ve ileri teknoloji seramiklerinin fkaynaklanmasıdır.

Futbol, Formula 1 ve fotoğraf (3F) tutkunu olan Servet TURAN 1996 yılında British Council'in desteği ileAnkara'da bir fotoğraf sergisi açmıştır.

212

kaynak teknolojisi 4 kongre kitabı

Documents