Paslanmaz Çelik Kaynağı: Yöntemler ve İpuçları

Plazma kesim, alaşımsız çelik, paslanmaz çelik, demir, alüminyum gibi tüm iletken ürünleri en az zahmet ve maliyetle kesmek için kullanılan son derece önemli bir yöntemdir. Bu yöntemin temelinde, iyonize edilmiş bir gazın plazma formuna dönüştürülerek kesilecek bölgeye doğru bir elektriksel kanal oluşturması yatar. Kesim işlemi sırasında, elektrik arkı gazın bir kısmını iyonize ederek plazma ile malzeme arasında bir kanal oluşturur ve bu kanal üzerinden geçen elektronlar malzemeyi eritmek için yeterli ısıyı sağlar; yüksek hızlı plazma ve sıkıştırılmış gaz eriyen metali püskürterek kesimi gerçekleştirir. Genellikle basınçlı hava gibi sıkıştırılmış gazlar kullanılır. CNC plazma kesme, bilgisayar kontrollü hassas ve verimli kesim sağlar. Avantajları arasında yüksek hız ve verimlilik, hassas ve doğru kesim, ön tavlama gerektirmemesi, kesim sonrası az cüruf oluşumu, minimal deformasyon, ve tehlikesiz gaz kullanımı sayesinde artan iş güvenliği yer alır. Kalın ve zorlu malzemelerin kesiminde etkilidir.

Paslanmaz Çelik Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Paslanmaz çelikler, ağırlıkça en az %10,5 oranında krom (Cr) içeren demir esaslı alaşımlar olarak tanımlanır. Bu çeliğin yüzeyinde oluşan ince fakat yoğun kromoksit tabakası sayesinde korozyona karşı yüksek dayanım kazanılır ve oksidasyonun daha derine ilerlemesi engellenir. Bu tabaka, oksijenli ortamlarda oluşur ve bozulsa dahi kendini onarabilir. Paslanmaz çelikler sadece korozyon dayanımıyla değil, aynı zamanda farklı mekanik özelliklere sahip türlerinin bulunması, düşük ve yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmeleri, kolay şekil verilebilmeleri ve estetik görünümleri gibi özelliklerle de öne çıkar. Paslanmazlık özelliği, genellikle %12'den fazla krom içeriğiyle artar. Nikel, manganez, molibden, silisyum, niyobyum, titanyum ve azot gibi alaşım elementleri mikroyapı ve özellikleri kontrol etmede etkilidir. Bu çelikler dayanıklı ve bakımı kolay olduklarından uzun ömürlü ve ekonomiktirler.

Paslanmaz Çelik'e Nasıl Kaynak Yapılır?

Paslanmaz çeliğe kaynak yapmak mümkündür ve doğru ekipman ve ayarlarla gerçekleştirilir. Başarılı bir kaynak için malzeme hazırlığı kritiktir. Kaynak yapılacak yüzeyin toz, kalıntı, yağ gibi kirliliklerden arındırılması gerekir; bu amaçla aseton kullanılabilir ve kaynak öncesinde malzemenin nemli olmadığından emin olunmalıdır. Özellikle karbon çeliği ile kullanılan aletlerin paslanmaz çelik için kullanılmaması önerilir, çünkü karbon parçayı kirletebilir; mümkünse ayrı çalışma alanları tercih edilmelidir. Kaynak makinesi ve sarf malzemeleri seçimi projenin gereksinimlerine (estetik, incelik, beceri seviyesi, maliyet, kalınlık) göre yapılmalıdır. Örneğin askaynak kaynak makinesi gibi uygun bir ekipman seçildikten sonra, kaynak işlemine başlamadan önce makine parametreleri ve gaz ayarları doğru şekilde yapılmalıdır; yanlış ayarlar kaynağın başarısız olmasına yol açabilir. Kaynak sırasında düz çizgide ilerlemeye dikkat edilmeli ve hareket hızı doğru ayarlanmalıdır.

Paslanmaz Çelik Kaynağı için Hangi Yöntemler Kullanılır?

Paslanmaz çeliğin kaynağı için çeşitli yöntemler kullanılabilir. En yaygın tercih edilenler TIG (Argon), MIG (Gazaltı), Elektrik Ark kaynağı ve Lazer kaynağıdır. TIG kaynağı, Tungsten Inert Gas kelimelerinin baş harflerini alır ve ince işçilik gerektirmesine rağmen oldukça temiz ve pürüzsüz bir kaynak görüntüsü sağlar. TIG kaynağında Argon veya Helyum gazı kullanılır. MIG kaynağı, Metal Inert Gas kelimelerinin baş harflerini alır ve demir, çelik gibi birçok malzeme için pratik bir yöntemdir; paslanmaz malzemeler için paslanmaz tel ve genellikle %98 Argon - %2 Karbondioksit karışım gazı kullanılır. Elektrik Ark kaynağı (Çanta Kaynağı), elektrot ergiterek birleştirme sağlar ve paslanmaz malzeme için uygun paslanmaz elektrot (üzerinde INOX yazısı aranır) kullanılmalıdır. Lazer kaynağı, lazer ışınlarının sıcaklığıyla birleştirme yapar, hızlıdır, ısıdan etkilenen bölgeyi küçük tutarak şekil bozukluğunu minimize eder, ancak başlangıç ve bakım maliyetleri yüksektir ve kaynak kalınlığı sınırlıdır. Her yöntem için malzeme türüne ve dikiş gereksinimlerine uygun seçim yapılmalıdır.

