Bölüm 2.23

Al üminyum ve alaşımlarının kaynağı 1

Alüminyum’un Özellikleri • • • • • • • • 1950’den bu yana büyüyen kullanım oranı (6 kat) Yaygın metal – yer kabuğunun % 8’i Hafif ağırlık - Özgül ağırlık = 2.7 Orta ila yüksek dayanım (alaşım türüne bağlı) Yüksek iletkenlik (saf metal ve düşük alaşımlar) Korozyona dirençli (Al 2 O 3 Yansıtma özelliği yüksek kaplama) Anti-manyetik 2

Alüminyum’un Eldesi • • Bayer prosesi ile boksit’ten Al 2 O 3 elde edilir Alüminyum yapmak üzere Hall-Heroult prosesiyle Al 2 O 3  elektrolitik olarak indirgenir Bu proses için büyük enerji ihtiyacı, ucuz enerji kaynakları kullanılsa dahi, alüminyum üretiminin ana kısmını oluşturur. 3

Alüminyum’un Eldesi Bayer prosesinin prensibi 4

Alüminyum’un Eldesi Alüminyum oksit’in erimiş curuf elektrolizinin prensibi 5

Alüminyum’un Eldesi • • Hall ve Heroult tarafından geliştirilen prensibin esası, alüminyum oksit’in erimiş kriyolit (Na 3 AlF 6 ) içinde çözünürlüğü ve bu sayede oksitin, aşağıdaki reaksiyon uyarınca elektrokimyasal çözünmesidir.

Bu reaksiyon 950 °C ile 980°C arasında gerçekleşir • 4 ton boksit 2 ton alüminyum oksit ve sonuçta 1 ton saf alüminyum verir 6

Fabrikasyon (İşleme) • • Sünek metal, haddeleme ve ekstrüzyon ile kolayca işlenir   Ticari saf metale, tavlama yapılmaksızın % 80-90 oranında soğuk redüksiyon uygulanabilir 350˚C’de tavlama Talaşlı işlenebilirliği iyidir ancak sıvanma eğilimi taşır 7

Alüminyum’un Temel Özellikleri 8

Alüminyum esaslı metallerin kaynak özelliklerinin genel yapı çelikleriyle karşılaştırılması 9

Al üminyum Ürünler • • • Dökme alaşımlar Yoğruk ürünler     Saç, levha, folyo Çubuk, tel, boru Standart ve özel ekstrüze edilmiş şekiller Dövme parçalar, darbeyle üretilmiş parçalar (ekstrüzyon ve dövmenin birleşik hali) Toz metalurjisi ( çökelme sertleşmesi uygulanmış) ürünleri 10

Yapısal Uygulamalar • • • • • Statik inşaat yapıları Merdivenler Nakliye  Uzay, karayolu ( kamyon, otobüs, TIR’lar), demiryolu Makina ve endüstriyel ekipman  Kıvılcım üretmeyen takımlar, depo çatıları, kimyasal işlem tankları, tespit elemanları, modeller, enstrümanlar Dayanıklı tüketim malları  Ev aletlerinin gövdeleri: buzdolapları, mobilya, pişirme ekipmanları (tencere, tava)

Isıl ve Elektrik • • Elektrik   Saf alüminyum, aynı ağırlıkta bakırın iletkenliğinin % 200’üne sahiptir İletkenler, ısı emiciler, kapasitörler, antenler Yansıtıcılar  Aynalar, araştırma ışıkları, çatı izolasyonları 12

Diğer Uygulamalar • • Ambalajlama  İçecek kutuları, folyo, hermetik sızdırmaz paketler Tozlar ve pastalar  Yansıtıcı boya, baskı mürekkepleri, ısı tekniği, termit kaynağı tozu (Al ile Fe 2 O 3 karışımı) 13

Kullanım Sınırları • • • • • Sıcaklık aralığı, normal alaşımlar için -240˚C ile +200˚C arasındadır Özel alaşımlar için 350˚C’ye kadar çıkabilir Çökeltme sertleşmeli alaşımlar için kısa sürelerle 480˚C’ye çıkılabilir Düşük elastisite modülü, takviye gerekir Çeliğe göre daha düşük aşınma, sürünme ve yorulma özellikleri 14

Alüminyum Alaşımlarının Gösterimi • • • • Alaşım gösterim sistemleri, yoğruk ürünler ve dökme alaşımlar içindir UNS sayıları - ‘A’ ‘dan sonra AA numarası gelir Yoğruk ürünler için ısıl işlem gösterim sistemi Bazı özel alaşımlar 15

16

Alüminyum alaşımları 17

Yoğruk Alaşımların Gösterimleri

Alaşım grubu

Saf alüminyum (en az % 99.00) Al-Cu Al-Mn Al-Si Al-Mg Al-Mg-Si Al-Zn Al + diğer elementler

