Kaynak Teknolojisi

Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı, kaynak yolu ile yapılan birleştirmeler hakkında teknolojik bilgi verilmesi ve bu birleştirmeler sonucu malzemelerde meydana gelen bozulmaların metalürjik yönden belirlenmesi, incelenmesi ve düzeltme çarelerinin ortaya konulmasıdır.

Teorik Bilgi:  Kimyasal yapıları, birbirinin aynı veya az farklı olan iki malzemenin ısı, basınç veya her ikisinin de etkisiyle çözülemeyecek şekilde birleştirilmesi işlemine Kaynak denir.Kaynak kaynak teknolojisi ve kaynak  

metalürjisi olmak üzere  ikiye ayrılır.

KAYNAK TEKNOLOJİSİ

Ø  Basınç Esaslı Kaynak (Nokta Kaynağı)

Ø  Ergitme Esaslı Kaynak (Elektrik Ark Kaynağı, Oksi-Asetilen Kaynağı, TIG,MIG,MAG, Plazma Kaynağı vb.)

Ø  Katı Hal Kaynak Yöntemi (Difüzyon Kaynağı, Sürtünme Kaynağı)

Nokta Kaynağı: Bu yöntemde bakır elektrotlar arasına birleştirilecek malzemeler yerleştirilir ve elektrik enerjisi kullanılarak atomlar arası bağlar kopartılır. Bağların kopmasından elde edilen enerji kaynak işleminde kullanılır. Genellikle sac kaynatma işlemlerinde kullanılır. Fakat kalın saclar için uygun değildir. Otomativ sektöründe bolca kullanımı vardır.Kolay ve seri bir yöntemdir. Punto Kaynağı belirgin bir dikiş izi yapmaz ve kısa sürede bitirilir. Bazı punta makinelerinde elektrodların içinden su geçerek ısınan elektrodun kolayca soğumasını sağlar. Bu sayede ısınan elektrodun malzemeye yapışması da önlenir.

Elektrik Ark Kaynağı: Elektrik ark kaynağında ark kullanılır. Ark, 1980 ˚C‘ ye kadar çıkabilir.Bu kaynak metodunda örtülü elektrodlar kullanılır. Birleştirilecek malzeme yapısına uygun hatta aynı bileşimde elektrot kullanılmalıdır. Elektrik ark kaynağında kullanılan elektrotlar örtülü elektrodlardır. Kaynak bölgesinin ortamdaki gazlardan en az şekilde etkilenmesi için seramik tozlarıyla örtülü elektrotlar kullanılır. Ayrıca örtülü elektrotlar arkın tutuşmasını  sağlar. Elektrotların örtüleri ince orta  veya kalın olabilir.  Arkın oluşabilmesi için elektrod ile parça arası boşlukta elektron ve iyonların olması gereklidir. Bu elektron ve iyonlar yük taşıyıcı görev üstlenirler. Nüfuziyet azlığı, yetersiz ergime, yanma oluğu, curuf kalıntıları, gözenek gibi hatalar görülebilir.

Oksiasetilen Kaynağı: Oksiasetilen kaynağı oksijen ve asetilen gazlarının karıştırılarak yakılması ve bu alevden yararlanılarak kaynak yapılmasına dayanır. Asetilen yerine propan , metan da kullanılabilmektedir. Fakat en iyi neticeyi asetilen verdiğinden dolayı daha çok asetilen kullanılmaktadır. Oksiasetilen alevinin farklı bölgelerinde sıcaklıklar birbirlerinden farklıdır. Bundan dolayı aynı alev kesme, tavlama, kaynak işlemlerinde kullanılabilir.O₂ ve Asetilen yanda şematik görünümü verilmiş üfleç adı verilen el aparatında istenilen miktarlarda karıştırılarak yakılır. Karışımdaki O₂ miktarı arttıkça oksitleyici karakter, asetilen miktarı arttıkça ise redükleyici karakter sergiler

Toz Altı Kaynak Yöntemi: Bu kaynak Yönteminde Elektrot sargıdan sağlanır. Bundan dolayı elektrik ark kaynağındaki gibi elektrod değiştirmeye gereksinim duyulmaz. İşlem toz atmosferinde yapıldığından dolayı bu ismi almıştır. Burada kullanılan tozlar örtülü elektrotlardaki seramiğin görevini üstlenir ve kaynak bölgesini atmosfer gazlarından korur. Kullanılan tozlar silikat ve alkali metal tozlarıdır.Toz altı kaynak telleri Mn içeriklerine göre gruplandırılmaktadır.Band ve özlü elektrodlar kullanılır. Özlü teller genellikle düşük alaşımlı metal tozları içermektedir. Band ise kaplamalarda kullanılır.