Paslanmaz Çelik Kaynağında Karşılaşılan Yaygın Sorunlar Nelerdir?

Paslanmaz çelik kaynağı sırasında karşılaşılabilecek çeşitli yaygın sorunlar bulunmaktadır. Özellikle östenitik paslanmaz çeliğin kaynağında ana problemler, büyük kaynak deformasyonu ve sıcak çatlak oluşumuna yatkınlıktır. Sıcak çatlak hassasiyeti, malzemenin kimyasal bileşimine ve yapısındaki kükürt (S) ve fosfor (P) gibi safsızlıklara bağlıdır. Bu safsızlıklar düşük erime noktalı bileşikler oluşturarak çatlamayı tetikler. Kaynağın eşit olmayan şekilde ısınması da çekme gerilimi yaratıp çatlaklara yol açabilir. Bir diğer önemli sorun, ısıdan etkilenen bölgede (ITAB) 450-850°C sıcaklık aralığında meydana gelen krom karbür çökelmesi veya "duyarlılık"tır. Bu durum, tane sınırlarında krom oranını düşürerek korozyon direncini azaltır. Gaz altı kaynakta kullanılan CO2 gazındaki karbon da krom karbür oluşumu riskini artırabilir. Kaynaklı birleştirmelerde ayrıca gevrekleşme de görülebili

Çatlak ve Gözenek Oluşumu

Paslanmaz çelik kaynağında karşılaşılan yaygın sorunlardan biri sıcak çatlak oluşumudur. Bu durum esas olarak malzemenin kimyasal bileşimine, mikroyapısına ve özellikle kükürt (S) ve fosfor (P) gibi zararlı safsızlıkların varlığına bağlıdır; bu elementler düşük erime noktalı bileşikler veya ötektikler oluşturarak sıcak çatlamayı teşvik eder. İri sütunlu kristal yapı, zararlı safsızlıkların ayrışmasına elverişli olup sıcak çatlama hassasiyetini artırabilir. Kaynağın eşit olmayan şekilde ısıtılması da çekme gerilimi oluşturarak çatlak oluşumunu teşvik edebilir. Sıcak çatlamaya karşı hassasiyet, kaynak metalinin yapısını ayarlayarak (örneğin belirli miktarda delta ferrit ekleyerek) azaltılabilir, bu sayede tane boyutu iyileştirilir ve zararlı safsızlıkların ayrışması azalır. Kaynak malzemelerinde C, S, P, Si mümkün olduğunca düşük tutulmalıdır. Hidrojen çatlağı riski de bulunabilir, özellikle martenzitik ve ferritik çeliklerde. Bu riski azaltmak için kaynak esnasında hidrojen emilimi düşük tutulmalıdır.

Paslanmaz Çelikte Karbür Çökmesi (Sensitization)

Östenitik paslanmaz çeliklerin kaynağında önemli bir hassasiyet konusu, ısıdan etkilenen bölgede (ITAB) ve kaynakta krom karbür oluşumudur, bu duruma "duyarlılık" (sensitization) da denir. Bu olay 450-850°C hassasiyet sıcaklık bölgesinde gerçekleşir. Kromun karbon ile birleşerek tane sınırlarında krom karbür olarak çökmesi sonucunda, tane sınırlarında krom oranı korozyon direncini sağlayan kritik değer olan %13'ün altına düşer. Bu durum, kaynaklı bağlantıların taneler arası korozyon direncini azaltır. Krom karbür çökelmesini önlemek için çeşitli önlemler alınabilir. Bunlar arasında ana metal ve kaynak malzemesindeki karbon içeriğini azaltmak ("L" tipi düşük karbonlu malzemeler kullanmak), Ti ve Nb gibi stabilize edici elementler eklemek, kaynak termal döngüsünü ayarlayarak (düşük ısı girdisi, hızlı soğutma) hassasiyet sıcaklık aralığında kalma süresini kısaltmak ve kaynak metalinde belirli bir miktar ferrit oluşturmak yer alır. Gaz altı kaynak yöntemlerinde CO2 gazındaki karbon da risk oluşturabilir. Kaynak sonrası ısıl işlemler (katı çözelti veya stabilizasyon tavlaması) da uygulanabilir.