Gösterim

1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx

Alaşım Türleri ve Özellikleri • • • • • • Deformasyon sertleşmeli alaşımlar (ek olarak, katı çözelti sertleşmeli alaşımlar) Çökelme (yaşlandırma) sertleşmeli alaşımlar Parçacık sertleşmeli alaşımlar Akma dayanımı: 1050-O için 28 Mpa ve 2024-T815 için 455 Mpa Düşük sıcaklıklarda dayanım artar Sünek-gevrek geçişi yoktur 19

Dayanım Arttırma Yöntemleri 20

21

Alüminyum Alaşımlarının Sertleştirme Diyagramı 22

Isıl işlem uygulanamayan alaşımlarda dayanımın artması 23

Dayanımın artışı ve azalışı 24

Tavlama sırasında sertliğin değişimi 25

Al-Al 2 Cu sisteminde yaşlandırma işleminin prensibinin gösterilişi 26

Deformasyon Sertleşmeli Alaşımların Isıl İşlemleri Kod -O -F -H1x -H2x -H3x Tanımlama Tavlanmış İmal edildiği halde (Mekanik özellikler için sınır yok) Deformasyon sertleşmeli Deformasyon sertleşmeli ve kısmen tavlanmış Deformasyon sertleşmeli ve stabilize edilmiş 27

İkinci ve Üçüncü Karakterler • • • • ‘x’ genellikle 0 ile 9 arasındadır, ancak 2 karakter olabilir Eğer x = 8 ise, tavlamadan sonra % 75’lik bir soğuk kalınlık azaltmaya denk olmalıdır Diğer ‘x’ sayıları, oransal bir deformasyon miktarını gösterir 3 ’üncü bir karakter, özel bir varyasyonu gösterir  Örn. 5083-H116, bu malzemenin folyolanma hasarını azaltmak için özel bir ısıl işleme maruz kaldığını gösterir 28

Çökeltme (Yaşlandırma) Sertleştirmesi T (deg C) L + a Sıvı a a + b 

Çözme tavı

a + b alaşımı, B’nin tümünü çözmek için sıcaklık bölgesine ısıtılır. Su verme ile B çözeltide kalır (aşırı doymuş yapı) a  Yumuşak& sünek durum 

Yaşlandırma

– çözme tavı uygulanmış alaşımı, ince sıcaklıkta tutma b partiküllerinin oluştuğu bir  Sertleştirme durumu Saf A Yüzde B 29

Bileşimin Etkileri • • • • • Düşük B içerikli alaşımlar, sadece zayıf bir yaşlandırma sertleşmesi etkisi gösterir Çözme tavında çözünemeyen yüksek bir b seviyesine sahip alaşımlar, zayıf bir sertleşme etkisi gösterir Ortalama B seviyesine sahip alaşımlar, ise en yüksek sertleşme etkisi gösterir Bu alaşımlar tek faz ( a ) alanı için sadece dar bir sıcaklık aralığına sahiptir Bu alaşımlar da, geniş bir katılaşma aralığına sahiptir; kaynak sırasında çatlak oluşturma eğilimi taşırlar ve bu nedenle düşük kaynak ve döküm kabiliyetine sahiptir 30

Sertleştirme mekanizması     Deformasyon Yaşlandırma Tane boyutu Alaşımlama İlgili yumuşatma mekanizması * Toparlanma, yeniden kristalleştirme, tane büyütme * Çözme ısıl işlemi * Tane büyültme * Hiçbiri 31

http://aluminium.matter.org.uk

32

YAŞLANDIRMA SERTLEŞMESİ

33

Üç farklı denge diyagramının yaşlandırma sertleşmesine uygunluk bakımından incelenmesi Sıcaklık 34

Sıcaklık 35

Sıcaklık 36

Sıc 37

Yaşlandırma işleminde zaman-sıcaklık diyagramı 38

(Çözme tavı) 39

40

41

42

43

44

45

46

Çökelme Sertleştirmesi • • • • • • Çökelmeler, yüksek sıcaklıklara kadar dağılmaya direnir (340˚C’ye kadar) Toz metalurjisi (P/M) ürünler SAP – sinterlenmiş alüminyum parçalar (Al 2 O 3 ) Metal matrisli kompozitler Hızlı katılaştırma (RS-P/M) hiperötektoid demir alaşımları (artı diğer sistemler) Mekanik alaşımlama 47

Çökelme Sertleştirmesi • • • Özel veya standart alaşımlar Kaynak yapılabilir ancak bazı özelliklerini kaybeder Uçak ve uzay uygulamaları 48

Çökelti örneği Al %4Cu içindeki Cu bakımından zengin GP bölgeleri. (180°C’de 6 saat yaşlandırılmış) 49

Çökelti örneği Al %4Cu içindeki Ө çökeltileri (450 °C’de 45 dakika yaşlandırılmış) 50

Çökelti örneği Al %4Cu içindeki Ө çökeltileri (200 °C’de 2 saat yaşlandırılmış) 51

