Farklı Malzemelerin Kaynakla Birleştirilmesinin Tanımı

'Diğer Mesleki Bilgiler' forumunda UquR tarafından 19 Aralık 2008 tarihinde açılan konu

  1. UquR

    UquR Üye

    Sponsorlu Bağlantılar
    Farklı Malzemelerin Kaynakla Birleştirilmesinin Tanımı konusu [FONT=&quot]Farklı Malzemelerin Kaynakla Birleştirilmesinin Tanımı


    [/FONT]
    [FONT=&quot]Farklı Malzemelerin Kaynakla Birleştirilmesinin Tanımı[/FONT]
    1.[FONT=&quot] [/FONT]Farklı Malzemelerin Kaynakla Birleştirilmesine Genel Bakış

    1.1 Farklı Malzemelerin Kaynakla Birleştirilmesinin Tanımı
    Günümüzde, endüstriyel alanlar için gerçekleştirilen konstrüksiyonlardan beklenen özellikler, farklı malzemelerin bir arada kullanılmaları gereğini ortaya çıkarmaktadır. Dolayısıyla bu malzemelerin birbirleri ile birleştirilmesi bir zorunluluk olarak görülmekte, bu durum ile özellikle değişken zorlanma ve ortam şartlarının söz konusu olduğu uygulamalarda karşılaşılmaktadır. Buhar borularının kaynaklı bağlantıları bu tür uygulamalara verilebilecek tipik bir örnektir. Çünkü buhar taşıyıcı sistemin yüksek sıcaklıktaki ucuna östenitik paslanmaz çelik bir malzeme gerekirken, buraya oranla daha düşük sıcaklığa sahip uçta daha az özelliklere sahip, düşük alaşımlı bir ferritik çeliğin kullanılması yeterli olmaktadır.
    Farklı malzemelerin kaynağında kullanılabilecek olan ürünler arasında en uygun alanının seçilmesinde kullanıcılara yardımcı olması amacıyla üreticiler tarafından hazırlanan bilgi verilerine bakmadan önce "farklı malzemelerin kaynağı" terimini açıklamak gerekmektedir.
    Gerçekte, eritme yöntemi ile gerçekleştirilen bağlantıların tamamına yakini birer farklı metal kaynağıdır. Bu gibi uygulamalarda kaynak metali döküm, ana metal ise bir tür isledik demir olup gerek kaynak metali gerekse ana metal, kimyasal analizleri açısından farklılıklar göstermektedir. Bu farklılıklar çoğu zaman belirli amaçlar için bilerek oluşturulmaktadır. Örneğin bir yapı çeliğine tane küçültücü özelliğinden dolayı niobyum (Nb) katılırken bu elementin kaynak metalinde bulunması problemlere yol açabilmektedir. Bunun yanında erimiş metalin akışını kolaylaştırmak amacı ile kaynak metali çeşitli düzeylerde silisyum (Si) içerebilirken aynı element işledik demir malzemelerde sıcak çatlak sorunları yaratabilmektedir.
    Tüm bunların yanında yukarıda belirtilen ayrıntı ve küçük farklılıkları bir yana bırakacak olursak farklı malzemelerin kaynağını şu şekilde tanımlamak mümkündür:
    Farklı malzeme kaynağı bir alaşım sistemi içerisindeki grupların ya da farklı alaşım sistemleri içerisindeki iki ana malzemenin birleştirilmesi işlemidir.(Baştuğ,2001)

    1.2 Yöntemler ve Malzemelerin Kullanılma Yoğunlukları
    1979–1980 yıllarında yapılan araştırmalarda farklı malzemelerin kaynağında en yaygın olarak kullanılan yöntemlerin sürtünme kaynağı ve difüzyon kaynağı olduğu ortaya çıkmıştır. Bunları TIG kaynağı, MMA (örtülü elektrodla ark kaynağı), soğuk basınç kaynağı, MIG kaynağı, lazer kaynağı, elektron ışın kaynağı, tozalti kaynağı ve patlamalı kaynak yöntemleri izlemektedir (Şekil 1). (Baştuğ,2001)
    [​IMG]
    Şekil 1.1 Farklı malzemelerin kaynağında kullanılan yöntemler ve kullanım yoğunlukları (Baştuğ,2001)

    [​IMG]Yine ayni yıllar arasında yapılan araştırmalarda farklı malzemelerin kaynaklı bağlantılarında en çok kullanılan malzemelerin ferritik çelikler ile paslanmaz çelikler olduğu görülmüştür (Sekil 1.2). Bunları sırası ile alüminyum alaşımları, bakir alaşımları, nikel alaşımları, titanyum+zirkonyum alaşımları, hafif metaller, altın ve dökme demirler izlemektedir. (Baştuğ,2001)