TIG(Tungsten Inert Gas)(WIG): Ergimeyen elektrod yöntemidir. Tungsten veya diğer adıyla wolfram 3300˚C den  yüksek sıcaklıklarda ergidiğinden bu elektrodlarda ergime olmaz.Ergimeyen elektrot yöntemi olduğundan ilave elektrod kullanılır.Daha önce seramik tozlarıyla sağlanan gazların etkisinden koruyuculuk bu yöntemde gazlar yardımı ile yapılır.Metallerle reaksiyon vermeyen soygazların kullanımı ile koruyuculuk sağlanmış olur.

MIG(Metal Inert Gas):Bu kaynak yönteminde kullanılan elektrot sargıdan gelir. Ergiyen elektrot yöntemidir.MIG kaynağında da TIG kaynagındaki gibi bir inert gaz kullanılır.MIG kaynağı kullanılarak neredeyse tüm ticari alaşımlar kaynaklanabilir.

MAG(Metal Active Gas): MAG kaynağında isminden de anlaşılacağı üzere     

aktif gaz kullanılır. Kullanılan gaz CO₂ gazıdır. CO₂ gazı sıvılaştırılarak taşınabildiğinden dolayı diğer gazlardan daha pratiktir.Ayrıca kullanılan

gaz diğer yöntemlerde kullanılan helyum veya argon gazları gibi soygazlardan daha ucuzdur. MAG kaynağı ile Aluminyum veya paslanmaz çelik gibi kolay oksitlenebilen metallerin kaynağında kullanılmaz.

Plazma Kaynağı: 20000-30000 de iyonize olmuş gaz plazmadır. Plazma kaynağında elektrik arkı soğutulmuş bir memeden gaz içine sevk edilir. bu Durumda sıcaklık 20.000-30.000 ye çıkar. Bu kadar yüksek sıcaklığa çıkıldığından dolayı soğutmak için çevresinden gaz geçirilir. Kullanılan gazlar genellikle Argon veya Helyum gibi gazlardır. Plazma ark kaynağı ile daha ince malzemeler kaynatılabilir.

Lazer Kaynağı: Laser  ‘Light Amplification by Simulated Emission of Radiation’ kelimelerinin baş harflerinden oluşmuştur.

Lazer;

 Madde ısı, ışık veya elektrik kullanılarak uyarılır. En dıştaki elektron daha üst seviyelere sıçraması sağlanır. Uyarılma ortadan kaldırıldığında daha önceden uyarılmış madde foton yaymaya başlar ve lazer ışığını oluşturur.

Laser Kaynağı: Lazerlerin frekansları kullanılarak özellikleri değiştirilebilir. Katı Örneğin hal lazerleri güçlü lazerlerdir.Lazerlerin elde ettiği ısıdan yararlanılarak eğrime ve dolayısıyla kaynak gerçekteştirilebilir. Lazer belirli noktaya veya bölgeye odaklanabilir.

v  Excimer

v  CO₂→%5 N2+ CO₂

v  Nd:YAG

Difüzyon Kaynağı: Yüksek sıcaklık ve basınç altında yapılan bir kaynaktır. Birleştirilecek parçaların arayüzeylerinde difüzyon gerçekleşecek kadar basınç gereklidir. Kaynak sıcaklığı, basınç süresi, şekil değiştirme oranı, yüzey kalitesi ve koruyucu atmosfer önemli parametreleridir. Isıtma genellikle indüksiyon, elektrik direnç ve yüksek frekans ile elde edilir. Kullanlılan basınç 1-30 N/mm²’dir.İşlm genellikle 10dk-1 saat arası sürer.Uzay-Uçak sanayinde kullanılır. Sıcaklığın ergime sıcaklığının altında olmasına dikkat edilmelidir.Bu kaynak tipinin kullanılmasının 2 şartı vardır.

1. Kullanılacak, birleştirilecek kafes yapıları aynı olmalıdır.
2. Difüzyonun yeralan mekanizması şeklinde gerçekleşmelidir.