Yaşlandırma Sertleşmeli Alaşımların Isıl İşlem İşaretleri • • • -O ve -F işaretleri yukarıdaki gibidir -W: çözelti işlemli, ancak doğal yaşlandırılmış -T1 ila -T10: bir sıcak işlem, soğuk işlem, çözme tavı ve yaşlandırma kombinasyonunu gösterir 52

Isıl İşlem İşaretleri T1 T2 T3 T4 T5 Sıcak işlenmiş, ardından doğal yaşlandırılmış Sıcak işlenmiş, soğuk işlenmiş, ardından doğal yaşlandırılmış Çözme tavına alınmış, soğuk sertleştirilmiş ve doğal yaşlandırılmış Çözme tavı uygulanmış, ardından doğal yaşlandırılmış Sıcak işlenmiş, ardından yapay yaşlandırılmış 53

Isıl İşlem İşaretleri T6 T7 T8 T9 T10 Çözme tavı ve yapay yaşlandırma Çözme tavı ve stabilize (aşırı yaşlandırma) Çözme tavı, soğuk işleme ardından yapay yaşlandırma Çözme tavı, yapay yaşlandırma, ardından soğuk işleme Sıcak işleme, soğuk işleme, ardından yapay yaşlandırma 54

DEFORMASYON SERTLEŞMESİ 55

56

57

58

59

60

1000 Serisi alaşımları • • • • • • Saf Al, soğuk sertleştirilebilir Korozyon performansı mükemmel Elektrik ve ısıl iletkenliği mükemmel  Örn. 1060: 99.6%Al en az 62 IACS (Tavlanmış saf bakırın % 62’si iletkenlik) Akma dayanımı 45 MPa (1050-H18)’ya kadar Gıda, kimya, ısı eşanjörü, elektrik kablosu, kapasitör folyosu Kaynak yapılabilir 61

2000 Seris i alaşımları • • • • • % 6.3

’e kadar Cu Örn. 2014: 4.4Cu-0.8Si-0.8Mn-0.5Mg

Çökelme sertleştirmeli  130 ila 230˚C yaşlandırma sıcaklığı- T6  R P0.2

410 MPa tipik akma dayanımı Uçak gövdesi ve mekanik elemanları, araç gövde panelleri Kaynak kabiliyeti, alaşıma bağlı olarak kötü ile orta arasında

3000 Serisi • • • • • 1.2Mn

’ye kadar + Fe (bazı alaşımlarda)  Örn. 3004: 1.2Mn-1.0Mg

İnce partiküller sayesinde dayanım (Mn,Fe)Al 6 sınırı partikülleri) (Tane Mükemmel şekil değiştirme ve kaynak kabiliyeti, çok iyi korozyon dayanımı 250 MPa akma’ya kadar akma dayanımı tipik  3004-H38 İçecek kutuları, kimyasal kaplar, endüstriyel çatı, eğri borular 63

5000 Seris i alaşımları • • • • Çözeltide % 5.1’e kadar Mg ilavesi, deformasyon sertleşmesi hızını arttırır  Örn. 5083: 4.4Mg-0.7Mn-0.15Cr

260 MPa ’ya kadar akma dayanımı için soğuk sertleştirilebilir  5083-H116: R P0.2

228 MPa tipik Mükemmel kaynak kabiliyeti, orta dayanım, İyi korozyon dayanımı

66

5000 seris i alaşımlarının uygulamaları • • • • • • Çok yaygın alaşımlar Deniz araçları, otomobil ve uçak uygulamaları Basınçlı kaplar, düşük sıcaklık kapları İletişim kuleleri Zırhlı plakalar Eğer tane sınırlarında Al 8 Mg 5 oluşursa, bazı alaşımları folyolanmaya veya gerilmeli çatlamaya maruz kalabilir  65˚C’nin üzerinde yüksek Mg’den kaçının 67

6000 serisi • • • • • • Mg ve Si kombinasyonu, Mg 2 Si çökelmeli sertleşmeye izin verir Örn. 6061: 1Mg-0.6Si-0.3Cu-0.2Cr

 6061-T6: R P0.2

276 MPa tipik Kolayca işlenebilen mükemmel dayanımda alaşımlar, korozyon direnci Sınırlı ila çok iyi kaynak kabiliyeti (alaşıma bağlı) Saç, levha, ekstrüzyon ürünü olarak bulunur 5000 serisi gibi uygulamalara sahip

EN 573’e göre gösterim 70

Kimyasal bileşime göre gösterim (EN 573-3) 71

EN 515’e göre gösterim 72

Başa eklenenlerin anlamları Sona eklenenlerin anlamları 73

Esas metal olarak Alüminyum Magnezyum kısmı % 4,5 Manganez Isıl işlem durumu: Sertleştirilmiş, çekme 74

75

76

Alclad • • • • Bazı çok fazlı alaşımlar, kötü korozyon dayanımına sahip Bu alaşımlar, Alclad saç veya levha olarak bulunur Bu malzemeler, yüksek korozyon direnci sağlamak üzere, her iki yüzeyine de haddeleme ile oluşturulmuş, saf alüminyumdan ince bir tabakaya sahiptir İmalatta bu tabakanın bütünlüğünün korunmasını sağlamak gerekir 77

