i

GAZALTI KAYNAK YÖNTEMLERİ

Yrd. Doç. Dr. İbrahim ERTÜRK

İÇİNDEKİLER

1. BÖLÜM............................................................................................................ 1

2. BÖLÜM............................................................................................................ 4

2.1. TIG Kaynak Donanımı .............................................................................. 6

2.2. Kaynak Torçları......................................................................................... 8

2.3. Hava Soğutmalı Torçlar ............................................................................ 9

2.4. Su Soğutmalı Torçlar .............................................................................. 10

2.5. TIG Kaynak Elektrodları.......................................................................... 13

2.6. Saf Tungsten TIG Kaynak Elektrodlar .................................................... 16

2.7. Alaşımlı Tungsten TIG Kaynak Elektrodları ............................................ 18

2.8. Elektrod Tutucuları.................................................................................. 21

2.9. Torç Bağlantı Paketi ............................................................................... 22

2.10. Koruyucu Gaz Donanımı ........................................................................ 22

2.11. Koruyucu Gazlar ..................................................................................... 23

2.12. TIG Kaynak Yönteminde Kullanılan Akım Üreteçleri............................... 26

2.13. TIG Kaynak Yönteminde Arkın Tutuşturulması....................................... 28

2.13.1. Elektrodu değdirerek tutuşturma............................................................. 28

2.13.2. Yüksek frekans akımı ile arkın tutuşturulması ........................................ 29

2.13.3. Yüksek gerilim darbesi ile arkın tutuşturulması....................................... 29

2.14. TIG Kaynak Yönteminde Kaynak Ağızlarının Hazırlanması.................... 29

2.15. TIG Kaynak Yöntemi için Kaynak Dolgu Metali (Tel ve Çubuk Elektrodlar) ...................................................................... 31

2.16. TIG Kaynak Yönteminde Kaynak Parametrelerinin Seçimi..................... 33

2.17. Kaynak Öncesi Saptanan Parametreler.................................................. 34

2.17.1. Erimeyen elektrodun türü........................................................................ 34

2.17.2. Erimeyen elektrod çapı ........................................................................... 34

2.17.3. Akım türü ................................................................................................ 35

2.17.4. Koruyucu gazın türü................................................................................ 36

2.18. Birinci Derecede Ayarlanabilir Parametreler ........................................... 39

2.18.1. Kaynak akım şiddeti................................................................................ 39

2.18.2. Ark gerilimi (ark boyu)............................................................................. 40

ii

2.18.3. Kaynak hızı ............................................................................................. 40

2.19. İkinci Derecede Ayarlanabilir Parametreler............................................. 40

2.19.1. Elektrod açıları........................................................................................ 40

2.19.2. Elektrod serbest uç uzunluğu ................................................................. 41

2.20. Yarı Otomatik TIG Kaynağı..................................................................... 41

2.21. TIG Nokta Kaynağı ................................................................................. 42

3. BÖLÜM.......................................................................................................... 44

3.1. Koruyucu Gazlar ..................................................................................... 46

3.2. Çalışma Tekniği ...................................................................................... 53

3.3. MIG-MAG Kaynak Yönteminin Üstünlükleri ............................................ 70

3.3.1. Kaynak dikişinin ağırlığı:............................................................................. 71

3.3.2. Elektrik enerjisi tüketimi:............................................................................. 71

3.3.3. Elektrod kaybı:............................................................................................ 72

3.3.4. Cüruf temizleme: ........................................................................................ 72

3.3.5. Uygulama kolaylığı: .................................................................................... 72

KAYNAKÇA...............................................................................................................75

1

1. BÖLÜM

GİRİŞ

Örtülü elektrod ile ark kaynağında elektrod örtüsünün görevlerinden en önemlisi

ve vazgeçilmez olanı, kaynak metali üzerinde bir koruyucu gaz atmosferi ve cüruf

oluşturarak kaynak banyosunu havanın oksijen ve azotunun olumsuz etkilerinden

korumasıdır.