Sürtünme Kaynağı: Sürtünme kaynağı difüzyon kaynağı ile benzer özelliktedir. Fakat burada ısı kaynağı sürtünmeden elde edilir. Kaynatılacak parçaların yüzeyleri arasında mekanik dönmeden dolayı ısı enerjisi açığa çıkar. Ortaya çıkan bu ısı enerjisi kaynakta kullanılır.İşlem basınç altında yapılır.Isınan bölgelerde basınç altında birleşme meydana gelir.

Ultrason Kaynağı:Katı-hal kaynak yöntemidir. İş parçaları basınç altında bir arada tutulurken uygulanan yüksek frekanslı vibrasyon enerjisi ile kaynak dikişi oluşturulur. Bu kaynak yöntemi ile erime olmadan metalurjik bağ oluşturulur. Yüksek frekanslı elektrik enerjisi mekanik vibrasyona dönüştürülür ve coupler (sonotrode) ile vibrasyon iş parçasına iletir. Frekans 20 ile 60 Hz arası olmaktadır.Ultrason kaynağı monometalik ve bimetalik malzemelerde kullanılır. Plakaların, folyelerin ve tellerin bindirme kaynaklarında uygulanabilen bir kaynak yöntemidir. Ultrason kaynağının en önemli uygulamaları minyatür elektronik parçalar üzerindedir. Transistörlerin, diyodların ve diğer yarı iletken cihazların üzerine ince alüminyum ve altın bakır teller birleştirilir.

Elektron Kaynağı: Elektron kaynağı, arksız, çok yüksek güç yoğunluğu olan ve delik tekniği kullanılan bir yöntemdir. Elektron demeti, anoda göre çok düşük potansiyelde bir katottan yayılan elektronlardan elde edilir. Bütün sistem 10—5 mm civa basıncına eşdeğer VAKUM'da tutulan bir kapalı kap içine alınır. Elektronlar, çok büyük bir hızla anoda doğru hareket ederler. Anot üstündeki bir delik, elektronların geçmesine olanak verir. Daha sonra elektron demeti, bir elektrostatik ya da elektromagnetik «mercek Bu elektron tabancalarında çok ince demetler elde edilebilir (0,1 — 0,5 mm çapında). Kullanılan güç genellikle 10 kW dolayındadır, ama bazı düzenekler, 100 kW'a kadar güçle çalışırlar. Bu yöntemle yaratılan delik etkisi, öteki yöntemlerle elde edilenlerden çok üstündür. Yumuşak çelikte 200 mm kalınlıkta kaynak yapımı gerçekleştirilmiştir. Bu, başka delik kaynağı yöntemleriyle elde edilemeyecek bir derinliktir. Elektron kaynağının tek sakıncası, işlemi vakum odasında yürütme zorunluğudur. Elektron kaynakları, derinliklerinin yanı sıra, dar da olduklarından, genişliğin derinlikten fazla olduğu Öteki kaynaklardaki gibi eğrilme olmaz. Sistemin bir başka üstünlüğü de menzilinin çok uzun olmasıdır. Başka bir deyişle, demet, tabancadan 1 metre kadar uzaklıkta odaklanabilmektedir. Bu özellik, daha önce ulaşılamayan noktalara da kaynak yapılmasını olanaklı kılar.

Alın Kaynağı: Elektrot kullanılarak kaynatılması istenilen paçalar elektrotlar ile ısıtılır. Buradaki ısı ergime derecesinin altındadır. Isıtılan parçalar birbirlerine temas ettirilir ve akım kesilir. Kaynak işlemi bitmiş olur. Genellikle borularda kullanılan bir yöntemdir.

Patlamalı Kaynak:  İş parçalarının kontrollü patlamanın etkisi ile iş parçalarının erime olmaksızın birbirine çarpamasıyla oluşturulan katı-hal kaynaklardır. Patlamanın etkisiyle parçaların ulaştığı hızlarda çarpma sonucu metalik bağ oluşur. Dolgu malzemesi kullanılmadan yapılır. Patlamayla birlikte kaynak ilerler. Fazla deformasyon görülmez. Özellikle geniş yüzeylerin kaynaklanmasında tercih edilir.Temel olarak üç bileşeni bulunur: ana malzeme, kaplama metali ve patlayıcı. Ana malzeme ile kaplama metali sabit ve birbirlerine paralel yerleştirilirler. Birbirleri arasında belirlenmiş bir aralık bırakılır. Patlamanın etkisi ile kaplama metali eğilir ve mesafe boyunca hızlanarak ana malzemeye çarpar ve kaynak oluşturulmuş olur. Patlayıcı granüler formda olur ve kaplama metalinin üzerine eşit miktarda dağıtılır. Patlayıcı ile kaplama metalinin arasına yüzeyi aşınmalardan koruyacak tampon yüzey kullanılabilir. Yönteme ilişkin üç önemli parametre vardır. Çarpma hızı, çarpma açısı ve kaplama metalinin hızı. Çarpma malzemede plastik akmaya sebep olur ve aynı zamanda oluşan jet ara yüzeyi temizleyerek kuvvetli metalürjik bağ oluşmasını sağlar.