İmalat • • • • Talaş kaldırma kabiliyeti çelikten daha iyi Soğuk ve sıcak işlenebilirliği mükemmel Karmaşık ekstrüzyon kesitleri yaygın Eritme ve katı hal kaynaklarıyla, sert lehimlemeyle, yumuşak lehimlemeyle, yapıştırmayla ve mekanik yöntemlerle birleştirilebilir 78

79

Birleştirme yöntemleri • • • • • TIG ve MIG en yaygın yöntemler Oksi asetilen ve elektrik ark kaynakları güçlü dekapanlara ihtiyaç gösterir Çoğu alaşım için direnç ve basınç kaynakları kullanılabilir Sert ve yumuşak lehimleme uygulamaları en yaygın işlemler Yapıştırma ve mekanik birleştirme de oldukça yaygın 80

Kaynak kabiliyeti • • Kaynak yöntemine ve alaşımın kimyasal bileşimine bağlı Kolayca kaynak yapılan alaşımlardan (örn. TIG ve MIG ile kaynak yapılan dövme alaşımlar) kaynağın tavsiye edilmediği alaşımlara kadar uzanır (örn.

2014 ’ün sert lehimlenmesi) 81

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı • Çeliğe göre Alüminyum kaynak sırasında aşağıdaki karakteristiklere sahiptir: Oksijen’e karşı yüksek bir birleşme eğilimine sahiptir; bu nedenle yüzeyinde ya “ çok kuvvetli bir oksit tabakası ” veya “ az kuvvetli oksit kalıntıları ” oluşur. 82

Orijinal malzeme yüzeyindeki oksit tabakası 83

Yüzeyin ani çizilmesi sonucu oluşan durum 84

Çizilen yüzeyde oksit tabakası oluşumu 85

Oksit tabakasının korozif ortamlardaki davranışı 86

Oksit tabakasının reaktifliği (Yüzeyde hidroksit tabakası oluşumu) 87

Yüksek sıcaklıklarda oksit tabakasının reaktifliği 88

Yüksek sıcaklıklarda oksit tabakasının reaktifliği 89

Yüksek sıcaklıklarda oksit tabakasının reaktifliği 90

Yüzey kusurları 91

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı • • Yüksek bir ısıl iletkenlik ve ısıl uzama katsayısına sahiptir. Bu nedenle alaşım türüne bağlı olarak geniş bir erime aralığına sahiptir ve yüksek büzülme gerilmeleri oluşturur.

Sıvı haldeyken yüksek ve katı haldeyken ise çok düşük bir hidrojen çözünme kabiliyetine sahiptir. “ 92

Çelik ve alüminyumun TIG kaynağında sıcaklık alanlarının karşılaştırılması 93

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı • Kaynak sırasındaki ısı girdisi, malzeme türüne ve ısı miktarına bağlı olarak   yeniden kristalleşme, yaşlanma veya  toparlanma şeklinde bir ısıl işlem etkisi yaparak malzemenin başlangıç özelliklerinin değişmesine neden olur.

94

95

96

Kaynak dikiş bölgesinin dayanım özellikleri Kaynak ısısı etkisiyle, kaynak dikişi ve ITAB yüksek sıcaklıklara kadar ısınır. Soğuk sertleştirilmiş veya yaşlandırılmış malzeme türlerinde bu bölgelerde dayanım, genel olarak önemli oranda düşer 97

Kaynak dikiş bölgesinin dayanım özellikleri Belirli Alüminyum alaşımlarında, çekme dayanımı sertleştirme ile yeniden yükseltilebilir.

98

Yeniden sertleştirmede kaynaktan sonraki sürenin etkisi AlZnMg1 (EN AW AlZn4,5Mg1)’in kaynaktan sonra üfleçle yeniden sertleştirilmesi (Saç kalınlığı 2 mm; TIG kaynağı yapılmış; İlave metal: SG AlMg5).

99

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı • Metalurjik bakımdan, kaynaklı bağlantının oluşumunda aşağıdaki koşulların sağlanması gerekir: Malzeme kaynağa uygun olmalıdır; yani, çatlak oluşturmamalıdır. • • • Ayrıca, gerekli dayanıma ulaşılmalıdır; sonradan gerekli olan şekil değiştirme kabiliyeti garanti edilmelidir ve Yeterli korozyon direnci sağlanmalıdır Mümkün olduğunca anodik renk değiştirme oluşturmamalıdır (tane sınırlarında beta fazı çökelmesi) Beklenen taleplere bağlı sınırlı olarak bir miktar gözenek ve kalıntı oluşabilir.

