EUT 231 retim Yntemleri Do Dr Murat VURAL

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) OAW’de Güvenlik Konuları - devam § C 2 H 2, 1 atm’nin üzerindeki basınçlarda fiziksel olarak kararsızdır § Depolama tüpleri, aseton (CH 3 COCH 3) emdirilmiş (asbest gibi) gözenekli maddeyle doludur § Aseton, asetilenin kendi hacminin 25 katını çözer § C 2 H 2 ve O 2 tüpleri ve hortumları üzerinde, hatalı gaz bağlantılarından kaçınmak için farklı yönlerde kapanan dişler bulunur 73

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Oksi-Yanıcı Gaz Kaynağı için Alternatif Gazlar § § § Metilasetilen-Propadien (MAPP) Hidrojen Propilen Propan Doğal Gaz 74

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Gaz Basınç Kaynağı Gaz türüne göre uygulama şekliyle ayrılan bir OFW yöntemi Karışımı Üfleç geri çekilir Yüzeylerin alevle ısıtılması Üfleç Çene Yığma kuvveti (a) Yığma kuvveti (b) Şekil 31. 23 – Gaz basınç kaynağının bir uygulaması: (a) iki parçanın ısıtılması; ve (b) kaynağı oluşturmak üzere basıncın uygulanması 75

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Diğer Eritme Kaynak Yöntemleri Ark, direnç veya oksi-yanıcı gaz kaynağı olarak sınıflandırılamayan eritme kaynak yöntemleri § Eritme için ısıyı üretecek farklı teknolojiler kullanır § Uygulamaları da tipik olarak farklıdır § Yöntemler arasında: § Elektron ışın kaynağı § Lazer ışın kaynağı § Elektrocuruf kaynağı § Termit kaynağı 76

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Elektron Işın Kaynağı (EBW) Kaynak için gerekli ısının, parça yüzeyine yüksek hassasiyette odaklanmış ve yönlenmiş yüksek yoğunlukta elektron demeti ile sağlandığı eritme kaynak yöntemi § Elektron ışın tabancalarının işletimi: § Elektronları ivmelendirmek için yüksek gerilim (örn. , tipik olarak 10 ila 150 k. V tipik) § Işın akımları düşüktür (miliamper olarak ölçülür) § EBW’de güç değil güç yoğunluğu fazladır 77

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Elektron Işın Kaynak Donanımı Elektron ışını Kontrol ünitesi Gözlem penceresi Yüksek gerilim ünitesi Vakum kamarası Parça Vakum pompası 78

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) EBW Vakum Kamarası İlk geliştirildiğinde, EBW elektron ışınının hava moleküllerince saptırılmasını en aza indirmek için vakum ortamında oluşturulması gerekmekteydi § Üretimde ciddi uygunsuzluklar § Vakum işlemi 1 saat’e kadar sürebilir 79

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) EBW’de Üç Vakum Seviyesi § Yüksek-vakum kaynağı (EBW-HV) – kaynak, ışının üretildiği aynı vakum kamarasında yapılır § En yüksek kalitede kaynak, en yüksek derinlik/genişlik oranı § Orta-vakum kaynağı (EBW-MV) – kaynak, kısmi vakumlu ayrı bir kamarada yapılır § Vakum işlem süresi kısaltılmıştır § Vakumsuz kaynak (EBW-NV) – Parça elektron ışın jeneratörüne yakın konumlandırılarak, kaynak işlemi atmosferik basınçta veya yakın değerde yapılır § Parçayı ışın jeneratöründen ayırmak için Vakum Bölücüsü gerekir 80

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) EBW Üstünlükleri ve Eksiklikleri § Üstünlükleri: § Yüksek kalitede dikişler, derin ve/veya dar profiller § Sınırlı ITAB, düşük ısıl distorsiyon § Yüksek kaynak hızları § Dekapan veya koruyucu gaz gerekmez § Eksiklikleri: § Yüksek ekipman maliyeti § Hassas ağız hazırlığı ve hizalama gerekir § Vakum kamarası gerekir § Güvenlik konusu: EBW x-ışınları üretir 81

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Lazer Işın Kaynağı (LBW) Birleştirmenin, bağlantı üzerine odaklanmış, yüksak yoğunlukta ve koheran ışık ışını ile sağlandığı eritme kaynak yöntemi § Laser = "light amplification by stimulated emission of radiation" § LBW normal olarak, oksitlenmeyi önlemek için koruyucu gaz altında yapılır § Genellikle ilave metal kullanılmaz § Küçük alanda yüksek güç yoğunluğu sayesinde LBW genellikle küçük parçalara uygulanır 82

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Lazer Işını Kaynak Donanımı Rezonatör Koruyucu gaz tüpü Lazer ışını Yansıtıcı ayna Odak layıcı mercek Parça 83

