Örtülü Elektrod ile Ark Kaynağı

296 Pages·2007·4.05 MB·Turkish

GEV

Gedik Eğitim Vakfı

Kaynak Teknolojisi E ğitim Araştırma ve Muayene Enstitüsü

ÖRTÜLÜ ELEKTROD
İLE
ELEKTRİK ARK KAYNAĞI

Profesör Selâhaddin ANIK
Prof. Dr.-Müh. Kutsal TÜLBENTÇİ
Yard. Doç. Dr.-Müh. Erdinç KALUÇ

1991
İSTANBUL

1
ÖNSÖZ

Her geçen gün bilim ve teknolojinin yeni at ılımlarına sahne olan çağımızda buna paralel olarak
da tüketici istemlerinde ve hatta toplumsal düzeyde h ızlı değişimler yaşanmaktadır. Bu bakış açısıyla
sektörünü değerlendiren ve bünyesinde ülkemizin en kaliteli kaynak malzemelerini üreten üretim
kuruluşlarını bulunduran Gedik Holding hizmetin sadece geli şen modern teknolojiyi uygulamak
olmadığını kavrayarak sat ış öncesi ve sat ış sonrası hizmetler ile e ğitim ve yay ıncılık faaliyetlerinin
gereğini yerine getirerek çağa ayak uydurmak ilkesini benimsemiştir.
Böhler Kaynak Elektrodları ve tellerini, Hobart Kaynak Elektrodlarını, Fronius Kaynak Makineleri
ile Silox Sert Lehim Malzemeleri ve di ğer kaynak ürünlerinin üretim ve temsilcili ğini yapan Gedik
Holding yukarıda sayılan konularda da ülkemizde haklı bir üne sahiptir.
İşte, bu çizgisini hiç ödün vermeden sürdürmeye kararl ı olan Holdingimiz bu kez de sizler için
Örtülü Elektrod ile Ark Kaynağı konusunda kuramsal, uygulamalı ve tüm güncel bilgileri içeren bu kitabı
Kaynak Sektörünün en ünlü Akademik otoriteleri olan ve Holdingimizin bu tür e ğitim çalışmalarında
sonsuz desteklerini her zaman büyük bir özveriyle veren ve bu yüzden şükran borçlu oldu ğumuz,
Profesör S. An ık, Prof. Dr. K. Tülbentçi ve Yard. Doç. Dr. E. Kaluç'a haz ırlatarak yayın çalışmaları
zincirine bir yenisini eklemiştir.
Eser, hızlı bir kalk ınma çabas ı içinde olan Ülkemizde, uygulanmakta olan Ark Kayna ğı
konusundaki Beceri Kazandırma Kursları ile ilgili Eğitim Programları ve yine gelişmiş Batı Toplumlarının
bu konudaki programları birlikte göz önüne alınarak hazırlanmıştır.
Eser, doktrinel içeriğinin yanı sıra endüstriyel işletmelerin kaynak ile ilgili seksiyonlarında görevli
tüm teknik elemanların sürekli olarak başvurabilecekleri bir el kitabı niteliğini de taşımaktadır.
Gedik Holding, bu eserin Yay ın Dünyasına kazandırılmasının kıvancını yaşarken emeği geçen
başta eserin bilimsel sahiplerine olmak üzere tüm eme ği geçenlerine te şekkür eder, konu ile ilgili
herkese yararlı olmasını diler.

GEDK HOLD İNG

2
Bu kitap, GEDİK HOLDİNG Basın Yayın ve Halkla İlişkiler servisi tarafından eğitim amacıyla endüstriye
hizmet olarak yayınlanmıştır.
Tamamen ücretsizdir.