100

Alüminyum alaşımlarının kaynağa uygunluğu 101

Alüminyum alaşımlarının kaynağa uygunluğu • • • Kaynağa uygun Alüminyum alaşımlarında, gözenek oluşturma eğilimi, kaynak yönteminin dışında ağız hazırlığından ve kaynak pozisyonundan da etkilenir Saf Alüminyumda gözenek oluşturma eğilimi, Alüminyum alaşımlarına göre daha fazladır Bakır içeren alüminyum alaşımları, çatlak oluşturma eğilimi nedeniyle kaynağa uygun değildir.

102

Eritme kaynağı • • • • • • Çok kuvvetli yapışkan bir oksit tabakası O 2 , N 2 , H 2 ile kirlenmeye yatkınlık Yüksek iletkenlik, düşük erime sıcaklığı Curuflar yapışkandır, koroziftir Kaynak dikişleri mukavemet bakımından esas metal ile uyumsuz olma eğilimindedir Katılaşma çatlakları, özellikle çoğu ısıl işlenebilen alaşımlarda tehlike oluşturur 103

Kaynak ağız hazırlığı hatası Kökte küçük bir pah oluşturulması, oksitlerin kaynak banyosu içinde homojen dağılmasını sağlar. Aksi halde kökte oksit çentiği oluşur.

105

Kaynak ağız türleri 106

107

Kökün korunmasında ekstrüzyon örnekleri Alüminyum alaşımlarının kaynağında, parçaların hizalanması özellikle önemlidir; zira parçalar arasındaki aralığın sabit kalmaması (parça boyunca değişmesi), kaynak ağızları arasında ısıl dengesizliğe neden olarak başlangıçtaki uyumsuzluğu büyütür ve kaynak bölgesinde aşırı büzülme kuvvetleri oluşumuna neden olur.

Yandaki şekilde, kaynak ağzının uyumlu olması için ekstrüzyondan faydalanılması örneklerini göstermektedir.

Kaynağa uygun tasarlanan ağızlara sahip ekstrüzyon örnekleri 108

Kaplı levhalarda kaplama tarafındaki kaynak ağız hazırlığı Kaplı taraf en az iki pasoyla kaynak yapılarak kaplamanın homojen sürekliliği sağlanmış olur.

109

Çalışma prensipleri Alüminyum esaslı metaller, diğer metallerden ayrı depolanmalı ve işlenmelidir.

110

Çalışma prensipleri • • • Gözenek eğiliminden kaçınmak için kaynak ağızlarındaki ve bitişiğindeki bölgelerdeki oksit tabakası, mekanik olarak uzaklaştırılmalı ve kaynaktan hemen önce fırçalanmalıdır. (Kullanlan fırçalar ostenitik paslanmaz çelik fırça olmalıdır.) Gözenek eğiliminden kaçınmak için kaynak ağız kenarları ve bitişiğindeki bölge (dikişin her iki tarafından yaklaşık 50 mm mesafe) temiz ve yağsız olmalı (Alkol ile temizlenmeli) ve kurutulmalıdır.

Büyük parçalarda kaynak ısısının hızlı iletimini engellemek için ön tavlama yapılmalıdır 111

Ön tavlama sıcaklıkları

Malzeme Saç kalınlığı (mm) Ön tavlama sıcaklığı (°C) TIG

ila ila ila ila ila Diğer Alüminyum alaşımlarında, üreticinin tavsiyelerine uyulmalıdır!

112

T IG kaynak tekniği • • • • Akım türü (AA veya DCEP= Doğru akım Elektrot Pozitif )   Alüminyumoksit (Al2O3) tabakasının temizlenmesi gerekir (Al’nin erime sıcaklığı 658°C iken Al gerçekleştirilir).

2 O 3 tabakasının erime sıcaklığı 2050°C’dir. Bu nedenle kaynak sırasında sürekli olarak uzaklaştırılması gerekir. Bu işlem elektronların parçadan elektroda doğru yönlendiği kutuplama şekliyle Temizleme etkisi için AC sinüs veya kare dalga Zirkonyalı Tungsten elektrot Koruyucu gaz  Argon veya Argon+Helyum karışımı Kalın malzemeler için yüksek akım kullanılır 113

TIG Kaynağında Kutuplamanın Etkisi 114

AC TIG kaynağında akımın sıfır noktasından geçişte sönmemesi için arkın tutuşturulması 115

AC TIG kaynağında akımın sıfır noktasından geçişte sönmemesi için arkın tutuşturulması 116

AC TIG kaynağında akımın sıfır noktasından geçişte sönmemesi için arkın tutuşturulması 117

Değişik Alternatif Akım Üreteçlerinin Dalga Şekilleri • Sinüs dalgası Kare dalga Kare dalga 118

AC TIG kaynağında kaynak akımı kutuplama kısmının etkisi (Pozitif ve negatif yarı dalgalar eşit) (Pozitif yarı dalga küçük, negatif yarı dalga büyük) (Pozitif yarı dalga büyük, negatif yarı dalga küçük) 119

Kare dalgalı akım üreteçlerinin kontrolü EN: Elektrot negatif EP: Elektrot pozitif 120

• • Alüminyum’un TIG Kaynağı Alüminyum alternatif akımla kaynak yapılır. Elektrodun artı kutupta olduğu sürede, tungsten elektrod aşırı yüklenmeden, alüminyumun yüksek sıcaklıkta eriyen oksit tabakası parçalanır.