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Karşılaştırma: LBW ile EBW § LBW için vakum kamarası gerekmez § LBW’de x‑ışınları yayınmaz § Lazer ışınları, optik mercek ve aynalarla odaklanabilir ve yönlendirilebilir § LBW, EBW’nin derin kaynaklarını ve yüksek derinlik/genişlik oranlarını oluşturamaz § Maksimum LBW derinliği = ~ 19 mm, oysa EBW derinliği = 50 mm 84

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Elektrocuruf Kaynağı Tel elektrod besleme Hareketli kaynak kafası (yukarı) Esas parça Hareketli pabuç (her iki tarafta) Soğutucu su girişi Erimiş curuf Erimiş kaynak metali Katılaşmış kaynak metali Su çıkışı Şekil 31. 24 – Elektrocuruf kaynağı: (a) görünüşü basitleştirmek için kalıplama pabucu çizilmemiş önden görünüş, ve (b) Her iki tarafta kalıplama pabuçları gösterilen yan görünüş 85

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Termit Kaynağı (TW) Birleşme için gerekli ısının, termit’in kimyasal reaksiyonundan sağlanan aşırı ısımış erimiş metalle üretildiği eritme kaynak yöntemi § Termit = Tutuşturulduğunda egzotermik bir reaksiyon oluşturan, Al ve ince Fe 3 O 4 tozlarının karışımı § Yangın bombalarında da kullanılmaktadır § İlave metal, sıvı metalden elde edilir § Yöntem birleştirme için kullanılır; ancak kaynağa göre döküm işleminde daha yaygındır 86

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Termit reaksiyonundan aşırı sıcak çelik Curuf Pota Tapa aparatı Kalıp Curuf Kaynak Şekil 31. 25 ‑ Termit kaynağı: (1) Termit’in tutuşturulması; (2) potanın dökülmesi, aşırı ısınmış metal kalıba akar; (3) metal, kaynaklı bağlantıyı oluşturmak üzere katılaşır 87

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Termit Kaynağı’nın (TW) Uygulamaları § Demiryolu raylarının birleştirilmesi § Büyük çelik döküm ve dövme parçalardaki çatlakların tamiri § Dikiş yüzeyi, sonradan işlemeyi gerektirmeyecek derecede pürüzsüzdür 88

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Katı Hal Kaynağı (Solid State Welding) § Parça yüzeylerinin birleştirilmesi için: § Sadece basınç, veya § Isı ve basınç § Eğer hem ısı hem de basınç kullanılıyorsa, tek başına ısı parça yüzeylerini eritmeye yeterli değildir § Bazı SSW yöntemleri için, zaman da bir faktördür § İlave metal kullanılmaz § Her bir SSW yöntemi, temas yüzeylerinde bağ oluşturmak için kendi özgün yöntemine sahiptir 89

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Katı Hal Kaynak Yöntemlerinde Başarı Faktörleri § Başarılı bir katı hal kaynağı için temel faktörler, iki yüzeyin § Çok temiz § Atomsal bağa izin verecek derecede çok yakın fiziksel temas halinde olması gerekir 90

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Katı Hal Kaynak Yöntemlerinin Eritme Kaynak Yöntemlerine göre Üstünlükleri § Eğer erime olmazsa, ITAB da oluşmaz; böylece bağlantı çevresindeki metal başlangıçtaki özelliklerini sürdürür § Çoğu katı hal kaynak yöntemi, ayrı noktalar veya dikişler şeklinde değil, temas eden arayüzeyin tamamını birleştiren kaynaklı bağlantılar oluşturur § Bazıları, izafi erime sıcaklıklarını ve eritme kaynağında ortaya çıkan diğer problemleri göz önüne almadan farklı metalleri birleştirmek için kullanılır 91

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Katı Hal Kaynak Yöntemleri § § § § Dövme kaynağı Soğuk kaynak Haddeleme kaynağı Sıcak basınç kaynağı Difüzyon kaynağı Patlamalı kaynak Sürtünme kaynağı Ultrasonik kaynak 92

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Dövme Kaynağı (Forge Welding = FW) Birleştirilecek kısımlarının sıcak dövme işlem sıcaklığına kadar ısıtıldığı ve daha sonra çekiç veya benzer aletlerle birbirine dövüldüğü kaynak yöntemi § İmalat teknolojisinin gelişiminde tarihsel öneme sahip § İşlemin geçmişi, demircilerin iki metal parçayı kaynak yapmayı öğrendiği M. Ö. 1000’e kadar dayanır § Günümüzde bazı türleri hariç ticari önemi yoktur 93

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Soğuk Kaynak (Cold Welding = CW) Temiz temas yüzeyleri arasına oda sıcaklığında yüksek basınç uygulayarak yapılan katı hal kaynak yöntemi § Temizleme, birleştirmeden hemen önce genellikle yağ giderme veya fırçalama ile yapılır § Isı uygulanmaz; ancak deformasyon, parça sıcaklığını yükseltir § Metallerin en azından biri, tercihan da ikisi birden çok sünek olmalıdır § Yumuşak alüminyum ve bakır, soğuk kaynağa uygundur § Uygulamalar: elektriksel bağlantıların yapımı 94