    [​IMG]
    Şekil 1.2. Farklı malzemelerin kaynağında kullanılan malzemeler ve kullanım yoğunlukları (Baştuğ,2001)
    Dökme demirler oldukça yaygın kullanılan bir mühendislik malzemesi olmasına rağmen sıralamanın sonunda yer almaktadır.
    Farklı malzemelerin kaynağında incelenen ana konular; mukavemet, tokluk ve yorulma direncidir. Bunların yanında korozyon davranışları, uygun ısıl işlemlerin seçimi, yöntemler arasındaki tercih nedenleri ve maliyet kıyaslamaları diğer ilgi alanlarını oluşturmaktadır.
    Tablo 1.1'de gerek demir esaslı gerekse demir dışı malzemelerin kaynak edilebilirlikleri hakkında pratik bilgiler yer almaktadır.

    Tablo 1.1. Farklı malzemelerin birbirleri ile kaynak edilebilme kabiliyetleri (Baştuğ,2001)
    [​IMG]


















    1. Kaynaklı bağlantıları mükemmeldir
    2. Kaynaklı bağlantıları iyidir
    3. Kaynaklı bağlantıları özel önlemlerle gerçekleştirilir
    4. Kaynaklı bağlantıları çok özel önlemlerle gerçekleştirilir
    5. Kaynaklı bağlantıları tercih edilmez





    2.[FONT=&quot] [/FONT]Ark Kaynağıyla Farklı Malzemelerin Birleştirilmesi

    2.1 Farklı Malzemelerin Kaynakla Birleştirilmesinin Önemi ve Zorluğu
    Her hangi bir farklı metal kombinasyonunda kaynak bağlantısından istenen özellikler, farklı malzeme seçimini belirleyen en önemli faktörlerdir. Uygulamanın gerektirdiği bir zorunluluk olarak, iki ayrı cins metalin kullanılması her ne kadara arzu edilmese bile, eğer bu iki metalın birbiri ile kaynağı mümkün değilse, bu proje yalnız tasarı aşamasında kalır.
    Farklı iki malzemenin kaynak ile birleştirilmesi ve bunun için en uygun bir ilave (kaynak) metalinin seçilmesi, oldukça zor bir problemdir. Ayrı iki cins malzemenin birleştirilmesi ile el*de edilen kaynak dikişi yalnız ilave metalden meydana gelmez. Bağlantılı bir geçiş bölgesini içerdiği gibi, iki esas malzemeden de önemli miktarda alaşım elemanları bulundurur. Her kaynak işleminde, ilave metal ile farklı esas metalin karışımından oluşan bir kaynak banyosu meydana gelir.
    Sekil 2.1 ’de verilen örnek, farklı iki malzemenin kaynağındaki durumu daha basit bir tarzda açıklamaya yardim edecektir. Şekildeki A ve B esas malzemelerini birleştirmek için beş pasoya ihtiyaç vardır. Birinci paso A metali, B metali, ilave metalden oluşmaktadır, İkinci paso A metali, B metali, ilave metal ve birinci pasodan ibaret bir karışım meydana getirmek*tedir. Üçüncü paso, ilave metal A metali ve ikinci pasodan ibaret olup, burada B metali yok*tur. Dördüncü paso ilave metal, B metali üçüncü ve ikinci pasodan oluşmaktadır. Besinci pa*soda, diğer bütün pasolardan farklı olup, A metal, B metali ve birinci pasodan ibaret bir karışımdır.(Anık,1993)
    [​IMG]
    Şekil 2.1. Farklı İki malzemenin beş paso ile kaynağı (şematik) (Anık,1993)







    2.2[FONT=&quot] [/FONT]Farklı Metallerin Kaynağında Dikkat Edilmesi Gereken Faktörler