121

• • • Kaynak Makinasındaki Filtre Kondansatörün Görevi Alüminyumun alternatif akımla TIG kaynağında bir doğrultma etkisi görülür; yani, alternatif akımın yarı dalgaları farklı şiddette akar (Oksit tabakasının ark içine karışması nedeniyle).

Pozitif ve negatif yarı dalgaların dengesiz oluşumu

Negatif yarı dalga daha şiddetli akar; ark kararsızlaşır; temizleme etkisi zayıflar; kaynak makinası aşırı yüklenir.

• •

Pozitif ve negatif yarı dalgaların eşit oluşumu

Filtre kondansatörün yardımıyla temizleme etkisi yeniden elde edilir.

• Filtre kondansatör, kaynak makinasında kademesiz ayarlanabilir.

122

MIG Kaynak tekniği • • İnce elektrotlar besleme sorunu oluşturabilir Besleme ruloları ve torçlar    İtme tipi, kalın teller ve kısa kablolarla sınırlıdır İtme-çekme tipi torç (Tel makarası yuvasındaki itici rulolara ek olarak torç içinde çekici rulolar vardır = Push-pull tipi) Torç içinde tel makarası olan tipler (0,5 Kg tel makarası) 123

Metal transferi • • Sprey transfer  Yüksek akım, tüm pozisyonlarda kullanılır Darbeli ark’lı MIG 124

Ark gücünün alanları 125

Kaynak Tekni ği • • • Gözenek  Önlemek için kaynak yapılan yüzeyin temizlenmesi (yağ, gres, boya vs.’den arındırılması) gerekir Ön tavlama  Yüksek ısıl iletkenliğin üstesinden gelmek için Kaynak kraterleri  Katılaşma çatlamalarından kaçınmak gerekir 126

Makro kesit MIG Kaynağında koruyucu gaz türünün dikiş profiline etkisi Genişlik Yükseklik 127

Argon’a Helyum ilavesinin etkileri 128

Kısa Orta Uzun Kontak boru mesafesinin etkisi Kontak boru mesafesi: küçük Direnç ısısı: az Ark gücü: Daha çok Nüfuziyet: Daha derin Sıçrama: az 129

Kısa Orta Uzun Kontak boru mesafesinin etkisi Kontak boru mesafesi: orta Direnç ısısı: orta Ark gücü: orta Nüfuziyet: orta Sıçrama: orta 130

Kısa Orta Uzun Kontak boru mesafesinin etkisi Kontak boru mesafesi: büyük Direnç ısısı: yüksek Ark gücü: düşük Nüfuziyet: düşük Sıçrama: çok 131

Sağ Dikey Sol Torç konumunun etkisi Sağa kaynak Nüfuziyet: Daha derin Kökte köprü oluşumu: Kötü Ark kararlılığı: Daha iyi Sıçrama: Daha az Dikiş genişliği: Daha dar 132

Sağ Dikey Sol Torç konumunun etkisi Dikey kaynak Nüfuziyet: Orta Kökte köprü oluşumu: Orta Ark kararlılığı: Orta Sıçrama: Orta Dikiş genişliği: Orta 133

Sağ Dikey Sol Torç konumunun etkisi Sola kaynak Nüfuziyet: Sığ ve geniş Kökte köprü oluşumu: Daha iyi Ark kararlılığı: Daha kötü Sıçrama: Daha çok Dikiş genişliği: Daha geniş 134

Dolgu (ilave) metali seçimi • • • UYGUN BİR DOLGU TELİNİN SEÇİM KRİTERLERİ Çatlamalardan kaçınmayı sağlamalı Esas metalin kaynak kabiliyeti Kaynak dikişinin minimum çekme dayanımı • • Kaynak dikişinin sünekliği Servis sıcaklığı • • Korozyon direnci Anodik kaplama koşulları Esas metalle uyumlu ilave metaller, genellikle ısıl işlem uygulanamayan alaşımlardan seçilir. Ancak alaşımsız malzemeler ve ısıl işlenebilen alaşımlar için katılaşma çatlamasından kaçınmak için uyumsız ilave metaller 135

Esas Metal – İlave Metal Kombinasyonu 136

Esas Metal – İlave Metal Kombinasyonu Genel kural: Yüksek alaşımlı ilave metal çoğu durumda çatlamaya daha düşük hassasiyetle kaynak yapılabilir (Si- ve Mg alüminyum sistemleri için izafi çatlak hassasiyetine karşı kaynak bileşimi). Eğer kaynak yapılacak malzemelerden biri Mg ile alaşımlı ise, ilave metalin buna uygun seçilmesi gerekir.