Bütün kaynak yöntemlerinde ana tema, çıplak elektrod telini el ile ya da mekanik bir

tertibat yardımı ile otomatik olarak sürekli ilerletip, akımı ark bölgesine çok yakın bir

yerden vermek ve telin yüklenebileceği akım şiddetini artırarak, erime gücünü

yükseltmektir. Yalnız burada en önemli husus elektrod örtüsünün görevini

yüklenecek bir faktörün devreye sokulmasıdır. Bu görevi Gazaltı Kaynak

Yönteminde koruyucu gaz olarak kullanılan soy gazlar, aktif gazlar ya da bunların

karışımı mix. Gazlar yapmaktadır.

Örtülü elektrodun geliştirilmesi elektrik ark kaynağının önemini artırmıştır ve

bütün metallerin kaynağı için yeni yöntemlerin gelişmesine yol açmıştır. Bilinen

yöntemlerin geliştirilmesi ve yeni yöntemlerin bulunması yolunda yapılan araştırmalar

sonucu son 70 yıl içerisinde sayılamayacak derecede gelişmeler olmuştur.

Birinci Dünya Savaşı' na kadar emekleme dönemi yaşayan kaynak, iki dünya savaşı

arasında perçinli birleştirmenin yerini alarak, kalın saclann, tekne, gemi ve tankların

kaynağında yaygın olarak kullanılır hale geldi. İkinci Dünya Savaşı esnasında

uçaklarda kullanılan alüminyum, magnezyum alaşımlarının kaynağında karşılaşılan

zorluklar TIG yönteminin gelişmesine yardımcı oldu. Soy gaz koruması altında yapılan

TIG kaynak yöntemi ile önceleri sadece korozyona dayanıklı çelikler kaynatılırken,

bugün bütün metal ve alaşımlarını kaynak yapmak mümkün hale gelmiştir. Yalnız

yöntemin yavaşlığı araştırmacıları, benzer sonuçları veren daha hızlı bir yöntemin

arayışına yöneltmiştir.

Soy gaz koruması altında eriyen elektrod ile yapılan MIG yöntemi, bir çok alanda TIG

yönteminin yerini alarak işlemin hızlanmasına yol açmıştır.

Uygulama kolaylığı nedeni ile tüm demir dışı metal ve alaşımlarının kaynağında

2

kullanılan MIG yönteminin yalın karbonlu ve az alaşımlı çeliklerde uygulama alanı

bulmamasının nedeni soy gazların pahalılığı olmuştur.

MAG diğer bir deyimle, aktif gaz koruması altında eriyen elektrod ile yapılan kaynak,

son yıllarda büyük bir gelişme göstermiş yalın karbonlu ve düşük alaşımlı çeliklerin

kaynağında önemli ölçüde kullanılır hale gelmiştir.

Önceleri yalnız CO2 koruması altında yapılan bu yöntemde, gereken durumlarda

arkı yumuşatmak, sıçramayı azaltmak için CO2' ye Ar karıştırılıp kullanılmaktadır. Ar

+ CO2' nin içine az miktarda O2 ilave edilerek Ar + CO2 + O2’den oluşan üçlü gaz

koruması altında daha kalın çaplı elektrodlar ile her pozisyonda çalışabilme olanağı

sağlanmış ve düzgün görünüşlü kaynak dikişleri elde edilebilmiştir. Ayrıca bu

yöntemin kullanılması ile işlemlerin hızlanmasına ve otomatikleşmesine olanak

sağlanmıştır.

Son yıllarda geliştirilen, darbeli akım yönteminde, kaynak akımı ayarlanan frekansta

bir alt ve bir üst değer arasında değiştirilerek iş parçasına aktarılan ısı girdisi

minimumda tutularak, özellikle ince parçalarda çarpılma azaltılmıştır. Yine son

yılların önemli gelişmelerinden bir tanesi de inverter türü kaynak makinelerinin

uygulama alanına girmesidir, bu tür kaynak makineleri ile gerçekleştirilen kaynak

işlemlerinde yalnız CO2 kullanılması halinde dahi sıçrama tamamen ortadan

kalkmıştır.

Günümüzde konstrüksiyonlar, iş verimi ve güvenliğini artırmaya, boyutları ve ağırlığı

küçültmeye, malzeme ve üretim masraflarını azaltmaya yöneliktir. Buna paralel

olarak birleştirme teknolojisi de sürekli şekilde kendini yenilemek zorunda kalmıştır.