    Farklı metallerin kaynağında dikkat edilmesi gereken faktörleri söyle özetleyebiliriz:
    a- Kaynak metalinde erimenin kontrolü
    Kaynak metalinin çatlamaya duyarlı olmaması istenir. Ayni zamanda kaynak metal çeşitli hatalara sebebiyet vermeyecek şekilde, iki metalin erimesine elverişli bulunmalıdır.
    b- Kaynak bağlantısının yapısal kararlılığı.
    Kaynak bölgesi, kaynak işlemi sırasında ve bütün sıcaklık aralıklarında yapısal olarak stabil kalmalıdır.
    c- Fiziksel özellikler
    Kaynak metali fiziksel özellikleri bakımından, kaynakla birleştirilen esas malzemelere yakin olmalıdır. Özellikle ısıl genleşme durumu çok önemlidir ve uygulamada gerilme kon*santrasyonunu minimuma indirmek için, kaynak metalinin genleşme katsayısı esas malze*melerin genleşme katsayılarının arasında bulunmalıdır.
    d- Mekanik özellikleri
    Kaynak dikişinde vaktinden önce bir hasar oluşmaması için, kaynak metali kaynak işlemi esnasındaki bütün sıcaklık aralıklarında en az esas metallerden biri kadar, mekanik özel*likler bakımından, dayanıklı olmalıdır.
    e- Korozyon dayanım
    Kaynak metalindeki korozyonun önlenebilmesi için, kaynak metalinin korozyon direnci, esas metallerden birinin korozyon direncinden daha iyi olmalıdır. Bu husus hem ortam şartlarında hem de yüksek sıcaklıktaki korozyon durumları için söz konusudur.
    Çoğu zaman bu faktörlerin hepsi birden yerine getirilmeyebilir. Dolayısıyla da bazı istek*lerden fedakarlık yapılmak zorunda kalınır. Bununla beraber, özellikle farklı metal kombinasyonları için bir dizi nikel esaslı ilave metaller kullanılabilmektedir. (Anık,1993)


    2.3[FONT=&quot] [/FONT]Farklı Metallerin Kaynağındaki Erime Oranlarının Hesaplanması
    Nikel esaslı metallerde kullanılan başlıca kaynak usülleri şunlardır:
    TlG / WIG - Kaynağı
    MIG -Kaynağı
    Elektrik ark kaynağı
    Tozalti kaynağı

    Bu usullerin hepsinde kaynak bölgesi erimiş olarak esas metali içerir. Esas metalin eri*mesi, kaynak metalinin erime miktarını belirlemek için kullanılır ve kaynak bölgesinin içeriği*ne göre yüzde olarak ifade edilir. Örnek olarak, kaynak bölgesindeki ilave metali ha*cimsel mertebede % 80 (80 birim) ve erimiş esas metali de %20 (20 Birim) alırsak, erime nis*peti %20'dir denir.
    Bir kaynak bağlantısında erime miktarı; kaynak ağzının sekline, malzeme kalınlığına, kaynak akımına, kaynak gerilimine, kaynak hızına, kullanılan kaynak tozuna veya kaynak gazına, kaynak pozisyonuna ve kaynak tekniğine bağlıdır. Yukarıdaki faktörlerin uygun ve yerinde seçilmesi halinde, çeşitli kaynak usullerinde, esas metalin erime nispeti aşağıdaki sınırlar arasında bulunur.
    TIG/WIG-kaynağı…………………..% 25-50
    MİG - kaynağı................................... % 25-40
    Elektrik ark kaynağı ..........................% 25-40
    Tozalti kaynağı ..................................% 25-60
    Tek pasolu kaynaklarda ve kalın kesitli parçaların kök pasolarında esas metalin erimesi daha fazladır. Kalın kesitli malzemelerde, yan yana pasoların bulunduğu kaynak dikişinin or*ta bölgelerinde ise, esas metalin erime nispeti daha azdır. Mümkün mertebe esas metalin erimesi az olacak şekilde, kaynak tekniği kontrol edilmelidir; fakat seçilen ilave metal kök pasolarında fazla erimeye müsait olmalıdır. Erime nispeti hakkında yaklaşık olarak karar veril*dikten sonra, kaynak dikişinin kimyasal bileşimini hesaplamak mümkün olur. (Anık,1993)

    [​IMG]
    Şekil.2.2. İki farklı A ve B metalinin kaynakla birleştirilmesi (Kök pasosu çekilmiş halde) (Anık,1993)

    Sekil 2.2 ‘deki gibi, bir kaynak pasosunda (kök pasosu) amaç %70 ilave metali, %15 A metalini ve %15'de B metalini içeren, yani esas metalin %30 oranında eriyeceği bir kaynak metali elde etmek olsun. A metalinin bir Monel Alaşımı 400 (%70 Ni + %30 Cu), B metalinin ise 304 tipi bir paslanmaz çelik (%18 Cr + %12 Ni + %70 Fe) ve ilave metalinde Inco Welt A tipi kaynak elektrodu (%75 Ni + %15 Cr + %8 Fe) olduğunu kabul edelim.
    Burada kaynak dikişinin bileşimi aşağıdaki şekilde hesaplanır:
    A Metalinin katkısı:
    15/100 x %70 Ni - % 10,5 Ni
    15/200 x %30 Cu . % 4,5 Cu
    B Metalinin katkısı:
    15/100x %12Ni.% 1,8 Ni
    15/100x %18Cr-%2,7Cr
    15/100 x %70 Fe = 10,5 Fe

