Kaynak Nedir?
Kaynak, aynı veya farklı cins metalleri veya termoplastik parçaları, ek bir tel kullanılarak veya kullanılmayarak, ısı ve/veya basınç altında birleştirme işlemidir. Bu süreçte, birleştirilmek istenen parçaların erime sıcaklığına benzer veya aynı erime sıcaklığına sahip parçalar kullanılarak birleştirme yapılır. Kaynak, sanayide metal malzemelerin bir araya getirilerek bütün oluşturmasını sağlamak için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir.
Kaynak İşlemi Nasıl Yapılır?
Kaynak işlemi, genellikle birleştirilmek istenen parçaların birleşim noktalarının belirli oranda eritilmesiyle başlar. Bu eritme esnasında, aynı zamanda bir dolgu malzemesi kullanılarak iki parça arasındaki boşluk doldurulur ve dolgu malzemesi ile parçaların birbirine tutunması sağlanır. Örneğin, örtülü elektrot ark kaynağında elektrodun çekirdek telinden ve bazı elektrotlarda örtüdeki metal tozlarından ilave metal sağlanır. Gazaltı kaynağında ise sürekli beslenen masif tel elektrot ergiyerek kaynak metalini oluşturur. Eritme işleminin ardından kaynak yapılan noktanın soğutulması yapılır ki bu işlem kaynağın daha erken sertleşmesine ve daha uzun ömürlü olmasına yardımcı olur. Bazı kaynak türlerinde ise parçaların eritilmesine gerek duyulmadan, doğrudan baskı ile kaynak yapılabilmektedir; bu yöntem, sert lehimleme yöntemi ile uygulanır. Ayrıca, bazı durumlarda kaynak yapılan bölgenin daha sonra çekiç ile dövülmesi, kaynağın sertliğinin kontrol edilmesi ve daha dayanıklı hale gelmesi açısından önemlidir.
Kaynak Süreci Aşamaları Nelerdir?
Kaynak süreci, planlama, uygulama ve sonrası adımları içeren kapsamlı bir yaklaşımdır:
• Kaynak İşlemi Öncesi:
◦ Malzeme Cinsinin Seçimi: Kaynak yapılacak parçanın ve kaynak malzemesinin cinsi belirlenir. Çeliklerde karbon oranı, kaynaklanabilme özelliğini etkiler; yüksek karbonlu çeliklerde ön ısıtma ve tavlama gibi işlemler gerekebilir.
◦ Kaynak Malzemesi ve Ekipmanının Seçimi: Kullanılacak elektrot, tel ve diğer ekipmanlar seçilir. Elektrotlar, kaynak yapılacak malzemeye göre özel olarak seçilir (paslanmaz çelik için paslanmaz elektrot, döküm için döküm elektrot gibi).
◦ Planlama ve Hazırlık: Kaynak işlemi ve pozisyonları planlanır. Parçaların temizliği, yağ, pas veya diğer kirliliklerden arındırılması kaynak kalitesi için kritik öneme sahiptir.
◦ Kaynak Ağzı Açılması: Düzgün ve sağlam bir kaynak için parçalara uygun kaynak ağzı (örneğin V-kaynak ağzı 60°) açılır.
◦ Ön Tav İşlemi ve Puntalama: Kaynak edilecek parçanın ön tav işlemi (ön ısıtma) tespit edilir ve uygulanır. Çekmeleri önlemek için parçalara uygun aralıklarla punta atılır.
◦ Personel Yeterliliği ve Parametre Seçimi: Kaynak personelinin yeterliliği gözden geçirilir ve kaynak sırasında uygulanacak parametreler (akım şiddeti, gerilim vb.) seçilir. Bazı elektrotların neminin alınması için üretici talimatlarına göre ısıtma cihazlarında bekletilmesi gerekebilir.
• Kaynak İşlemi Sırasında:
◦ Uygulama ve Ayarlar: Seçilen plana göre kaynak işlem sırası ve pozisyonları uygulanır. Kaynak akımı (amper) ve/veya kaynak gerilimi (volt), elektrot veya torç çalışma açısı, ark veya serbest tel boyu ayarları yapılır.
◦ İlerleme Hızı ve Hareketler: İlerleme hızı, elektrot veya torç hareketleri belirlenir.
◦ Sıcaklık Kontrolü: Pasolar arası sıcaklıkların ayarlanması önemlidir.
◦ Hata Önleme ve Gözlem: Kaynak başlangıç ve krater hatalarının oluşmaması için teknikler uygulanır; ark üflemesi gibi sorunlar gözlemlenir ve tedbirleri alınır.