Endüstrileşmiş ülkelerde en çok kullanılan yarı otomatik ve tam otomatik kaynak

yöntemi olan MIG/MAG yöntemi, son yıllarda ülkemizde de hızla yayılmaktadır.

Gerek MIG/MAG kaynak makinesi, gerekse tel elektrod üretimindeki hızlı artış bunun

en önemli göstergesidir.

Koruyucu gaz ile yapılan kaynak denince aklımıza kaynak yeri, bir gaz atmosferi

(şemsiyesi) ile korunarak yapılan ark kaynağı gelir.

Argon ve helyum gibi soy gazlar kullanılarak TIG ve MIG kaynak yöntemleri ile çeşitli

metal ve alaşımlarının pasta ya da dekapan kullanmadan, fazla deformasyona

3

uğramadan kaynak edilmeleri mümkündür.

Aktif gaz kullanılarak MAG kaynak yöntemi ile yalın karbonlu ve düşük alaşımlı

çeliklerin yarı otomatik ve tam otomatik olarak kaynak edilmeleri mümkündür.

4

2. BÖLÜM

ERİMEYEN ELEKTROD İLE TIG KAYNAĞI

TIG kaynak yöntemi çok geniş bir uygulama alanına sahiptir, kaynakçı tarafından

kullanılması kolaydır, prensip olarak gaz eritme kaynağını andırır, yalnız torç biraz

değişiktir, yanıcı yakıcı gaz yoktur, ısı enerjisi elektrik arkı tarafından

sağlanmaktadır.

Bu yöntem de erimeyen bir elektrod kullanıldığı için kıvrık alın kaynak ağzı

hazırlanmış ince parçalar, ek kaynak metaline gereksinme göstermeden birleştirilebilir;

gerektiğinde esas metalin eritilerek, ek kaynak metaline olan gereksinmeyi ortadan

kaldırması da yöntemin göz önüne alınması gereken üstünlüklerinden bir tanesidir.

Kaynak bağlantısı için ilave metal gerektiğinde, oksi-asetilen yönteminde olduğu gibi,

tel halinde kaynakçı tarafından kaynak bölgesine verilmektedir.

Şekil 2.1. TIG Kaynak yönteminde ark bölgesi

TIG kaynak yönteminin diğer bilinen ve endüstride sık uygulanan eritme kaynağı

yöntemlerine göre en önemli üstünlüğü, ısı girdisinin ve eriyen ek kaynak metali

miktarının birbirlerinden bağımsız oluşudur. Bu önemli özelik yöntemin çok ince

parçalara uygulanabilmesine olanak sağlamakta, kök pasoların çekilmesinde, pozisyon

kaynaklarında ve tamir işlerinde de kaynakçıya büyük kolaylıklar sağlamaktadır.

İlk gelişme yıllarında sadece havacılık endüstrisinde uygulama alanı bulmuş olan bu

kaynak yöntemi deneysel ölçüde, magnezyum alaşımlı parçaların

birleştirilmesinde kullanılmış ve alınan doyurucu sonuçlar, yöntemin endüstrinin diğer

5

alanlarında da uygulanabilirliğini kanıtlamış ve hızla alüminyum, magnezyum ve diğer

endüstriyel demir dışı metal ve alaşımlar ile paslanmaz çeliklerin kaynağında çok

aranılan bir yöntem haline gelmiştir.

Alışılagelmiş kaynak yöntemlerinde kullanılan korrozif örtü ve flakslar, kaynaklı

parçaların ancak sınırlı alanlarda kullanılmasına olanak tanıdığından, özellikle hafif

metallerin alaşımlarından yapılmış kaynaklı parçaların endüstriyel kullanımını

kısıtlıyordu. TIG yönteminin geliştirilmesi sonucu, hafif alaşımlar için yeni kullanım

alanları açılmış, korrozif flaksların yarattığı olumsuzlukların ortadan kalkması sonucu

uçak ve gemi yapım mühendisleri bu alaşımların sunduğu her tür avantajdan

yararlanabilir hale gelmişlerdir.

