Kaynak Kabiliyeti

8/17/2019 Kaynak Kabiliyeti

1/42

METALLERIN KAYNAKKABILIYETI


2/42

Kaynak Kabiliyeti - Genel

Bugün endüstride kullanılan kaynak usulleri, birkaç özel haldışında, kaynak yerinin metalin erime veya solidüsüne yakınbir sıcaklığa kadar ısıtılmasını gerektirmektedir. Gerek kaynak bağlantısının ekonomikliği ve gerekse de diğer teknolojik vemetalürjik etkenler nedeniyle bu ısıtma yerel olmalıdır. Bunusağlayabilmek için de ısı menbaının büyük bir enerji

yoğunluğuna sahip olmasını gerekli kılar.

Isıtılan kaynak bölgesi, bitişik soğuk metale kondüksiyonla ısı yaydığından, hızlı bir soğuma meydana gelir.

Metalsel malzemelerin, yüksek sıcaklığa kadar ısınması:• İçyapı değişiklikleri,

• Kimyasal reaksiyonlar,• Diffüzyon hızının artması,• Mekanik ve fiziksel özelliklerin değişmesine neden olur.


3/42

Bu olayların bir kısmı tersinir kabul edilebilir,yani bazı özelliklerinin eski haline döndüğükabul edilebilir, fakat diğer bazıları isetamamen farklı bir durum gösterir.

Tecrübeli bir kaynakçı, her metalsel

malzeme için, hatasız ve tamamen esasmalzemenin özelliklerini haiz bir kaynak bağlantısı yapmanın imkan dahilindeolmadığını bilir, endüstride malzemeninözelliklerini gerektiği kadar aksettirenkaynak söz konusudur, bu durumda dakaynak kabiliyetinden bahsedilir.


4/42

Bir metal veya alaşım bir kaynak usulüne gayetiyi bir kaynak kabiliyeti göstermesine rağmen, birdiğerinde çok zayıf bir durum gösterir.

Yüksek bir kaynak kabiliyetine sahip dendiğizaman, hiçbir özel tedbire başvurmadan, her

türlü çalışma şartları altında, tatminkar birkaynak kalitesi elde edilebileceği anlamına gelir.

Şu halde kaynak kabiliyeti, malzeme, kaynak usulü ve konstrüksiyon üçlüsü ile bağıntılıdır.


5/42

IIW‟nun IX nolu kaynak komisyonu kaynak kabiliyetinişu şekilde tarif etmektedir:

“Bir metalik malzeme, verilen bir usul ile bir dereceye kadar kaynak yapılabilir diye kabul edilir. Uygun bir usul kullanarak kaynaklı

metalik bağlantı elde edildiği zaman, bağlantı lokal özellikleri ve bunların konstrüksiyona tesirleri bakımından tayin edilmiş bulunan şartları sağlamalıdır .”

Yukarıdaki tarifin de açıkça ortaya koyduğu gibi,kaynak kabiliyeti yalnız malzemeye ait bir özellik değil, aynı zamanda kaynak usulüne vekonstrüksiyona da bağlıdır.


6/42


7/42

III.1.- Karbonlu ve AlaşımlıÇeliklerin Kaynağı

Çeliklerin kaynağında, bu bölgede kaynak esnasındasıcaklık 1450 C ilâ 700 C arasında değiştiğinden(basit karbonlu), erişilen maksimum sıcaklık derecesi, soğuma hızı ve çeliğin bileşimine bağlıolarak çeşitli iç yapı ve dolayısıyla özellikler

gösteren kısımlar ortaya çıkmaktadır.

Kaynak işlemi esnasında, genellikle metal ilk öncelikidüsün üstünde bir sıcaklığa kadar ısıtılmakta vesonra da soğutulmaktadır. Çeliklerin kaynağında,kaynak bölgesinde, ısıtmayı takiben soğutma yavaş bir şekilde gerçekleştirildiğinde, elde edilen yapı tane büyüklüğü hariç ilk yapının aynıdır,soğutmanın süratli olduğu hallerde ise ortayabambaşka durumlar çıkar ki, çeliğin kaynağını da

etkileyen durum budur.


8/42

Demir-karbon diyagramıüzerinde, çeşitlioranlarda karbon içeren

eden çeliklerin, ısıtılmave dengeli bir şekilde yavaş soğutulmalarıhalinde meydana gelendönüşümleri ve bununneticesi oluşan yapılarıkolaylıkla görebiliriz(Şekil III.1.1).


9/42

Kaynak halinde durum farklıdır.