Termit Kaynağı: Döküm kaynağı olarak da bilinen bu kaynak yöntemi sahada demiryolu raylarının birleştirilmesinde kullanılan bir yöntemdir. Kaynağın yapılacağı kalıp içine alüminyum ve demir oksit tozları yerleştirilir. Ateşleme sonrası başlayan tepkime ekzotermiktir ve alüminyum oksitlenirken demir oksidin indirgenmesine yol açar. Sıvı çelik seramik kalıp içerisine akarak iki parça arasını doldurur.
İşlem sırasında oluşan reaksiyonlar şu şekildedir:
3FeO +2Al >>> Al2O3 + 3Fe-783 kJ
Fe2O3 + 2Al >>> Al2O3 + 2Fe-758 kJ
3Fe3O4 + 8Al >>> 4Al2O3 + 9Fe-3012 kJ

Saplama Kaynağı:Bu yöntemde ark metal çivi ile iş parçası arasında oluşturulur. Dolgu malzemesi kullanılmaz. Koruyucu gaz veya örtü (flux) kullanılabilir. Bunun yanında çiviyi çevreleyen koruyucu seramik yüzükte kullanılabilir. Cıvata birleştirileceği yüzeye temas ettirilip çekilerek ark başlatılır. Cıvata çapı boyunca ve birleştirileceği yüzeyde erime gerçekleştiğinde basınç uygulanarak yüzeyler kaynatılır. Bu yöntemde 22 mm çapa kadar cıvatalar kaynatılabilir. 1000 A'in üzerinde akıma ihtiyaç vardır. Farklı malzemelerin birirlerine birleştirlmesi mümkün olan bu yöntemde problem farklı erime noktalarından doğmaktadır. Örneğin çelik bir parça üzerine alüminyum cıvata kaynatmak mümkün olmayabilir.

İndüksiyon Kaynağı: Basınç olmaksızın iş parçasının oluşturulan yüksek frekanslı akıma karşı gösterdiği direnç sonucu ortaya çıkan ısı ile metallerin birleştirildiği kaynak yöntemidir. Yüksek frekanslı akımın etkisi kaynak için gereken ısıyı istenen bölgeye yoğunlaştırmaktır. Akım oluşturmak için gerekli manyetik alan sarmal indüktörler ve doğrusal indüktörler ile sağlanabilir.
Genellikle düz dikişli boru imalatında kullanılan bu yöntemde manyetik alan uygulanarak oluşturlan akım yüzeyde ilerler ve birbirlerine birleştirilecek yüzeyler arasında dirençten dolayı erimeye sebep olur. Bu kaynak yöntemi ile dakikada 100 m'lik dikiş uzunluklarının üstüne çıkmak mümkün olabilmektir.

Elektro Işın Kaynağı: Kaynak için gerekli ısının, parça yüzeyine yüksek hassasiyette odaklanmış ve yönlenmiş yüksek yoğunlukta elektron demeti ile sağlandığı eritme kaynak yöntemi

Elektron ışın tabancalarının işletimi: Elektronları ivmelendirmek için yüksek gerilim (örn., tipik olarak 10 ila 150 kV tipik) ,Işın akımları düşüktür (miliamper olarak ölçülür),EBW’de güç değil güç yoğunluğu fazladır