Gaz türbinlerinin hızlı gelişmesinde de TIG Kaynak Yönteminin katkısı oldukça

önemlidir, yüksek sıcaklığa dayanıklı alaşımların emniyetli bir biçimde kaynakla

birleştirilebilmesi, jet motorlarının özellikle yanma odalarının en optimum biçimde

tasarımına olanak sağlamıştır. Kimya, gıda endüstrisi ile alkollü, alkolsüz içki

üretiminde, alüminyumun, paslanmaz çeliğin, bronzun ve bakırın kaynağında artık

tamamen bu yöntem uygulanmaktadır. Örneğin, bu yöntemin yaygınlaşmasından sonra

bira, tahta fıçı yerine alüminyum fıçılarda nakledilmeye başlamıştır. Elektrik makinaları

üreticileri pek çok yerde cıvata ve somun yerine bu yöntemi kullanmaktadırlar, pek çok

transformatörde laminasyon paketi cıvata yerine kaynak bağlantılı olarak

yapılmaktadır.

TIG kaynak yöntemi her pozisyonda ve prensip olarak ta her kalınlıktaki parçalara

uygulanabilirse de, fazla kalın parçalar için işlem süresinin uzaması yöntemin

ekonomikliğini yitirmesine neden olmaktadır, bu bakımdan 7 mm'den kalın parçaların

kaynağı için önerilmez; bununla beraber yüksek kalite ve kaynak emniyetinin gerekli

olduğu uçak ve uzay endüstrisinde çok pasolu kaynak uygulayarak bu olumsuzluğun

etkisi azaltılmaya çalışılır. Akım şiddeti azaltılarak diğer eritme kaynak yöntemleri ile

birleştirilmesi olanaksız olan 0.1'mm kalınlığa kadar ince saclar bu yöntem ile çok

sağlıklı olarak birleştirilebilmektedir.

TIG kaynak yöntemi özellikle 1950'den itibaren büyük bir önem kazanarak gerek

AWS ve gerekse de DIN sınıflandırmasında yerini almıştır.

6

2.1. TIG Kaynak Donanımı

Bir TIG kaynak donanımı şu kısımlardan oluşur:

• Kaynak hamlacı diye de adlandırılan bir kaynak torcu.

• Kaynak akım ve kumanda şalter kablosunu, gaz hortumunu ve gerektiğinde

soğutma suyu giriş ve çıkış hortumlarını bir arada tutan metal spiral takviyeli, torç

bağlantı paketi.

• Kaynak akımının, gaz akışının ve gerektiğinde soğutma suyunun devreye giriş ve

çıkışını, arkın tutuşmasını ve alternatif akım ile çalışma halinde arkın

sürekliliğini sağlayan devreleri de bünyesinde toplayan kumanda dolabı.

• Kaynak akım üreteci.

• Üzerinde basınç düşürme ventili ve gaz debisi ölçme tertibatı bulunan koruyucu

gaz tüpü.

TIG kaynak yönteminde bu temel donanımların yanı sıra gerek duyulduğunda veya

sistemin, otomatik olarak çalışması arzu edildiğinde aşağıda belirtilmiş olan ek

donanımların kullanılmasına gereksinim vardır:

• Yüksek akım şiddetleri ile çalışıldığında, ısınan torcu soğutmak için soğutma suyu

sirkülasyon sistemi.

• Özellikle doldurma işlerinde kullanılmak üzere akımın kontrol ve ayarı için ayak

pedalı.

• Otomatik kaynak uygulamalarında gerektiğinde torca salınım hareketleri

yaptıracak bir osilatör.

• Otomatik kaynak uygulamalarında kullanılmak üzere tel besleme tertibatı.

• Otomatik kaynak uygulamaları için torç veya iş parçasını ilerletme tertibatı.

• Darbeli akım uygulamaları için, kaynak akımını ayarlanmış iki akım değeri

arasında öngörülen frekansta değiştiren elektronik cihaz; bu cihaz genelde ayrı bir

ünite olmayıp, kaynak akım üretecinin içine monte edilir.

