tig kaynağı- metod ve uygulama - ahmet ÇaliŞkanmakine2.kocaeli.edu.tr/kaynak/tigwelding.pdf ·...

59
TIG kaynağı- metod ve uygulama TIG kaynağı Tanım TIG ismi ABD’den gelir ve Tungsten Inert Gazın kısaltmasıdır. Tungsten – wolfram da denir – füzyon noktası 3300ºC’den yüksek olan, yani normalde kaynaklanan metallerin iki katı füzyon noktasına sahip olan bir metaldir. Inert Gaz aktif olmayan gaz yani başka elementlerle karışmayan gazdır. Almanya’da bu metod WIG kaynak olarak bilinir ve W wolfram anlamına gelir. TIG kaynak uluslararası standartlandırılmış bir tanımdır. DS/EN 24063’e göre bu kaynak işleminin numarası 141’dir. TIG kaynağının prensibi TIG kaynak elektrik arkın kaynak parçası ve tungsten elektrot arasında yanarak füzyon gücü ortaya çıkarttığı bir elektrik ark kaynak işlemidir. Kaynak işlemi sırasında elektrot, ark ve kaynak havuzu inert koruma gazı ile atmosferik havaya karşı korunurlar. Gaz nozulu ile koruma gazı kaynak alanına iletilir ve buradaki atmosferik havayı ortadan kaldırır. TIG kaynak diğer ark kaynak işlemlerinden kullanılan elektrot ile ayrılır çünkü bu işlemde MIG/MAG ve MMA gibi diğer kaynak işlemlerindeki gibi elektrot tüketilmez. TIG kaynak prensibi Eğer dolgu maddesi kullanmak gerekliyse, dolgu teli çıplak tel gibi otomatik ya da manuel olarak eklenir. Dolgu maddesinin eklenmesi 1 Ark Inert Koruma Gazı

Upload: ngongoc

Post on 22-May-2018

251 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

TIG kaynağı- metod ve uygulama

TIG kaynağı Tanım TIG ismi ABD’den gelir ve Tungsten Inert Gazın kısaltmasıdır.

Tungsten – wolfram da denir – füzyon noktası 3300ºC’den yüksek olan, yani normalde kaynaklanan metallerin iki katı füzyon noktasına sahip olan bir metaldir.

Inert Gaz aktif olmayan gaz yani başka elementlerle karışmayan gazdır.

Almanya’da bu metod WIG kaynak olarak bilinir ve W wolfram anlamına gelir.

TIG kaynak uluslararası standartlandırılmış bir tanımdır.

DS/EN 24063’e göre bu kaynak işleminin numarası 141’dir.

TIG kaynağının prensibi TIG kaynak elektrik arkın kaynak parçası ve tungsten elektrot arasında yanarak füzyon gücü ortaya çıkarttığı bir elektrik ark kaynak işlemidir.

Kaynak işlemi sırasında elektrot, ark ve kaynak havuzu inert koruma gazı ile atmosferik havaya karşı korunurlar.

Gaz nozulu ile koruma gazı kaynak alanına iletilir ve buradaki atmosferik havayı ortadan kaldırır.

TIG kaynak diğer ark kaynak işlemlerinden kullanılan elektrot ile ayrılır çünkü bu işlemde MIG/MAG ve MMA gibi diğer kaynak işlemlerindeki gibi elektrot tüketilmez.

TIG kaynak prensibi

Eğer dolgu maddesi kullanmak gerekliyse, dolgu teli çıplak tel gibi otomatik ya da manuel olarak eklenir.

Dolgu maddesinin eklenmesi

1

Ark

Inert Koruma Gazı

TIG kaynağında elektronların ve iyonların yer değiştirmesi

Elektron akışı çok hızlı bir şekilde meydana gelir ve kaynak parçasına çarptıklarında farkedilir miktarda ısı enerjisi oluştururlar.

İyon akışı elektrota çarptığında ise çok benzer enerji üretimi meydana gelmez.

Üretilen toplam ısı enerjisinin %30’u negatif kutupa bağlı olan elektrotun ucuna, %70’i ise pozitif kutupa bağlı olan kaynak parçasına gider.

Alternatif akım Alternatif akım voltajın saniyede 100 kez kadar polariteyi değiştirmesi ile oluşur.

Dolgu malzemesinin otomatik beslemesi

TIG Arkı Daha önce de bahsedildiği gibi TIG kaynaktaki füzyon enerjisi arkın kaynak parçası ve tungsten elektrot ara- sında yanması sırasında meydana gelir.

Tel besleme manuel ya da otomatik olarak yapılabilir.

DC TIG kaynakta tungsten elektrtot genelde negatif polariteye ve kaynak parçası pozitif polariteye bağlıdır.

Elektron teorisine göre ark tutuştuğunda negatif yüklü elektronlarla pozitif yüklü iyonlar birleşir.

Elektronlar negatif kutuptan pozitif kutuba giderken pozitif yüklü iyonlar tam tersi hareket eder.

Arkta elektronlar ve iyonlar arasında bir çarpışma olur ve bu çarpışma ısı enerjisi üretir.

2

Katod

Anot

Tungsten Elektrod

Ark

- kutup

+ kutup

Elek

tron

lar

İyon

lar

Tel makarası

Tel kılavuzu

Uygulama AvantajlarTIG kaynak işlemi sahip olduğu avantajlara bağlı olarak birçok uygulama şekline sahiptir: • Kaynak parçasına konsantre ısıtma sağlar • İnert koruma gazı sayesinde kaynak havuzuna efektif koruma sağlar. • Dolgu malzemesinden bağımsız olabilir. • Dolgu malzemeleri eğer alaşım doğruysa iyi hazırlanmış olmak zorunda değillerdir. • Cüruf ya da çapak olşumu olmadığı için kaynak parçasını yeniden temizlemeye ihtiyaç yoktur. • Ulaşılması zor olan bölgeler bile rahatça kaynaklanabilir.

Uygulama alanları TIG kaynağı genelde yüksek kalitede kaynak sonuçları gereken işlemler için kullanılır: • Offshore sanayii • Birleşik ısı ve güç alanları • Petrokimya sanayii • Gıda sanayii • Kimya sanayii • Nükleer sanayii

TIG kaynağı için malzemeler En önemli uygulama alanı: • Paslanmaz çelik ince malzemelerin kaynağı • Aluminyum • Nikel • Nikel alaşımlar

Kaynak kalitesindeki artan talep TIG kaynak maki- nalarını alaşımlı ya da alaşımsız ve ağır plakalarla ya- pılan kaynaklar ve küçük tüp kaynağında daha popüler hale getirmiştir.

TIG kaynağında ısı dağılımı

Elektrot yarı periyotta pozitif polariteye sahipken kaynak parçası da aynı yarı periyotta negatif polariteye sahip olur.

Polarite değiştikten sonraki yarı periyotta ısı enerjisi %50’si elektrotta %50’si kaynak parçasında olmak üzere dağılır.

3

- kutup

+ kutup

% 30

% 70

Aşağıdaki tablo hangi malzemelerle TIG kaynağı yapılabileceğini ve uygun polaritelerini gösterir.

Malzeme Alaşımsız çelikler Düşük alaşımlı çelikler

Krom/nikel Çelikler Krom çelikler

Bakır alaşımları

Nikel alaşımları Titanyum Kurşun Aluminyum alaşımları Magnezyum alaşımları

Akım tipi =

=

=

=

= = = = ~

~

Elektrot polaritesi -

-

-

-

-- - -

Kısaltmalar: = DC, ~ AC, - negatif, + positif

TIG kaynakta malzemelerin çoğu için doğru akımda negatif polariteli elektrot kullanılır.

Aluminyum ve magnezyumun doğru akımla kaynağı pek mümkün değildir. Bunun nedeni yüksek füzyon noktasına bağlı olarak oluşan ve malzemeleri kaplayıp kaldırılması da oldukça zor olan kalın oksit tabakasıdır.

Böylece aluminyum, magnezyum ve onların alaşımları genelde bu oksit tabakasını ortadan kaldırabilecek alter- natif akım ile kaynaklanırlar.

4

TIG Kaynak Ekipmanı

Konfigürasyon TIG kaynağında başarılı bir sonuç elde etmek ve tüm kapasitesini kullandırabilmek için her bir parçanın kendi fonksiyonu olan birçok farklı parçadan oluşan ekipmana sahip olmak gerekir.

TIG kaynak ekipmanı temelde aşağıdaki malzeme- leri içerir: • Kaynakçının arkı kontrol etmek için kullanacağı TIG torçu • Kaynak akımı için temelde gereken güç kaynağı • Kaynak akımı, ark ateşlemesi gibi ayarların kontrol sistemlerini kapsayan bir TIG ünitesi • Basınç azaltıcı valfli ve akışmetreli koruma gazı tüpü

1 2 3 4 5 6 7

Kaynak akımı kablosu Kaynak akımı kablosu TIG ünitesi için kontrol kablosu Koruma gazı TIG torçu için kaynak kablosu TIG torçu için kontrol kablosu + polariteli şase kablosu

Güç kaynağı ve TIG ünitesi tek gövdede

Birçok TIG kaynak makinası bu şekilde üretilmiş olduğundan hem güç kaynağı hem de TIG ünitesi bir gövde halindedir.

TIG Torçu TIG torçunun ana görevi kaynak akımını ve koruma gazını kaynak bölgesine taşımaktır.

TIG Torçu

TIG torçu kaynak kabzası ve elektronik izolasyon malzemesi ile örtülmüş torç boynundan oluşur.

Kaynak ekipmanının konfigürasyonu için örnek

5

Torç kabzası genelde kaynak akımını ve koruma gazını açıp kapatan bir tetiğe sahiptir.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Torç boynu Kabza Tetik Elektrod kepi Conta Elektrot iğnesi Isı koruması İğne tutucu Gaz nozulu

Elektrot iğnesi, elektrot kepi sıkıştığında elektrotun etrafında baskı uygulayarak sıkıca sarabilmek için parçalı bir yapıya sahiptir.

Elektrotun üzerindeki çok ağır akım yükünü engel- lemek için torç, elektrota yapılan akım transferinin elektrot noktasına çok yakın bir yerde yapılmasını sağlayacak şekilde geliştirilmiştir.

TIG kaynak torçu

6

Torç kısıtlı ve zor alanlarda kullanılacaksa resimde görülen uzun torç kepi kısasıyla değiştirilebilir.

Ancak kep genelde normal uzunluktaki bir elektrotu sarmak için çok uzundur.

TIG torçları ihtiyaç olan maksimum akım yüklerine ve istenilen sonuçlara göre farklı ebatlarda ve di- zaynlarda mevcuttur.

Torçun ebatı kaynak sırasındaki soğutma kapasi- tesine de bağlıdır.

TIG Torçunun Soğutulması Bazı torçlar da torçu soğutan koruma gazı olması durumuna göre geliştirilmiştir. Ancak, torç aynı zamanda çevreleyen havaya ısı verir.

Diğer torçlar soğutma tüpleri ile üretilir. Su soğutmalı torçlar genelde yüksek akım yoğunlukları ve AC kaynak için uygundur.

Genelde aynı akım yoğunluğu için üretilen bir su soğutmalı torç hava soğutmalı torçtan daha büyüktür.

7

Kontrol kablosu

Kaynak(akım) kablosu

Gaz hortumu

Bazı yeni TIG torçlarında torç kabzası üzerinde kaynak sırasında akım ayarının yapılmasını sağ- layan bir tetik vardır.

Gaz Lens Bir diğer gaz nozzle cinsi de gaz lensidir ve koruma gazının tel olukları içinden geçip gaz akışının daha uzun mesafede daha sabit ve düzgün olmasını sağlayan bir sisteme sahiptir. Gaz Nozul

Gaz nozulun görevi koruma gazını kaynak a- lanına iletip atmosferik havanın kaybolmasını sağlamaktır.

Gaz nozul TIG torçuna vidalanmıştır böylece gerektiğinde değiştirilmesi mümkündür. Genelde seramik bir malzemeden yapılmıştır ve ısıya da dayanıklıdır. Gaz nozulun ebatı genelde orifisin iç çapı ile belirtilir 1/16”.

Örnek Bir gaz nozulu no. 4’ün iç çapı 4/16” yani 6.4 mm.

Koruma gazı akışı

Uzun gaz akışının avantajı elektrotun daha uzun çıkıntıya sahip olması ve böylece kaynakçının daha güzel bir görüntü sağlayabilmesidir. Gaz dağıtıcı ile koruma gazı sarfiyatı da azaltılabilir.