Kabartılı Nokta Kaynağı: Kabartılı nokta kaynağı, yöntem olarak nokta kaynağına benzer. Nokta kaynağında kaynatılacak sac malzemeler üst üste bindirilip, elektrodlar arasında sıkıştırılıyor ve elektrik akımı geçiriliyordu. Bu yöntemle elektrot başlıklarının boyut ve şekilleri geçen akımı sınırlandırırken kabartılı nokta kaynağında akım kaynatılacak malzemelerin en az birinde bulunan kabartılarla sınırlıdır. Kabartılı kaynak yönteminde kaynak bölgesi, kaynak yapılacak saclardan birinde bulunan kabartının olduğu bölgedir. Saclar üst üste bindirildiğinde sadece kabartının olduğu noktadan birbirlerine temas eder. Bu noktadan geçen elektrik akımı kabartı üzerinde yoğunlaşır ve bu nedenle kabartı hızla ısınır. Isınmadan dolayı kabartı ergiyerek çöker ve iki sac arasında erimiş bir bölge oluşur. Elektrik akımı kesilerek basınç uygulamaya bir müddet daha devam edilir ve kaynak tamamlanır.

Hadde Kaynağı:Hadde kaynağında birleştirilen parçalar için gerekli basınç hadde silindirleri yoluyla sağlanır. Bu yöntemde ısı tercihe bağlı olarak kullanılabilir. Ancak burada ısı işlem öncesinde parçalara uygulanmalıdır. Isı kullanılması durumundaki kaynak sıcak hadde kaynağı, kullanılmaması durumunda ise soğuk hadde kaynağı olarak adlandırılır. Hadde kaynağının şematik görünümü Şekil 34’de gösterilmiştir. Bu yöntem düşük ve orta alaşımlı paslanmaz çeliklere giydirme işleminde ve sandviç tipi parçaların (coin) birleştirmesinde kullanılır.

Sıcak Basınç Kaynağı: Bu yöntemde birleştirme metalde deformasyon oluşturacak büyüklükte ısı ve basınç kullanarak yapılır. Ancak birleştirilen parça yüzeyleri oksit tabakasından temizlenmelidir. Temas yüzeylerinde difüzyonun gerçekleşmesi için zamanın iyi ayarlanması gerekir. Kaynak işlemi bazen vakum odalarında bazen de koruyucu gaz atmosferlerinde yapılır. Ana uygulama alanı havacılık endüstrisidir.

Dövme Kaynağı: En eski kaynak yöntemi (M.Ö. 1000) olan ve demirci kaynağı olarak bilinen bu yöntemde parçalar sıcak şekil verme sıcaklığına kadar ısıtılır ve ardından bir çekiç veya diğer bir yöntemle dövülerek birleştirilir. Tarihi öneminin dışında günümüzde kullanılan bir yöntem değildir.

Soğuk Kaynak: Soğuk kaynak yönteminde birleştirme yüzeyleri temizlenmiş parçalara oda sıcaklığında çok yüksek bir basınç uygulanarak yapılır. Birleştirilen parçalardan en az biri çok sünek olmalı ve soğuk deformasyonla aşırı sertleşmemelidir. Alüminyum ve bakır gibi metaller bu yöntemle birleştirilebilir. Fakat uygulanan kuvvet soğuk deformasyona neden olduğundan parça kalınlıkları %50 oranında azalır ve bu bölgelerde yerel plastik deformasyonlar meydana gelir. Yüksek basınçlar için bir yük presi kullanılır.

KAYNAK METALÜRJİSİ : Kaynak işleminde birleştirilecek parçalara ve parçaların durumuna göre X,Y,V,K gibi kaynak ağızları açılır. Daha sonra bunları birleştirmek amacıyla metaller bu noktalara ergitilir ve bir kaynak havuzu oluşturulur. Kaynak havuzunun sıcaklığı metalin diğer bölgelerinin sıcaklığından çok fazla olduğundan bir ısı transferi söz konusudur.Meydana gelen kaynak havuzundan dışarıya doğru yönlenmiş bu ısı transferinden dolayı kaynak havuzunda belirli mesafede, sağında ve solunda simetrik olarak ITAB’ oluşur.ITAB(Isı tesiri altında kalan bölge)

Kaynaklanabilen Alaşımlar 1-Allotropik alaşımlar(St) 2-Şekillendirilmiş ve allotropik olmayan alaşımlar(Al) 3-Şekillendrilmiş ve allotropik alaşımlar. Ø  Sıcaklık etkisi ile kafes yapısının değişmesine alotropi denir.