• Kaynak İşlemi Sonunda:
◦ Soğutma: Kaynak edilen ana malzemeye ve iş parçasının çalışacağı ortama göre, kaynaklı parçanın bazen yavaş bazen de hızlı soğutulması gerekebilir. Gazaltı kaynaklarında, torçtaki gazın bir süre daha sıcak kaynak metalini koruması amacı ile hemen parçadan uzaklaştırılmaması önemlidir.
◦ Cüruf Temizliği: Örtülü elektrot ark kaynağı ve tozaltı kaynağı gibi yöntemlerde kaynak dikişi üzerinde oluşan cüruf, soğumadan önce veya her paso sonrası uygun ekipmanlarla (kaynak çekici) temizlenmelidir. Gazaltı kaynağında cüruf oluşmadığı için böyle bir temizliğe gerek yoktur.
◦ Çekiçleme: Gerekli durumlarda kaynak dikişleri uygun ekipman ve yöntemle çekiçlenebilir.
◦ Muayene ve Testler: Yapılan kaynak, gözle muayene, tahribatsız testler (ultrasonik, radyografik, sıvı penetran, manyetik parçacık testi) ve tahribatlı testler (kesme, çekme deneyi) ile kontrol edilir.
Kaynak Çeşitleri Nelerdir?
Kaynak çeşitleri, uygulama şekillerine, kullanılan enerji kaynaklarına ve koruma yöntemlerine göre farklılık gösterir. Başlıca ark kaynak yöntemleri şunlardır:
Örtülü Elektrot Ark Kaynağı (SMAW)
Kaynak için gerekli ısının, örtü kaplı tükenen bir elektrot ile iş parçası arasında oluşan ark sayesinde ortaya çıktığı, elle yapılan bir yöntemdir. Elektrotun ucu, kaynak banyosu, ark ve iş parçası, örtü maddesinin yanması ve ayrışmasıyla oluşan gazlar ve ergimiş örtü maddesinin oluşturduğu cüruf tarafından atmosferin zararlı etkilerinden korunur. Bu yöntem açık ve kapalı alanlarda, elektrotla ulaşılabilen her noktada ve pozisyonda uygulanabilir; ekipmanları hafif ve taşınabilirdir. Pek çok malzemenin kimyasal ve mekanik özelliklerini karşılayacak örtülü elektrot türü mevcuttur.
Özlü Telle Ark Kaynağı (FCAW)
Isının, tükenen bir özlü tel elektrot ile iş parçası arasında oluşan ark sayesinde ortaya çıktığı bir ark kaynak yöntemidir. Ark ve kaynak bölgesinin korunması, özlü tel içindeki öz maddesinin yanması ve ayrışmasıyla oluşan gazlar veya dıştan beslenen koruyucu gaz ile sağlanır. Özlü teller, örtülü elektrotların aksine makaralara sarılı tel şeklinde üretilir ve sürekli beslenebilir, bu da yarı otomatik ve otomatik sistemlerde kullanıma uygun olmasını sağlar. Bu yöntem, yüksek kaynak metali yığma hızları, düşük çapak oluşumu, tüm pozisyonlarda kaynak yapabilme yeteneği (tavan ve düşey kaynaklarda bile), yüksek üretim verimliliği ve hızı sunar.
Gazaltı Kaynağı (GMAW - MIG/MAG)
Kaynak için gerekli ısının, tükenen bir tel elektrot ile iş parçası arasında oluşan ark sayesinde ortaya çıktığı bir ark kaynak yöntemidir. Kaynak bölgesine sürekli beslenen masif tel elektrot ergiyerek kaynak metalini oluşturur ve atmosferin zararlı etkilerinden kaynak torcundan gelen gaz (MIG için Argon, Helyum; MAG için CO2 veya karışım gazları) veya karışım gazlar tarafından korunur. Gazaltı kaynağı, örtülü elektrot ark kaynağına göre daha hızlıdır çünkü sürekli tel beslemesi sayesinde elektrot değişimi için duraksama olmaz ve cüruf oluşmadığı için temizlik ihtiyacı yoktur.