    İlave metalin katkısı: Kaynak metalinin bileşimi:
    70/100 x %75 Ni.% 52,5 Ni 10,5 + 1,8 + 52,5- . % 64,8 NI
    70/100 x%15 Cr- %10,5 Cr 2,7 + 10,5 - ./013,2 Cr
    70/100 x %8 Fe - % 5,6 Fe 10,5 + 5,6 - % 16,1 Fe
    4,5-% 4,5 Cu
    olarak elde edilir. (Anık,1993)

    2.4[FONT=&quot] [/FONT]Kaynak Metalinde Erimenin Kontrolünün Önemi ve Aşamaları

    Kaynak dikişinin son bileşimi hesaplandıktan sonra, kontrol edilmesi gereken ilk ve on önemli faktör kaynak dikişinin uygun olup olmadığıdır. (Anık,1993)

    2.4.1. Karbonlu ve hafif alaşımlı çelikten mamul ilave metallerde erime durumu

    Demir her oranda eriyebilir ve bunun fazla bir mahsuru yoktur. Genel amaç, çok sert ve kırılgan olan tamamen martenzitik bir yapının oluşmasını önlemektir. Dolayısıyla karbonlu ve hafif alaşımlı çelikten mamul ilave metaller, nikel esaslı alaşımların, paslanmaz çeliklerin ve yüksek sıcaklık dökme alaşımlarının kaynağında kullanılmamalıdır.
    Bu tip ilave metallerde bakir miktarı az olmalıdır. Bu da nikelin gösterdiği etkiyi gösterir. Bakir miktarı artarsa, sıcak kırılganlık tehlikesi ortaya çıkar (Şekil 2.3). Bu nedenle karbonlu ve hafif alaşımlı çelikten mamul ilave metaller, bakir ve bakir esaslı alaşımların kaynağında kullanılmamalıdır. (Anık,1993)
    [​IMG]
    Şekil 2.3. Üçlü Ni-Fe-Cu Diyagramı ve sıcak çatlama bölgesi
    (Anık,1993)

    2.4.2. Östenitik çelik ilave metallerde erime durumu

    Demir, nikel, krom, silisyum, manganez ve karbonun tesiri, yine Schaeffler diyagramından hesaplanabilir. Tamamen östenitik yapılar, sıcak çatlamaya duyarlı olduklarından , böyle durumlardan kaçınılmalıdır. Benzer tarzda martenzit oluşumu da istenmeyen bir husustur. çatlamaya karşı. dayanıklı ve gevrek olmayan bir yapı, östenit ve %4-10 ferritten meydana gelir. Dolayısıyla da uygulamada dikkatli bir seçimle, östenitik ilave metaller, karbonlu ve ha*fif alaşımlı kromlu çeliklerin, paslanmaz çeliklerin ve benzer bileşimlerdeki yüksek sıcaklık dökme alaşımlarının kaynağında kullanılabilmektedir. Nikel esaslı alaşımlarda ve fazla mik*tarda nikel içeren yüksek sıcaklık dökme alaşımlarında östenitik ilave metaller kullanılmamalıdır.
    Karbonlu ve ham alaşımlı ilave metallerde olduğu gibi, östenitik ilave metallerde de ba*kir kötü bir etkiye sahiptir. Bunun için bakir ve bakir esaslı alaşımların kaynağından kaçınılmalıdır. (Anık,1993)




    2.4.3. Kromlu çelikten mamul ilave metallerde erime durumu

    Nikel, krom, demir, karbon, silisyum ve manganez'in etkisi: %3-30 nispetinde krom içeren Krom-Demir veya Krom-Çelik malzemeler mevcuttur ve bunlara uygun bazı ilave metal*ler kullanılabilmektedir. Bununla beraber yüksek kromlu kaynak metallerinde tane büyümesi ve porozite tehlikesi baş gösterir. Bunu önlemek için de genellikle östenitik veya nikel esaslı ilave metaller kullanılmaktadır. (Anık,1993)

    2.5 Paslanmaz Çeliklerin Karbon Çelikleri ya da Düşük alaşımlı Çeliklere Kaynağı

    2.5.1 Östenitik Tip Paslanmaz Çeliklerin Karbon Çelikleri ya da Düşük Alaşımlı Çeliklere Kaynağı