3
İÇİNDEKİLER

1 - KAYNAK TEKNOLOJİSİNİN ENDÜSTRİYEL GELİŞİM SÜRECİ
İÇİNDE KONUMU VE ÖNEMİ……………………………………………………….1
• Ülkemizde Kaynak teknolojisinin Tarihçesi……………………………………….8
• Ülkemizde Kaynak Teknolojisinin Durumu………………………………………..9
2 - BAŞLICA ERİTME KAYNAĞI YÖNTEMLERİ……………………………………….11
• Gaz Eritme Kaynağı…………………………………….………………………….13
• Örtülü Elektrod ile Ark Kaynağı…………………………..……………….………16
• Tozaltı Kaynak Yöntemi…………………………………….…..…………...…….17
• TIG Kaynak Yöntemi……………………………………………..………..………19
• MIG Kaynak Yöntemi…………………………………………….………..………21
• Plazma Kaynak Yöntemi……………………….………..………...….…………..22
• Elektron Işın Kaynağı……………………………………………….……………..23
• Laser Kaynağı……………………………………..……………………………….24
• Elektro Cüruf Kaynağı…………………………………..………………...……….24
3 - ELEKTRİK BİLGİSİ……………………………………………………………………..27
• Akım Şiddeti……………………………………………...…………………………29
• Gerilim……………………………………………………...…………..……………30
• Direnç……………………………………….…………………..….………………..31
• Güç…………………………………………………………..………..………….….32
• Kaynak Kablolarının Kesit Hesabı……………………………………..…………32
4 - KAYNAK ARKI…………………………………………………………………………..35
• Arktan Yayılan Işınlar………………………………………………….…………..38
• Ark Üflemesi, Nedenleri ve Giderilmesi……………………...…………………..40
5 - KAYNAK MAKİNALARI (AKIM ÜRETEÇLERİ)……………………………………..49
• Kaynak Makinalarının Sınıflandırılması……………….…………....……………52
• Kaynak Jeneratörleri……………………………………………………………….53
• Kaynak Redresörleri………………………………………………….....………...56
• Alternatif Akım Kaynak Makinaları………………………………………….……57
• Kaynak Akım Üreteci Seçimi…………………………………………….………..60
• Kaynak Makinaları ile İlgili Bazı Deyimler……………………………………….61
6 - YARDIMCI VE KORUYUCU KAYNAK DONANIMLARI……………….….………..65
7 - KAYNAK ELEKTRODLARI…………………………………………………………….81
• Kaynak Elektrodlarının Sınıflandırılması……………………...…………………81
• Elektrod Örtü Malzemeleri…………………………………..…………………….83
• Örtülürleri……………………………………………………………………………86
4
• Rutil Elektrodlar…………………………………………………………………….87
• Asit Elektrodlar……………………………………………………………………..87
• Oksit Elektrodlar……………………………………………………………………88
• Bazik Elektrodlar……………………………………………………………..…….88
• Selülozik Elektrodlar……………………………………………………….………93
• Demir Tozlu Elektrodlar……………………………………………………………94
• Derin Nüfuziyet Elektrodları…………………………………………………….…94
• Alaşımsız ve Az Alaşımlı Çeliklerin Kaynağında Kullanılan Elektrodlar…..….95
• Az Alaşımlı, Yüksek Mukavemetli Çelikler ve İnce Taneli Yapı
Çeliklerinin Kaynağında Kullanılan Elektrodlar……………...……………………96
• Paslanmaz ve Korozyona Dayanıklı Çelikler için Örtülü Elektrodlar….………96
• Dökme Demirler için Örtülü Elektrodlar……………………………………...…..97
• Alüminyum ve Alaşımları için Örtülü Elektrodlar………………………..………98
• Bakır ve Alaşımları için Örtülü Elektrodlar……………………………………….98
• Nikel ve Alaşımları için Örtülü Elektrodlar………………….……………………99
• Doldurma Kaynağı Elektrodları………………………………………………..….99
• Kesme Elektrodları…………………………...…………………………………..100
• Elektrodlarla İlgili Bazı Deyimler…………………………….…………………..101
• Elektrod Standartları…………………………………...…………………………102
• TS 563/Eylül 1989………………………………………………….…………….102
