CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak...

12
KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 199 CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİ * Cemal MERAN, ** Mehmet YÜKSEL, *** Rolf KÖNIG ÖZET Pirinç malzemeler yüksek mukavemeti, korozyona karşı olan dayanımı, yüksek ısı ve elektrik ilet- kenliği, kolay şekillendirilebilmesi ve güzel görünüşü nedeniyle endüstride çok kullanılan mü- hendislik malzemelerindendir. Pirinçlerin kaynağını yapmak zordur. Kaynağını zorlaştıran kaynak es- nasında çinkonun buharlaşmasıdır. Kaynak sonrasında kaynak dikişi gözenekli oluşmaktadır. Ayrıca alaşımdaki çinko miktarı buharlaşma nedeniyle azaldığı için pirinç malzeme normalde sahip olduğu özelliklerini kaybetmektedir. Kaynak sıcaklığı ve kaynak zamanı pirinçlerin kaynağında çok önemli parametrelerdir. Buradan pirinç malzemelerin Kaynak işleminin karakteristiğini düşük ısı girişi ve kısa kaynak süresi olarak ta- nımlayabiliriz. Çalışmalarda otomatik olarak Kaynak yapabilen bir kaynak deney düzeneğinden yararlanılmış olunup, kaynak yöntemi olarak yukarıda belirtilen sebeplerden dolayı WIG kaynak yöntemi tercih edil- miştir. Kaynak yapılacak olan 1x25x100 mm boyutlarındaki iki ayrı pirinç numune (CuZn37) alın alı- na getirilip, bakır levhalardan yapılmış tabla üzerine sabitlenmiştir. Sabitlenen pirinç numuneler, Kaynak torcu sabit tutularak ve iş parçasının bağlandığı kızaklı tablamın bulunduğu kısım hareket et- tirilerek otomatik olarak kaynak edilmiştir. Kaynak makinesinin işlem hızı 1,64 ile 50 mm/s arasın- da değiştirilebilmektedir. Bunun yanında söz konusu malzemenin kaynak edilebilirliği üzerine kaynak akımı, kaynak hı- zı, elektrod ucu ile kaynak edilen parçaların yüzeyleri arasında kalan mesafenin değişimin etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Anahtar Kelimeler ; Pirinç, Kaynak, WIG 1. GİRİŞ Pirinçler temelde Çizelge l'de saf durumdaki fiziksel özellikleri verilen bakır ve çinkonun oluştur- muş olduğu alaşımlardır. Çeşitli pirinç alaşımlarında az miktarda kurşun, silisyum,' mangan, nikel ve alüminyum gibi alaşım elementlerini de görmek mümkündür. Örneğin az miktardaki alüminyum, ala- şımın deniz korozyonuna karşı dayanımını, % 1-2 kurşun ilavesi ise işlenebüirlîğini artırır [1] Çizelge 1. Saf bakır ve saf çinkonun bazı fiziksel özellikleri Fiziksel Özellikler Atom Numarası. ':"',. ;rc. AtomAğuüğı Yoğunluğu (g/cm*) Ergime Sıcaklığı (°C) Kaynama Noktası (°C) Kafes Sistemi (20 °C'de) Saf Bakır 29 63,54 8,933 1083 2500 ymk Saf Çinko 30 65,37 7,134 419,47 906 sdh * Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü, Denizli, TÜRKİYE ** Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi MakimHMühendİsliği Bölümü, Denizli, TÜRKİYE *** Fachhochschule Regensburg, ALMANYA

Transcript of CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak...

Page 1: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 199

CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİ

* Cemal MERAN, ** Mehmet YÜKSEL, *** Rolf KÖNIG

ÖZETPirinç malzemeler yüksek mukavemeti, korozyona karşı olan dayanımı, yüksek ısı ve elektrik ilet-

kenliği, kolay şekillendirilebilmesi ve güzel görünüşü nedeniyle endüstride çok kullanılan mü-hendislik malzemelerindendir. Pirinçlerin kaynağını yapmak zordur. Kaynağını zorlaştıran kaynak es-nasında çinkonun buharlaşmasıdır. Kaynak sonrasında kaynak dikişi gözenekli oluşmaktadır. Ayrıcaalaşımdaki çinko miktarı buharlaşma nedeniyle azaldığı için pirinç malzeme normalde sahip olduğuözelliklerini kaybetmektedir.