* Evvelâ ostenitleşme sıcaklığı diğer ısıl işlemlerden

daha yüksektir ve ITAB‟de çeşitli ostenitizasyonsıcaklıklarına erişilmektedir.* İkinci önemli husus da çok pasolu kaynak halinde,

her paso bir evvelki pasoya yeni bir ısıl çevrim tatbik etmekte ve yeniden ostenitizasyon sıcaklığına kadar

ısıtmaktadır.

Bu nedenlerle, ısıl işlemler için hazırlanmış olan süreklisoğuma TTT diyagramları kaynak şartlarında ortaya

çıkan ısıl çevrimleri tüm olarak yansıtmamalarınarağmen, kabul edilebilir bir tolerans ile kullanıldıklarıtakdirde çok faydalı sonuçlara gidilebilmektedir.


10/42

Şekil III.1. 3. İzotermal ve sürekli soğuma TTT diyagramlarının mukayesesi


11/42

III. 1.2. Çeliklerde Kaynak BölgesiErime bölgesi kaynak esnasında tatbik edilen ısının

tesiri ile eriyen ve kaynağı takiben katılaşanbölgedir. ITAB‟den erime çizgisi adını verdiğimiz,

kaynak esnasında erimiş ve erimemiş kısımlararasındaki sınırla ayrılır. Bu sınır parlatılmış vedağlanmış bir kaynak bağlantısı enine kesitiüzerinde çıplak gözle dahi görülebilir.

Erime bölgesi kaynak metali ve esas metalinkarışımından ibarettir. Tek pasolu kaynak dikişlerinde, bu bölgede esas metal ve kaynak metali, kaynak banyosundaki şiddetlitürbülanstan ötürü iyice karışmıştır ve oldukça

homojen bir bileşim arz eder; buna mukabil çok pasolu kaynaklarda, her pasonun esas metallekarışma oranı farklıdır, örneğin kalın parçalarınçok pasolu kaynak dikişlerinde, orta kısımlarda,esas metale rastlanmayabilir.


12/42

Erime bölgesinde esas metalin kaynak metalineoranı, tatbik edilen kaynak usulüne ve pasosayısına bağlı olarak geniş bir aralık içinde değişir.

Erime bölgesinde, esas metal ve kaynak metali oranıtam olarak bilinse dahi, hesap yolu ile, erimebölgesinin bileşimini tayine imkan yoktur; zira birçok alaşım elemanları kaynak esnasında yanmadolayısıyla kayba uğrarlar. Bu kayıpları azaltmak

bakımından kaynak bölgesi, kaynak esnasındaatmosferin tesirinden korunur. İyi bir kaynak bağlantısı, kaynak bölgesinin atmosferinetkisinden etkili bir şekilde korunması ile eldeedilebilir; zira ancak bu şekil de oluşan kimyasalve metalürjik reaksiyonlar kontrol altına alınabilir.

Ç likl i k ğ d b böl d kl k 1450 ilâ


13/42

Çeliklerin kaynağında, bu bölgede sıcaklık 1450 ilâ700 C arasında değişmektedir. Erişilen maksimumsıcaklığa bağlı olarak çeşitli iç yapı ve özellik gösterenkısımlar mevcuttur.

Bu bölgede erişilen maksimum sıcaklık derecesi kaynak dikişi eksenine olan mesafenin ve sıcaklık değişiminde zamanın fonksiyonu olarak bilinirse,kaynak işlemi sonunda meydana gelecek iç yapı, esasmetalin özellikleri ile bileşimi göz önünde tutularak bir dereceye kadar önceden tahmin edilebilir.

Kaynak esnasında, ITAB süratli bir şekilde de ısınmaktave sonra da parça kalınlığı, kaynağa tatbik edilenenerji ve ön tav sıcaklığının fonksiyonu olarak

oldukça hızlı soğumaktadır; çeliğin bileşimine göre busoğuma hızı, kritik soğuma hızını aştığında, genellikle900 C nin üstündeki bir sıcaklığa kadar ısınmışbölgelerde sert dolayısıyla kırılgan bir yapı elde edilir.Bu bölge kaynak bağlantısının en kritik bölgesini

teşkil eder ve bir çok çatlama ve kırılmalar ve bölgedemeydana gelir.


14/42

Çeliklerin kaynağında ITAB,iç yapıdaki tanebüyüklüğü bakımından

bölgeler:

* İri taneli bölge,

* İnce taneli bölge,

* Kısmen dönüşmeye

uğramış bölge,

* İç yapı değişikliğineuğramamış bölge

Şekil III.1.5. ITABde tanelerindurumu(Şematik; Dönüşüm yoluyla mukavemetkazandırılan alaşımlar)

i T li Böl


15/42

ri Taneli Bölge:

Erime bölgesine bitişik olan ve kaynak esnasında 1450 ilâ 1150 C arasındaki birsıcaklığı etkisinde kalmış olan bölgedir. Bu bölgede tane büyümesi adı verilen birolay meydana gelir. Bazı taneler büyür ve kısmen veya tamamen küçük tanelerinyerine geçer. Bunun neticesi olarak da ortalama tane boyutu büyür. Tane

büyümesi hızı sıcaklık arttıkça artar ve metalin solidüsüne yaklaşıldığındabüyüme çok hızlanır. İri taneli yapılar, ince taneli yapılara nazaran daha gevrek ve kırılgandırlar.