    Günümüzde gerçekleştirilen farklı metallerin kaynağı uygulamalarında en çok karşılaşılan östenitik paslanmaz çeliklerle yumuşak yapı çeliklerinin birleştirilmesi işlemleri gelmekledir. yumuşak Birçok sanayide östenitik çeliklerin yumuşak yapı çelikleri ile birlestirilmesine ilişkin çeşitli uygulamalara rastlanmaktadır. Bu tür birleştirme işlemlerinde kaynak dikişinin korozyon direncine ender olarak önem verilir. Çünkü dikisin sadece düşük alaşımlı çeliğin dayanımına sahip bulunması çoğu zaman yeterlidir. Yine de kaynak metali bileşiminin geniş bir aralıkta değişmesinin yanında, katılaşma çatlamaları ve soğuk çatlamalar en belirgin ve önemli sorunları oluşturmaktadır
    Bir karbon çeliği olan St 37 ile yüksek alaşımlı 18/9 Cr-Ni paslanmaz çeliğin birleştirilmesinde, seçmiş olduğumuz 19Cr-9Ni elektromla yapılan bir kaynakta, kromun karbona olan yüksek afinitesinden dolayı ve karbonca zengin olan karbon çeliğinin karbonu, eriyiğe hızlı bir şekilde verme özelliğinden dolayı yüksek krom ihtiva eden elek-n-od eriyiğine, isi ve zamana bağlı olarak, geçiş bölgesinde karbon difüzyonu meydana gelerek, karbon yığılması ve karbon çeliğinde karbon azalması olur. Bu şekilde kaynak dikişi bileşimi erime esnasında yüksek alaşımlı malzemeden ziyade alaşımsız çeliğin eriyiği ile karışarak akıcılık ve sünekliğini kaybeder. Kaynak dikişi havada soğutulduğunda ise martenzit oluşarak kırılgan bir yapıya sahip olur. (Baştuğ, 2001)


    Karbon çeliğindeki difüzyonu önlemek için yüksek nikel alaşımlı bir elektrodla, karbon çeliğine pasolar halinde tampon çekilmesi gerekir ki; karışımdan sonra yeterli miktarlarda alaşım elementlerini ihtiva etsin. Tampon sıva çekilmemesi halinde aynı işi yapmak için daha yüksek alaşımlı örneğin 23Cr/12Ni’li elektrod seçilmesi zorunludur.
    375 °C’ i geçmeyen işletme sıcaklıklarında östenitik paslanmaz çeliklerin karbon çeliklerine ya da düşük alaşımlı çeliklere kaynak edilmesi işlemlerinde, gerek ana metalle seyrelme sonucunda kaynakta martenzit oluşumunu önlediği için. gerekse şiddetli geri altında, kaynakta görülen sıcak çatlama ihtimalini azaltan ferritin yapıda kalmasını sağladığı için paslanmaz çelik dolgu metallerinin kullanılması pratikte bilinen bir yöntemdir.
    Östenitik paslanmaz çeliklerin karbon çeliklerine birleştirilmesinde karbon çeliğinin yüzeyine 309 kalite paslanmaz çelikten tampon atmak yararlı olur. Bu sayede, kaynak dikişinin karbon çeliği tarafındaki problemli bölgesi kaynak metalinde daha düşük gerilme oluşacak şekilde doldurulabilir. Böylece paslanmaz çelik kısım ile tampon atılmış bölge arasındaki bağlantı, konvansiyonel paslanmaz çelik elektrodlarla gerçekleştirilebilen paslanmaz çeliğin paslanmaz çeliğe birleştirilmesi işlemi ayni yapıya bürünecektir.
    Karbon çeliği ve düşük alaşımlı çelik yapısındaki dolgu malzemelerinin östenitik paslanmaz çelikler üzerine mümkün olduğunca uygulanmaması gerekmektedir. Aksi sert ve kırılgan bir yapıya sahip istenmeyen bir kaynak dikişi ortaya çıkar.
    Östenitik paslanmaz çeliklerin karbon çeliklerine ya da paslanmaz kaplamalı karbon çelikleriyle olan birleştirilmesinde kullanılan yöntemler Sekil 2.4’ de gösterilmiştir. Burada yer alan yöntemler paslanmaz çeliklerin paslanmaz kaplanmış karbon çeliklerine, karbon çeliklerine ve düşük alaşımlı çeliklere birleştirilmesinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. (Baştuğ, 2001)
    [​IMG]