Kaynak sıcaklığı ve kaynak zamanı pirinçlerin kaynağında çok önemli parametrelerdir. Buradanpirinç malzemelerin Kaynak işleminin karakteristiğini düşük ısı girişi ve kısa kaynak süresi olarak ta-nımlayabiliriz.

Çalışmalarda otomatik olarak Kaynak yapabilen bir kaynak deney düzeneğinden yararlanılmışolunup, kaynak yöntemi olarak yukarıda belirtilen sebeplerden dolayı WIG kaynak yöntemi tercih edil-miştir. Kaynak yapılacak olan 1x25x100 mm boyutlarındaki iki ayrı pirinç numune (CuZn37) alın alı-na getirilip, bakır levhalardan yapılmış tabla üzerine sabitlenmiştir. Sabitlenen pirinç numuneler,Kaynak torcu sabit tutularak ve iş parçasının bağlandığı kızaklı tablamın bulunduğu kısım hareket et-tirilerek otomatik olarak kaynak edilmiştir. Kaynak makinesinin işlem hızı 1,64 ile 50 mm/s arasın-da değiştirilebilmektedir.

Bunun yanında söz konusu malzemenin kaynak edilebilirliği üzerine kaynak akımı, kaynak hı-zı, elektrod ucu ile kaynak edilen parçaların yüzeyleri arasında kalan mesafenin değişimin etkilerideneysel olarak incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler ; Pirinç, Kaynak, WIG

1. GİRİŞPirinçler temelde Çizelge l'de saf durumdaki fiziksel özellikleri verilen bakır ve çinkonun oluştur-

muş olduğu alaşımlardır. Çeşitli pirinç alaşımlarında az miktarda kurşun, silisyum,' mangan, nikel vealüminyum gibi alaşım elementlerini de görmek mümkündür. Örneğin az miktardaki alüminyum, ala-şımın deniz korozyonuna karşı dayanımını, % 1-2 kurşun ilavesi ise işlenebüirlîğini artırır [1]

Çizelge 1. Saf bakır ve saf çinkonun bazı fiziksel özellikleri

Fiziksel Özellikler

Atom Numarası. ':"',. ; rc .AtomAğuüğıYoğunluğu (g/cm*)Ergime Sıcaklığı (°C)Kaynama Noktası (°C)Kafes Sistemi (20 °C'de)

Saf Bakır29

63,548,93310832500ymk

Saf Çinko30

65,377,134

419,47906sdh

* Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü, Denizli, TÜRKİYE** Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi MakimHMühendİsliği Bölümü, Denizli, TÜRKİYE*** Fachhochschule Regensburg, ALMANYA

Page 2: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUS AL KONGRESİ 200

Pirinçlerin özellikleri alaşımdaki çinko miktarına bağlıdır. Pirinçlerin mukavemeti alaşımdakiçinko miktarının artması ile yükselir ve maksimum değere yaklaşık % 40 çinkoda ulaşır. Diğer taraf-tan pirinçlerin korozyon dayanımı ve sünekliği artan çinko miktarı ile azalır. Yaklaşık % 30 çinkodamukavemet ve sünekliğin kombinasyonunun en iyi olduğu değere ulaşılır [2].