Çeliklerde kaynak esnasında erime çizgisine bitişik olan esas metal, solidüseyakın bir sıcaklığa eriştiğinden ostenit içinde fazla miktarda tane büyümesinerastlanır. Bir çeliğin kaynak kabiliyeti açısından tane büyümesi çok önemlidir, zirasoğuma olayı esnasında ortaya çıkan dönüşümlere ostenit tane büyüklüğününtesiri şiddetlidir.

Ostenit tane büyüklüğüne tesir eden faktörleri tespit edebilmek gayesi ileBerkhout ve Van Lent çalışmaları sonucunda; ostenit tane büyüklüğünün büyük ölçüde erişilen maksimum sıcaklık derecesi ile ilgili olduğunu, ısıtma ve soğutmahızındaki değişimin her iki çelikte de araştırılan saha dahilinde tane büyümesineçok az miktarda tesir ettiğini tespit etmişlerdir.

Ostenit tane büyümesi için gerekli olan tane sınırı ilerlemesi ciddi bir şekilde tanesınırlarına çökelmiş bulunan alüminyum, vanadyum, titanyum ve niobyum nitrürve karbonitrürleri tarafından engellenir. Ancak bunların tane büyümesine engelolma olasılıkları ortadan kalkar çünkü nitrür ve karbo-nitrürler 900 C civarında

tümü çözelti haline geçer.


16/42

2.İnce Taneli Bölge:Kaynak esnasında 900 ilâ 1150 C arasında bir

sıcaklık etkisinde kalmış bölgede tane büyümesine

rastlanmaz. Bu bölgede de ostenit teşekkül etmişolduğundan, soğuma esnasında, soğuma hızı veçeliğin bileşimine bağlı olarak aynen iri tanelibölgede görülen iç yapıya benzer bir iç yapıgörülür.

3.Kısmen Dönüşmüş Bölge:İnce taneli bölgenin devamı olan bu bölge, kaynak

işlemi esnasında A3 ilâ A1 arası bir sıcaklığa kadar

ısınmıştır. Dolayısıyla kısmi bir ostenitizasyonauğramıştır ve soğuma esnasında ostenit dönüşümeuğrar ve dolayısıyla yapısındaki ostenit miktarınabağlı olarak ilk iki bölgeyi andıran bir iç yapıgösterir.

4 Y D ği ikliği Uğ Böl


17/42

4. ç Yapı Değişikliğine Uğramayan Bölge:

Bu bölge A1 „in altındaki bir sıcaklık derecesine kadar ısınmıştır.Bu bölgede yalnız bazı iç yapılarda hafif bir temperleme etkisigörülebilir.

Çeliklerin kaynağında, kaynak bölgesinde, yukarıda belirtilmişolan bütün bu dönüşümler sıra ile meydana gelecektir.Isıtmayı takip eden soğuma yavaş bir şekildegerçekleştiğinde veya çeliğin karbon ve alaşım elemanı içeriğisertleşmeyi meydana getirecek miktarda değilse, elde edilen

iç yapı tane büyüklüğü hariç faz yapısının benzeridir.

Buna mukabil sertleşme eğilimi olan çeliklerde ise, soğumanınsüratli olduğu durumlarda arzu edilmeyen özellikleri taşıyaniç yapılar ortaya çıkar.

ITAB eritme kaynağında devamlı olarak ortaya çıkar ve bundankaçınılması mümkün değildir. Büyüklüğü ise kaynak esnasında tatbik edilen enerji, soğuma hızı, parçanın şekilde,boyutları ve sıcaklığı ile malzemenin ısıyı iletme kabiliyetininetkisi altındadır.

Bu faktörlerden değiştirilmesi mümkün olanlar yardımı ile ITABbir dereceye kadar kontrol altında tutulabilir.


18/42

Genel olarak bir ısıl çevrimin malzemenin özellikleriüzerine olan etkisinin belirlenebilmesi için bu ısılçevrim hakkında şunların bilinmesi gereklidir:

Isıtma hızı, Tepe sıcaklığı, Tepe sıcaklığının uygulanma süresi, Soğuma hızı .