Güç Kaynağı TIG kaynak güç kaynakları genelde 70-80V açık devre voltajına sahip olurlar.

Doğru akım ile kaynak yapmak için 400V şebeke volta- jının alternatif akımını TIG işlemi için uygun bir çıkışa doğrultan ve aynı zamanda akım yoğunluğunu kaynak- çının makina üzerinden ayarladığı değerlere göre değiş- tiren bir güç kaynağı kullanılır.

Modern kaynak makinaları DC modunda ve hatta hem AC hem DC modunda kaynak yapma yeteneğine sahiptir.

Normal gaz nozul ve gaz lensli gaz nozul

8

TIG Üniteleri TIG ekipmanının kontrol sistemi farklı fonksiyon- larla çok basit ya da gelişmiş olabilir.

En basit versiyonunda sadece akım kontrol edile- bilir ve koruma gazı TIG torçu üzerindeki küçük bir valften açılıp kapanabilir.

Daha gelişmiş TIG makinaları koruma gazını da kontrol edebilir böylece ark tutuşmadan önce kaynak alanına gönderilir ve kaynak akımı bitme- den önce koruma gazının etkilenmesini önler.

Bu hem tungsten elektrotun hem de kaynak havu- zunun soğutma sırasında atmosferik havadan korunduğu anlamına gelir.

Dahası, TIG makinalarının aynı zamanda tutuşma servisleri vardır ve bu fonksiyon elektrotun kaynak parçasına yapışmasını önler ve böylece elektrot noktasının zarar görmesi engellenmiş olur.

Bu tutuşma servisi frekansı saniyede 2-4 milyon periyot ve voltajı birkaç bin volta yükseltebilen yüksek frekans ünitesi (HF) olabilir.

Yüksek frekans ve voltaj elektrot noktası ve kaynak parçası arasında arkı transfer eden bir kıvılcım üretilir.

Bir başka tutuşma kontrolü sağlama şekli de tutuş- ma anında kısa devre akımını limitleyen bir ünite kullanmaktır. Böylece kaynak başladığında tungs- ten elektrot noktası yapışmadan doğrudan kaynak parçası üzerine konabilir. Kontrol elektrot kaynak parçasından kaldırışldığında yani ark ateşlendiğin- de kaynak akım yoğunluğunu arttırır.

Bu kontrolün LIFTARC ya da LIFTIG gibi farklı isimleri vardır.

LIFT metodu ile tutuşma

Tutuşmanın kontrolü ile ilgili başka olanaklar: • Eğim kontrolü kaynak başladığında kaynak akımını arttıran ve bittiğinde akımı azaltan bir fonksiyona sahiptir. Eğim kontrolü özellikle kaynak bittiğinde gözenek ve delik oluşumunu engellemesi açısından oldukça yararlıdır.

Eğim servisi

Akım palsı iki kaynak akımı seviyesinin önceden programlandığı anlamına gelir. Bunlar pals akımı ve baz akımıdır. Baz akımı sadece arka sahip olmak için gereken büyüklüktedir.

Baz malzemesinin füzyonu pals akımı mevcutken ortaya çıkar ve kaynak havuzu soğurken baz akımı vardır ancak ark kurulmuştur. Yüksek frekanslı tutuşma

9

Yukarı eğim Kaynak akımı Aşağı eğim

Pals ve baz akım periyotları ayrıca kontrol edilebilirlerdir.

Kaynak palslı modda yapıldığında kaynak görüntüsü kaynak hızına bağlı olarak birbirinin üstine binmiş punta görüntüsündedir.

Palslı TIG kaynağına bir örnek

Birçok çift akım makinaları alternatif akım eğimini daha karesel yapabilecek kontrol fonksiyonuna sahiptir ve pozitif ve negatif yarı-periyotlar arasındaki dengeyi de kurabilir.

Düzenlenmiş AC eğim görüntüsü

Aluminyum, magnezyum ve alaşımları ile TIG kaynak yaparken bu kontrol olanakları oldukça avantajlıdır.

10

Amperaj

Pals akımı

Baz akım

Pals akım zamanı Baz akım zamanı

Saniye

TIG Kaynak – Tungsten Elektrotların Bilenmesi

TIG kaynak için elektrotlar TIG kaynak için kullanılan elektrotlar genelde tungstenden yapılır.

Saf tungsten çok yüksek ısı rezistansına sahip olan bir malzemedir ve füzyon noktası yaklaşık 3,380oC’dir. Tungsteni metal oksit ile alaşımlamakla elektrotun iletkenliği arttırılabilir ve böylece yüksek akım yüklerine dayanıklı hale gelir.

Bu nedenle alaşımlı tungsten elektrotlar daha uzun ömre ve saf tungsten elektrotlara göre daha iyi tutuşma özelliklerine sahip olur.

Tungsteni alaşımlamak için en sık kullanılan metal oksitler: • Toryum oksit ThO2 • Zirkonyum oksit ZrO2 • Lantanyum oksit LaO2 • Seryum oksit CeO2

En çok kullanılan tungsten elektrotlar: • Saf tungsten yeşil ile işaretlenmiştir. Bu elektrot genelde aluminyum ve aluminyum alaşımlarının AC kaynağında kullanılır. • %2 toryumlu tungsten kırmızı ile işaretlenmiştir. Bu elektrot alaşımsız / az alaşımlı çeliklerin ya da paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılır. • %2 lantanyumlu tungsten mavi ile işaretlenmiştir. Bu elektrot TIG ile kaynaklanabilen bütün malze- melerin kaynağında kullanılmak için uygundur.

Elektrot Ebatları Tungsten elektrotlar 0.5 – 8mm arasında farklı çaplara sahiptir.

TIG kaynak elektrotları için en sık kullanılan elek- trot çapları 1.6 - 2.4 - 3.2 ve 4 mm.

Elektrot çapı akım yoğunluğu, ne tip elektrota ihtiyaç duyulduğu ve AC ya da DC olması baz alınarak seçilir.

Tungsten Elektrotlardaki Renk Göstergeleri Saf tungsten elektrotlar ve farklı alaşımlananlar aynı görünseler de aralarındaki farkı söylemek imkansızdır. Bu nedenle her tip elektrot üzerinde belirli bir renk göstergesi kullanılmaktadır.

Elektrotlar son 10mm’de belirli renklerle işaretlenirler.

Bileme Açısı TIG kaynakta iyi sonuç alınmasının başka bir şartı da tungsten elektrotun doğru bir şekilde bilenmiş olmasıdır.

DC ve negatif polariteyle kaynak yaparken elektrot noktası daha dar ve daha derin nüfuziyet profili sağlanması için daha konsantre bir arka sahip olunabilmesi açısından konik olmalıdır.

11

Aşağıdaki başparmak kuralı tungsten elektrot çapı ve onun bilenmiş nokta uzunluğu arasındaki ilişkiyi gösterir.

Küçük noktalı açı dar kaynak havuzu ve daha bü- yük noktalı açı daha geniş kaynak havuzu sağlar.

0.5mm çaplı yatay bir alan elde etmek için elektrotun ucunu köreltmek tungsten elektrotun ömrünü uzatır.

Yatay elektrot ucu

AC TIG kaynağı için tungsten elektrot kaynak sırasında yuvarlanır çünkü kaynak sırasında oldukça fazla yüklenir ve daha yarım globular bir forma sahip olur.

DC kaynak için bilenen tungsten elektrot örneği

Noktalı açının aynı zamanda kaynak derinliğinin nüfu- ziyeti üzerinde de etkisi vardır.

AC kaynak için tungsten elektrot

Noktalı açı ve kaynak havuzu arasındaki bağlantı

12

D = 2,5 mm.den az

D= 2,5 mm.den fazla

Yaklaşık 2xD kadar olmalı

Yaklaşık 1,5xD kadar olmalı

Tungsten Elektrotun Bilenmesi

Elektrotu bilerken ucu bileme diskinin yönünde olmalıdır. Böylece bileme izleri elektrotun uzunluk yolunda bulunacaktır.

Elektrotların ekstra iyi bilenmesini sağlamak için elektrotların bilenmesi için elektrot bileme makinasına sahip olmak gerekir.

Böyle makinalar çok iyi bileme izleri oluşmasını sağlayan yönlendirici elmas örtülü diske sahiptir. Genelde bu makinalar elektrotlar için ayarlanabilen bileme açısı ve böylece düzgün bileme sağlayan bir gerece sahiptir. Bu makinalar ayrıca, sağlık için çok zararlı olan tungsten tozunu filtre ederler.

Yanlış bileme Doğru bileme

Tungsten bileme makinası

13

14

TIG Kaynak – Koruma Gazı

Gazlar Koruma gazının birçok fonksiyonu vardır. Bunlar- dan biri atmosferik havayı ortadan kaldırmak ve böylece kaynak havuzuyla temasını engellemek ve tungsten elektrotun akkor haline gelmesini ön- lemektir. Dahası, koruma gazı arktaki akım ve ısı transfe- rinde de önemli rol oynar.

TIG kaynak için iki inert gaz kullanılır. Bunlar ar- gon (Ar) ve helyum (He) olup argon daha sık kul- lanılmaktadır.

İki inaktif koruma gazı birbiriyle karışabilir veya her biri azaltıcı etkisi olan başka bir gazla karışa- bilir.

Gazın azalması demek oksijenle birleşmesi demektir.

TIG kaynakla bağlantılı olarak iki azaltıcı gaz hid- rojen (H2) ve nitrojen (N2) kullanılır.

Koruma gazı kaynaklanacak malzemenin cinsine göre seçilir:

Kaynağın alt kısmını da korumak için azaltıcı N2/H2 gazlarının karışımını kullanmak yararlı olacaktır.

Koruma gazları kolay farkedilebilmeleri için stan- dardize edilmiş renklerle boyalı çelik silindirlerde temin edilir. Bu nedenle asıl silindirin ve üst kısmı- nın renkleri kullanılır.

Silindirin rengi Turkuaz

Turkuaz

Turkuaz

Kahverengi

Açık gri

Üst kısmının rengi Turkuaz

Kırmızı

Kahverengi

Kahverengi

Kırmızı

Ar

Ar/H2

Ar/He

He

N2/H2

Koruma gazı silindirlerindeki renk göstergeleri

Basınç Azaltıcı Valf ve Debimetre

Çelik silindirlerdeki basınç 200 – 300 bar arasındadır. Koruma gazı kullanabilmek için yüksek basınç uygun çalışma basıncına kadar azaltılmalıdır.

Basınç azaltıcı valf basıncı azaltmak için kullanılır. Basınç azaltıcı valf asıl silindir basıncının okunabile- ceği bir ölçü sistemiyle donatılmıştır. Ar

Ar/H2

Ar/He

He

x x

x

x

x

x

x x

x

x

x

x

Doğru koruma gazı seçimi

15

Alaşı

msı

z / a

z al

aşım

lı çe

likle

r

Pasl

anm

az ç

elik

ler

Nik

el a

laşı

mlı

Bakır

alaşım

Alu

min

yum

alaşı

mlı

TIG kaynakta istenilen gaz akışını ayarlamak için aşağıdaki resim debimetre ile donatılmış basınç azaltıcı valfi göstermektedir.

Bütün basınç azaltıcı valfler debimetre ile dona- tılmamıştır. Bazı tipler litre ölçüsü ile çalışabilir ya da ayrı akışmetreye sahip olabilirler.

Debimetreli basınç-azaltıcı valf

Debimetrede akan gazla yükselen ve litre/dakika- da gaz akışını okumayı sağlayan küçük bir top vardır.

Lütfen debimetrenin ölçü tüpünün dikey olarak yerleştirilmesi gerektiğini ve debimetrenin kullanılan tipte koruma gazı için dizayn edildiğini ve hatalı okuma gibi bir riskinin bulunduğunu unutmayınız.

Litre ölçülü manometre ile çalışan basınç azaltıcı valf

Direk olarak gaz nozulundan ölçen bir debimetre gaz nozulun başında bulunması istenen koruma gazı miktarını kontrol edebilir.

Gaz nozulundan direk ölçüm

16

Debimetre

Gaz nozulu

Koruma gazının miktarı gaz nozulun iç çapına bağlıdır.