Cu-Zn faz diyagramına bakılacak olursa; bakır kübik yüzey merkezli kafes yapısında % 39 çin-ko çözündürebilir ki bu durum a-katı çözeltisi olarak adlandırılır. Eğer alaşım % 39'dan fazla çinkoiçerecek olursa diğer bir faz olan ß -fazına dönüşür, ß -fazı hacim merkezli kübik bîr kafes yapısına sa-hip olup, 902 °C ve % 37 çinko oranında meydana gelen peritektik reaksiyon sonucunda oluşur. Bakır-çinko alaşımlarında, alaşım % 55 çinko oranını aştığı zaman, meydana gelen diğer bir katı çözelti ga-ma (Y)- fazıdır. Gama fazı çok gevrektir bu yüzden ticari pirinçler içerisinde bulunmaz. Cu-Zn ala-şım diyagramında Cu ve Zn'nin ergime noktalan farklı farklıdır. Fakat sadece % 63 Cu için sıvılaşmanoktası yaklaşık 900 °C'dir [3]

1.1. Pirinçlerin Özellikleri

1- Bakırdan daha mukavemetlidir.

2- İyi bir ısı ve elektrik iletkenliği vardır.

3- Atmosfer korozyonuna dayanımı iyidir.

4- Yüksek şekillendirilebilme özelliğine sahiptir.

5- Bakırdan daha ucuzdur.

1. 2. Pirinçlerin Kullanım Yerleri

Çok sayıda çeşidi bulunan pirinçler, Çizelge 2, yüksek mukavemeti, iyi bir atmosfer ve deniz ko-rozyonu dayanımın yanında yüksek elektrik ve ısı iletkenliğine de sahiptirler. Bu özelliklerin, güzel gö-rünüşün ve kolay işlenebilirliğin gerekli olduğu birçok endüstriyel yerlerde kullanılırlar.

Pirinç malzemeler; madalya, mermi kovam, süs eşyası, bilgisayar vs. soketleri, yangın söndürmeaksamı, çeşitli radyatörler, eşanjör boruları, pil kapsülleri, müzik aletleri, ışıklandırma aksesuarla-rı, dekoratif eşyalar, pimler, perçinler, pompa gövde ve kanatları, hassas cihazlar tekniği, saat ak-samları, elektrik bağlantı elemanları, genel amaçlı vidalı küçük parçalar yapımında, vb. kullanılır.Ayrıca alüminyum ve silisyum içerenleri yatak malzemesi olarak kullanılabilir.

Page 3: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 201

Çizelge 2. Avrupa standartlarında Bakır-Çinko Alaşımları (prEn 1982) [4]

Malzeme Bileşimi

CuZn33Fb2-Bu

CuZn33H)2-C2)

CuZn33Fb2Si-BCuZn33Pb2Si-CCuZn35Pb2Al-BCuZn35Fb2Al-CCuZn37Fb2NilAlFe-BCuZn37Pb2NilAlFe-BCuZn39PblAl-BCuZn39FblAl-CCuZn39FblAl-BCuZn39FblAl-CCuZnl5As-BCuZnl5As-CCuZnl6Si4-BCuZnl6Si4-CCuZn25A15Mn4Fe3-BCuZn25A15Mn4Fe3-CCuZa32A12Mn2Fel-BCuZn32A12Mn2Fel-CCuZn34Mn3A12Fel-BCuZn34Ma3A12Fel-CCuZn35Mn2AllFel-BCuZn35Mn2AllFel-CCuZn37All-BCuZn37All-CCuZn38Al-BCuZn38Al-C

MalzemeNumarası

CB750SCC750SCB751SCC751SCB752SCC752SCB753SCC753SCB754SCC754SCB755SCC755SCB760SCC760SCB761SCC761SCB762SCC762SCB763SCC763SCB764SCC764SCB765SCC765SCB766SCC766SCB767SCC767S

ÇekmeDayanımı

Rmenaz

N/mm2

180

(400)

280

300

220

350

160

400

750

430

600

450

450

380

Akma SınınF Wenaz

N/mm2

70

(280)

120

150

80

180

70

230

450

150

250

170

170

130

KopmaUzaması

Aenaz

%

12

(5)

10

15

15

13

20

10

8

10

15

20 -,

25

30

BrineSISerttikDeğerienazHBS

4550

jrilO)

70

90

90

90

45

100

180

100

140

110

105

75

° B : Külçe ürün2) C : Döküm ürün olduğunu gösteren malzeme kısa gösterimi arkasına eklenen harfler

Çizelge 3'de prEN 1412'ye göre kısa gösterim ve malzeme numaralan verilen pirinç alaşımları için

harf ve rakamların ne anlamlara geldikleri verilmiştir. Şekil 4'de açıklamalı örnekleri verilen bu göste-

rimler tamamen yenidir. Bakır ve alaşımlarının malzeme numaralarının gösterim sistemi büyük harf-

lerden, rakamlardan ve aralarına konan tirelerden oluşan 6 (altı) pozisyondan oluşmaktadır.