Kaynak işleminde uygulanan ısının oluşturduğu ısılçevrimi göz önüne alırsak 1 ve 3 nolu etmenleri gözönüne almayabiliriz. Kaynak işleminde, ısıtma hızında yapılması mümkün olan değişim, ortaya çıkan iç yapıya tesir etmemektedir. Tepe sıcaklığınınuygulanma süresi ise kaynak işleminde çok dar birsaha içinde değişmektedir. Bu süre özellikle elektrik ark kaynağı halinde çok kısadır, bilindiği gibi eriyenmetal hemen katılaşmakta ve dolayısıyla dik ve tavankaynaklarını yapmak mümkün olabilmektedir.

Bu b k l d kaynak böl i d kl ğ d ğ l


19/42

Bu bakımlardan kaynak bölgesinde sıcaklığın dağılımve değişimi incelenirken sadece erişilen tepesıcaklığı derecesi ve soğuma hızı göz önündebulundurulur.

Kaynak bölgesindeki sıcaklık dağılım ve değişimi,uygulanan kaynak enerjisi, parça ve ortam sıcaklığıve malzemenin özelliklerine bağlı olduğu kadarparçanın şekil ve boyutları ile kaynak dikişiningeometrisine de bağlı olduğundan, bu son etkiyi

formüle etmek hadiseyi karmaşık halegetirmektedir.

Geliştirilmiş denklemlerin deneysel araştırmalarısonucu uygulamada kabul edilebilir bir hassasiyet

derecesinde olduklarını göstermektedir.

Hesap yolu ile ilk yaklaşım Rosenthal ve daha sonra Rykalin tarafından


20/42

Hesap yolu ile ilk yaklaşım Rosenthal ve daha sonra Rykalin tarafındanyapılmıştır.

Sabit bir v hızı ile, yarı sonsuz büyüklükte ve ısıl özellikleri sıcaklıkladeğişmeyen bir malzemeden yapılmış bir parçanın üzerinde hareketeden ısı menbaının, etrafa radyasyon ve konveksiyonla ısı kaybıolmadan, oluşturduğu sıcaklığın dağılımı Rosenthal tarafından şuşekilde ifade edilmiştir:

İki boyutlu ısı dağılımı halinde ( ince parçalar):

Üç boyutlu ısı dağılımı halinde (kalın parçalar):

Burada: Q: Isı menbaının şiddeti λ: Isı iletkenlik kat sayısı a: λ/rc ısı dağılım kat sayısı x: Isı menbaının hareket yönündeki koordinat ekseni v: Isı menbaının hızı p: Boyutsuz kat sayı (etrafa ısı transferi ile ilgili )

)2

.()

2

.(

0

0

2

),( a Rv

K a

xv

e

R

qT x RT

)2

(

02

),( a R x

v

e R

qT x RT

Ka nakl bağlant la n ITAB‟sinin iç ap s na tesir


21/42

Kaynaklı bağlantıların, ITAB‟sinin iç yapısına tesireden en şiddetli etki 900 C‟nin üzerindeki birsıcaklığa kadar ısınmış olan kısımlardaki soğumahızıdır.

Yapılan araştırmalar göstermiştir ki, ITAB‟dedönüşümler açısından büyük bir önemi olan 800 Cilâ 500 C arasında, 900 C nin üzerindekisıcaklıklara kadar ısınmış kısımları bu sıcaklık aralığında aynı hızla soğumaktadır; erime

çizgisinden veya dikişin merkezinden itibarensıcaklık derecesi saptandığı takdirde dönüşmeyeuğrayan bölgenin genişliği kolaylıkla tespitedilebilir.

Bugüne kadar yapılmış olan teorik ve deneyselçalışmaların yardımı ile uygulamada kabul edilebilirbir hassasiyet derecesinde, malzeme özelliklerinigöz önünde bulundurarak seçilen sıcaklık dağılımve değişimine uygun kaynak şartlarını tespit

edebilmek mümkün hale gelmiştir.

800 500 C arasındaki soğuma süresi Rosenthal denkleminden


22/42

800-500 C arasındaki soğuma süresi Rosenthal denklemindentüretilmiş olan aşağıdaki bağıntılar yardımı ile büyük bir

yakınsaklıkla hesaplanabilmektedir.

Üç boyutlu sıcaklık dağılımı halinde (Kalın parçalar için):

İki boyutlu sıcaklık dağılımı halinde (İnce parçalar için):

İki boyutlu sıcaklık dağılımı halinde ortaya yeni bir faktörçıkmıştır, o da d parça kalınlığıdır.