Koruma gazı miktarı için gösterilen değerler

Çok fazla gaz miktarı gaz nozulundaki çıkış hızını arttırır. Bu enjektör etkisine bağlı olarak havanın koruma gazına dönmesine ve karışmasına neden olabilir.

17

Argon tüketimi (l/dak)

Gaz nozulunun iç çapı (mm.)

18

TIG Kaynağı – Kişisel Güvenlik

Isı ve Kaynak Işığı

Arktan emilen ışık gözlere çok zararlı olup göze kum kaçmış hissi yaratan “kaynak alması”na da neden olabilir. Isı emisyonu göz bebeğinde hasar oluşu- mu sonucu katarakta neden olabilir. Ark ışığı cilde de çok zararlıdır ve açık ciltte ciddi güneş yanıklarına benzer sonuca neden olur.

Ark kaynağı için tavsiye edilen kaynak filtresi yo- ğunluğu aşağıdaki gibidir. Bu tavsiyeler kılavuz gibi düşünülebilir. Yeni test metotları gözleri ko- rumak için >DIN5 yoğunluğunda kaynak filtresi oluşturmuştur

< 100 A100 - 300 A > 300 A

DIN 7- 9 DIN 10-11 DIN 12-14Işık ve Isıya Karşı Koruma

Kaynak Başlığı Kaynak koruması gözlerin ve yüzün ısı ve ışıktan korunmasıdır ve el koruması ya da kaynak başlığı şeklinde olabilir. Korumalar siyah, derecelendiril- miş filtre lensleri ile donatılmış olup ışığı azaltarak gözleri ark radyasyonundan korur. Siyah filtrenin önünde bu siyah yüzeyi de koruyan bir kapak daha vardır.

Kaynak Alanının Korunması Çalışma alanını koruyarak kaynakçı odadaki diğer insanları da kaynak ışığından koruyabilir. Dikkatli bakılırsa ark 10 metre uzaklıktan bile “kaynak alması”na neden olabilir. Bu nedenle çalışma bölgesine, özel hazırlanmış perdeler monte edilmelidir.

Çalışma KıyafetleriÇalışma kıyafetleri cildi ışık ve ısı radyasyonun- dan korur.

Koruma Filtrelerinin Tipleri Koruma filtrelerinin tipleri İngiliz ya da Avrupa standartları ile standardize edilmiş ancak genelde Alman standardı (DIN) ile tedarik edilmektedir. Filtre tipi arkın gücüne, odadaki ışığa ve kaynak- çının gözlerine göre seçilmelidir. Kaynak alanı- nın çevresi de uygun gölgeli olmalıdır. Böylece arktan emilen ışık kaynakçıyı rahatsız etmeye- cektir ancak kaynak alanının etrafının çok karan- lık olması da ark kurulduğunda etrafın görülme- sini zorlaştırır.

19

Çalışma Eldivenleri Çalışma eldivenleri elleri ve bilekleri ısı ve ışık radyasyonundan korur. Eldivenler genelde de- riden yapılır ve üst kısmı en az 120 mm uzunlu- ğunda olmalıdır. Eldivenler elektriksel güvenliğe bağlı olarak kuru tutulmalıdır (elektrikli sızıntı rezistansı en çok kuru eldivenlerdedir).

Kaynak Alması

EtkiArktan çıkan ve başka parlak parçalardan yansıyan ışık “kaynak alması”na neden olabilir. Kornea kurur ve yarılabilir. “Kaynak alması” çok rahatsızlık verici bir durumdur ve gözlere kum kaçmış hissi yaratır. Normalde “kaynak alması” kalıcı hasara neden olmaz ancak aynı ışığa sürekli maruz kalmak görüş gücünü azaltabilir.

Tedavi Soğuk kompres rahatlatır ve bazı merhemler anes- tezik etki yaratır. Eğer ağrı devam ederse size bir losyon ya da damla önerebilecek bir doktora başvur- manız gerekir. Bu tarz merhem ya da losyonlar göz- lerde anestezik etki yaratır ve bu etki nedeniyle bile- me tozları farkedilmeden göze kaçabilir.

20

Basınçlı Gaz Silindirleri

Kimyasal belirleme

Uygulama alanları Tüp rengi Bağlantı yiviİsim

Asetilen (gaz) Argon

Hidrojen

C2H2

Ar

H2

Kaynak, kesim ve benzeri

Silindirik Üst Bölüm Bölüm RG iç sağ

24, 32 WG dış sağ14 yiv/inç 21, 8 WG dış sağ 14 yiv/inç

Hava

Nitrojen

N2

Oksijen Teknik Oksijen, Teknik

O2

O2

Bütün metallerin koruma gazlı kaynağı Bütün kimyasal ve metal sanayii için azaltma – ve koruma gazı. Jeneratör soğutması

Plazma kaynak ve kesim Sıkıştırılmış hava Gaz hali: metal, kimya, gıda ve Elektro sanayileri için koruma Gazı Sıvı hali: soğutma ve dondurma

Gaz kaynağı Alevli kesim Kaynak, kesim, ve benzeri

RG iç sağ

24, 32 WG dış sağ14 yiv/inç

21, 8 WG dış sağ14 yiv/inç 21, 8 WG dış sağ 14 yiv/inç

Basınçlı silindirler baş aşağı olma, devrilme, düşme ve ısıya (güneş ışıkları ve kaynama sistemlerinden gelen ısı) karşı mutlaka korunmalıdırlar. Kolay ulaşılabilen ve kolay hareket ettirilebilen bir konumda olmalıdırlar. Basınçlı silindirlerin tutulduğu yerlerin girişlerinde riskleri gösteren bir işaret olmalıdır.

Silindirlerin taşınması Silindirler uygun ve güvenli bir şekilde arabalarla taşınmalıdırlar.

21

Açık gri

Açık gri

Siyah Beyaz

Yeşil Siyah

Açık mavi Beyaz

Açık mavi Beyaz

Kırmızı kahverengi

22

TIG kaynakta elektrik güvenliği

Elektrik akımı ve riskleri

Elektrik büyük bir avantaj ama kontrol edilmesi zor bir unsurdur. Elektrik ark kaynağı elektrik tehlikesi gerekli önlemler alındığında oldukça azdır.

Açık devre voltajı Kaynak ekipmanı akım elektrik direktiflerinde belirtildiği gibi mevcut açık devre voltajlarını fark edebilmelidir.

Manuel ya da yarı otomatik uygulamalar için ekipman: • Alternatif akım - 80 V (efektif değer) • Doğru akım dalga voltajı > 10% 80 V (efektif değer) • Doğru akım dalga voltajı < 10% 100 V (ortalama değer) • Özel kullanım için taşınabilen ekipman - 70 V (efektif değer)

Şebeke Voltaj Sağlayıcısı230 ya da 400 V oldukça tehlikelidir ancak normalde şebeke voltajıyla doğrudan temas da gerçekleşmemektedir.

Hasarlı İzolasyon Ana kablonun hasarlı izolasyonu sızıntılara ve tehlikeli temaslara neden olabilir.

Toprak Koruması Bütün makinalar özellikle de eski tip olup çift izolasyonlu olmayanlar mutlaka topraklanmalıdır.

Kaynak Ekipmanının Bakımı Normal yırtılma ve hasarları düzeltebilmek için kaynakçı günlük kontroller yapmalıdır. Ekipman aynı zamanda kullanım güvenliği ve operasyon koşulları için düzenli olarak bakımdan geçiril- melidir.

TIG Kaynakta Elektrik Güvenliği

Güç KaynağıHem doğru hem de alternatif akımlı güç kaynak- ları TIG kaynağı için kullanılır. Bu güç kaynak- larının açık devre voltajları örtülü elektrotlarla yapılan normal ark kaynağı ekipmanları ile nere- deyse aynı aralıklardadır.

Kaynak makinası genellikle arkın tutuşması için yüksek frekans servisi ile de donatılmıştır.

Eğer makina yüksek frekans servisi ile donatıl- mamışsa örtülü elektrotlarla yapılan normal ark kaynağı direktiflerine göre de kullanılabilir. An- cak eğer makina yüksek frekans hizmeti ile dona- tılmışsa elektrik riskleri artmış demektir bu neden- le de sadece kuru ortamlarda kullanılmalıdır.

23

İlk Bağlantı

Şebeke Bağlantısı Şebeke bağlantıları makinaya özellikle de kaynak makinalarına eğitimli kişiler tarafından yapılmalıdır. Kaynak makinalarının montajı yapılırken genellikle iki hata oluşur: • Kabloların yanlış bağlantıları • Kayıp ya da yanlış takılmış kablo guddesi

Örneğin, kaynak makinasının üç mengenesine üç- kutuplu kablo bağlanması gibi durumlarda yanlış bağlantı oluşur. Bir faz ya da toprak bağlantısı yanlış olabilir bu nedenle makinanın kasası da canlı (elektrik yüklü) olur ve böyle bir durumda makinaya dokunmak çok tehlikelidir.

24

Yanlış Doğru

İkincil Bağlantı

Kablolar ve Bağlantılar Bütün kablolar ve bağlantılar izole edilmelidir. Bu bütün bağlantıların izolasyonlu birleştirmeler ile yapılması ve çok sık görülmemekle birlikte metal kablo ringlerinin de cıvata ile tutturulması demektir.

Eğer kablonun izolasyonu hasarlıysa kablo değiş- tirilmeli ya da izolasyon onarılmalıdır. Elektrik ark kaynağında kablonun çapraz geçişinin mevcut devreye göre yeterince büyük olması çok önemlidir.

Yırtık özler, çok ince kablolar ya da zayıf anahtarlar düzensiz kaynak akımı sağlar ve zararlı sonuçlar yaratacak istemsiz ısınmalara neden olur.

25

26

TIG Kaynak – Duman Üretimi

Kaynak Dumanları ve TIG Kaynakla ilgili Genel Bilgiler TIG kaynağın başında neredeyse hiç ya da çok az kaynak dumanı çıkar. Ancak bu TIG kaynağın herhangi zararlı maddeler çıkarmadığı anlamına gelmez.

Solunan havanın konsantrasyonunu etkileyen farklı faktörler vardır, ör. Akım yoğunluğu, çelik kalitesi (alaşımsız, düşük alaşımlı ve yüksek alaşımlı çelikler)

Ozon Ozon havadaki oksijen TIG kaynağındaki gibi ultraviyole radyasyonlarına maruz kaldığında ortaya çıkar. UV-radyasyonunda ozonun ortaya çıkmasını sağlayan birkaç dalga uzunluğu aralığı vardır. Bu dalga uzunluklarının en verimli bölüm- leri 130 – 175nm arasında olup en yakındaki hava katmanı tarafından koruma gazının içinden absor- be edilir ve büyük miktarlarda ozon üretilir. Bu oksijendeki yüksek emiş yüzünden meydana gelir. Koruma gazında hiç emiş yoktur ve dolayısıyla hiç ozon üretimi de yoktur. Ozonun TLV’si 1.0 PPM’dir.

Kaynak Dumanı ve Gazlar Azotlu Gazlar Koruma gazı ile kaynak yaparken azotlu gazlar ortaya çıkar. Bu gazlar nitrojen ve oksijen arasın- daki kimyasal tepkimelerin ürettiği yüksek miktar- da ısıdan dolayı meydana gelir.

Azotlu gazlar aynı zamanda nitrik oksitler ve başka isimlerle anılan elementlerin ortak adıdır.

Sadece bu ikisinin sabit TLV’si vardır (Eşik LimitDeğeri). Nitrojen oksitin TLV’si (NO) 25 PPM. Nitrojen dioksitin TLV’si (NO2) 3 PPM.

Eğer nitrojen dioksit ve ozon karışırsa (ki TIG kay- nağında olan budur) ortaya diğer azotlu gazlardan daha zehirli olan nitrojen pentoksit çıkar.

Azotlu gazlar sadece hafif tahrişlere neden olur ve bunu kısa zaman içinde anlamak çok mümkün değil- dir. TLV’den yüksek konsantrasyonlara maruz kalın- dığında bu birleşim ciğerlere pulmoner ödem gibi daha büyük zarar verir.

Azotlu gazların aksine ozon kendine has kokusu sayesinde oldukça kolay farkedilebilir. Düşük konsantrasyonlarda bile ozon gözleri çok rahatsız eder ve solunumla ilgili problem yaratır. Baş ağrısı ve hal- sizliğe neden olabilir ve uzun süre maruz kalınırsa akciğer fonksiyonlarında azalma bile görülür.