Page 4: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 202

Pirinçler genellikle dövülmüş olarak kullanılırlar. Çünkü pirinçler sahip oldukları yüksek plastikşekillenme kabiliyetinden dolayı, bükülebilir veya uzatılabilir. Bazı pirinçler döküm olarak kullanıla-bilir. Dökme pirinçler çinko ve kurşun ilavesi ile elde edilen yüksek dökülebilirlik ve şekillenebi-lirlik özelliğine sahiptir.

Çizelge 3. Bakır ve alaşımlarının malzeme numaraları sistemi (prEN 1412 / Nisan 1995) [5J.

POZİSYONLAR

o

©

e

©

BAKIRLAR

işaret yoktur

CBCMRFSWX

Külçe, ergitme amaçlı malzemeler (Block Metals)Döküm malzemeleri (Casting Metals)Ön alaşım, alası mlama amaçlı metal (Master Alloys)Rafine edilmiş ham metal (Refined Metals)Kaynak teli veya sert lehim (Filler Materials)Hurda malzemeler (Serap Materials)Biçimlenebilen metal ve alaşımı (Wrought Materials)Standart dışı alaşımlar (Non Standardized Materials)

0 - 9 : sınıflandırma(8 ve 9 : standart dışı alaşım)

00 - 99 : sınıflandırmaA veya BC veya DE veya F6HJKL veya MN veya PRveya S

saf Cu< % 5 alaş. el.2> % 5 alaş. el.

Cu-AICu - Ni

Cu-Ni-ZnCu-SnCu-Zn

Cu - Zn - PbCu-Zn-XX

Çizelge 4. Malzeme numaralarına örnek olarak çeşitli bakır alaşımları [5].

MALZEME KISAGÖSTERİMİ

CuA!10Fe5Ni5-CCuZn39Pb1AI-BCuP15(B)C.uNi12Zn24

CuZn37

Cu-OF

MALZEMENUMARASI

CC333GCB754SCM218ECW403J

CW508L

CW008A

AÇIKLAMA

Alüminyum döküm bronzuözel pirinç külçeBakır-fosfor ön alaşımıEn çok kullanılan yeni gümüşEskiden Ms63 diye anılan ve en çokkullanılan pirinçOksijensiz ve Cu s % 99,95 olan saf bakır

Page 5: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 203

2. PİRİNÇLERİN KAYNAĞI

Bakır - çinko alaşımları ve bu alaşımlara Ni, Mn, Al, Si ilaveleri ile elde edilen alaşımlara ergitmekaynağı uygulanabilir. Ancak bu alaşımların kaynak edilebilirliği prensipte kütü olup uygulanabilir-liği bazı şartlara bağlıdır. Bakır alaşımlarına çeşitli kaynak yöntemlerinin uygulanabilirliği Çizelge5'de verilmektedir.

Çizelge 5. Bakır Alaşımları İçin Kaynak Yöntemlerinin Uygulanabilirliği [6j.