Bilgi: EN AW 4043 (AlSi5) ilave metali, AlMgSi alaşımları için kaynak kabiliyeti bakımından çoğu kez uygun olup AlMg tiplerine göre düşük kaynak dayanımı verir ve daha yüksek ozon konsantrasyonu oluşturur.. Belirli miktarda Zirkonyum içeren AlMg türü ilave metaller sıcak çatlamaya hassaslık durumunda uygulanabilir.

137

Kaynak parametrelerinin dikiş profiline etkisi 138

Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı Alüminyum alaşımlarının kaynağında temel beklenti, çatlamadan kaynak yapılabilmesidir.

Alüminyum alaşımlarının kaynağında esas olarak iki tür çatlak oluşabilir:   Katılaşma çatlağı gerçekleşir) (Kaynak metalinde oluşur; geniş katılaşma aralığına (likidis-solidüs aralığına) sahip alaşımlarda görülür ve katılaşma sırasında tanelerarası çatlama şeklinde Sıvılaşma çatlağı (ITAB’da oluşur; kaynak ısısının tanelerarasında sıvılaşma oluşturması ve bu kısmın parça soğurken tekrar katılaşması sırasında büzülme gerilmeleri nedeniyle çatlaması şeklinde gerçekleşir) 139

Katılaşma çatlaması • • Deformasyon sertleşmeli türler için uyumlu dolgu teli kullanın   4000 serisi alaşımları 5000 serisi alaşımlarla karıştırmayın (Mg 2 Si ötektiği oluşur) 5000 serisi ile 2000 serisini karıştırmayın Çoğu ısıl işlenmiş türler çabuk katılaşır    Oksi asetilen kaynağına uygun değildir Yüksek seyrelmeden (kaynak metali ile ilave metalin karışımından) kaçının Çoğu bakırlı türler kaynak yapılamaz 140

Katılaşma çatlamasına hassasiyetin Cu ve Mg içeriği ile değişimi 0 1 2 3 4 5 6 Yüzde Bakır 7 0 1 2 3 4 5 6 Yüzde Magnezyum 7 141

ITAB (Sıvılaşma) çatlaması • Yaşlandırma sertleştirmeli türlerde sıvılaşma çatlaması (uzun süre yüksek sıcaklıkta kaldığında aşırı yaşlanma) oluşabilir   Ark enerjisini düşük tutun Dolgu tellerini düşük katılaşma sıcaklığına sahip olanlardan seçin 142

Alüminyum alaşımlarında ITAB 143

Kaynak metalinin özellikleri • • Kaynak metalinin esas metale uyumluluğu, deformasyon sertleşmeli olan türlerde kolaydır ancak ısıl işlenmiş türlerde daha zordur Dikkatli seçim, optimum özellikler verir    4346 dolgu teli 6061-T6 kalın kesitlere uygundur (çözme tavı ve yaşlandırma uygulandığında çok yüksek dayanım) 1000 ve 5000 serisi dolgu telleri yüksek sünekliğe uygundur % 3’ten fazla Mg içeren dolgu tellerinden (5183, 5356, 5556, and 5654) kaçının; zira 65°C’den daha yüksek sıcaklıklarda gerilmeli korozyon çatlamasına eğilimlidir

ITAB’ın Özellikleri • • Eritme kaynağı ısısı, deformasyon sertleştirmeli türlerde yumuşamaya neden olur  Bu etki, soğuk sertleştirmenin en yüksek olduğu türlerde daha da etkilidir (H6, 7, 8 ve 9 ısıl işlem türleri) Isıl işlemli türlerin yumuşaması da meydana gelebilir   Yaşlandırma sertleştirmeli türler (T6) daha kuvvetli etkilenir Mümkünse çözme tavı uygulanmış türleri (6061-T4) kullanın ve kaynaktan sonra yaşlandırın

HV 110 100 90 80 70 60 0 5 Isıl işlemin etkileri 6061-T4, PWA 6061-T6, PWA 6061-T6, AW 6061-T4, AW 10 15 20 Erime hattından uzaklık mm 146

Kaynak hataları ve nedenleri - 1 147

Gözenek oluşumunun muhtemel nedenleri

Kaynak metali Esas metal Gözenek

Kaynak hataları ve nedenleri - 2 149

Kaynak hataları ve nedenleri - 3 Al 2 O 3 kalıntıları Al 2 O 3 ayrılması Al 2 O 3 ’ün uygun olmayan şekilde uzaklaştırılması Parça yüzeyinin başka bir kısmının kaplanması (Örn. Bindirme) nedeniyle arkın temizleme etkisinin olmaması - Doğru akımla TIGkaynağında (Elektrot eksi kutupta, Ar He karışımı).Oksit tabakası kaynaktan kısa süre önce uzaklaştırılmalı (fırçalama değil) - TIG kaynak çubukları koruyucu gaz örtüsü içinde tutulmalı 150