TIG Kaynağı (GTAW)
Kaynak için gerekli ısının, tükenmeyen bir elektrot (tungsten elektrot) ile iş parçası arasında oluşan ark sayesinde ortaya çıktığı bir ark kaynak yöntemidir. Elektrot, kaynak banyosu, ark ve iş parçasının kaynağa yakın bölgeleri, atmosferin zararlı etkilerinden kaynak torcundan gelen gaz veya karışım gazlar tarafından korunur. TIG kaynağı, elle veya otomatik sistemlerle sürekli, aralıklı veya punta kaynağı yapmak için uygulanabilir. Elektrot tükenmediği için ana metalin ergitilmesiyle veya ilave kaynak metali kullanarak kaynak yapılır. Dezavantajları ise metal yığma hızının diğer yöntemlere göre düşük olması ve kalın kesitli malzemelerin kaynağında ekonomik olmamasıdır.
Elektrik Direnç Kaynağı (ERW)
Bir elektrik akımı yardımıyla metal parçaların ısıtılarak birleştirildiği ya da bağlantı noktasında metalin eritildiği bir kaynak çeşididir. Nokta kaynağı, dikiş kaynağı, flaş kaynağı ve projeksiyon kaynağı gibi çeşitleri bulunur. Özellikle paslanmaz çelik boru imalatında ve otomobil gövdelerinin montajında yaygın olarak kullanılır.
Oksi-Asetilen Kaynağı (OAW)
Oksijen ve asetilenin yanması sonucu meydana gelen bir gaz kaynağıdır. Yakıt gazları ve oksijen yardımıyla metalleri kaynak yapmak veya kesmek için kullanılır ve 1903 yılında Edmond Fouché ve Charles Picard tarafından geliştirilmiştir.
Kaynak yapmak için hangi ekipmanlar gerekir?
Kaynak işlemi için bir dizi temel ekipman gereklidir. Bunların başında, elektrik arkını oluşturmak ve elektroda güç sağlamak için kullanılan kaynak makinesi çeşitleri gelir; bunlar arasında jeneratör tipi, redresör tipi ve inverter tipi (çanta kaynak makineleri) bulunur. Kaynak yöntemine göre farklılaşan elektrotlar veya teller (örtülü elektrotlar, özlü teller, masif gazaltı telleri, tungsten elektrotlar) ana sarf malzemeleridir. Elektrotu tutmak veya teli beslemek için kaynak pensesi veya torç kullanılır. Gazaltı ve TIG kaynaklarında, kaynak bölgesini atmosferik etkilerden korumak için uygun koruyucu gazlar (örneğin Argon, CO2, Helyum) ve gaz tüpleri gereklidir. Ayrıca, kaynak sırasında oluşan cürufu temizlemek için kaynak çekici gibi yardımcı aletler bulunmalıdır. En önemlisi, kaynakçı gözlüğü/maskesi, eldiven, kolluk, deri önlük gibi kişisel koruyucu ekipmanların (PPE) tam ve eksiksiz olması, elektrik çarpması, duman ve ışık gibi sağlık problemlerine karşı koruma sağlar. Kaynak alanında iyi bir emiş sistemi ve yangın tüpü de güvenlik için zorunludur.
Tüm metaller kaynakla birleştirilebilir mi?
Prensip olarak birçok metal ve alaşım kaynakla birleştirilebilir olsa da, tüm metaller aynı yöntemle veya eşit derecede kolaylıkla kaynaklanamaz. Malzemenin cinsi ve kimyasal özellikleri, kullanılacak kaynak yöntemini, malzemeyi ve parametreleri doğrudan etkiler. Örneğin, çeliklerdeki karbon (C) oranı kaynaklanabilirlik özelliğini büyük ölçüde değiştirir. Karbon oranı %0.22'ye kadar olan çelikler rahatça kaynaklanabilirken, %0.20 ile %0.8 arasında değişen daha yüksek karbonlu çelikler için 100°C ile 425°C arasında değişen ön ısıtma ve sonrasında tavlama gibi ek işlemler gerekebilir. Aksi takdirde, malzeme kırılgan hale gelebilir. Bazı yüksek alaşımlı masif gazaltı kaynak telleri düşük kaynak kabiliyetleri gösterebilir.
Kaynak işlemi kalıcı mı yoksa sökülebilir mi?
Kaynak işlemi, parçalar arasında oluşturduğu bağın doğası gereği kalıcı (sökülemeyen) bir birleştirme yöntemidir. Kaynak esnasında, birleştirilecek parçaların kendileri veya ek dolgu metali eritilerek bir havuz oluşturulur ve bu erimiş metaller katılaşarak kimyasal ve mekanik olarak tek bir bütün haline gelir. Bu süreç, kaynaklı birleştirmeyi son derece güçlü ve dayanıklı kılar, ancak aynı zamanda geri dönüşümü zor, hatta imkansız hale getirir.