23/42

Şekil III.1.6. ITAB de sıcaklık dağılımı(Boyutsuz)

Bütün eritme kaynak usullerinde ve bilhassa


24/42

Bütün eritme kaynak usullerinde ve bilhassaelektrik ark kaynağında soğuma hızı, sertleşmekabiliyetine sahip çeliklerde, gereken önlemleralınmadığı zaman, ITAB‟de, martenzit oluşumunusağlayacak şiddettedir. Kaynak metali için, yanierime bölgesi için böyle bir tehlike mevcut değildir;zira kaynak metalinin bileşimi elektrot imalatçılarıtarafından hızlı soğuma halinde dahi sertleşmemeydana gelmeyecek şekilde ayarlanmıştır.

ITAB‟de sert ve kırılgan bir yapının ortaya çıkması,soğuk çatlakların oluşmasına sebep olmaktadır.Kaynaktan sonra ortaya çıkan iç gerilmelerin,çalışma şartlarındaki zorlamaların ve kaynak banyosundan yayılan hidrojenin etkilerinin birbiri

üzerine çakışması ve sertleşen bölgenin plastik şekil değiştirme özelliğinin olmaması nedeni ilekılcal çatlaklar oluşmaktadır. Genellikle yüzeydengörülmeyen bu çatlaklar,zamanla bir kritik büyüklüğe erişince hiç beklenmedik bir anda,parçanın kaynak dikişine paralel olarak, büyük bir

süratle (takriben çelik içindeki ses hızının 1/3‟ükadar bo dan bo a kırılmasına sebe olur.


25/42

İkinci Dünya

Savaşıesnasında ABD‟de imaledilmiş Libertytipi şileplerinbüyük bir kısmıbu gevrek kırılma olayınınkurbanı olmuşve gemileraniden iki

parçaya ayrılıpsüratlebatmıştır.


26/42

Bu çatlaklar genellikle erime çizgisine çok yakın

olduklarından (esas metal tarafından) bazen birbirleşme hatası gibi değerlendirilir ve kusurkaynakçıya veya kaynak metaline atfedilir.

Esas çeliğin sertleşmeye olan eğilimidir. Sertleşebilen

çelikler ancak şartlı olarak özel tedbirler alınmak suretiyle kaynak edilebilirler.

Çeliklerde su alma kabiliyetine tesir eden en önemlialaşım elementi karbondur. Karbon miktarı arttıkça

sürekli soğuma TTT diyagramındaki burun sağadoğru kayar ve dolayısıyla daha yavaş soğumahızlarında dahi sert yapı oluşur.


27/42

Karbon ve alaşım miktarı arttıkça sürekli soğuma TTT

diyagramındaki burun sağa doğru kayar

Bu husus göz önünde bulundurularak kaynakla


28/42

Bu husus göz önünde bulundurularak kaynaklabirleştirilecek sade karbonlu yapı çeliklerindekarbon miktarının % 0,20‟yi aşmaması, çok zorunlu hallerde, karbon miktarının azami %

0,22 olması standartlarda belirtilmiştir.

Az alaşımlı çeliklerde bulunan mangan, krom,molibden, vanadyum gibi alaşım elementleri dekarbon gibi tesir eder ve sertleşme kabiliyetini

arttırır. Bununla beraber etkileri karbon kadarşiddetli değildir.

Böyle bir durumda elimizde çeliğin TTT diyagramı

(sürekli soğuma) mevcut ise, ITAB‟de martenzitoluşumuna imkan vermeyen bir soğuma hızıseçerek, çeliği kaynak yapabilmemiz mümküngörülmektedir.


29/42

xBu varsayım bir dereceye kadar gerçekleştirilmesimümkündür.

Zira kaynak şartlarında tepe sıcaklığına erişmek içingeçen süre kısadır ve parçanın sadece bir kısmı ısınır.Bu nedenle TTT diyagramından doğuma hızı seçerek,kaynak şartlarını ayarlama pratik açıdan her zamankolaylıkla uygulanabilecek bir çözüm değildir.

Bunun gerçekleşebilmesi için her kaynak atölyesinde budiyagramları içeren bir atlasın bulunması ve her kaynak teknisyeninin de bunları kullanabilecek şekilde

eğitilmiş olması gerekir.Bütün bu hususlar göz önünde bulundurularak uygulamada çok daha kolay bir tarzda neticeyegidilebilecek bir başka çözüm önerilir. Karbon eşdeğeriusulü diye isimlendirilen bu çözümde, çeliğinbileşiminde mevcut ulaşım elementlerinin miktarları bir

formülde yerlerine konarak bir değer hesaplanır ve budeğere karbon eşdeğeri ismi verilir.Çeşitli standartlarda, kaynaklı konstrüksiyonlarda kullanılacak

çeliklerin içereceği C ve Mn miktarı sınırlandırılmıştır. Zira buiki element de çeliğin sertleşme kabiliyeti dolayısıyla çatlak teşekkülü olasılığını arttırırlar.