Demir OksitDemir, çelikteki en önemli elementtir. Demirin ısıtılma- sı içinde demir oksit bulunan duman oluşumuna neden olur. Çok miktarda demir oksitin solunması akciğer fonksiyonlarında azalmaya neden olur.

27

Koruma gazı

UV-radyasyonE

lekt

rod

Gaz nozulu

Hava katmanında ozon üretimi yoğundur

Mangan Mangan, mangan içeren çeliklerin kaynağından sonra ortaya çıkar ör. alaşımsız ve az alaşımlı çelikler... Mangan başağrıları, zayıflık, iştahsızlık ve uyku problemleri gibi sonuçlara neden olarak beyni etkiler.

Mangan solunumla ilgili bütün unsurlar için de çok zararlıdır ve zatürre riskini arttırır. Yüksek konsan- trasyonlu olanları da metalik duman oluşturur.

Krom Düşük ve yüksek alaşımlı çeliklerde kaynak yapıldı- ğında krom da açığa çıkar. Krom 3 ve Krom 6 arasın- daki farklar aşağıda belirtilmiştir:

Krom 3 için TLV 0.5 mg/m3.Krom 6 için TLV 0.02 mg/m3.

Hem krom 3 hem de krom 6 alerji oluşumuna da neden olurlar ör: paslanmaz çelik kaynağında yüzde döküntü- lere neden olabilir. Krom 6 solunum yollarına ciddi hasarlara neden olur ve ağız, geniz ve boğazda yaralara neden olabilir. Aynı zamanda kronik bronşit riski de vardır. Krom 6 aynı zamanda kanserojen içeriklidir.

Nikel Nikel düşük ve yüksek alaşımlı çeliklerin kaynağında ortaya çıkar.

Nikelin TLV’si 1 mg/m3 (zor çözünen bileşimler) Nikelin TLV’si 0.1 mg/m3 (çözünen bileşimler).

Nikelin alerji yapma riski çok yüksek olup astım benzeri hastalıklara da neden olabilir. Nikel de aynı zamanda kanserojen içeriklidir.

Konsantrasyon PPM (parts per million) cm3/m3 ya da mg/m3 ile belirtilir.

TLV’ler elementlerin şu anda bilinen etkileri baz alınarak hesaplanmıştır. Bu etkilerle ilgili yeni bil- giler edinilmesi durumunda TLV’ler de revize edile- ceklerdir. TLV’ler zararlı ve zararsız konsantrasyon- lar arasında kesin limitler olarak düşünülmemelidir çünkü böyle limitler yoktur. Sadece hava kirliliğini TLV seviyesine düşürmek de eşit olarak düşünülme- melidir.

Hava kirliliğine neden olan bir elementin TLV seviyesi sağlığa zararlı olsa bile hava kirliliğini TLV’lerden farklı tutmaya çalışmak her zaman kesin ve doğru sonuçlar vermez.

Eşik Limit Değerlerini Aşmak Genelde TLV’ler 8 saatlik bir çalışma günü için izin veri- len en yüksek ortalama konsantrasyon değerleridir. Ancak eğer konsantrasyonlar genelde TLV’lerin altında kalıyorsa bazı TLV aşma miktarlarına izin verilebilir çünkü zamana dayalı ortalama TLV yine limitler içinde kalacaktır. Ancak bu aşma miktarında çalışma saatleri de önemli olup günlük toplam çalışma saati standartların altında ise TLV aşımına izin verilmemelidir.

Her durumda ne kadar zaman ve ne kadar aşmanın mevcut olduğuna dikkat edilmelidir.

Aşağıdaki tablo15 dakikalık periyotlardaki ortama TLV’ yi geçmeksizin TLV aşma miktarlarını göstermektedir. Aşağıdaki figürler sadece başparmak kuralı ile anlaşılır.

GV < 1 1 < GV < 10 10 < GV < 100 100 < GV < 1.000

İzin verilen aşma 3 X GV 2 X GV 1.5 X GV 1.25 X GV

Hijyenik Limit Değerleri

Eşik Limit Değerleri (TLV)Danish National Labour Inspection kaynakçıları koru- ma altına alabilmek için solunan havadaki zararlı ele- mentlerin en yüksek izin verilen konsantrasyonları için eşik değerleri belirlemiştir (TLV). TLV bir gün içinde solunan havadaki zararlı elementlerin izin verilen en yüksek miktarlarının ortalamasını gösterir.

28

Aşağıdaki izin verilen aşma tablosunu hesaplarken PPM gazlar ve buhar için ve mg/m3 parçalar (toz dumanları ve sis) için kullanılır.

TLV esası = 1 PPM bu nedenle 15 dakikalık periyotlar için maksimum 1x3= 3PPM’e izin verilebilir. TLV esası = 10 PPM bu nedenle maksimum 10x2= 20PPM’e izin verilebilir. Ve son olarak TLV esası = 50 PPM bu nedenle maksimum 50x1,5= 75PPM’e izin verilebilir. İzin verilen günlük TLV aşma değerleri zamana bağlı ortalama TLV değerine göre hesaplanmaktadır.

Eşik Limit Değeri Demir oksit Krom 3 Krom 6 Mangan Nikel, zor çözünen bileşimler Nikel Çözünebilen bileşimler Nitrojen oksit Nitrojen dioksit Ozon

PPM

- - - - -

-

25.03.0

0.1

TLV tablosu

mg/m3

3.5 0.5 0.02 1.0 1.0

0.1

30.05.6

0.2

Havalandırma iki gruba ayrılabilir: • Konfor havalandırma • İşlem havalandırması

İşlem havalandırması sağlıklı ve güvenli bir çalışma ortamı hazırlamak demektir. Öte yandan konfor hava- landırma ise iyi bir çalışma ortamı için en iyi koşulları sağlamak için yapılan refahı arttırıcı daha düzenleme yoluna giden bir işlemdir. Daha önce de bahsedildiği gibi istenmeyen bütün etkilerin hava kirliliği şeklinde görünmesini engeller.

İşlem havalandırması üç büyük gruba ayrılabilir: • Kaynak alanının havalandırması • Kaynak kabininin havalandırması • Genel havalandırma sistemi

Kaynak dumanını ortadan kaldırmak için üç havlandır- ma tipini de mümkün olduğunca çok kullanmak gerekmektedir.

Kaynağın sonucu olarak meydana gelen hava kirliliğine çözüm bulunmadan kaynak işlemlerinin yapılmaması gerekir. Mümkünse kirli hava kaynakçının soluyacağı seviyeye gelmeden ortadan kaldırılmalıdır ve boş havaya karıştırılmalıdır. Eğer içerideki üretim hatlarında kaynak dumanlarının ortadan kaldırılması mümkün değilse odanın havalandırma sistemi hava karışımının hijyenik limitleri aşmayacağı seviyeye göre yeniden düzenlenmelidir.

Hava Kirliliği Nasıl Önlenir İşlem Havalandırması İşlem havalandırması atölyedeki hava kirliliği için gerekli olan en önemli teknik terimlerden biridir. Ancak bu her bağlantıda havalandırmanın da çalışma çevresinin gelişimi için gerekli olduğu anlamına gelmez. İyi bir havalandırma sistemi ile her seferinde gelişme yoluna gidilmek zorunda kalınmaz ve böylece problem daha çıkmadan engellenmiş olur.

29

Kaynak alanının havalandırması Kaynak alanının havalandırması kirli havanın üretildiği yerden giderilmesi için mevcut olan bir ha- valandırma sistemidir. Bu tip havalandırma birçok değerli avantaja sahiptir çünkü bu sistem genel hava- landırma sistmeinde yapılacak olan işlemleri azaltır ve genel havalandırma sistemine kıyasla daha iyi ortam havasına sahip olma şansı sunar.

Kaynak alanı havalandırma sistemine ihtiyaç duyulmasının nedenlerinin başında çok verimli olması, kullanım kolaylığı, az ses üretimi ve kaynak işlemi üzerinde herhangi negatif etkiye sahip olmamasıdır. Eğer bu ihtiyaçlar ve sonuç arasında uyuşma yoksa duman emme ünitesi kullanılmaz ve yapılan yatırımlar boşa gider.

Mevcut duman emme üniteleri çok farklı dizaynlarla sunulmaktadır ör: swivel kolu, her zaman yapılan kaynak ya da kesme işlemlerine adapte edilebilen esnek hortum...

30

Emme ünitesi

Emme ünitesi Mıknatıs

Esnek hortum

Emme ünitesine giden esnek hortum

Emme ağızı

Duman emmeli maske

Emme ünitesi

Kaynak kabininin havalandırılması Yukarıda bahsedilen havalandırmaya ek olarak duman emme sistemleri kabinlerde de kullanılabilir. Bu tip havalandırma sadece kabin içini havalandırır. Bu tepesinde duman emme ünitesi olan bir masa da olabilir.

Genel havalandırma Genel havalandırma sistemi çalışma ortamındaki genel havanın mümkün olan en iyi seviyeye gelmesini sağla- mak için kullanılır.

31

32

TIG Kaynak – Dolgu Malzemeleri – Kaynak Teknikleri

Dolgu Malzemeleri

Kaynak sırasında torç kaynak yönüne 80 - 90º dik açıyla yaklaşıyor olmalıdır.

Dolgu teli baz malzemeye 10-20ºlik bir açıyla sürü- lüyor olmalıdır.

Kaynak metodu MIG/MAG kaynağa oldukça benzer olup sol taraftan yapılan küçük dalma hareketleri ile yapılır.

Dolgu telindeki her türlü kirlenme ve oksitlenme kaynak havuzunu kirletir.

Kaynakçının kirli, yağlı ya da nemli dolgu telleri kullanmaması çok önemlidir.

Yağ ve kir çoğunlukla kullanılan kirli eldivenlerden gelmektedir. Bu nedenle dolgu telini kaynaktan önce aseton gibi bir malzeme ile silmek iyi bir fikir olabilir.

Hem dolgu telindeki hem de kaynak alanındaki yağ ve nem gözenek, hidrojen çatlakları gibi kaynak hatalarına neden olabilir.

Bu erimeyi önler ve hala sıcak olan telin hava ile temas ederek oksitlenmesini engeller.

Kaynak sırasında dolgu telini gaz nozulundan gelen gaz akışı ile aynı hizada tutmak çok önemlidir.

33

Kaynak yönü

10-20°

80-90°

Kaynak yönü

34

Uç Kaynaklarında Görülen Hatalar

Giriş Teknolojik gelişmeler çelik malzemelere olan talep- lerin arttığını ve bu nedenle gerginlik kuvveti daha da gelişmiş yeni malzemelerin üretildiğini ve bu gelişmelerin sürekli olduğunu gösterir.

Bu yeni malzemelerin kullanımı kullanılan malze- melerin ebatlarının küçülmesini sağlamaktadır. Böylece eskiden 8mm plaka kullanmanız gerekirken şimdi 6mm kalınlığındaki plakalarla da istediğiniz kaynak sonucunu alabilmek mümkündür.

Uç kaynağı yaparken eğer malzeme ebatı küçülmüşse, kaynak alanı da küçülür.

Bu gelişmeler bölgesel olup genel kaynak kalitesine olan talebi arttırmaktadır.

Kaynağa olan talepteki artış TIG kaynağın daha çok kullanıldığı anlamına da gelmektedir.

Kalite talepleri öncelikle mühendisler, kaynak teknis- yenleri ve kaynakçı tarafından yapılmaktadır. Mühendis imalatın genel dizaynından sorumludur.

Kaynak teknisyenleri doğru kaynak metodunu belirle- mek, kaynak prosedürlerini detaylandırmak ve iç kontrolü yapmaktan sorumludur.

Kaynakçı mevcut kaynak işini yürütür ve bu nedenle kaynağın kalitesinden sorumludur.

Her ne kadar kaynak işiyle alakası olan herkes sorumluluklarının bilincinde olsa da kaynak hata- ları meydana gelebilir.Bu nedenle hataların oluştuğu bölüm kaynakçının sorumlu olduğu kaynak işlemi bölümü olsa bile oluşacak hatalar için kaynakçı suçlanmamalıdır.

Aşağıdaki bölümlerde kaynakçının sebep olabile- ceği uç TIG kaynaklarındaki hatalardan bahsedile- cektir.

DS/ISO 6520 Kaynak Hatalarının Belirtilmeleri ve Tanımları DS/ISO 6520 kaynak sırasında oluşan hataların tanımları ve belirtilmeleri için geçerli olan bir ulus- lararası standarttır.