Kaynak hataları ve nedenleri - 4 Çatlaklar (Sıcak çatlak) Uygun olmayan tel elektrot nede niyle kritik Si ve Mg miktarının altında olması Gerekenden daha büyük büzülme ölçüsü - Kaynak teli, belirli Si ve Mg miktarından fazlasını içer meli - Daha yüksek çizgisel enerji seçilmeli - Kısa, kısa devresiz ark seçilmeli - Parçalar, büzülme sırasında dikişe zarar vermeyecek şekilde tespit edilmeli - Uç kraterindeki büzülme çatlaklarından, aşağıdaki önlemlerle kaçınılmalı * Kaynak makinasındaki uç krater doldurma programı kullanılmalı * Uzun dikişlerde uç krateri, bitirme plakası üzerinde oluşturulmalı * Yuvarlak dikişler halinde, uç krateri başlangıç dikişinin üzerine getirilmeli 151

Distorsiyon Kaynak hataları ve nedenleri - 5 Büyük ısıl genleşme katsayısı. Uygun olmayan puntalama. Uygun olmayan artık gerilmeler. Hatalı kaynak sırası - Parçaların boyutlarının doğru hazırlanması - Eşit kaynak ağız aralıkları oluşturulmalı - Kaynak yerinin yanında yüksek sıkıştırma kuvvetiyle uzama sınırlanmalı - Puntalamada yeterli dikiş kesiti oluşturulmaıl - Puntalama dikiş ortasından uçlara doğru yapılmalı 152

153

Direnç nokta kaynağı Alüminyum alaşımlarının direnç kaynağında, yüksek ısıl ve elektrik iletkenlik nedeniyle ve ayrıca yüzeydeki oksit tabakası nedeniyle çelik kaynağına göre ilave önlemlerin alınması gerekir.

Direnç kaynak makinaları genellikle çelikleri kaynak yapmak için imal edilir. Bu nedenle alüminyum’un direnç nokta kaynağında aşağıdaki önlemleri almak gerekir: 1.3 4 kat daha yüksek kaynak akımı 2.

Yeterli hızda akım artışı (upslope) 3.

Kısa kaynak süreleri 4.

Akım-kuvvet programının ayarlanabilir oluşu 5.

Daha yüksek statik makine rijitliği 6.

Bir sonraki kaynak noktasına daha hızlı geçiş (Alüminyum’un yüksek ısıl genleşme katsayısı nedeniyle malzeme uzamadan kaynak yapmak için) 154

Alüminyum ile Kaplanmamış çeliğin direncinin karşılaştırılması Grafik, alüminyumun direncinin kaynak sırasında ne kadar hızlı düştüğünü göstermektedir.

155

Direnç nokta kaynağı Tek fazlı alternatif akım kaynak makinaları, yüksek seviyeli kaçak akım (bir önceki noktadan kısa devre akımı) nedeniyle alüminyum kaynağına uygun değildir. Bu nedenle üç fazlı doğru akım kaynak makinaları veya inverter tipi kaynak makinaları tercih edilmelidir.

Kaynak süreleri (parça kalınlığına ve kaynak bağlantısının özelliklerine bağlı olarak) 3-610 periyot arasında seçilmelidir. Daha uzun kaynak süreleri, Alüminyum’un yüksek ısıl iletkenliği nedeniyle uygun değildir. Çelik kaynağına göre elektrot kuvvetinin iki katına çıkarılması, yaygın uygulama şeklidir. 156

Projeksiyon (Kabartı) kaynağı ÖNCE SONRA 157

Projeksiyon Kaynağı Örnekleri 158

Katı hal kaynağı • • • • • Soğuk kaynak- bindirme birleştirmede % 75 kalınlık azalması Ultrasonik kaynak- 1.5mm

bindirme birleşimler Patlamalı kaynak- kaplama ve bindirme birleşimler Sürtünme kaynağı- düşük kaynak kabiliyetine sahip alaşımlar, farklı kombinasyonlar, Sürtünme karıştırma kaynağı 159

Sürtünme Karıştırma Kaynağı Matkap ucu benzeri bir takımla sürtünen elemanla katı hal kaynağı 160

Mikroyapı (üst) ve malzeme akışı (alt) 161

Sürtünme Karıştırma Kaynağında Birleştirme Türleri 162

Sert lehimleme • • • • • • Aşağıdaki alaşımlarla sınırlıdır  1000, 3000, 5000 ancak < % 2 Mg olanlar, 6000 Genelde Al-Si dolgu metalleri kullanılır Alevle, daldırmayla, fırında veya vakumda lehimleme yöntemleri uygulanabilir Parçaları dağlayarak temizleyin (Dekapan) Dekapanlar florür ve klorür tuzlarından oluşur  Dekapan kalıntılarının MUTLAKA temizlenmesi gerekir. Zira koroziftir Sıcaklık kontrolü kritiktir 163

Yapıştırma 164

165

166

Yapıştırmada sertleştirme 167

168

Sıcaklığın etkisi 169

Yaşlanmanın etkisi 170