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Haddeleme Kaynağı (Roll Welding = ROW) Birleşmeye yeterli basıncın, dış ısı ile veya olmadan, merdaneler aracılığıyla uygulandığı katı hal kaynak yöntemi § Parçaların işlemden önce ısıtılıp ısıtılmadığına bağlı olarak, dövme veya soğuk kaynağın özel bir hali § Eğer dış ısı yoksa, soğuk haddeleme kaynağı § Eğer ısı uygulanıyorsa, sıcak haddeleme kaynağı 95

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Haddeleme Kaynağı Merdane Dikiş Kaynak yapılacak parçalar Kaynaklı parçalar Şekil 31. 26 ‑ Haddeleme Kaynağı (ROW) 96

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Haddeleme Kaynağının Uygulamaları § Korozyon direnci için paslanmaz çeliğin alaşımsız veya düşük alaşımlı çelik üzerine giydirilmesi § Sıcaklık ölçümü için Bimetallic şeritler § U. S. Darphanesi için"Sandviç" metal paralar 97

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Difüzyon Kaynağı (Diffusion Welding = DFW) Genellikle kontrollü bir atmosferde, difüzyon ve birleşimin oluşmasına yeterli süre ısı ve basınç kullanan katı hal kaynak yöntemi § Sıcaklıklar 0. 5 Tm § Yüzeylerdeki plastik deformasyon minimumdur § Birincil birleşme mekanizması katı hal difüzyonudur § Sınırlamalar: difüzyon için gereken süre, birkaç saniyeden birkaç saate kadar uzayabilir 98

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Difüzyon Kaynağının Uygulamaları § Uzay ve nükleer endüstrilerde yüksek dayanımlı ve refrakter metallerin birleştirilmesi § Benzer ve farklı metallerin birleştirilmesinde kullanılabilir § Farklı metallerin birleştirilmesi için, esas metallere difüzyonu arttırmak için, aralarına farklı bir metalden dolgu tabakası yerleştirilebilir 99

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Patlamalı Kaynak (Explosive Welding = EXW) Yüksek hızlı patlamanın iki metal yüzeyi hızla birleştirilmesini sağladığı katı hal kaynak yöntemi § İlave metal kullanılmaz § Dış ısı uygulanmaz § Difüzyon oluşmaz – zaman çok kısadır § Metaller arasındaki bağ, dalgalı bir arayüzeyle sonuçlanan mekanik kilitlenmeyle beraber metalurjiktir 100

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Patlamalı Kaynak Çoğu kez iki farklı metalin birleştirilmesinde, özellikle de büyük yüzeyler halinde bir metalin diğerinin üzerine kaplanmasında kullanılır Patlama Ateşleyici Aralık Patlayıcı Tampon Kaplanan tabaka Altlık Örs Dikiş Kaplanan tabaka Alt tabaka Yüzey filmlerinin fışkırması Şekil 31. 27 ‑ Patlamalı kaynak (EXW): (1) paralel konfigürasyon halinde yerleştirme, ve (2) patlayıcının patlaması sırasındaki durum 101

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Sürtünme Kaynağı (Friction Welding = FRW) Birleşmenin, basınçla birlikte sürtünme ısısıyla oluşturulduğu katı hal kaynak yöntemi § Uygun yapıldığında, temas yüzeylerinde erime oluşmaz § Normal olarak ilave metal, dekapan veya koruyucu gaz kullanılmaz § İşlem dar bir ITAB oluşturur § Farklı metallerin birleştirilmesinde kullanılabilir § Ticari işlemlerde geniş çapta kullanılır; otomasyona ve seri üretime uygundur 102

Dönen kavrama Dönmeyen kavrama EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Eksenel hareket edebilir Kuvvet uygulanırken dönme durdurulur Sürtünme oluşturmak üzere parçalar temas ettirilir Eksenel kuvvet uygulanır Oluşan dikiş Şekil 31. 28 ‑ Sürtünme kaynağı (FRW): (1) dönen parça, temas yok; (2) sürtünme ısısı üretmek üzere parçalar temas haline getirilir; (3) dönme durdurulur ve eksenel basınç uygulanır; ve (4) kaynak oluşturulur 103

EUT 231 Üretim Yöntemleri – Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi) Sürtünme Kaynağının İki Türü 1. Sürekli tahrikli sürtünme kaynağı § Parçalardan biri, sabit parçaya doğru, ara yüzeyde sürtünme ısısı oluşturmak üzere sabit dönme hızında döndürülür § Uygun ısıl işlem sıcaklığında dönme durdurulur ve parçalar birbirine bastırılır 2. Atalet sürtünme kaynağı § Dönen parça, önceden saptanmış bir hızda dönen bir volana bağlıdır § Volan tahrik sisteminden ayrılır ve parçalar birbirine bastırılır 104