Standart, görünen ve kontrol edilemeyen hatalar da dahil olmak üzere bütün hataları kapsar.

Hata tipleri 6 temel gruba ayrılmıştır: • Çatlaklar • Gözenekler • Enklüzyonlar • Füzyon ve nüfuziyet eksikliği • Şekilsizlik • Yukarıdaki grupların hiçbirine ait olmayan diğer hatalar

Standart bütün hataları şekillerle açıklamıştır.

35

Kaynak Hataları Sütun 1

Sütun 2

Sütun 3

Sütun 4 Sütun 5 Sütun 6

Bütün hata tiplerini bir numara ile belirtir Radyografik değerlendirme ile alakalı harf Gruplarını belirtir IIW (Uluslararası Kaynak Enstitüsü) Hata belirtilmesini Danca, İngilizce ve Fransızca’da gösterir. Almanca belirtmeler Ek B’dedir. Açıklamayı İngilizce gösterir Açıklamayı Danca gösterir Daha fazla açıklama gerektiğinde yapılan şekilli gösterimdir.

ÇatlaklarTIG kaynağıyla alakalı çatlaklar çok nadir görülür ancak bazen hem dikey hem yatay çatlaklar görü- lebilir. Çatlaklar kaynak metalinde ısıdan etkilenen bölgedeya da ana metalde görülebilir.

DS/ISO 6520 hataların büyüklükleri için herhangi bir gereksinime sahip değildir ve bu nedenle bir kaynağın değerlendirmesi için uygun değildir.

İşaretlemenin göstergesinin görünen değerlendirmesi DS/R 325 ile yapılmıştır.

Hata tipi no. 100

36

TIG kaynağında en sık görülen çatlaklar bitiş kraterindegörülür ve krater çatlağı adı verilir.

DeliklerDS/ISO 6520’ye göre delikler yanlış gaz kullanımından dolayı oluşur.

Delikler bazen bu hatanın oluşumuna bağlı olan birçok nedenden dolayı TIG kaynağında da görülür.

Hata tipi no. 104 Hata tipi no. 200

Çatlak oluşumunun nedenleri:• Slope down fonksiyonunun kullanılmaması ya da hatalı kullanımı • Çok küçük ya da fazla dikiş • Yanlış kaynak sırası • Kaynak alanının çok hızlı soğuması • Ön ısıtma ve son ısıtma uygulamalarının yapılma- ması ya da yanlış yapılması

Gözenek oluşumunun nedenleri: • Az ya da saf olmayan koruma gazı • Olukların ve dolgu tellerinin yanlış temizlenmesi • Koruma gazı akışının yanlış ayarlanması • Torçun yanlış eğimle kullanılması • Yanlış boyutta gaz nozulu kullanımı • Kaynak sonunda koruma gazının çok hızlı devreye girmesi • Duman emme ünitesinin yanlış yere kurulumundan dolayı oluşan hava akımı • Sızıntı yapan hortum bağlantıları • Kaynak öncesi TIG torçunun yetersiz havalandırıl- ması

37

Büzüşen Delikler Büzüşen delikler de kaynak sonunda oluşur.

Tungstendeki bu enklüzyonların nedenleri: • Tungsten elektrotun ucu kaynak havuzuna ya da oluklara değmiş olabilir. • Elektrotun ucu yanlış açıyla bilenmiş • Elektrotun tipi ve çapı yanlış • Çok uzun yapışma mesafesi

Füzyon ve Nüfuziyet Yetersizliği Füzyon ve nüfuziyet yetersizliği kaynak metali ve ana metal ya da kaynak bölümleri arasındaki füzyon yetersiz olduğunda ortaya çıkan bir hatadır. Füzyon yetersizliği tabanda da meydana gelebilir. TIG kaynak metodunun yüksek nüfuziyet yetene- ğine bağlı olarak bu hata TIG kaynakta çok sık görülmez.

Hata tipi no. 202

Bu hata kaynak metali çok hızlı katılaştığında oluşur.

Bu durum kaynak akımına kaynak metalinin daha yavaş katılaşmasını sağlayan slope down fonksiyonu uygulanarak giderilebilir.

Metal Enklüzyon Tungstenin enklüzyonu TIG kaynağın en büyük problemlerinden biridir.

Kaynaktaki tungstenin enklüzyonu tungstenin genleşme katsayısı çelikten farklı olduğu için çatlaklar sonucunda oluşur.

Hata tipi no. 400

Füzyon ve nüfuziyet yetersizliklerinin oluşma nedenleri: • Çok az akım yoğunluğu • TIG torçunun yanlış eğim açısı ile tutulması • Dolgu telinin çok fazla sürülmesi • Dolgu telinin çapının çok büyük olması

Hata tipi no. 304

38

Kaynak kökünde füzyon yetersizliği Bu hata kaynak kökündeki nüfuziyet tamamlan- mazsa ortaya çıkar. TIG kaynak metodunun yük- sek nüfuziyet yeteneğine bağlı olarak bu hata TIG kaynakta çok sık görülmez.

Undercut (yanal kesik) oluşumunun nedenleri:• Çok yüksek kaynak akım yoğunluğu • Çok uzun ark • TIG torçunun yanlış eğimde tutulması • Dolgu telinin azlığı • Dolgu telinin yanlış yere sürülmesi

Kaynak Malzemesinin Fazlalığı Kaynak malzemesinin fazlalığı kaynak sonucunun undercut (yanal kesik) gibi bir görüntüye sahip olmasına neden olur.

Dahası kaynak malzemesi fazlalığı gereksiz kaynak masraflarına da neden olur.

Hata tipi no. 402

Kaynak kökündeki füzyon yetersizliği oluşumunun nedenleri: • Kaynak hazırlıklarının yanlış adaptasyonu • Çok büyük “kök burnu” (V-hazırlığının ucunun bileme yoluyla yeterince körleştirilmemesi) • Çok küçük kaynak akım yoğunluğu • TIG torçunun yanlış eğim açısı ile tutulması • Çol büyük tel çapları

Hata tipi no. 502 Undercut (yanal kesik) Undercut (yanal kesik) kaynak metali ve ana metal arasında hem önde hem arkada oluşabilir.

Kaynak malzemesi fazlalığı genelde dolgu telinin fazla olmasından dolayı oluşur.

Hata tipi no. 501

39

Aşırı Nüfuziyet Aşırı nüfuziyet kaynak metalinin kaynak metali ve ana metal arasında bir yerden fışkırması ve o böl- genin zayıflaması sonucunda oluşur.

Eksik doldurulmuş hazırlığın oluşma nedenleri:• Dolgu telinin yetersiz kalması • Dolgu telinin yanlış sürülmesi • Çok sıcak kaynak

Kökün BükülmesiKaynak metali sertleşirken kökteki uç kaynaklarında büzülmelerden dolayı dar oluk oluşmasıdır.

Hata tipi no. 504

Aşırı kök nüfuziyetinin oluşma nedenleri: • Çok yüksek kaynak akımı • Çok büyük “kök burnu” (V-hazırlığının ucunun bileme yoluyla yeterince körleştirilmemesi) • Dolgu telinin yanlış sürülmesi • Orta ve bitiş noktalarında çok sıcak kaynak

Eksik Doldurulmuş Hazırlık Hazırlıkların eksik doldurulması kaynak metalinin depozite oranının yetersiz olmasına ve böylece kaynak metalinde kanal oluşumuna neden olur.

Hata tipi no. 515

Kök bükülmesinin oluşumunun nedenleri: • Dolgu telinin yetersiz sürülmesi • Orta ve bitiş kaynaklarında çok sıcak kaynak

Hata tipi no. 511

40

Metalurji – Paslanmaz Çelikler Paslanmaz Çelik Tipleri

Genelde Paslnamaz çelik, farklı alaşım elementleri ile alaşım- lanarak paslanmayı önleyecek hale getirilen bütün çeliklerin genel adıdır.

Ancak paslanmaya karşı dirençli çelikler de farklı maddelerle olan etkileşim nedeniyle paslanabilirler.

“Paslanmaz çelik” isminin yanlış olduğu düşünüle- bilir çünkü kromun da pasa karşı direnişli olmak için başka elementlerle alaşımlanmış haline de “paslanmaz çelik” denir.

İlerleyen bölümde alaşım elementlerinin kimyasal isimleri belirtilmiştir. Aşağıda kimyasal sembolleri ve isimleri bulabilirsiniz.

Cr C Ti Nb N Mo Ta

Krom Karbon Titanyum Niobyum Nitrojen Molibden Tantal

Paslanmaz çelikler demir, krom, nikel, mangan, molibden, titanyum, niobyum, karbon ve diğer elementlerin alaşımlarıdır.

Paslanmaz çelikler üç ana gruba ayrılır ve bununla birlikte aşağıdaki tabloda da görüldüğü üzere başka küçük gruplar da oluşabilir.

Gruplandırma kristal yapıya bağlı olarak yapılır.

Ancak gördüğünüz gibi prensipte iki grup vardır:• Krom alaşımlı tipler • Krom-nikel alaşımlı tipler

Krom- nikel alaşımlarında martensit olanlar yüksek karbon yoğunluğuna bağlı olarak sertleştirilebilirler. Diğer tipler ısı-uygulamaları ile sertleştiremezler.

41

Paslanmaz çelikler

Krom alaşımlılar

Krom-Nikel alaşımlılar

Krom alaşımlı Çelikler

Martensit Paslanmaz Çelikler Bu çelik grubu 0.1-1.0% karbon içeriğine sahiptir. Cr içeriği 13 - 18% arasında değişir.

Bu çelikler maryaslanan ve hava ile sertleşebilen cinstendir. Bu, çeliklerin ön ısıtma yapmadan kaynaklanamayacağı anlamına gelir. Bu nedenle bu çelikler makina çelikleridir.

Bu çelikler yumuşatılabilir dolayısıyla kesimle de çalışmaya hazır hale getirilebilirler. Isı şartlarına karşı dikkat çeken bir kuvvete ve gelişmiş paslanma karşıtı özelliklere sahiptir.

Bu çelikler pasa maruz kalan makinalarda kullanıla- bilir: • Valf şaftı • Pompa şaftı • Bıçaklar

Makina çelikleri makina bileşenleri olarak kullanılan çelik tipleridir: • Dingil • Vites makaraları • Valfler

Normalde bu çeliklerin kaynaklanabilmesi çok olası değildir ve bu nedenle bu çelikler başka yollarla birleştirilir.

42

Yumuşatma Yüksek miktarda sementit ya da karbür içeren çeliklerin soğuk deformasyonla kaynaklanması ve karbürün plaka şekilli formu yüzünden kesimi zordur.

Çelik A1 sıcaklığından daha aşağı bir sıcaklıkta yumuşatılır. Yumuşatma karbür plakalarının top gibi oluşumlara dönüşmesidir.

Genelde, ısı uygulamaları çelik milinde meydana gelir.

Yumuşatılmış malzemedeki büyük ve sert toplar daha yumuşak ferrit bazlı malzemelere dönüşür.

Sertlik azalır ve yumuşaklık/eğilebilirlik artar.

Demir Bazlı Cr-alaşımlı Paslanmaz ÇeliklerBu çelikler eğer C’nin ve Cr’nin yüzdeleri aynı ise her sıcaklıkta demir bazlıdırlar. Cr’nin içeriği 12-30% arasında olabilir.

Eğer Cr yüzdesi 27% ise, C’nin yüzdesi 0.25%’nin altına kadar tolere edilebilir. Eğer Cr içeriği 13% ise C’nin yüzdesi 0.05%’yi geçmemelidir. Diğer sayfa- daki resimleri inceleyiniz.

43

44

Demir bazlı çelikler ostenit çeliklerden daha zor kaynaklanır ve ısıdan etkilenen bölgede taneli yapısından dolayı çatlak oluşumlarına neden olabilir.

Kaba tanelerin oluşumu ısı uygulaması ile çözüle- mez çünkü çelik yüksek sıcaklıklarda demir özel- liği gösterir.

Az miktarda vanadyum (V) ve molibden (Mo) kaba tanelere karşı koyar.

Bu çelikler martensit olarak sertleştirilemez an- cak soğuk deformasyonla kuvvetleri arttırılabilir.

Bu çelikler deformasyon şekillendirilmesi için ve diğer uygulamalar için kullanılabilir.