• ISO/TC-44/SC3-2560 1973………………………………………...……………104
• DIN 1913……………………………………………………….………………….105
• AWS A5.1, ASTM-A 233………………………………………………….……..107
• TS 2716/Nisan 1977………………………………………………...……………108
• Elektrod Seçimi…………………………………………………….……………..109
8 - ELEKTRİK ARK KAYNAĞINDA BİRLEŞTİRME TÜRLERİ VE
KAYNAK POZİSYONLARI……………………………………………………………….113
• Kaynak Ağız Biçimleri…………………………………………………………….114
• Kaynak Ağız Tasarımı…………………………………………..………………..117
• Kaynak Pozisyonları…………………………………………..………………….119
• Kaynak Sembolleri ve Uygulamada Kullanılmaları……………………………122
9 - ÖRTÜLÜ ELEKTROD İLE ARK KAYNAĞINDA KAYNAK
PARAMETRELERİNİN SEÇİMİ………………………………………….………………137
• Kaynak Öncesi Saptanan Parametreler………………………………………..138
• Birinci Derecede Ayarlanabilir Parametreler…………………………………..140
• İkinci Derecede Ayarlanabilir Parametreler……………………………………143
10 - ARK KAYNAĞININ UYGULANMASI………………………………………………147
• Ark ın Tutuşturulması………………………………………………………..150
• Çe şitli Pozisyonlarda Elektrod Hareketleri………………………………..152
11 - KAYNAKLI PARÇALARDA OLUŞAN ÇEKME VE ÇARPILMALAR……...…..163
• Çekme ve Çarp ılmaların Fiziksel Esasları………………………………..163
• Kendini Çekme ve Çarp ılma Türleri……………………………………….167
• Çekme ve Çarp ılmaların Önlenmesi………..…………………...………..172
5
• Kaynakl ı Parçaların Düzeltilmesi…………………………………………..177
12 - KAYNAKLI BAĞLANTININ MALİYETİ…………………………..………………..181
• Elektrod Giderleri…………………………………………….……….……..188
• İşçilik Giderleri…………………………………………………………...…..191
• Elektrik Giderleri……………………………………..………………………191
13 - MALZEMELERİN KAYNAK KABİLİYETİ…………………………………………193
• Karbonlu ve Az Ala şımlı Çeliklerin Kaynağı………………..…………….200
• İnce Taneli Yüksek Mukavemetli Yapı Çeliklerinin Kaynağı……………213
• Kazan Saclar ının Kaynağı………………………………………….…...…219
• Paslanmaz Çeliklerin Kayna ğı…………………………………....….……224
• Yüksek S ıcaklı Çeliklerinin Kaynağı………………………………………240
• Dü şük Sıcaklıklarda Kullanılan Çeliklerin Kaynağı………………………242
• Yüksek Manganl ı Ostenitik Sert Çeliklerin Kaynağı………………..……248
• Beton Çeliklerinin Kayna ğı…………………………………………………252
• Tak ım Çeliklerinin Kaynağı………………………………………….…..…255
• Dökme Demirlerin Kayna ğı……………………………………….……..…260
14 - KAYNAK HATALARI………………………………………………………………...267
• Kaynak Hatalar ının Saptanmasında Uygulanan Muayene Yöntemleri..292
• Tahribats ız Muayene Yöntemleri……………………………….…………292
• Göz ile Muayene…………………………………………………..……..….296
• Sıvı Emdirme Yöntemi ile Muayene………….……………………………296
• Manyetik Parçac ık Testi………………………………..…………..………296
• Ultrasonik Titre şimler ile Muayene……………….……………….....……299
• Radyografik Muayene………………………………………….……..…….302
15 - İŞ GÜVENLİĞİ VE SAĞLIK…………………………………………….…..……….303
• Elektrik Şoku…………………………………………………………..…….303
• Gözlerde Olu şan Bozukluklar ve Gözlerin Korunması…………….……304
• Yan ıklar………………………………………………………….………...…305
• Yang ın Tehlikesi…………………………………………….…..………..…305
• Toz ve Duman Tehlikesi …………………………………..………………306
16- ÖRTÜLÜ ELEKTROD İLE ARK KAYNAĞININ ENDÜSTRİYEL
UYGULAMA ALANLARI ..........................................................................................309