    Şekil 2.4 Paslanmaz çeliklerin düşük alaşımlı çeliklere birleştirilmesinde kullanılan ön kaplama yöntemleri. (Baştuğ, 2001)
    Tampon tabaka atılırken kaynağın çatlamasına neden olabilecek olan paslanmaz çelik kaynak metalinin karbon çeliği tarafından seyrelmesi olayı aşağıdaki önlemlerle azaltılabilir. Paslanmaz kaplanmış çeliğin üzerindeki kaplama eğer 304 kalite ise bu durumda tampon tabaka için 309 kalite türünden bir dolgu metali kullanılabilir. Tampon tabaka atıldıktan sonra ise eğer gerekiyorsa gerilme giderme işlemi uygulanabilir. Yüzeyi paslanmaz kaplı çelik ya da karbon çeliği ile paslanmaz çelik arasındaki son kaynak işlemi, paslanmaz çelik tarafın kaynağında kullanılan ya da tampon için seçilen türde bir dolgu metali ile gerçekleştirilerek bağlantı sağlanır.
    Diğer bir yöntem ise, karbon çeliği ya da paslanmaz kaplanmış karbon çeliğine gerilme giderme işleminden önce dar bir paslanmaz çelik geçiş plakası kaynatıldıktan sonra bağlantının bitirilmesidir. Bu yöntem, karbon çeliğinden ana malzemenin son kaynak işleminden olumsuz yönde etkilenmeden korunmasını sağlamakla birlikte bağlantıda düşük gerilmelerin oluşması halinde gerilme giderme işleminin yapılmasını da mümkün kılmaktadır. Ancak bu çözüm yüzeyin tampon tabaka ile sıvanmasından daha pahalıdır.
    Üçüncü bir yöntem, is parçalarının (paslanmaz çelik ve karbon çeliği ya da paslanmaz kaplı çelik) kaynak ağzı açılıp kökte bir aralık bırakılarak birbirlerine yakin tutulması ve karbon çeliği ile meydana gelen seyrelme nedeniyle kaynakta oluşabilecek çatlamaları önleyen yüksek alaşımlı bir dolgu metali ile kaynatılmasıdır. Kaynak yöntemi, karbon çeliğinin yüzeyindeki nüfuziyet minimum düzeyde tutulacak şekilde kontrol edilmelidir. Bu yöntemin sakincalı yönü ise bağlantının kaynak işlemi süresince ve bölgesel gerilme giderme sırasında gerilme altında kalmasıdır. Bu çözüm diğer iki yöntem arasında uygulamada en son tercih edilenidir.
    Kaynak metalinin bileşimini belirleyebilmek için Schaeffier diyagramı kullanılmalıdır. Bu sayede iki ana metal tarafından alaşımlandırılan kaynak metalinin bileşim açısından sahip olacağı son durumu önceden tahmin etmek mümkün olacaktır.
    Dikkat edilmesi gereken bir nokta da, işletme koşullarının izin verdiği δ-ferrit yapısıdır. 650-950 °C sıcaklıklar arasında, ferrit gevrekleşerek sigma fazına doğru bir dönüşüm baslar ki bu fazın oluşması ile birlikte erken isletme hatalarının ortaya çıkması kaçınılmaz bir hal alır. Bu hataların temelinde sigma fazının neden olduğu düşük sürünme dayanımı yatmaktadır.
    Korozyon dayanımının önemli olduğu uygulamalarda, örneğin iki paslanmaz çeliğin birleştirilmesinde ferritin tercihli korozyonu ile karşılaşılabilmektedir. Bu problem yapıda yaklaşık %10 dolayında ferrit bulunması halinde ortaya çıkmaktadır. (Baştuğ, 2001)

    Bu iki nedenden dolayı yapıdaki ferrit içeriğinin belirli bir oranla sınırlandırılması yararlı olmaktadır.
    310 kalite bir çeliğin 410 kalite çeliğe 312 kalite paslanmaz çelik elektrod ile kaynak edilmesi sonucunda sağlam bir dikişin elde edildiği ancak bunun yanında dikişin %20 ferrit içerdiği görülmektedir.
    Bu durum yüksek isletme sıcaklıklarında sigma fazına neden olacak ve beraberinde çeşitli problemleri getirecektir. Bu nedenle, kaynak dikişi eğer yüksek sıcaklıkların etkisi altında kalacaksa kaynak işleminin 312 kalite paslanmaz çelik elektrod yerine %5 ferrit verecek olan 308 türü bir paslanmaz çelik elektrodla gerçekleştirilmesinde yarar vardır. (Baştuğ, 2001)