Kaynaklanabilen Alaşımlar 1-Katı Ergiyik ile mukavemet kazanan alaşımlar 2-Soğuk şekillendirme ile mukavemet kazanan alaşımlar 3-Çökelme sertleşmesiyle mukavemet kazanan alaşımlar 4-Dönüşüm yoluyla mukavemet kazanan alaşımlar 5-Aşırı reaktif alaşımlar(Zr, Mo gibi.)

ÖDEV 1:

Katı Ergiyik ile Mukavemet Kazanan Alaşımlar(Östenit Haldeki yapı için):Bu tip alaşımların ITAB’ları problemsizdir.ITAB yapısı büyük ölçüde kaynaktan etkilenmez.Yüksek sıcaklıklara mağruz kalan bölgelerde tane kabalaşması görülür. Bu tane büyümesinin miktarı önemlidir. Eğer tanelerin boyutu birkaç tane boyutunu geçmiyorsa tanelerin büyümüş olması çok önemli değildir. Kaynak havuzu dentritik katılaşmıştır. Kaynak havuzuna yakın bölgeler yüksek sıcaklıklara mağruz kaldığından kaba tanelidir. Ancak kaynak havuzundan uzakta olan bölgeler yine ince tanelidir.

Sertlikleri karşılaştırılacak olunursa; kaynak havuzu metal kalıba döküm gibi düşünülürse hızlı soğuduğu daha kolay anlaşılabilir. Bu hızlı soğumadan dolayı bu bölgesini sertliği yüksektir. ITAB’ın kaynak havuzuna yakın olan bölgeleri kaba taneli olduklarından dolayı bu bölgede sertlik düşer ve son olarak ITAB’ dan uzaklaşıldıkça yeniden tanelerin küçülmesinden dolayı sertlikte yeniden bir atış görülür.

Soğuk şekillendirme ile mukavemet kazanan alaşımlar(Haddelenmiş-Yeniden kristalleştirilmiş yapı): Bu tür metaller 0,4*Terg sıcaklığı üzerine çıktıklarında yeniden kristalleşirler. Kaynak ısısından dolayı parçada yeniden kristalleşme meydana gelir.Haddelenen yapı taneleri uzamış, anizotropik bir yapıdır.Kaynaktan gelen ısı bu taneleri etkiler.Kaynak dikişi hızlı soğumayla karşı karşıya kaldığından dentritik bir katılaşma gösterir.Kaynak ısısının etkisi altında kalan bölgeler uygun sıcaklık ile karşılaştıklarında yeniden kristalleşme gerçekleştirirler.ITAB’ın kaynak dikişine yakın olan bölgeleri yeniden kristalleşme sıcaklığının optimum değerinin üzerine çıktıklarından bu bölgelerde tane kabalaşması meydana gelmiştir. Dev taneler aşağıdaki resimlerde gösterilmeye çalışılmıştır. Kaynak havuzundan uzaklaştıkça kaba tanelerin yerini ince tanelerin alması bu bölgelerin yeniden kristalleşme geçirdiğinin göstergesidir. Yeniden kristalleşme için uygun sıcaklığı yakalayan kaynak havuzuna daha uzak bölgeler yeniden kristalleşme geçirmiş ve daha ince taneli hale gelmiştir. Sertlikleri hakkında konuşmak gerekirse;Kaynak havuzu aşırı soğumaya mağruz kaldığından ve dolayısıyla hızlı soğuduğundan  sertliği yüksektir. Kaynak havuzuna yakın bölgeler yüksek sıcaklığın tesiri altında kaldıklarından taneleri dev dolayısıyla sertlikleri düşüktür. Son olarak kaynak havuzundan uzaklaştıkça buradaki sıcaklığın Yeniden kristalleşmeye uygun olmasından dolayı taneler yeniden kristalleşme tavı geçirmiştir. Taneler küçüktür ve bundan dolayı bu bölgede sertlik artmıştır.

Ayrıca kaynak edilecek parça  allotropik dönüşüm yapılabiliyorsa iki adet yeniden kristalleşmiş bölge görülebilir. Yüksek sıcaklık fazı ve düşük sıcaklık fazı farklı sıcaklıklarda yeniden kristalleşmeye uğrayabilir.