6
1
KAYNAK TEKNOLOJİSİNİN
ENDÜSTRİYEL GELİŞİM SÜRECİ
İÇİNDE KONUMU VE ÖNEMİ
İnsanoğlu günümüzden yaklaşık 3500 yıl kadar önce, iki metal parçasını sıcak veya soğuk halde
çekiçleyerek kaynak edip birle ştirmeyi gerçekle ştirmiştir. Demirci kayna ğının, özellikle orta bronz
devrine ait bu tür örneklerine dünyan ın çeşitli müzelerinde rastlan ılmaktadır. Batılı tarihçiler, demirci
kaynağı yardımı ile demirin M.Ö. 1400 y ıllarında Ön Asya'da yayg ın bir şekilde birleştirildiğini yaz-
maktadırlar.
Mısır Firavunları devrinde yapılmış çok orijinal metal i şleri üzerinde de, bu tür birle ştirmeler ile
lehim bağlantılarının izleri görülmekledir. Lehimleme yolu ile birle ştirme tarihinin demirci kaynağından
çok daha eskilere dayandığı konusunda bütün tarihçiler uyum içindedir.
Roma çağında metal işçiliği çok geli şmiştir; bu ça ğa ait pek çok eser üzerinde de bu tür
birleştirmeler görmek mümkündür. Roma medeniyetinde metal i şçiliğine çok büyük önem verilmi ştir;
ateş tanrısı Vulkan aynı zamanda demircilik ve metal işçiliğinin de tanrısı olarak kabul edilmiştir.
Bütün endüstrile şmiş ülkelerde demircinin çekici ile yapt ığı kaynak hemen hemen tarihe
karışmıştır; örs, antik kolleksiyon e şyaları aras ına girmi ştir; yaln ız kıyıda kö şede kalm ış demirci
atölyelerinde ve yarış hipodromlarının nalbant atölyelerinde görülebilir hale gelmiştir.
Kaynak yönteminin endüstriyel uygulamalar ı ise, 19. yüzy ılın ikinci yar ısında ba şlamıştır.
Oksijenin endüstriyel çapta eldesi, özellikle tamir i şlerinde oksi - asetilen kayna ğının yaygınlaşmasını
sağlamıştır. Elektrik ark ının 18. yüzy ılın son yıllarında Volta taraf ından keşfedilmesine rağmen bu
enerjinin kaynakta uygulama alanı için 19. yüzyılın son çeyreğini beklemek gerekmiştir.
El ile yap ılan elektrik ark kayna ğının tarihçesine göz at ıldığında başlangıçta üç ayr ı yöntem
karşımıza çıkar. Bunların en eskisi (1885) Benardos kaynak yöntemidir. Benardos karbon bir elektrod
ile iş parçası arasında ark olu şturmuş ve oksi - asetilen kayna ğında olduğu gibi bir tel elektrod
kullanarak kaynak yapmıştır.