    2.5.2. Ferritik ve Martenzitik Tip Paslanmaz Çeliklerin Karbon Çelikleri ya da Düşük Alaşımlı Çeliklere Kaynağı

    Ferritik ve martenzitik tip paslanmaz çeliklerin karbon çelikleri ya da düşük alaşımlı çeliklere kaynağında yüksek sıcaklıklarda çalışmayan genel servis amaçlı uygulamalarda östenitik paslanmaz çelik dolgu malzemeleri kullanılır. Uygun yöntemin seçilmesi ile sağlıklı bir dikiş elde edilmektedir. Bunu gerçekleştirmek için genelde iki yöntem kullanılır. Bunlardan birincisi ön tav ve son tav uygulanarak parçaların tampon tabaka ile sıvanması ve daha sonra bağlantının sıvanan iki yüzey arasında ön tav ve son tav uygulamadan gerçekleştirilmesidir. Bu yöntemde karbon çeliğinin dikişi seyreltmesine karşı yeterli düzeyde alaşım miktarına sahip olan 309 kalite bir dolgu metali ya da yüksek kromlu bir paslanmaz çelik dolgu metali kullanılmaktadır. Ana metaldeki nüfuziyet minimum düzeyde tutulmalıdır.
    İkinci yöntem ise herhangi bir tampon tabaka kullanmadan kaynağın her iki ana metale doğrudan uygulanmasıdır. Gerilme etkisi altındaki bir bağlantının kaynağı yapılırken özellikle kaynak metali ile her iki ana metal arasındaki seyrelmenin kontrol altına alınmasına dikkat edilmelidir (Baştuğ, 2001)







    3. Sürtünme Kaynağı Farklı Malzemelerin Kaynağı

    3.1 Sürtünme Kaynağı

    Sürtünme kaynağı tanımı DIN 16930 standardında su şekilde verilmiştir; genellikle yuvarlak malzemelerin temas eden alın yüzeylerini sürtünme enerjisinin ısıya dönüşen kısmı ile gerekli kaynak yapma sıcaklığına kadar ısıtarak, herhangi bir ilave malzeme kullanmadan, basınç etkisi ile birleştirme işlemine "sürtünme kaynağı" denir. Bu tanım bugün için biraz eksik sayılır. Çünkü dönel kesitli olmayan parçaların da ilave malzemeler kullanılarak birleştirilebilir olması, yüzey kaplama kaynağı yapılabilmesi, bu kaynak yönteminde yeni gelişmelerdir.

    Sürtünme kaynağı yöntemi, ülkemizde henüz pek alışılmamış bir kaynak yöntemi olmakla beraber, yapılışındaki kolaylık, kaynak yüzeylerinde tam bir birleşme sağlaması ve enerji yönünden daha tasarruflu olması gibi özelliklerinden dolayı imalatta kullanımı gittikçe artan ve tercih edilen bir birleştirme yöntemi olmaktadır (Baştuğ, 2001)


    3.1.1. Sürtünme Kaynağına Uygunluk ve Malzeme Seçimi

    Malzeme karakteristikleri hakkındaki bilgiler, metalik malzemenin ve malzeme kombinasyonlarının sürtünme kaynağına uygun olup olmadığı için kesin değildir. Metalik malzemenin veya kombinasyonlarının sürtünme kaynağına uygunluğu hakkındaki deneysel değerler pratikten ve deneylerden ortaya çıkmaktadır (Tablo 3.1).
    Her yeni malzeme ve malzeme kombinasyonlarında sürtünme kaynağına uygunlu~ birleştirilecek parçalar için optimum kaynak parametrelerinin birleştirilmesi amacıyla ön deneylerle ortaya çıkarılabilmektedir
    Başka yöntemlerle kaynağa uygun olmayan birçok malzeme ve kombinasyonları sürtünme kaynağı yapılabildiğinden diğer kaynak yöntemleri için söz konusu olan kaynağa uygunluğu belirlemesindeki kritikler, sürtünme kaynağında kullanılamazlar (Baştuğ, 2001)




    Tablo 3.1 Metalik malzeme ve malzeme kombinasyonlarının sürtünme kaynağına uygunluğunu göstermektedir (Baştuğ, 2001)[​IMG]