ü f l k ll l k b d ğ i


30/42

Bugün en fazla kullanılan karbon eşdeğeriformülleri şunlardır:

1.Dearden ve H.O. Neill karbon eşdeğeri formülü

2.Kihara, Suzuki, Oratin ve Tamura‟nın geliştirdiğieşdeğeri formülü:

3.B.J.Bradstreet‟e göre:

4 Société National de Chemin de Fer (Fransa)in kullandığı karbon


31/42

4.Société National de Chemin de Fer (Fransa)in kullandığı karboneşdeğeri :

5.K.Winterton‟a göre karbon eşdeğeri formülü

6.Milletlerarası Kaynak Enstitüsünün (IIW) IX No‟luKomisyonuna (Kaynak Kabiliyeti Komisyonu) göre karboneşdeğeri formülü


32/42

Milletlerarası Kaynak Enstitüsünün Kaynak Kabiliyeti Komisyonu, çatlamaya karşı bir emniyetolarak ITAB‟de sertliğin 350 HV (Vickers)yi

aşmamasını önemle tavsiye etmektedir. ITAB‟nin sertliğini düşürmek için tatbik edilen enklasik yol parçaya kaynaktan önce bir ön tav tatbik etmek ve bu sıcaklık derecesinde kaynağı yapmaktır.

İkinci bir usul de parçaya kaynaktan sonra birnormalizasyon tavı tatbik etmektir. Bu şekildeparça normalize edilmiş olduğundan ITAB‟demartenzite rastlanmaz. Bazı konstrüksiyonlar içinuygun değildir. Zira ilkel soğuk çatlaklar martenzitoluştuktan sonraki soğuma hızı ve kalıcıgerilmelerin şiddetinin etkisi ile oluşmaktadır. Şuhalde kaynaktan sonraki ısıl işlemin bu çatlaklarabir etkisi yoktur. Gerekirse emniyeti arttırmak açısından bir normalizasyon yapılabilir.

Bir yapı çeliğine tatbik edilecek ön tavı karbon eşdeğeri ile


33/42

yapı çeliğine ön tavı eşdeğeribelirten bir takım formüller mevcutsa da en emniyetli husushiçbir formül kullanmadan şu ön tav değerlerini tatbik etmektir.

Karbon eşdeğeri görüldüğü gibi tamamen çeliğin bileşimi ile ilgiliolup, kaynağa tatbik edilen enerji, kaynak ağız formu, parçanıngeometrisi ve kalınlığı ile ilgili faktörleri içermemektedir.

Bilindiği gibi bunlar soğuma hızını birinci derecede etkileyen vedolayısıyla ITAB‟de oluşan iç yapıyı da etkileyen faktörlerdir.Örneğin 20 mm kalınlığında ve karbon eşdeğeri % 0.45 civarındaolan bir çelik ön tav verilmeden kaynak edildiğinde, IIWtarafından kritik sertlik derecesi diye kabul edilen 350 HV dendaha sert bir ITAB göstermektedir. Aynı parça 100 C‟lik bir ön tavtatbik edilerek kaynatıldığında, ITABnin sertliği, hemen kritik sertlik değerinin altına düşmektedir.

Bu olayı göz önünde bulundurarak Daniel Seferian,


34/42

Bu olayı göz önünde bulundurarak Daniel Seferian,parça kalınlığının soğuma hızına olan etkisini deiçeren bir ön tav sıcaklığı tespit formülü teklif etmektedir; buna göre ön tav sıcaklığı şu tarzdahesaplanmaktadır:

Tön tav=xx350 C‟ eş – 0,25

C‟eş= C eş- (1+0,005d)

d: mm olarak saç kalınlığı.

Yalnız bu formülde Seferian kendi geliştirdiği ve yukarıda diğer karbon eşdeğeri formülleri arasında

bahsedilmemiş olan şu karbon eşdeğeri ifadesinikullanmaktadır:

360C eş = 360C+40(Mn+Cr)+20Ni+28 Mo

S d bi kl l k k d ğ i i k ll l


35/42

Sadece bir yaklaşım olan kaynak eşdeğerinin kullanılmasıhalinde riskleri bertaraf edebilmek için, kaynak öncesi

yapılması gereken ön tav sıcaklık derecesi, aşağıdabelirtilmiş olan durumlarda, verilmiş olan değerlerin üstsınırlarında seçilmeli ve hatta gerekirse de aşağıdaki özel

durumlarda bu sınırlarda aşılmalıdır:

1.Esas metal bir Thomas çeliği veya gazı alınmamış bir çelik ise, 2.Çeliğin yapısı kaba taneli ise, 3.Kaynatılan parça büyük ve karışık şekilli ise, 4.Parça kalınlığı büyük ise, 5.Kaynak esnasında az enerji tatbiki gerekiyorsa, mesela ince

çaplı elektrot ile kaynak yapılıyorsa, 6.Kullanılan kaynak metali kâfi derecede tok değilse,meselâ

bazik karakterli elektrot kullanılmıyorsa, 7.Kaynak işleminin yapıldığı mahallin sıcaklığı çok düşük ise.