Bakır Alaşımları(DİN - KısaGösterimi)

CuAaPCuMn2Cl*fa5CuSUMnCuSüMn

GazKaynağı

Tavsiye EdilirUygunUygunUygun DeğilUygun Değil

WIG

TavstyeEdUirTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye Edilir

CuZnSOAlCuNU2Zn24CuNUSZnlîCuSn6CuSnSCuNilöFeCuNüOFeCuA15CuAHONiG-CuCrG-CuZn34A12G-CuZnlSSi4G-CuSnlOG-CuSnlOZnG-CuNilOG-CuNBOG-CuAI10FeG-CuAUONî

Uygun DeğilUygunUygunUygunUygunUygun DeğilUygun DeğilUygun DeğilUygunDegUUygun DeğilUygun DeğilUygunUygunUygun DegUUygun DeğilUygunDegUUygun DeğilUygun DeftU

Tavsiye EdilirUygunUygunTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsive EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdilirUygunUygunUygunUygun

JJygunTavsiye EdilirTavsiye EdilirUygunUygun

Ka

MIG

Tavsiye EdUirUygunUygunTavsiye EdilirTavsiye Edilir

Uygun1)Uygun Degüuygun DeğilTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdUirTavsiye EdilirUygunUygun1)Uygun')_UygunUygunTavsiye EdUirTavsiye EdilirUygunUygun

ynak Yöntemi

Elektrik ArkKaynağı

UygunUygunUygunUygun DeğilUygun Deftil

mmmtmmUygunUygun DeğilUygunTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdilirUygunTavsiye EdilirUygun DegUUygun DeğilUygun DegUUygunUygun DeğilTavsiye EdUirTavsiye EdilirUygunUygun

eri

PuntaKaynağı

UygunUygunUygunTavsiye EdilirTavsiye Edilir

UygunUyfaınUygunUygunUygunUygunTavsiye EdilirUygunUygunUygun DeğilUygunUygunUygunUygunUygunTavsiye EdilirUygunUygun '

SürekliDiklf

KaynağıUygunUygunUygunTavsiye EdUirTavsiye EdUir

Uygun DeğilUygunUygunUygunUygunUygunTavsiye EdilirUygunUygunUygun DeğilUygun DeğilUygun DeğilUygunUygunUygunTavsiye EdilirUygunUygun

AlınKaynağı

UygunTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdUir

UygunUygunUygunTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye Edil irUygunUygunUygunUygunUygunTavsiye EdilirTavsiye EdilirTavsiye EdüirTavsiye EdilirUygunUygun

') Çinko içermeyen kaynak ilave malzemeleri kullanılır.

2.1 Pirinçlerin Kaynağındaki Problem

Alaşımı oluşturan hem bakırın hem de çinkonun ergime sıcaklığı, kaynama noktası, yoğunluğu, ilet-kenlikleri gibi fiziksel özellikleri farklıdır.

WIG kaynağında katot da ulaşılan sıcaklık yaklaşık 4200 °C ve anotta ulaşılan sıcaklık yaklaşık3600 "C'dir. Bu sıcaklıklar gerek Cu'nun gerekse Zn'nin ergime ve kaynama sıcaklıklarının üzerinde-dir (7). Bu ise Cu ve Zn'nin buharlaşmasına neden olmaktadır. Oran olarak düşünüldüğünde Zn'ninbuharlaşması Cu'nun buharlaşmasından daha fazla olmaktadır.

Pirinç malzemelerin kaynağındaki problem, kaynak esnasında çinkonun buharlaşmasında yat-maktadır. Bunun sonucunda gözenekli bir kaynak dikişi ortaya çıkar ve alaşım içindeki çinko miktarıazalır. Şekil 1.

Page 6: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 204

Şekil 1. Uygun olmayan kaynak parametreleri kullanılması durumunda çinko buharlaşması sonucukaynak dikişinde oluşan delikler

Bu alaşımlarda azalan çinko miktarı ile birlikte buharlaşma miktarı azalmakta ve ergitme kay-nağına uygunluğu iyileşmektedir [9].

Bu buharlaşma gözenekli kaynak dikişlerinin oluşmasına neden olur. Aynı zamanda Zn buharlaşma-sı nedeniyle kaynak bölgesinde kırmızı bir renk ortaya çıkar, Şekil 2.