Bu çeliklerde krom-karbür çökelmesinin bir sonu- cu olarak taneler arası paslanma görülebilir.

Karbür çökelmesi 900-1000ºC sıcaklıkta görülür.

Bu hata ısı uygulamaları ile düzeltilemez çünkü ısı uygulaması ile bulunacak bir çözüm tane oluşu- munu arttırır ve hızlı donmanın yerine füzyon için iyi şartlar geliştiği için yeni karbür çökelmeleri meydana gelir.

Eğer ısı uygulamaları 700 - 800ºC’de meydana gelirse, kristallerdeki kalan kromların konsan- trasyonlarında dengelenme olabilir.

Çelikleri Ti ve Nb ile stabilize etmek demir bazlı çeliklerdeki taneler arası paslanmayı azaltır.

Tanelerarası paslanmayı önlemenin yollarından biri de çok düşük karbon 0.003% (C) ve nitrojen (N) ihitva eden ELI-çelik kullanmaktır (ancak krom içeriği çok yüksek olmalıdır çünkü C ve N ostenik etki gösterir. Bununla ilgili daha detay- lı bilgi için Schaffler diaygramına bakınız)

20%’den fazla Cr ihtiva eden ferritik krom çelikleri 550’den 800ºC’ye uzun süreli ısıtma sigma fazının

45

oluşumundan dolayı kırılganlığa neden olur.

Bu fazda malzeme daha kırılgan olur çünkü ger- ginlik kuvveti arttıkça malzemenin yumuşaklığı azalmaktadır. Bu faz 800ºC’ye kadar ısıtılarak çözülebilir çünkü hızlı donma meydana gelecek- tir vu bu fazın yeniden oluşmasını engelleyecektir.

Krom-Nikel Alaşımlı Paslanmaz Çelikler Ferritik-Ostenitik Paslanmaz Çelikler Bu çelikler 18-26% krom, 5-6% nikel ve 0.03-0.15% karbon ile alaşımlanmışlardır. Sadece ferritik olan çeliklerden daha kolay kaynaklanabilirler ve paslanmaya karşı olan dirençleri aşağı yukarı çeliklerin 18/8’idir.

Bu çelikler ferritik çeliklere kıyasla daha iyi etki kuvvetine sahiptir ancak soğukta kırılgan olabilirler. Bazı tiplerde kaynak sırasında martensit oluşumu olabilir.

Bu çelikler döküm özelliklerine göre bazen valf ve benzeri ürünlerin paslanmaz dökümlerinde de kullanılabilir.

Ostenitik Paslanmaz Çelikler İlk üretilen paslanmaz çelikler aşağıdaki özelliklere sahipti: C0.12% Cr18% Ni8% Bu çelik 18/8 çelik olarak aadlandırılır ve bu tip geliştirilerek günümüzde kullanılan paslanmaz çelik tipleri haline gelmiştir.

Büyük miktarda nikelle birlikte 5% Mo eklendi- ğinde malzemenin paslanmaya karşı olan diren- cinde fark edilir bir artış elde edilmiştir.

Bu çelik yüksek sıcaklıklarda delta-ferrit oluşu- muna neden olan belirli çelikler haricinde her sıcaklıkta ostenitik yani monofaz çeliktir.

Ostenitik çeliklerde karbonun yüzdesinin çok düşük olması gerekmektedir çünkü krom çok yüksek mik- tarda karbür oluşturur ve krom-karbür oluşumu paslanmaz çeliklerde olmaması istenen elementtir.

Karbon içeriğini düşük bir seviyeye indirmek hem maliyetli hem de zor bir iştir ve bu nedenle kar- bürün oluşmasını sağlayan ve krom-karbür oluşu- munu engelleyen Ti ve Nb ile alaşımlandırılır.

Alaşım kompozisyonlarına göre ostenitik çelikler özellikle karbon yüzdelerine göre 4 gruba ayrılır: • 0.10% karbon içeren çelikler • 0.06% karbon içeren çelikler • 0.03% karbon içeren ELC çelikler • 0.06% karbon içeren Ti veya Ni ile alaşımlanmış sabitleme çelikleri

Karbon titanyum ve niyobyumla birleşecek ve böylece krom-karbür oluşumunu engelleyecektir.

Mo ile alaşımlamak paslanmaya karşı olan direnci kloritlere karşı arttıracak ve asitleri azaltacaktır.

Ostenitik yapıyı koruyabilmek için Mo’nun içeriği arttıkça Ni içeriği de arttırılmalıdır.

Analiz - ağırlık %

Cr 18 18 18 18 20

Ni 8 10 12 14 25

Mo

1,5 2,7 3,4 4,5

Cu

Ostenitik Çeliklerin KaynaklanabilirliğiOstenitik çelikler ısıdan etkilenen bölgede mar- tensit oluşturmaksızın çok kolay kaynaklanabilir.

Ancak ostenitik çeliklerin normal çeliklere göre 40% daha düşük termal iletkenliğe sahip olduk- larını dikkate almak gerekir.

Termal genleşme katsayısı normal çelikten 50% daha fazladır.

Bu koşullar gerilim ve bozulmalara karşı daha çok eğilim olduğu anlamına gelir. Eğer karbon yüzdesi yeteri kadar yüksekse 450-800ºC arasındaki sıcaklık artışına bağlı olarak HAZ’deki krom karbürlerin çökelmesi söz konusu olabilir.

Çökelme genelde ostenit taneciklerinin birleşme yerlerinde meydana gelir ve gama kristallerinin krom-karbürlere çok yakın olduğu ve de kromlaş- tığı ve paslanmaya karşı olan dirençlerini kaybet- tiği anlamına gelir. (Paslanma tipleri bölümüne bakınız)

Krom karbürleri oluşturmak için karbon içeriğinin çok yüksek olması gerekmektedir. Bu daha önce 1. ve 2. gruplarda belirtilen durumdur ve bu nedenle bu çelikler kaynak işleminden sonra ostenit tanecik- lerinde yine krom oluşumu sağlayabilmek için ısı uygulamasından geçirilmelidir.

Bu ısı uygulaması 1000-1100ºC arasında yapılır çün- kü krom karbürler bu sıcaklıkta çözünürler ve krom içeriği gama kristallerinin içine yeniden dağılır.

400ºC’nin altına kadar yapılan soğutma yeniden kar- bür oluşumunu engellemek için çok hızlı yapılmalıdır. Ostenitik çelikler çok yüksek sıcaklıklarda bile tanecik oluşumu yapmaz.

Çok büyük imalatlarda – böyle bir ısı uygulaması mümkün değilken – grup 3’ten çok düşük karbon oranına sahip böylece karbür oluşumu yaratmayan ELC çelik seçilmelidir.

1,5

Ostenitik çeliklerde Cr-Ni-Mo içeriğinin örnekleri

46

Sabitleştirilmiş Çeliğin Kaynağı Sabitleştirilmiş çelikler (grup 4 sayfa 45) kaynak sonrasındaki ısı uygulaması olmadan da kaynakla- nabilirler. Çelik, kromdan daha çok karbon çekim gücüne sahip Ti, Ni, Cr ya da Ta ile alaşımlanabilir. Bu elementler karbonu tüketir ve krom karbür oluşu- munu engeller.

Yukarıda bahsedilen ısı uygulamasının zorlularına bağlı olarak grup 4’teki 0.1%’den az karbon ihtiva eden çelikler kaynaklanabilen paslanmaz çelikler olarak adlandırılırlar.

Aynı zamanda bu çelikler daha yüksek sıcaklıklarda yapılan uygulamalar için de uygundurlar.

Ta, Ti, veya Nb gibi sabitleştiricilerle alaşımlarken sabit karbürler istenmeyen krom karbür oluşumunu engellerler.

Sabitleştiricilerin miktarı içerdikleri C miktarına bağlıdır. Ti içeriği C içeriğinin 10 katı, Ta içeriği, çoğunlukla Nb içeriğinin bir kısmını da kaplar, C içeriğinin 20 katı olmalıdır.

Ti oksitlendiği ve TiO oluşumuna neden olduğu için genelde dolgu malzemesi olarak kullanılmaz.

Ti birçok ekonomik avantaja sahiptir ancak Nb’den daha az aktiftir. Ti’nin sahip olduğu dezavantaj ise cilalama ile bile tamamen yumuşak ve parlak bir yüzey görüntüsü elde edilememektir.

Normal üretilen plakalar ve profiller karbonun titanyum karbür gibi davranmasına neden olur ve bu nedenle bu çelikler tanelerarası paslanmaya karşı oldukça dirençlidirler.

Sabitleştirilmiş çelikler yüksek basınç ve sıcaklıklardaki üretimlerde kullanılmaya uygundur çünkü bu malzemeler yüksek sıcaklıkta sabit olmayan çeliklere göre daha iyi ve yüksek gerginlik kuvvetine sahiptirler. Aynı zaman- da 400ºC’nin üstündeki sıcaklıklarda tanelerarası paslanmaya karşı daha sabittirler.

Sabitleştirilmiş çelikler birkaç saat tavlanır ve soğu- tulursa krom karbür oluşumu yapmaz.

47

Paslanmaz Malzemelerin Saklanması

Paslanmaya karşı direnç

Paslanmaya karşı olan direnç yüzeydeki ince bir metalik oksit tabakası tarafından sağlanır ve bu tabakanın korunması direncin sürekliliğini sağlar. Bu yolla paslanma direnci malzemeye diğer madde özellikleri ile birlikte entegre olur ve bu nedenle paslanma direnci malzemelerin nasıl uygulandığına da bağlıdır.

Paslanmaz malzemeler için paslanma rezistansı yüzey metalik olarak temiz olduğunda yani leke, pul ya da benzer kirletici ögelerden temizlendiğinde en optimum seviyeye ulaşır.

Paslanmaz malzemelere sonradan yapılan uygula- malar oldukça maliyetlidir. Bu nedenle malzemeyi maliyet artışına neden olan çizilmelere karşı iyi korumak ve saklamak gerekir.

Paslanmaz malzemeleri en iyi şekilde korumak için yapılması gereken ilk şey yeni bir işe başlan- dığında çalışma alanının üzerine bir parça kağıt ya da folyo yapıştırmaktır.

Dahası, paslanmaz malzemeler diğer çeliklerden ayrı bir yerde tutulmalıdır. Çelik raflarla paslan- mazların doğrudan temasını önlemek için raflar ahşap ya da plastikle kaplanmalıdır.

Paslanmaz çeliklerle yapılacak işlemlerde kullanılacak olan bütün gereçler temiz ve cilalı olmalıdır: Örsler Düz plakalar Düz köşeler Çekiçler

Paslanmaz malzemelerin normal çeliklerde kopan parçalar ya da çıkan tozdan etkilenmemesi için hem paslanmaz çelik hem de normal çelikler aynı anda ve aynı yerde kullanılmamalıdır.

47

Temizleme

En küçük kirler bile gözenek oluşumuna neden olabilir.

Paslanmaz çelikler dinamik yüke maruz kalırlarsa undercut (yanal kesik) oluşumu da ortaya çıkabilir. Bu nedenle paslanmaz çelik yüzeylerinin kaynak yapılırken tamamen temiz olması gerekir. Bütün kir ve toz yok edilmeli ve yüzeyde mevcut olan yağ ve benzeri ya- pılar da çözücülerle kaldırılmalıdır. Yağ, kaynak ısısı- nın etkisi altında sıvılaşır ve kaynak oluklarının içine nüfuz edebilir. Bu nedenle kaynak alanının her iki tarafında da boş alanlar bırakılmalıdır.

Kaynak sırasında kaynak alanına zarar vermemeleri için kablolar, kaynak başlıkları, eldivenler, torçlar, doğrultucular vb temiz olmalıdır.

Büyük plaka imalatlarında kaynakçı plakanın üzerinde yürümek ve kaynak kablolarını bu plakalar üzerinde sürüklemek zorunda kalırlar. Bu nedenle kaynakçının yerden plaka üzerine toz ve kir taşımaması için yerlerin de temiz olması gerekir.

Boyalı yeri temiz tutmak kaba yerden daha kolaydır.

Kaynaktan önce kaynak alanı, altı ve üstü paslanmaz çelik teli fırçası ile fırçalanmalıdır. Bu malzemenin yüzeyinde hep mevcut olan oksit tabakasını kaldırmak için yapılmalıdır.