Yüksek mukavemetli yapı çeliklerinde ITAB‟de , kaynak neticesi oluşan sertliği Kihara, Suzuki ve Kanatani karboneşdeğerine bağlı olarak şu şekilde ifade etmektedir:

HV10 max =(666x %Ceş+40) 40 kp/mm2

Bu ifade tamamen deneysel çalışma mahsulü olup, gene aynı

araştırıcılar tarafından geliştirilmiş ve 2 No‟lu formül olarak verilmiş olan Ceş ifadesi ile birlikte geçerlidir.


36/42

Sertleşmeye meyli olan, karbon eşdeğeri %0,45‟ten daha büyük olan çeliklerin emniyetlekaynak yapılabilmesi için kaynak esnasında şuhususlara gereken itina gösterilmelidir:

1.Uygun seçilmiş bir ön tav sıcaklığı tüm parçaya tatbik edilmelidir,

2.Bütün kaynak işlemi esnasında bu sıcaklığın sabit kalmasına gereken itina gösterilmelidir,

3.Kurutulmuş bazik karakterli örtülü elektrot kullanılmalıdır,

4.Parçaya bir gerilme giderme tavlaması tatbik edilecekse, mümkün olduğu kadar hemen kaynaktan sonra, parça soğumadan tatbik edilmelidir. Parça tavlamadan sonra fırında 300 C‟ye kadar soğuduktan sonra çıkarılmalı ve sakin havada soğumaya terk edilmelidir.

Ostenitik çeliklerin soğuma esnasında dönüşme meydanal diği d i l i il l i il bil l i


37/42

çeliklerin soğuma esnasında dönüşme ygelmediğinden su verme işlemi ile sertleştirilebilmelerimümkün değildir. Bunlar takriben 1050 C den itibaren hızlasoğutulduklarında en sünek hallerini gösterirler. Bunlariçerdikleri alaşım elementlerinin cinsine bağlı olarak uzun süre500-900 C sıcaklıkları arasında tutulmamalıdırlar. Karbür

teşekkülü ve ayrışması dolayısıyla korozyon dayanıklılıklarını yitirirler ve ITAB‟de karbür ayrışması dolayısıyla gevrekleşir.

Temperlenmiş, ince taneli yapı çeliklerinden kaynakla imaledilen yüksek basınçlı buhar kazanları, proses tankları,nükleer reaktör basınçlı kapları vsy. yüksek basınca dayanıklı

kaplarda kaynak işleminden ortaya çıkan iç gerilmelerin kötüetkilerini azaltabilmek için bu gibi parçaların bir gerilmegiderme tavına tabi tutulmaları gereklidir.

Tav süresi her milimetre kalınlık için 2 dakika olmak üzere tespitedilir; tav sıcaklığı 550 ilâ 650 C arasında, çelik imalatçısının

tavsiye ettiği sıcaklık derecesinde yapılmalıdır. Zira bazıçeliklerde bilhassa ince taneli az alaşımlı, yüksek mukavemetlimodern yapı çeliklerinde yanlış seçilen gerilme giderme tavısıcaklığı gevrekleşmeye yol açmaktadır. Parça tav süresindensonra tercihan fırın içinde 250-300 C ye kadar soğutulmalı vesonra sakin havada mümkün olduğu kadar üzeri örtülü olarak soğumaya terk edilmelidir.


38/42

Kaynak işlemiesnasında, örtüsürutubet kapmışelektrotla, tozla çalışmaveya çok rutubetli birortamda kaynak yapma

neticesinde kaynak banyosu hidrojenkapabilir ve bu hidrojenITAB‟ye diffüzyonla

geçerek sertleşen yapıda çok tehlikeli dikişaltı çatlaklarına sebepolur.

Çeliklerin sıcaklık ve zaman karşısında davranışları gözö ü d t t l k k k k bili ti b k d likl i


39/42

Çeliklerin sıcaklık karşısında davranışları gözönünde tutularak kaynak kabiliyeti bakımından çelikleri şuşekilde sınıflandırabiliriz:

1.İyi bir kaynak kabiliyetine sahip olan bu çelikler:Bilinen konvansiyonel kaynak usulleri ile hiç bir tedbirgerektirmeden kaynak edilebilirler ve ITAB‟lerinde tanebüyümesi haricinde bir yapı değişikliği ve sertleşmemeydana gelmez (Ceş % 1 den büyük olan

yüksek alaşımlı ve karbonlu çelikler için önemlidir.