Şekil 2. Zn buharlaşması nedeniyle kaynak bölgesi renginin kırmızıya dönüşmesiniışık mikroskobunda görünümü (x500) [8]

Bir diğer dikkate değer nokta, pirincin yüksek ısı iletkenliği, yüksek ısıl genleşme katsayısıdır.Bunun sonucunda kaynak sonrası iç yapıda çeki/bası iç gerilmeleri ortaya çıkar ki buna dikkat edil-mesi gerekir.

Page 7: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 205

Çoğunlukla ilave edilen alaşım elementleri kaynak banyosu üzerinde yüksek sıcaklıklarda ergi-yen oksitler oluşturur. Bu oksitler çinkonun buharlaşmasını ve oran olarak azalmasını önler. Bu amaç-la genellikle Ae ve Si ilavesi gerekir [ 10].

Örtülü elektrodlarla yapılan kaynak ve MIG kaynağı çinko buharlaşması nedeniyle uygun değildir.Çinko buharlaşması WIG yönteminin kullanılmasını da zorlaştırmaktadır. Burada bir ön ısıtmaişlemi uygulanarak daha zayıf kaynak arkı ve dolayısıyla düşük ısı girdisiyle çinko buharlaşması azal-tılabilir. Aynı anda temizleme etkisi de olduğu için alternatif akım kullanımı daha uygun olabilir. Alter-natif akımla yapılan kaynakta doğru akıma nazaran daha az gözenek meydana gelmektedir. WIGkaynağının seçimindeki amaç, gereksiz şekilde kaynak banyosunun aşın ısınmasını ve yüksek sıcak-lıklara çıkmasını önlemektir [11].

2.1. DeneylerYüksek sıcaklık süresince çinko buharlaşması ve ayrıca bakırın oksitlenmesi söz konusu olabilmek-

tedir. Bu durumda makroskobik görünümde yüzey gri veya bazen siyah bir renk almaktadır. Bunun se-bebi de Zn ve Cu'nm oksitlenmesidir.

Kaynaklı birleştirmeyi en iyi şekilde yapmak için ısı girişinin mümkün olduğunca küçük tutulmasıgerekir. Bu durum kaynak işleminde çok küçük bir ısı tesiri altındaki bölge (ITAB) oluşmasına ve dekaynak bölgesini kendisini çevreleyen ortama karşı korumaya yardımcı olacaktır. Bu amaçla WIG kay-nak işlemi birçok kaynak uygulamasında tercih edilir. Çünkü kaynak enerjisinin konsantrasyonu dü-şüktür [12].

Kaynak sıcaklığı ve kaynak süresi pirinçlerin kaynağında çok önemli parametrelerdir. Buradanpirinç malzemelerin kaynak işleminin karakteristiği düşük ısı girişi ve kısa kaynak süresi olarak tanım-lanabilir.

Çalışmalarda Şekil 4'de görülen kaynak deney düzeneğinden yararlanılmış olunup, kaynakyöntemi olarak yukarıda belirtilen sebeplerden dolayı WIG yöntemi tercih edilmiştir. Kaynak yapı-lacak olan 1x25x100 mm boyutlarındaki iki ayrı pirinç numune alın alına getirilip, bakır levhalardanyapılmış tabla üzerine sabitleştirilmiştir. Sabitleştirilen pirinç numuneler kaynak torcu sabit tutula-rak ve iş parçasının bağlandığı kızaklı tablanın bulunduğu kısım hareket ettirilerek otomatik olarakkaynak edilmiştir. Deney düzeneğinde kaynak işlem hızı 1,64 ile 50 mm/s arasında değiştirilebil-

Page 8: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 206

mektedir.

Yapılan deneyde malzeme olarak CuZn37, elektrod olarak 1,6 mm çapında volfram elektrod vekoruyucu gaz olarak saf argon kullanılmıştır.

Kaynak dikişi özelliklerine birçok parametre tesir etmekle birlikte çalışmalarda kaynak akımı,kaynak hızı, elektrod ucunun iş parçası yüzeyine olan uzaklığının kaynak dikişi üzerindeki etkileriaraştırılmıştır.