Çökelme sertleşmesiyle mukavemet kazanan alaşımlar(Yaşlandırma Yapılmış):

Bu tip alaşımların ITAB davranışları oldukça karmaşıktır.Çökeltme sertleştirmesinde çözeltiye alma, su verme ,yaşlandırma aşamaları vardır.Kaynak ısısı kaynak havuzuna yakın bölgeleri çözer ve çözeltiye alma işlemi yapar. Isı altında çözünen bu bölgeler kaba taneli bölgelerdir.İri taneli katı ergiyik meydana getirirler.Çözeltiye alma sıcaklığı altındaki bölgelerde de aşırı yaşlanma sorunu gözlemlenir.Bundan dolayı aşırı yaşlanmış bölgelerin mukavemeti azalır. Aşırı yaşlanma probleminden dolayı ITAB’ ın kaynak havuzuna yakın bölgelerinin mukavemeti azalır.Kaynak havuzu aşırı soğumadan dolay sert, kaynak havuzuna yakın bölgeler aşırı yaşlanmadan dolayı yumuşak ve kaynak havuzuna uzak olan bölgeler ise yine  serttir.

Dönüşüm yoluyla mukavemet kazanan alaşımlar(Su verilmiş meneviş yapılmış yapı): Kaynak havuzu 2000 ⁰C lerden 20⁰C gibi bir sıcaklığa ani olarak düştüğünden dolayı kaynak kavuzunda aşırı soğuma ve hızlı katılaşma gerçekleşir. Dolayısıyla buradaki katılaşma ısı gradyanından dolayı dentritik yapıdadır. Metal ısı sistemlerinde sıcaklık ve zaman önemli parametrelerdir .Kaynak sırasında kayda geçecek kadar uzun bir zaman söz konusu olmadığından etkin parametre sıcaklıktır. Kaynak havuzuna yakın bölgelerde bu yüksek sıcaklıktan dolayı tane kabalaşması meydana gelmiştir. Isı transfer gücünün biraz daha azaldığı, kaynak noktasına uzak noktalarda ise taneler incedir. Normalizasyon tavı olarak düşünülebilir. Sertliklerine bakacak olursak kaynak havuzunun sertliği yüksektir. Çünkü hızlı katılaşmıştır, dentritik yapıdadır. Kaynak havuzuna yakın bölgelerde ise taneler kaba olduğundan dolayı sertlik düşmüştür. İnce tanelere doğru gidildiğinde sertliğin yeniden artması beklenir. Sertleşebilirlik gibi kaynaklanabilirlik de karbon oranına bağlıdır. Karbon oranının artması kaynak kabiliyetini kötü yönde etkiler. Dökme demirlerde karbon miktarı yüksek olduğundan kaynakları zordur. Karbon sıkışmasından dolayı kübik hacim tetragonal yapıya dönüşür.

Karbon Eşdeğeri: Kaynakta , dolgu yapılacak bileşim de çok önemlidir.özellikle yapıdaki karbon oranı çok önemlidir.Maksimum izin verilen karbon oranı %0,25’dir. Alaşım elementlerinin kaynak yeteneği üzerindeki etkilerini karbon cinsinden anlatmak için karbon eşdeğeri terimi ortaya atılmıştır.

                                                                   

  

Ceş	Ön Tav
<0,45	-
0,45-0,60	100-200
>0,60	200-350

Karbon eşdeğeri bulunur ve tabloya göre ön tav uygulanır. Ön tavın amacı karbon sıkışmasını engellemektir.

Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı: Paslanmaz çeliklerde paslanmazlığı sağlayan Cr ‘dur. Çelik Bünyesinde paslanmazlık için En az %12 Cr bulunması gerekir.Krom Çelik yüzeyinde koruyucu bir tabaka oluşturarak onu pasifleştirir.Bu çeliklerin kırıldığı ve elektrik ark kaynağı ile birleştirildiği düşünülürse 350 ⁰C ‘ ye kadar problem yaratmaz. Fakat 350 geçtiğinde çeliği korozyondan koruması gereken Cr karbüre dönüşür ve çelik korunamaz. Ayrıca tane sınırlarında çökelen krom karbür gevrekliğe yol açar.Çözüm titanyum ile alaşımlandırmadır. Titanyum seçimli olarak karbür meydana getirir ve çelikte Cr miktarı azalmamış olur.

Martenzitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı:

Genellikle %5-6’dan daha az Cr içeren çeliklerdir.%0,1-%1.2 arasında karbon içerirler. Sertleşebilme sorunları olmadığından havada bile su verilmiş gibi davranırlar.Su verilmiş halde yani martenzitik halde korozyon dirençleri iyidir. Fakat sıcaklığın artmasıyla beraber yapı sanki meneviş işlemine tabi tutulmuş gibi davranır. Kafeslerde sıkışmış karbonlar yayınırlar ve 815⁰C gibi bir sıcaklığın üzerinde korozyon başlangıcı görülür. Genellikle 700⁰C üzerinde kullanılmazlar.