7

Şekil 2.2. TIG kaynak donanımı prensip şeması

TIG kaynak donanımı, şekil 2.2'de görüldüğü gibi uygun bir akım üreteci, koruyucu gaz

tüpü, gaz basınç ve debi ayar tertibatı, tungsten elektrodu taşıyan torç, akım

kabloları ve gaz hortumu ile genelde akım üreteci üzerine monte edilmiş bir kontrol

panelinden oluşur; ayrıca yüksek akım şiddeti ile çalışma halinde bir de torcu

soğutmak için soğutma suyu devresi vardır. El kaynağı halinde torcun hareketi ve

kaynak metali beslemesi kaynakçı tarafından yapılır; yarı otomatik yöntemde torç

gene kaynakçı tarafından hareket ettirilir, burada tek fark kaynak ek metalini sağlayan

telin ark bölgesine otomatik olarak bir tertibat tarafından sokulması ve sürekli olarak

sabit bir hızla beslenmesidir.

Yarı otomatik TIG yönteminin geniş bir uygulama alanı bulmamasına karşın otomatik

TIG yöntemi olukça yaygındır. Bu yöntemde, sisteme kaynakçının müdahalesi söz

konusu değildir, tüm işlem sistem tarafından gerçekleştirilmektedir. Yöntemin başarılı

olabilmesi için, bağlantının konumunun sistem tarafından erişilebilir olması ve

ekonomiklik açısından da çok sayıda aynı parçanın kaynatılması gereklidir.

Bu yöntemin ilk uygulamalarında elektrod pozitif kutba bağlanarak kaynak yapılmış

ve aşırı ısınan elektrottan tungsten damlacıklarının kaynak dikişine geçtiği görülmüş

ve elektrod negatif kutba bağlanarak bu engel ortadan kaldırılmıştır; bu durumda

paslanmaz çeliklerin kaynağında başarı sağlanmasına karşın, alüminyum ve

magnezyum gibi refrakter bir oksit tabakası ile kaplı metallerin kaynağı problemi ile

karşılaşılmıştır. Alternatif akım arkının sürekliliğini sağlayan, yüksek frekans üreten

generatör ve devrelerin keşfi sonucu, alternatif akım yardımı ile bu tür metal ve

alaşımlarının çok kaliteli bir biçimde kaynağı gerçekleştirilmiştir.

8

2.2. Kaynak Torçları

TIG kaynak yönteminde torç, iş parçası ile ucundaki tungsten elektrot arasında

kaynak için gerekli olan elektrik arkını oluşturabilmek için, akım kablosundan aldığı

akımı elektroda iletmek, koruyucu gazı kaynak banyosunun üzerini örtecek biçimde

sevk etmek görevlerini yerine getirmek için geliştirilmiş bir elemandır.

TIG kaynak yönteminde kullanılan torçlar uygulama koşulları göz önünde

bulundurularak çeşitli tür ve büyüklüklerde üretilmektedirler. El ile yapılan TIG

kaynağında kullanılan torçlar hafif, küçük ve elektrik akımı kaçaklarına karşı etkin bir

biçimde yalıtımlı olarak tasarlanmış ve üretilmişlerdir. Torç ile akım üreteci ve gaz tüpü

ve soğutma suyu ile bağlantıları değişik kalınlıklardaki kablolar ve hortumlar ile

sağlanır ve bunların tümü torç bağlantı paketi adı verilen çelik spiral takviyeli bir kalın

hortum içine yerleştirilmişlerdir.

Bir TIG torcunun çekirdek kısmını erimeyen tungsten elektrodun tutucusu

oluşturur. Bu parça genel olarak üzerinde boylamasına yarıklar bulunan ve bir tarafı

konik bir kovandır ve elektrod yüksüğü adı ile de anılır. Her büyüklük ve türdeki torçlar

için kullanılan çeşitli boyutlardaki tungsten elektrodların boyutlarına uygun farklı iç delik

çaplarında, dış boyutları aynı olan elektrod tutucuları üretilmiştir, diğer bir anlatımla

her çaptaki elektrod için ayrı bir elektrot tutucusu vardır. Elektrot tutucusu, elektrot

tutucusu kovanı diye adlandırılan bir parçanın içine girer ve bu parça da özel bir

somun ile torç gövdesine tespit edilir. Torç gövdesinin uç kısmına takılan koruyucu gaz

nozulu çeşitli çaplarda üretilir, aynı torca gaz gereksinimine ve kaynak işlemine göre

çeşitli büyüklüklerde gaz nozulu takılabilir. Genel olarak koruyucu gaz debisi arttıkça,

gaz nozulu çapı da büyür.