TIG kaynağı yaparken kaynak başlamadan önce dolgu malzemesinin de temiz olduğundan emin olunmalıdır. Eğer gerekiyorsa dolgu malzemesi bir bez yardımıyla çözücü ile temizlenebilir, çelik yünü ile cilalanabilir ya da kostik sodaya ve suya batırılabilir. Dolgu malzemesi kaynak başlamadan önce tamamen kuru olmalıdır.

Kaynak Masası ve Bağlantı Elemanları

Deformasyonları önlemek ve bitmiş ürünün doğru şekle sahip olduğundan emin olmak için ayrı parçaları kaynak masasına kelepçelemek ya da belki onlara punta kaynağı yapmak gerekebilir.

Seri üretimler için ayarlanabilir kelepçeleri kullanmak daha yararlıdır. Bağlantı elemanları kullanmanın avantajları yeterli miktarda özetlenemeyebilir.

Öncelikle kaynak daha kaliteli bir görüntüye sahip olur ve kaynak maliyetleri azaltılır. Özellikle seri üretimlerde bağlantı elemanlarına hem para hem de dikkat sarf etmek gerekir. Dahası bağlantı elemanları aynı ürünün farklı parçaları üretilirken aynı tip üretim sağlar.

Paslanmaz çelikle kaynak yapılırken bağlantı elemanların- dan elde edilen ekstra soğutma etkisi ayrı bir avantaj olarak kabul edilebilir.

48

Alaşım elementlerinin etkisi

Giriş Paslanmaz çelik karakteristik özelliklerini farklı elementlerin çelikle alaşımlanmasından elde edilir.

Çoğu alaşım 70 - 75% ya da daha fazla demir içerir çünkü demirin metalurjik özellikleri çok öenmlidir.

Alaşım Elementi Krom

Nikel

Karbon Molibden

Titanyum Niobyum

Demir

% Etki

Krom (Cr)Cr gerginlik kuvvetini krom yüzdesi başına 80N/mm2 arttırır. Karbür oluşumuna gösterdiği meyile bağlı olarak Cr sertliği arttırır. 12%’den fazla Cr içeren çelikler suya ve belirli asitlere karşı paslanma rezistansı oluşturur. Cr Ni ile birlikte ısı direncini arttırır.

Oksitlendiğinde Cr paslanmaya karşı direnci olan sıkı bir oksit tabakası oluşturur ve çeliklerin bütün sıcaklık- larda feritik olamsına neden olabilir.

Nikel (Ni)Ni hem yumuşak hem kuvvetlidir ancak çok pahalı olmasından dolayı belli bir miktara kadar kullanılır. Ni gerginlik kuvvetini nikel yüzdesi başına 40 N/mm2 arttırır. Ni kritik soğutma hızını azaltır. Manyetik olma- yan ostenitik çelikler 25%’den fazla nikelle alaşımlan- dığında paslanma direnci üretirler.

Eğer çelik aynı zamanda Cr ile de alaşımlandıysa istenilen ostenitik özellikleri 8%Ni ve 18% Cr ile elde edilir.(18/8 krom-nikel çelik).

Molibden (Mo)Mo çeliği kuvvet, yumuşaklık ve ısı rezistansı özelliklerini arttırır. Mo güçlü bir karbür oluşturucusudur ve hızlı (HS çelikler) ve ısı uygulanmış çeliklerde sıcaklık rezistansını arttırdığı için kullanılır.

Paslanmaz çeliklerdeki Mo aşağıdakilere karşı paslanma direnci oluşturur: • Sülfürik asit • Fosforik asit • Formik asit • Çeşitli sıcak organik asitler

Mo klorlu solüsyonların neden olduğu oyuk paslanmasına da karşı koyar.

Oyuklanma “Paslanma tiplerinde” daha sonra açıklanacaktır.

13-25- Çeliği paslanmaya karşı direnç 30 li hale getirir. En az 13% Cr

0-25 Çeliğe yüksek yumuşaklık ve ısı direnci sağlar. 0.02-1 Kaynak için istenmez 1-4.5 Asit direnci sağlar

Sabitleştiricidir. Kaynak özel- liklerini geliştirir.

0.5 Sabitleştiricidir. Dayanıklılığı azaltır.

Kalan % Elementlerin alaşımlandığı baz malzemesidir.

0.5

Önemli alaşım elementleri ve etkileri tablosudur

49

Titanyum (Ti) Saf Ti kullanmanın avantajı paslanma rezistansının neredeyse paslanmaz çeliğinki kadar iyi olması ve kuvvetinin ağırlığına göre iyi olmasıdır.

Ancak bu iyi özellikler yüksek sıcaklıklarda Ti çok güçlü reaksiyon gösterdiği ve inert gazlar haricinde bütün gazlarla kimyasal bileşimler oluşturduğu için kaybolur. Mesela, 800ºC’de saf nitrojen ile yanarak titanyum nitrit oluşturur.

Ti genellikle deoksidasyon ve karbonla birleşerek titanyum karbür ya da nitrojenle birleşerek zararlı gaz olan titanyum nitridi oluşturan bazı belirli çelikler için denitrasyon unsuru olarak kullanılır.

Niyobyum (Nb) Nb güçlü bir karbür oluşturucusudur ve ostenitik krom-nikel çeliklerinde karbürün diğer elementlerle çökelmeye neden olmasını engeller.

Krom-nikel alaşımlarıİki fazlı sistemli demir-kromda gama alanı bağlan- mıştır ve yaklaşık 12.5% kromdan sadece ferrit kalacaktır füzyon sıcaklığından oda sıcaklığına geçildiğinde.

Nikelin miktarı arttırıldığında iki fazlı sistemdeki gamma bölgesindeki demir-nikel de artar. Belirli nikel ihtivalarında yapı saf ostenitik olur (kübik yüzey merkezli)

Belirli özelliklere sahip olabilmek için paslanmaz çeliklerin alaşımında kullanılan elementler iki ana gruba ayrılabilir: • Ferrit oluşturan elementler - Cr, Si, Al, Mo, Nb, Ti, W ve V • Ostenit oluşturan elementler - Ni, Mn, C, Co ve N

İki faz sistemi, demir-nikel, demir-krom

50

Paslanmaz Çelik – Kaynak – Isıdan Etkilenen Alan (HAZ)

Genelde Kaynak işleminin ya da paslanmaz çeliğin başka bir yöntemle ısıtılmasının bir sonucu olan sertleşme pasif malzeme yüzeyine hasar verir ve paslanma direncini ciddi oranda düşürür. Bu sertleşme krom yönünden zengin yüksek ısılı oksitlerin çok kırılgan ve sızdıran bir tabaka oluşturmasının sonucu olarak ortaya çıkar. Bu nedenle alttaki malzeme krom yönünden çok fakir ve paslanma direnci az hale gelir.

Argon, bazen az miktarda hidrojen ile karıştırılarak, kaynağın arkasını korumak için kullanılır. Formier gaz ile yapılan koruma genelde daha ucuz ve birçok durumda daha iyi bir seçimdir. Çeliğe zararlı olan sertleşmeyi önlemek için sıcaklık 200ºC’nin altına düşene kadar gaz akışına sahip olmak gereklidir.

Uygun arka gaz gereçleri gaz tüketiminin azalmasını ve gaz kalitesinin artmasını sağlayabilir.

Bir boru parçasında gaz akışı görüntüsü

Krom oksitler ortadan kaldırılmalı ya da oluşumlarının engellenmesi için ölçülmelidirler. Koruma gazı ile kaynak yaparken oksit oluşumu gaz dağıtıcı ya da hemen torçtan sonra gelen parça ile engellenebilir. Dağıtıcı/parça akan argon ya da nitrojen karışımı kaynak dikişini soğu- turken kaynak sırasında ısınan kaynak dikişini korur. Kaynağın arkası korunmadan bu şekilde devam eder.

Manuel TIG kaynağında koruma gazı olarak kullanılan gaz genelde argondur. Gaz TIG torçuna bağlanır ve tungsten elektrotu korur ve havadaki oksijeni kaynak havuzundan uzaklaştırmak için havuzun üzerinden akar.

Boru parçasında koruma gazının akışı

Koruma gazının bloke edilmesi ve sağlanması

Arka gaz gerecinin montajı

51

Normal oksit tabakası

Kaynak metali Paslanmaz metal

Yüksek ısılı oksit tabakası. Kırılgan ve sızdıran tabaka.

Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı için Kılavuz

Paslanmaz çeliklerin kaynağı ile ilgili yazılı belirli kurallar olmamasına rağmen aşağıdaki maddeler sizler için kılavuz görecektir:

Kaynak Kalitesi • Kaynak kalitesi standartlarla örtüşmelidir. Ör: tam nüfuziyet • Kaynak beceri ile yapılmalı ve düzgün ve sabit bir dikişe sahip olmalıdır. • Kaynak metali ve ana metal arasındaki geçiş bölgesi ve yüzey pürüzsüz ve düzgün olmalıdır. • Kaynak görünen kaynak hatalarına sahip olmamalı ve koruma gazı eksikliğinden dolayı renk solması meydana gelmemelidir.

Önlemler • Metalurjik ve paslanma ile alakalı komplikasyonların önlenmesi için dolgu malzemesi seçimi çok önemlidir. • Kaynak metodu ve kaynak ekipmanı uygun olmalıdır böylece kaynak alanı homojen olacak, ısı çatlakları ve kaynak hataları oluşmayacaktır. • Kaynağın arkası uygun bir kaynak arkası gazı ya da uygun sırtlama malzemesi ile korunmalıdır yoksa yüzeyde undercut (yanal kesik) oluşumu meydana gelir.

Temizleme • Yüzey metalik olarak temiz olmalı, rengi solmuş olmamalı, kaynak ve bileme çapağı ya da tutkal kalıntıları olmamalı • Taşıma ya da yapılan uygulamaların sebep olduğu izler ortadan kaldırılmalı ör. bükülme, bakır sırtlama ya da kelepçelerden kaynaklanan kirler • Undercut (yanal kesik) da dahil olmak üzere bütün çalışma parçası uygun bir temizleyici ile temizlenmelidir.

Isıdan Etkilenen Alan (HAZ)

Kaynak dikişinin çevresindeki HAZ alanları erimez ve çok sert ısıya maruz kalırlar ve bu çeliğin mikro-yapısı- nın bozulmasına neden olur. Bu değişimlerin nedeni malzemenin oluşumuna ve HAZ’nin ısınma hızına bağlıdır. Soğutma hızı da önemlidir ve malzemenin kalınlığına, kaynak alanının ebatına ve kaynak işlemi ile oluşan ısı girişine ve soğutma metoduna bağlıdır.

12 3 4 5 6

Kaynak metaliTamamlanmamış Fazla ısınmış Normalleştirilmiş Eksik transformasyon Ana malzeme

52

Kaynak metalindeki ısı

Kaynak metali Isıdan etkilenen alan (HAZ)

Eğer kaynaktan sonra yumuşaklıkta bir gelişme ya da sertliğin azalması isteniyorsa çelik mutlaka ısı uygulamalarına maruz bırakılmalıdır.

Ferritik Paslanmaz Çeliklerle Kaynak

Ferritik çelikler kaynaklandığında sertleşmezler ve bu nedenle kaynaklanmaları daha kolaydır. Kaynak sırasında HAZ alanlarında meydana gelen 900-1000ºC ’ye kadar ısınmak bu alanların kırılganlaşmasına ve tanecik oluşumuna neden olur.

Bu tanecik oluşumu tanecik sınırlarında kırılganlık çökeltilerine neden olabilir ve bu durum tanelerarası paslanmaya bile neden olabilir.

Yukarıdaki risk ısı uygulamaları ile azaltılabilir ve aynı zamanda tanecik sınırlarındaki çökelmeden gelen kırıl- ganlık da ortadan kalkabilir. Tanecik oluşumundan kaynaklanan kırılganlık ısı uygulamaları ile yok edilemez. Pratikte çok zor bir uygulama olan ısı uygulaması ile devam eden bir soğuk çalışma sadece onu ortadan kaldırabilir.

Martensitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı

Martensitik paslanmaz çelikler bütün paslanmaz çeliklerin içinde en alaşımsız olanlardır. Genel olarak İsveç çelik kaliteleri baz alınarak hazırlanan analizler sayfa 54’teki tabloda gösterilmiştir. Bu araştırma henüz tamamlanmadığından diğer çelik üreticilerinden de bilgi alınmalı ve diğer çelik normları da incelen- melidir.