Ferritik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı:  Ferritik Paslanmaz çelikler %11,5 Cr ve %0,2 karbon ihtiva eden çeliklerdir. Bu çelikler ile kaynak yapılırken ısı tesiri altında kalan bölge yüksek ısıdan etkilenir ve tane büyümesine uğrar. Tane büyümesi gerçekleşen bu bölgelerin mukavemetlerinde azalma görülür. Aynı zamanda kaynak dikişinin tokluğunda düşüş gözlemlenir. Ferritik paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılan dolgunun mümkünse birleştirilecek malzeme ile aynı bileşimde olması istenir. Yüksek ısıdan çokça etkilendiğinden dolayı mümkün olduğunca yüksek sıcaklıklarda çalışılmamalıdır. Genellikle TIG yöntemi ile kaynak edilirler.

Deneyin Yapılışı: Deneyde kaynak dikişinden belli aralıklarda vikers sertliği ölçülmüş ve aşağıdaki tabloya işlenmiştir. Tüm

Ölçü adedi	D(mm)	Hv10	Mesafe(mm)
1	0.301	205	0
2	0.286	227	2.6
3	0.28	237	4.1
4	0.28	237	7
5	0.299	207	8.8
6	0.32	181	11.8
7	0.308	195	13.7
8	0.319	182	16.8
9	0.305	199	18.9
10	0.305	199	21.3

ölçümlerde 10kp  yük kullanılmıştır.

Tüm sertlikler aşağıdaki Vickers formülünden bulunmuştur.

Sonuç: Kaynak havuzunun merkezinden itibaren 10 kp sabit yük kullanılarak belirli mesafelerde vickers sertlikleri ölçülmüştür. Bulunan sertlik değerleri yukarıdaki tabloda verilmiştir. Yukarıdaki tablodaki veriler kullanılarak Sertlik-Mesafe grafiği çizildiğinde yukarıdaki grafik elde edilmiştir. Grafiğe göre kaynak havuzu merkezinden uzaklaşıldıkça sertlik bir miktar artmakta, daha sonra azalmakta ve sonraki aşamalarda 2 defa daha artmaktadır. Grafikteki sertlik değerleri değerlendirildiğinde Soğuk şekillendirme ile mukavemet kazanan alaşımlara benzemektedir. Bu tür metaller 0,4*Terg sıcaklığı üzerine çıktıklarında yeniden kristalleşirler ve tane boyutları küçüldüğünden dolayı sertlikleri artar.Grafik Yorumlanırsa; Sertliğin iki defa artış göstermesi yeniden kristalleşme geçiren parçanın allotropik olduğunun göstergesidir. Düşük sıcaklık ve yüksek sıcaklık fazları ayrı ayrı bölgelerde ve kendi fazına uygun sıcaklıklarda yeniden kristalleşme geçirmiştir. Yeniden kristalleşme geçiren bölgelerin sertlikleri diğer bölgelerden yüksektir. Kaynak havuzunun merkezinden itibaren sertliğin arttığı görünmektedir. Bunun nedeni metal kalıba döküm gibi düşünülürse kaynak ağzı ile ergiyik metal arasındaki sıcaklık farkından kaynaklı hızlı soğumadır. Hızlı soğumadan dolayı sertlik artmıştır. Kaynak havuzu yakınındaki bölgeler ısı tesiri altında kaldıklarından dolayı tane kabalaşmasına uğramış ve sertlikleri azalmıştır. Kaba taneli bölgeden sonra 2 defa sertliğin yükselmesi düşük sıcaklık fazının ve yüksek sıcaklık fazının yeniden kristalleşmesinden kaynaklanmaktadır.Yeniden kristalleşen bölgeler küçük taneli olduğundan sertlikleri yüksektir. Kaynak havuzuna uzak olan ve ısıdan pek etkilenmeyen bölgeler ana yapıyı yansıtır.

KAYNAKLAR

Kaynaklı İmalat ve Tasarım”, Prof. Dr. Adnan Dikicioğlu, 2006

‘Kaynak Tekniği el Kitabı‘Prof. Dr. Selâhaddin ANIK