9

Şekil 2.3. Bir TIG kaynak torcunun parçaları

Torçlar uygulamada kullanılabilecekleri maksimum akım şiddetine göre

sınıflandırılırlar. Her büyüklükteki torca belirli sınırlar içinde kalmak koşulu ile çeşitli

çap ve türlerde elektrod ve gaz nozulu takılabilir. Torçları sınıflandırmada en önemli

kriter yüklenebilecekleri maksimum akım şiddeti olduğundan ve bu konu da torcun

soğutma sistemini belirlediğinden, genelde torçlar hava soğutmalı ve su soğutmalı

olarak iki ana gruba ayrılırlar.

2.3. Hava Soğutmalı Torçlar

Hava soğutmalı torçlarda, soğutma torcun dış kısmından hava yardımı ile iç

kısmından ise akan koruyucu gaz tarafından gerçekleştirilir, bu neden ile bunlar gaz

soğutmalı torçlar adı ile de anılırlar. Bunlar hafif, akım yüklenme kapasitesi 200

Amperi geçmeyen, manipülasyonu kolay ve su soğutmalılara nazaran daha ucuz

torçlardır. Akım kapasitelerinin sınırlılığı nedeni ile ancak ince parçaların kaynağı için

uygundurlar.

Kafa açısı diye tanımlanan, tungsten elektrod ile torç sapı arasındaki açı normal

olarak 120o dir, bununla beraber bu açının 90o olduğu dik torçlar, 180o olduğu

kalem tipi torçlar ve uç açısının ayarlanabildiği döner başlıklı torçlar da uygulamada

kullanılmaktadır.

Kalem tipi torçlar görünüşleri bir kurşun kalemi andırdıkları ve kullanırken de baş kısmı

10

aşağıya gelecek biçimde kalem ile yazı yazar gibi tutuldukları için bu şekilde

adlandırılmışlardır; bunlar diğer türlerin giremediği yerlerde kullanılabilen, hafif ve

manipülasyonu kolay oldukları için özellikle ince sac kullanan üreticiler tarafından tercih

edilmektedirler. Bu torçların çok yaygın olarak bir diğer kullanım alanı da uçak

endüstrisidir, özellikle jet motorlarının yanma odalarına ve diğer parçalarına rakor ve

manşonların kaynatılmalarında bu tür torçlar büyük bir manipülasyon kolaylığı

sağlamaktadır.

Döner başlıklı torçlar biçim olarak kalem tipi torçları andırırlar, burada torcun meme

ve elektrot tutucu kısmı küresel mafsallı olarak sapa bağlanmıştır ve bu şekilde torç

açısı değiştirilerek kullanma sahası genişletilmiş ve torca üniversallık kazandırılmıştır.

2.4. Su Soğutmalı Torçlar

Su soğutmalı torçlar ile daha yüksek akım kapasitelerinde çalışılabildiğinden bunlar

daha büyük daha ağır ve daha pahalıdırlar. Bunlar yüksek akım şiddetlerinde su

soğutmalı metalsel gaz nozulları ile kullanılmak koşulu ile standard olarak 1000

Amper akım kapasitesine kadar üretilirler; otomatik TIG kaynak sistemlerinde sadece

bu tür torçlar kullanılır. Doğal olarak bu tür bir torcun kullanılabilmesi için kaynak

donanımının bir soğutma suyu devresine ve birde su soğutma ünitesine sahip olması

gereklidir.

Bu torçlar normal olarak torç bağlantı paketi ile beraber satılırlar, zira kaynak akım

kablosu, soğutma suyu dönüş hortumu içine yerleştirilmiş ve bu şekilde ısınması

önlenerek daha küçük kesitli kablo kullanabilme olanağı sağlanmıştır.