7
Şekil 1.1.- Benardos kaynak yöntemi.
Daha sonraları 1889 yılında Zerener, geli ştirdiği yöntemde, elektrik ark ını iki karbon elektrod
arasında oluşturmuş ve iki elektrod aras ında bulunan manyetik bir bobin yard ımı ile de arkın parçaya
doğru üflenmesini sağlamıştır. Bu yöntemde de ayrıca bir kaynak teline gerek vardır.

Şekil 1.2.- Zerener kaynak yöntemi

Gene, 1889 yılında da Slavianoff bugünkü elektrik ark kayna ğının özünü olu şturan yöntemi
geliştirmiştir. Slavianoff yönteminde karbon elektrod yerine, ç ıplak metal bir elektrod ile i ş parçası
arasında ark oluşturulmakta ve ark sıcaklığında eriyen elektrod kaynak ağzını doldurmaktadır.

1. Eriyen elektrod
8
2. Esas metal
3. Elektrik ark ı
4. Kaynak banyosu
5. Kaynak diki şi
6. Hamlaç
Şekil 1.3.- Slavianoff kaynak yöntemi.
Ancak, bu yöntemler ile elde edilen kaynak diki şleri, havadaki oksijen ve azotun olumsuz
etkilerinden korunmadığı için, düşük mekanik özeliklere sahip olmaktadır.
Kaynak banyosunu havanın olumsuz etkilerinden korumak; ancak, İsveçli Oscar Kjelberg'in 1904
senesinde ilk örtülü elektrodu geli ştirmesi sonucunda mümkün olabilmiştir. Bu büyük buluş, kaliteli ve
güvenceli kaynak ba ğlantılarının yap ılabilmesine olanak sa ğladığından Birinci Dünya Sava şı’ndan
sonra, kaynak tekni ği, ilerlemesini sa ğlamlaştırmış ve tamir yöntemi olman ın yanında, üretim arac ı
haline de gelmiştir. Bu yıllar özellikle, ark ve gaz kaynağının birbirleri ve diğer birleştirme yöntemleri İle
mücadele ettiği yıllardır. Bu iki taraflı mücadeleyi kazanmak çabasından, zamanla işbirliği doğmuştur.
1920'ler, 1930'lar ve 1940'larda örtülü elektrodlar ın ve alternatif ak ımla yap ılan kayna ğın
gelişmeleri ile elektrik ark kaynağı zirvesine doğru tırmanmaya başlamıştır.
Örtülü elektrodların geliştirilmesi, elektrik ark kayna ğının itibarını arttırmış ve bütün metallerin
kaynağı için yeni tekniklerin gelişmesine yol açmıştır.
Bilinen yöntemlerin geli ştirilmesi ve yeni yöntemlerin bulunmas ı yolunda yap ılan araştırmalar,
sarf edilen çabalar sonucu son elli yıl içinde sayılamayacak derecede gelişmeler kaydedilmiştir. Kaynak
konusundaki bu hızlı gelişmeyi savunma ve uzay endüstrisinin istemleri teşvik etmiştir.
Örneğin, iki dünya savaşı arasında kalın sacların, gemi ve tank zırhlarının kaynatılabilmesi için
tozaltı yöntemi geli ştirilmiştir. İkinci Dünya Sava şı esnas ında, uçaklarda kullan ılan alüminyum -
magnezyum ala şımlarının kayna ğında kar şılaşılan sorunlar TIG yönteminin geli şmesine ve
yaygınlaşmasına yardımcı olmuştur.
Soy gaz korumas ı altında yapılan TIG kaynak yöntemi ile bugün bütün metal ve ala şımları
kaynak yapmak mümkün hale gelmiştir.
MIG diye adland ırılan eriyen elektrod ile soygaz alt ında kaynak yöntemi, birçok alanda TIG
yönteminin yerini alarak, işlemin hızlanmasına ve otomatikleşmesine olanak sağlamıştır.
MAG diğer bir deyimle Aktif Gaz alt ında eriyen elektrod ile kaynak, son y ıllarda büyük gelişme
göstermiş, az alaşımlı çeliklerin kaynağında diğer yöntemlere karşı büyüyen bir rakip haline gelmiştir.
Günümüzdeki konstrüksiyonlar i ş verimi ve güvenli ğini artt ırmaya, boyutlar ı ve a ğırlığı
küçültmeye, aynı zamanda malzeme ve üretim masraflar ını azaltmaya yöneliktir. Buna paralel olarak
birleştirme teknolojisi de sürekli bir şekilde yeni problemler ile karşı karşıya kalmaktadır.
1950'li yıllarda geliştirilen ilginç bir kaynak yöntemi de, patlayıcı maddeler yardımı İle farklı metal
levhaların birbirleri ile birleştirilmesi işlemidir. Her ne kadar patlay ıcı maddeler yardımı ile şekil verme
teknolojisi ile ilgili patentler 1900 y ıllarına kadar uzanmas ına karşın bu yöntem yeni yeni uygulama
9
alanına girmektedir. Gene ayn ı yıllarda geliştirilen bir di ğer yöntem de ultrasonik kaynak yöntemidir.
Bugün ultrasonik titreşimler yardımı ile ince metal ve termoplastik folyolar, entegre devrelerinin ç ıkış
telleri kolaylıkla kaynatılabilmektedir.
Elektro-curuf kaynağı 1960'dan bu yana ağır parçaların dik pozisyonda kaynağında uygulanan en
yaygın yöntemdir. Bu yöntemin ortaya çıkması sonucu daha ince sacların dik pozisyonda kaynağı için
yeni bir yönteme gereksinim duyulmu ş ve yap ılan çal ışmalar sonucu elektro cüruf yönteminin
adaptasyonu ile koruyucu gaz altında özlü elektrodlar kullanarak gerçekleştirilen yeni bir yöntem geliş-
tirilmiştir. Bu yöntem ile 15 mm. kal ınlığa kadar olan parçalar ı dik pozisyonda h ızlı ve emniyetli bir
biçimde kaynak yapmak mümkün olmuştur.
Kaynak teknolojisinde son y ıllarda oldukça yayg ınlaşan bir yenilik te sürtünme kayna ğıdır.
Bununla ilgili ilk patentler 1900'lü y ıllarda alınmış olmasına karşın yöntem ilk olarak 1959 y ılında
Leningrad'da çeşitli işletmelerde ve bazı makina bakım tesislerinde uygulanmaya başlanmıştır. Bugün
sürtünme kaynağı çeşitli endüstri dallarında çok geniş bir imalatçı kütlesi tarafından kullanılmaktadır.
Son yıllar içerisinde geli şen yeni bir kaynak yöntemi de, döner hareketli arklarla yap ılan
birleştirmelerdir. Bu yöntemde, parçalar çok kısa bir süre içerisinde alın alına kaynak yapılabilmektedir.
Yöntemin sürtünme kaynağına ileride rakip olacağı sanılmaktadır.
10