Martensitik paslanmaz çelikler genelde kaynak için diğerlerine nazaran daha az uygundur. 800ºC’den daha yüksek bir sıcaklıktan soğutulduğunda hava soğutma ile setleştirilebilir. Aynı şartlar kaynağın HAZ alanı için de geçerlidir bu nedenle martensit oluşturulmuştur.Bununla alakalı miktar değişiklikleri de çok yüksek gerginliğe neden olur. Termal gerginlikle birleşme ile ilgili olarak martensitik alanlarda çok çabuk çatlak oluştuğu anlamına gelir. Karbon içeriği miktarı arttıkça bu problem daha da önemli hale gelir. Karbon ihtivası 0.10 – 0.15%’den fazla olan çeliklerle kaynaktan kaçınılmalıdır.

Dahası karbon ihtivası çok yüksek olduğunda ostenit oluşumu tamamlanmaz ve yavaş transformasyondan dolayı ostenit çökeltisi oluşur.

Kaynak için minimum 200oC ön ısıtma sıcaklığı kullanılır. Bu durum genelde termal gerginliği azaltmak için kullanılır.

53

Ferrit-Ostenitik Paslanmaz Çelikler

Bu çelik tipi yukarıda bahsedilen iki tipe göre daha kolay kaynaklanabilir. HAZ’lerde çökelme ya da tane- cik oluşumu meydana gelmez

Ostenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı

Bu çelik tipi eğer normal prosedürler uygulanırsa ve kaynakçı da biraz yetenekli ise herhangi bir kaynak problemine yol açmaz.

Eğer çelik bütün sıcaklık aralıklarında ostenitik ise ve soğutma esnasında sertleşmemişse şekilde de görülebi- leceği gibi kaynaktan sonraki soğutma tanecik sınırla- rındaki karbür oluşumu, tanelerarası paslanma azalacaktır. (ma104-02).

Alaşım içeriği %

1050 °C den soğutulmuş 400-800 °C de tavlanmış

54

Paslanmaz Çelikle TIG Kaynağı TIG kaynağı ince paslanmaz çeliklerin kaynağı için ekonomik açıdan oldukça avantajlıdır. Arka taraftan kaynak yapılıyor olsa bile temiz ve gözenek ve kraterden yoksun pürüzsüz bir kaynak sonucu ortaya çıkartır. Kaynak DC’de elektrotun negatif kutbunda yapılır. Elektrot erimeyen tungstenden yapılmıştır. Bir koruma gazı, genellikle argon, arkı, elektrotu ve kaynak havuzunu korur. Kaynak torçu sadece etraftaki hava ile ya da torçun içinden akan su ile soğutulur. Su ve koruma gazı gözenek oluşumunu engellemek için birbirlerinden ayrı tutulmalıdırlar.

Mevcut olan birçok tungsten elektrot çeşidi vardır. En çok kullanılan cinsi kaynak metaline erimeye az meyilli olan toryum ile alaşımlanmış olan tungstendir. Bu tungsteni tutuşturmak daha kolaydır ve daha temiz bir kaynak sonucu ortaya çıkarır. Elektrot tutuşmayı sağlamak için bir noktaya yerleştirilmiştir. Eğer kaynak metali ya da oksitlerle kirlendiyse daha çabuk eriyebilir, kaynak kötü olur ve tungsten kaynak havuzuna transfer edilir. Bu konu daha sonra “TIG kaynak – Tungsten Elektrotlar” bölümünde detaylandırılacaktır.

Koruma gazında en sık rastlanan kirlilik ise nemdir. Çiy noktası -50ºC’nin altında olmalıdır. Bu genelde üreticide sağlanmalıdır ancak eğer silindirler açık valflerle gönderiliyorsa üreticinin dikkatinden kaçmış demektir. Dahası bütün hortum bağlantıları ve benzeri parçalar sıkı ve kuru olmalıdır. Çalışma parçası da kuru ve temiz olmalıdır. Sonuç olarak, kaynak ve elektrot 200ºC’nin altına soğuyana kadar argon ile korunma- lıdırlar.

HF tutuşma kullanıldığında ark çalışma parçasına değmeden tutuştuğu için kirlilik engellenir. Başlama noktaları, bitiş kraterleri ve undercut (yanal kesik)’lar hata olarak ortaya çıkarlar. Kaynak makinasını ayak pedalı ile donatarak kaynak sırasında akımı kontrol etmek mümkün olur bu da undercut (yanal kesik) ve krater oluşumunun engellenebileceği ve kaynak başladığı sıradaki nüfuziyetin artabileceği anlamına gelir. Bitiş krateri akımın kademeli olarak azaltılması ile engellenebilir. Akım kademeli olarak azaltıldığında kaynak havuzu daha küçülecek ve böylece daha derin krater

diğer bir deyişle krater gözenekleri ve çatlaklar engellenebilecektir. Arkın tutuşması konusu daha sonra “TIG kaynak- Ark Tutuşması” bölümünde detaylandırılacaktır.

TIG kaynak genelde ince malzemelerin kaynağı için kullanılır. Eğer kaynak üçten fazla geçişe ihtiyaç duyuyorsa örtülü elektrotla yapılan MMA ya da MIG kaynağı dolgu işlemi için kullanılabilir.

Kaynak Alanı ve Dolgu Malzemesi Sonradan tekrar kaynak yapmanın mümkün olmadığı sırtlarda pürüzsüz kaynak isteniyorsa kaynak alanının dikkatli olarak hazırlanması ve sırt bölgesinin oksi- dasyona karşı korunması çok önemlidir. Kaynak boşlukları hep aynı olmalıdır ancak yetenekli bir kaynakçı ayakpedalı sayesinde küçük farklılıkların olduğu boşlukları da son derece iyi bir şekilde kaynaklayabilir.

Sırt kaynağı Argon (Ar) ya da helyum (He) ile koruna- bilir. Ancak nitrojen-hidrojen karışımı kullanmak daha ucuz bir yol olabilir ve gözeneksiz oksitsiz bir kaynak sonucu sunabilir. Kök geçişlerinde bile nitrojen emilimi çok küçüktür ve analiz değerlerinin difüzyonları ara- sında kalır.

Dolgu teli kaynak alanının doldurulması için kullanılır. Kaynak boşluğu genelde tel çapından daha küçük olur.

Kaynak dolgu malzemesi olmadan da yapılabilir. Bu durumda uç kaynağının yapılabilmesi için köşelerin birbirlerinin üzerine yerleştirilmesi gerekir. Köşe uçlarda dolgu malzemesi dışarıda bırakılabilir çünkü yüzeyin batması da kısıtlanmıştır. V kaynaklarında sadece taban kaynakları birlikte ilerleyebilir. V boşluğunu doldura- bilmek için dolgu malzemesi kullanılmalıdır.

Ancak, tamamen ostenitik baz malzemesi kullanımında çatlak oluşma riski daha fazladır ve ferrit ihtivasını 5-10% ’den fazla azaltmak mümkün değildir. Dolgu malzemesi malzeme tedarikçisi ile birlikte seçilmelidir.

TIG kaynağın başka bir versiyonu da palslı ark, akımın palslı olarak gelmesi, ile kaynak yapmaktır. En yüksek akım palsı kaynak dikişinde nüfuziyet sağlar, daha sonra akım daha düşük bir değere iner ve kaynak havuzu neredeyse katılaşır. Bunu başka bir akım artışı izler.

55

Kaynak punta kaynakları sayesinde tekrar eden satırlar gibi bir görünüm elde eder. Kaynak havuzu kaynak alanına yayılamayacağı kadar kısa bir süre içinde erir. Palslı TIG kaynağı bütün pozisyonlarda akım ayarı yapmadan otomatik kaynak için kullanılabilir. Palslı TIG kaynağı daha sonra “Palslı Ark ile TIG Kaynağı” bölümünde anlatılacaktır.

Bütün kaynak proseslerinde atmosferik havaya karşı verimli bir koruma gazı kullanmak çok öenmlidir. Eğer koruma yeterli değilse, önemli alaşım elementleri yanarak kaynak metalinin kaba görünmesine neden olabilir. Karbon çıkaran elementler kaynak malzeme- sinde ya da koruma gazında bulunmamalıdırlar çünkü kaynak metali içerisindeki karbon ihtivasını arttırabilirler. Gözenek oluşumuna neden olduğundan nem de engellenmelidir.

Kaynağa hazırlanırken yağ, renk bozuklukları, leke ve diğer kirliliklerin ortadan kaldırıldığından emin olun- malıdır çünkü bu kirlilikler kaynak metalinin karbon ile birleşmesine neden olur.

Sigma-Fazı Sigma fazı krom ve yüksek miktarda krom içeren krom nitrojen karışımlı çeliklerin 600-900ºC’de uzun süre bırakılması ile meydana gelen zor, kırılgan ve manyetik olmayan bir fazdır. Yaklaşık olarak 52% Cr ve 48% Fe içerir ancak başka elementler de içerdiği olmuştur. Birleşim en hızlı 800ºC’de oluşur. Daha düşük sıcaklıklarda çökelme hızı genelde yavaştır böylece sigma fazı riski yoktur.

Sigma fazı delta-ferritin tamamen ya da bir kısmının sigma fazına ve ostenite transfer edilmesi sırasında oluşur. Delta ferrit ihtivası daha yüksek olan kaynak metalleri daha az miktarda delta ferrit içeren metallere göre daha hassastır.

Ferritik krom çelikleri ve ostenitik krom-nikel çelikleri ferrit ile kaynaklarken HAZ’deki yumuşaklık kaynak ısısı sayesinde azalır çünkü sigma fazı da ferritten yapılmıştır.

Bu nedenle 600-900ºC arasındaki sıcaklıklarda gergin olmayan sertleştirmelerden kaçınılmalıdır. Bu sigma fazı doğrudan ostenit ile yapıldığında da meydana gelebilir ancak çok yüksek sertleştirme zamanına ihtiyaç duyarlar ör: 25% Cr/20% Ni çelik

Yüksek miktarda Mo ya da Nb içeren kaynak metalleri sigma fazı oluşturmaya çok meyillidirler.

56

Yukarıdaki illüstrasyon sigma fazının etkilerini gösterir. Orjinal ferrit ihtivası yaklaşık 16% - yumuşaklığı geliştirmek için istenen miktar – 800ºC’de sertleştirilerek 4%’e düşürülmüştür. Etki rezistansı düşer ve sertlik artar.

950-1050ºC’de sertleştirme sigma-fazını çözebilir ve sertlik ve etki rezistansı normale dönebilir. Çok yüksek işlem sıcaklıklarında bulunan çalışma parçaları için sigma fazından korkmaya gerek yoktur çünkü 300-400ºC üzerindeki etki rezistansları özellikle ferrit ihtivası 7-8%’nin altındaysa yeterince yüksektir.

Kaynağın Paslanma Özellikleri Üzerindeki Etkisi Kaynak paslanmaz çeliğin paslanma özelliklerini azaltabilir. Kaynak parçasının dayanıklılığını azaltabilir ve kullanılmaz hale gelmesine neden olabilir.

Bu nedenle kaynak prosedürlerini ve metodlarını ayrıntılı incelerken bu şartların hepsi dikkate alınmalıdır.

Paslanmaz çeliklerde paslanma direncini yüzey belirler. Özellikle kaynak etrafındaki yüzey temiz, pürüzsüz ve metalik olarak parlak olmalıdır ki bu farklı elementlerden, cüruftan, renk bozulmalarından ve oksitlerden arınmış olduğunu gösterir.

Oksitler agresif çözücüler içinde kolayca çözünür ve çoğu çelikte ciddi paslanmalara neden olan metalik tuzları oluşturur.

Bu nedenle kaynaklara sonradan iyileştirme uygulaması ya da mekanik yüzey uygulaması yapmak tavsiye edilebilir bir çözüm olabilir.

Bütün durumlarda çelik üreticilerinin önerileri de dinlenmelidir.

Uygun bir paslanmaz malzeme ve malzemenin mevcut ürünün parçasına uygunluğunu seçerken, seçim prosedürü mekanik gerekliliklere uyan en ucuz ürünü bulmak olamlıdır.

Malzemenin bulunduğu ortamdaki paslanma direnci ölçülmelidir.

57

Çelik üreticilerinde bu bilgiler mevcuttur.

Eğer bu bilgi yeterli değilse literatürden daha fazla bilgi edinmek ya da seçilen malzemenin uygunluğunu ortaya koyabilecek birkaç test yapılmalıdır.

58