Şekil 4. Deneyde kullanılan kaynak düzeni [8]

Şekil 5. Kaynak düzeneğia) Torç ve iş parçası bölgesinin detay geörünümü

b) Komple deney setinin

Page 9: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 207

2.2 Deney SonuçlarıPirinç malzemelerin kaynakla birleştirilebilmesi için kaynak dikişinde gerekli enerjiye ulaşıl-

ması gerekmektedir. Kaynak akımı dışındaki tüm parametreler sabit tutularak, kaynak akımındaki de-ğişimin kaynak dikişi üzerine etkisi incelenmiştir. Kaynak dikişinin yüzey kalitesi ve görünümü ba-kımından en iyi şeklinin tespitinde aşağıdaki faktörler göz önünde bulundurulmuştur:

• Kaynak dikişinin üzerinde deliklerin, çukurcukların oluşup oluşmadığına bakılmıştır.• Kaynak dikişinin kaynak sonrasında pirincin sahip olduğu sarımsı rengi koruyup korumadığı-

na bakılmıştır. Eğer pirinç içindeki Zn buharlaşmışsa, alaşımın o bölgesi Cu fazlalığı olacağındankırmızımsı bir renk alır.

• Kaynak dikişinin kök kısmında çok miktarda malzeme yığılmasının olup olmadığına bakılmış-tır.

• Dikiş yüzeyinde ZnO'nun oluşturduğu girimsi tabakanın olup olmadığına bakılmıştır.

Tespitler yapılırken kaynak dikişinin ışık mikroskobunda elde edilen görüntülerinden yararlanılmış-tır. 60 A ve 70 A kaynak akımı kullanıldığı zaman, kaynak bölgesinde bir birleşme olmamıştır. Bununyanında 80 A, 90 A ve 100 A'da kaynaklı birleşmenin sağlandığı görülmüştür.

En iyi kaynak dikişi görünümü 80 A akımda elde edilmiştir. Kaynak akımının değiştirildiği deney-lerde kaynak hızı 13,3 mm/s olarak sabit tutulmuştur. 80 A de elde edilen kaynak dikişinin ışık mikros-kobu altındaki görünümü Şekil 6'da verilmektedir.

Şekil 6. Kaynak dikişinin ışık mikroskobundaki görünümü (80 A,13,3mm/s) (X500)[8]

Pirinç malzemelerin kaynak edilebilirliğindeki önemli faktörlerden biri kaynak hızıdır. Kaynak akı-mı (80 A) ve diğer tüm faktörler sabit tutularak sadece kaynak hızlan değiştirilerek yapılan deneylersonucunda kaynak yapabilmek için uygun kaynak hızları tesbit edilmiştir.

Düşük kaynak hızlarında (kaynak hızı 1,64 - 6,94 mm/s ve 80 A) kaynak dikişi delinmekte, çukur-cuklar ve bol miktarda ZnO oluşmaktadır, Şekil 7. (dikiş üzerinde görülen girimsi bölgeler). Bunun se-bebi uygulanan kaynak hızına uygun olmayan akım değeri seçilmesi, bunun sonucunda da kaynak di-kişinde yüksek enerji yığılmasıdır.

Kaynak hızı artırıldıkça kaynak dikişinde oluşan çukurcukların sayısı ve oluşan ZnO miktarıazalmaktadır. Kaynak hızı belli bir değere gelince birleşme sağlanmaktadır (kaynak hızı 10,3 -16,7

Page 10: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 208

Şekil 7. Düşük kaynak hızıve yüksek kaynak akımda kaynak dikişinin görünümü (X5OO)[81

mm/s ve 80 A). Ama kaynak hızı belli bir değeri aşınca dikiş oluşmamaktadır (20 mm/s ve 80 A).İyi bir kaynak dikişinin oluşabilmesi için belirli bir enerji yoğunluğunun ortaya çıkması lazım. Yük-

sek bir kaynak hızında yüksek bir kaynak akımı kullanmak gerekirken, düşük bir kaynak hızında dü-şük bir kaynak akımının kullanılması gerekir. Aksi taktirde enerji yığılması sonucu kaynak bölgesi de-linebilir ve/veya bazı alaşım elementleri buharlaşabilir. Yüksek kaynak hızında çalışmak hem uygu-lama bakımından hem de alınan sonuçlar bakımından tercih edilmelidir.