x şletmelerde , hasarlı parçaların hemen tamiri gerekir.G llikl d l i i bil i i h kk d d


40/42

x şletmelerde, hasarlı parçaların gGenellikle de parçanın malzemesinin bileşimi hakkında dabir bilgi yoktur ve tabiatı ile de kaynak atölyesinden böylebir parçanın kaynaktan evvel kimyasal bileşimi tespitetmek için analiz etmesi beklenemez. Bu gibi hallerde ilk

yapılacak şey malzemeyi kıvılcım ve eğe testine tabitutmaktır. Parça yüzeyine sürülen bir eğe, parçanın dahaevvelce bir sertleştirme işlemine tabi tutuluptutulmadığını kolaylıkla belirtir.

Kıvılcım testi ise parçanın zımpara taşına tutulup, çıkan

kıvılcımlara bakarak (rengine ve şekline) bileşimintakriben belirlenmesidir. Parça, taşa çıkan kıvılcımlarınboyu 30 cm olacak tarzda bastırılır ve loşça bir ortamdabu kıvılcımlara bakan tecrübeli bir kişi, büyük bir

yaklaşıklıkla çeliğin bileşimindeki elementleri ve bunlarıntakribi miktarlarını belirtebilir. Bu konuda tecrübesi

olmayanlar dahi, renk körü olmadıkları takdirde, birkaçsaatlik bir çalışma neticesinde, bir çeliğin karbonlu veyaalaşımlı olduğunu ve sade karbonlu çelik halinde ise azkarbonlu, orta karbonlu ve yüksek karbonlu diye çelikleriayırt edebilecek tecrübe ve bilgiye sahip olabilirler. Ayrıcamukayese için bileşimi bilinen çeliklerden numune

parçalar kullanarak daha iyi bir kontrol yapmak mümkünolabilir.

Bazı hallerde ön tav uygulamak mümkün olmaz; bu gibih ll d ğ d b li til i l k ll l k d


41/42

yg ; ghallerde aşağıda belirtilmiş olan koşullara uyularak, sadecetamir gayesi ile kaynak yapmak mümkün olabilir:

1 . Müsaade edilebilen en kalın çaplı elektrotu

kullanılmalı; 2. Kaynak akım şiddeti aralığının üst sınırını seçilmeli(enerji arttıkça soğuma yavaşlar);

3.Bazik örtülü ostenitik elektrotlar tokluk nedeniylekullanılmalı;

4.Kaynak bağlantısı çok pasolu kaynak tercih edilmeli;kaynak tamamlandıktan sonra ilave olarak esasmetale değmeden sadece dikiş üzerinde kalacakşekilde bir temper pasosunun yapılmasını şiddetletavsiye edilir;

5.Kaynak esnasında elektrota sarkaç hareketi vererekgeniş bir dikiş elde edilmeli; 6.Kaynağa pasolar arasında ara vermeden devam

edilmeli ve kaynak işlemi biter bitmez üzeri örtülüolarak, soğumaya terk edilmelidir.

Karbonlu ve alaşımlı yapı çelikleri ve makine imalatçelikle inin bü ük bi k sm na bahsedildiği şekilde bileşime


42/42

ş y p ççeliklerinin büyük bir kısmına, bahsedildiği şekilde, bileşimebağlı olarak,karbon eşdeğeri yardımı ile belirlenmiş bir ön tavtatbik ederek kaynak yapmak mümkündür.

Bu tür çeliklere şu kaynak usulleri uygulanır: 1.Oksi asetilen kaynağı Oksi asetilen kaynağı sadece küçük parçaların tamir kaynağında kullanılır. 2.Örtülü elektrotla elektrik ark kaynağı 3.Toz altı kaynağı

4. Gazaltı (MAG) kaynağı Günümüzde bilhassa parçaların tamiri işleri için elektrik ark kaynağı

usulü ve örtülü elektrot tercih edilmektedir. Doldurma işleri için zamanzaman toz altı kaynak usulü ve MAG kaynak usulü de tatbikedilmektedir. İmalat işlerinde ise; örtülü elektrot ile elektrik arkkaynağı, MAG kaynağı, toz altı kaynağı ve elektro cüruf kaynağı

usulleri kullanılmaktadır. Usullerin seçiminde, parçanın şekli, boyutları,sayısı ve yatırım maliyeti göz önünde bulundurulur. 4. Gazaltı (TIG/MIG) kaynağı Argon veya helyum kullanan TIG ve MIG kaynak usulleri teorik olarak

tatbik edilebilirse de koruyucu gazın maliyette büyük etkide bulunmasıdolayısıyla kullanılmazlar.

Kaynak Kabiliyeti

Documents

Transcript of Kaynak Kabiliyeti