    3.1.2. Malzemelerin Sürtünme Kaynak Kabiliyeti
    Birçok demirli ve demir dışı metaller sürtünme ile kaynaklanabilir. Ayrıca sürtünme kaynağı farklı termik ve mekanik özelliklere sahip metallerin kaynağında da kullanılır ki, bu malzemeler ekseriya diğer kaynak yöntemleriyle kaynaklanamaz. Erime sıcaklığı altı sıcaklıklar ve kısa kaynak süresi sürtünme kaynağına bu imkanı vermektedir. Farklı termik ve mekanik özelliklere sahip metallerin sürtünme kaynağı simetrik olmayan deformasyon miktarlarına yol açar. Yüksek bir kaynak mukavemeti ise relatif olarak simetrik plastik deformasyon veren farklı malzemelerin kaynağında elde edilebilir. Bu durumu sağlayabilmek için Vill, kaynağı oluşturan parçalardan daha sünek olanının çapının %15-%25 oranında daha büyük yapılmasını önermiştir.
    Sürtünme kaynağında dövü1ebilen iyi kuru sürtünme özellikleri olmayan bütün malzemeler kolaylıkla kaynak edilebilir. Kuru yağlama sağlayan alaşım elementleri bağlantı bölgesinin kaynak sıcaklığına erişmesini engeller.
    Demir esaslı malzemeler, yumuşak çelikten, yüksek alaşımlı çeliklere kadar kaynaklanabilmektedir. Yumuşak çelikler relatif olarak daha kolay kaynaklanmakta ve geniş bir parametre aralığına sahiptirler. HSS türü yüksek alaşımlı çelikler ise daha dar bir parametre aralığında ve daha yüksek eksensel kuvvetlerde kaynaklanabilir. Bunların tokluğu ve çatlak hassasiyeti dikkat edilmesi gereken bir konudur, muhakkak parçalarda oluşan çapaklar alınmalıdır. Çünkü bu çapaklar çatlak başlangıcı için uygun yerlerdir.
    Paslanmaz çelikler, sinterlenmiş çelikler ve maraging çelikleri verilen kaynak parametrelerinde kolaylıkla kaynaklanabilirler. Isıl işlemli paslanmaz çelikler diğer yüksek alaşımlı çelikler gibi kaynak değişkenlerine çok hassastır ve IEAB arzu edilen özellikler için kaynak sonu prosesler gerektirir. Bunların dışında sinterlenmiş malzemeler, Al ve alaşımları, Cu ve alaşımları, Ti alaşımları, Zr alaşımları, Mg alaşımları, ısıl dirençli alaşımlar olan Ni ve Co alaşımları, refrakter metaller olan T, Mo, Ni ve Ta alaşımları da sürtünme kaynağı ile kaynaklanabilmektedirler (Baştuğ, 2001)

    3.1.3. Malzeme ve Malzeme Kombinasyonlarının Sürtünme Kaynağına Uygunluğu

    Aşağıdaki hatalar, nedenler ve metalürjik içerikler çeşitli malzemeler için sürtünme kaynağına uygunluğun sınırlanmasına yol açar:
    1. Metalik olmayan impuritelerin (yabancı maddelerin) miktar ve dağılımı, örneğin gazi alınmamış çeliklerde veya otomat çeliklerde.
    2. Düşük sıcaklıkta eriyen fazların veya metotlar arası fazların meydana gelmesi.
    3. Oksijene karşı büyük ilgi (koruyucu gaz atmosferinde kaynak).
    4. Diğer metallerde (Ta, Nb) gazlara karşı büyük ilgi (gevrekleşme etkisi).
    5. Su verilmiş veya suyu alınmış malzemelerde mukavemet düşmesi.
    6. Özellikle yüksek karbonlu çeliklerde sertleşme (sonradan bir ısıl işlemle giderilebilir).
    7. Dökme demirlerin, serbest grafitin sürtünme sıcaklığını sınırlamasından dolayı.
    8. %0.3’ ün üzerinde kurşun içeren bronz ve pirinçlerin sürtünme sıcaklığını sınırlamasından dolayı.
    9. % 0.13’ ün üzerinde S, Pb içeren otomat çeliklerinin sürtünme sıcaklığını sınırlamasından dolayı.
    10. Yapısında hazır olarak grafit, MnS, serbest Pb gibi zayıflatıcı faz içeren malzemeler (Baştuğ, 2001)

    4.[FONT=&quot] [/FONT]Farklı Metallerin Kaynağındaki Sorunlar

    En yukarıdaki merkez çizgisine yerleştirilen ısı kaynağıyla yapılan ve aynı metallere uygulanılan kaynaklarda genellikle mikro yapısal özelliklerin iyi olduğu gözlenir.
    Ancak, farklı metallerin kaynağında, tam olarak anlaşılamayan ilginç özelikler bulunmaktadır. İki metalin fiziksel özelliklerinin birbirinden çok farklı olması, kaynak banyosu şekli, katılaşma mikro yapısı ve ayırma kalıplarını karmaşıklıklarına neden olmaktadır. (Şekil 4.1) (http://met.iisc.ernet.in/~kamanio/welding.html)



     

Bu Sayfayı Paylaş