Bu torçlar kullanılmadan önce soğutma suyunun torç içine sızmaması için contaları

sık sık kontrol edilmeli ve tam bir sızdırmazlık sağlanmalıdır; zira aksi halde sızan su,

çalışma sırasında buharlaşarak koruyucu gaza karışır kaynağın kalitesini bozar,

gözenek ve çatlak oluşumuna neden olur.

11

Şekil 2.4. Su soğutmalı bir TIG kaynak torcunun kesiti

TIG kaynak torçlarına takılan gaz memeleri, torcun biçimine, türüne, kapasitesine,

hava veya su soğutmalı olmasına, kullanılan gaz debisine ve kaynak yerine göre

değişik çap ve tipte olabileceği gibi değişik malzemelerden de üretilmiş olabilir.

Günümüz endüstrisinde kullanılan gaz nozulları, malzemeleri açısından başlıca dört

gruba ayırabiliriz:

• Seramik gaz nozulları,

• Metalsel gaz nozulları,

• Saydam gaz nozulları,

• Çift gazlı gaz nozulları.

Hava soğutmalı torçlarda tercih edilen seramik gaz nozulları kırılgan olmalarına karşın,

fiyatlarının ucuzluğu, oldukça yüksek sıcaklıklarda dahi kullanılabilmeleri ve alternatif

akım uygulamalarında yüksek frekans akımının oluşturduğu çapraz ateşlemelere

mani olması nedeni ile endüstride en yaygın olarak kullanılan TIG gaz nozulu türüdür.

Seramik gaz nozulları sürekli kullanma sonucu gevrekleşir ve alt dudaklarından ufak

parçacıklar kopar ve aynı zamanda iç cidarlarında metal sıçraması, metal buharları

çökelmesi ve parçacıklar kopması sonucu pürüzlülük oluşur; bu durum koruyucu gaz

akımının laminerliğini bozduğundan bu hale gelmiş gaz nozulu yenisi ile

değiştirilmelidir.

Genellikle bakır ve alaşımlarından üretilen metalsel gaz nozulları yüksek akım şiddeti

ile uygulamalarda kullanılan su soğutmalı torçlarda tercih edilir, bunların hava

soğutmalı torçlar ile kullanılan türleri de vardır.

Metalsel gaz nozulları, seramik olanlara nazaran daha pahalıdır, buna karşın su

12

soğutmalı torçlar ile kullanıldıklarında çok daha uzun ömürlüdürler ve kırılgan

olmadıklarından da, kullanılmaları sırasında büyük bir itina gerektirmezler. Metalsel gaz

memelerinde, özellikle yüksek frekans akımının devrede olduğu alternatif akım

uygulamalarında karşılaşılan çapraz ateşleme olayı, koşulların elverdiği en büyük

çaplı gaz memesi kullanılarak önlenebilir.

Saydam gaz nozullarının kullanılması halinde, kaynak bölgesini ve kaynak arkını

görebildikleri için kaynakçılar tercih etmektedirler. Eritilmiş kuartzdan yapılmış olan bu

gaz nozulları, tungsten elektrodun az bir miktar kirlenmesi sonucunda dahi yayınan

şiddetli metal buharlarının iç cidarlarına çökelmesi sonucu saydamlıklarını yitirirler.

Saydam gaz nozulları kuartzdan yapılmış olmaları nedeni ile kırılgandırlar ve

kullanılmaları sırasında dikkat gerektirirler.

Çift gazlı kaynak nozulları, MIG kaynak yöntemindeki MACCI uygulamasının bir

alternatifi olarak geliştirilmiştir, burada konsantrik iç içe iki nozul vardır, elektrodu

çevreleyen iç nozul asal bir koruyucu gaz sevk ederek arkın oluşumunu ve dış nozul da

azot veya karbondioksit gibi bir gaz sevk ederek kaynak bölgesini atmosferik

etkilerden korur. Asal gazdan ekonomi sağlamak amacı ile geliştirilmiş olan bu

yöntemin uygulaması yok denecek kadar azdır.