Kaynak işlemine kaynak akımı ve kaynak hızının yanında etki eden birçok faktör bulunmaktadır.Örneğin kaynak esnasında elektrod ucunun kaynak edilen numunelerin yüzeyine olan uzaklığı (bmesafesi, Şekil 5) kaynak dikişi özelliklerini etkileyen önemli bir parametredir. Yapılan tüm deney-lerde b mesafesi 1 mm olarak sabit tutulmuştur.

Aşağıda görülen Şekil 8'daki eğri b = 1 mm olmak koşulu ile iyi bir kaynak dikişi elde etmek içinkaynak akımına karşılık kullanılması gereken kaynak hızını vermektedir.

Page 11: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 209

3. SONUÇLAR

Pirinç malzemelerin kaynak edilebilirliği üzerine birçok faktör etki etmektedir. Genel olanak ifadeedilecek olursa pirinç malzemelerin kaynağı yapılırken;

1- Ön ısıtma yapılmalı,2- Alternatif akım kullanılmalı,3- Düşük ısı girişi sağlanmalı,4- Kaynak süresi kısa tutulmalı,5- Kaynak bölgesindeki koruyucu gaz türbülanslı olmamalı, hızı sınırlandırılıp gaz akışı

yönlendirilerek laminer hale getirilmeli.6- Elektrod ile kaynak edilen parçaların yüzeyleri arasındaki mesafe uygun seçilmeli.

Page 12: CuZn37 PİRİNÇ MALZEMESİNİN KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİarsiv.mmo.org.tr/pdf/11328.pdf · kaynak teknolojİsİ ii. ulusal kongresİ 199 cuzn37 pİrİnÇ malzemesİnİn kaynak edİlebİlİrlİĞİ

KAYNAK TEKNOLOJİSİ II. ULUSAL KONGRESİ 210

REFERANSLAR

1. Vernon J., Introduction to Engineering Matériels, The Macmillan Press Ltd., H. Kong, 1993, s203-205.

2. Oğuz, B., 1990. Demir Dışı Metallerin Kaynağı, s. 120, Erdini Basım ve Yayınevi, İstanbul.

3. B. K. Agrawell, Introduction to Engineering Matériels, Tota McGraw-Hill Publishing Company,New Delhi, 1993, s 234.

4. Yılmaz, M.İ., 1997, Bakır ve Alaşımlarının EN, TS, DİN Standartlarında Gösterimi, Yüksek Li-sans Tezi, PAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü.

5. Yüksel M., 1998. Malzeme Bilgisi, 283 s. MMO Denizli Şubesi. Yayın No:l, Özcan OfsetDenizli.

6. Anık S., Dorn L., 1995. Schweisseignung Metallischer Werkstoffe, Düsseldorf DVS-Verl. s 218.

7. Öhrig, N., Schweissen Dünner Messingbleche im Stumpfstoss Ohne Zusatzwerkstoff, Diplomar-beit, Fachhochschule Regensburg, 1988, p4-6.

8. Meran, C, Yüksel, M., König, R, Pirinç Malzemelerin Kaynak Edilebilirliği ve Uygun KaynakParametrelerinin Seçimi, Bilim Günleri, MMO Denizli Şubesi, 1999, s 200-207.

9. The Welding Handbook, American Welding Society, 1996, s 168-170.

10. Jacobi, M. 1997. Problems in Brass-Metal Welding of Thin Sheets, 7. Denizli Malzeme Sempoz-yumu, s 577-580.

11. Athouse A. D., 1984. Modem Welding, 506 s. The Goodheart - willcox Co. Inc., USA.

12. Cary H. B., 1998. 518 s, Modem Welding Technology, New Jersey, USA. '