TlG kaynak torçlarında kullanılan gaz nozulları hangi malzemeden yapılmış olurlarsa

olsunlar, kullanılmalarında itina gereklidir, iç cidarlarında ve alt dudaklarında

sıçramalardan veya parçacık kopmasından ileri gelen ufak bir pürüzlülük dahi gaz

akımının laminer akışını türbülanslı hale dönüştürür ve bu tür bir gaz akışı da gerekli

korumayı gerçekleştiremediğinden kaynak bağlantısında hataların ortaya çıkmasına ve

kalitenin bozulmasına neden olur.

Herhangi bir TlG kaynak işlemi için gaz nozulu seçiminde, özellikle seramik

nozulların kullanılması halinde, nozulun dudak kısmı diye de adlandırılan, kaynak

banyosuna bakan alt kısmının, arkın sıcaklığından erimeyecek kadar küçük çaplı

olmasına dikkat edilmelidir. Küçük ağız çaplı nozullar arkın daha stabil yanmasına, dar

kaynak ağızları içinde daha rahat çalışmaya ve kaynakçının torcu fazlaca eğmeden

kaynak bölgesini görebilmesine olanak sağlamaktadır. Buna karşın büyük ağız çaplı

gaz nozulları daha etkin bir koruyucu gaz örtüsü oluşturabilmekteler ise de, TlG

kaynak yönteminde en önemli girdilerden bir tanesi olan gaz sarfiyatı çok

13

yükselmektedir. Bu bakımdan büyük çaplı gaz nozulları, ancak yüksek sıcaklıklarda

atmosferin etkilerine hassas titanyum gibi metallerin kaynağında uygulama alanı

bulmaktadır.

Gaz nozulu çapı ile tungsten elektrod çapı arasındaki ilişki konusunda katı bir kural

yoktur, uygulamada gaz nozulu çapı elektrod çapının 4 ila 6 katı arasında

seçilmektedir.

TlG kaynak yönteminde kullanılan gaz nozulları genelde biçim olarak silindirik veya

konik olarak üretilirler; bu gaz nozullarının bazı türlerinin iç kısımlarına gaz merceği adı

verilen gözenekli bir perde yerleştirilerek gaz akışının laminerliliği garantilenerek nozul

dışında da oldukça uzun girdapsız akan bir koruyucu gaz sütunu oluşturulur. Bu tür

gaz nozullarının kullanılması sonucu, nozul dışında kalan tungsten elektrod boyu

uzun tutulabilir ve bu da gerek kaynakçının kaynak banyosunu daha kolay kontrol

edebilmesine ve gerekse de dar ağız açıları içinde rahat çalışabilmesine olanak sağlar.

Yüksek sıcaklıklarda, havanın oksijeninden etkilenen metal ve alaşımların kaynağı ile

bazı özel durumlar için değişik biçimli özel nozul türleri de geliştirilmiştir. Bunlar kaynağı

tamamlanmış kısım üzerine, dikiş soğuyuncaya kadar koruyucu gaz gönderecek

biçimde dizayn edilmişlerdir. Bu tür nozulların tamamlanmış kaynak dikişi üzerine de

koruyucu gaz gönderen uzantıları vardır, bu uzantının ağız kısmı gözenekli bir perde ile

kapanmıştır ve ek koruyucu gaz bu gözeneklerden geçerek soğumamış kaynak

dikişinin atmosferin olumsuz etkilerinden korunmasını sağlar. Bu tür gaz nozulları

özellikle otomatik TlG kaynak sistemlerinde uygun sonuçlar vermektedirler.

2.5. TIG Kaynak Elektrodları

TIG kaynak yöntemi ile diğer elektrik ark kaynağı yöntemleri arasındaki en önemli

fark, ek kaynak metalinin elektrod tarafından sağlanmaması ve elektrodun sadece

ark oluşturma görevini üstlenmiş olmasıdır; bu bakımdan burada, erime sıcaklığı

3500°C civarında olan Tungsten, elektrod malzemesi olarak seçilmiştir. Yüksek erime

sıcaklığının yanı sıra tungsten çok kuvvetli bir elektron yayıcıdır ve yayınan

elektronlar ark sütunu içinde kuvvetli bir elektron akımı oluşturur ve ark

sütunundaki atomları iyonize ederek, arkın kararlılığını sağlar. Günümüz endüstrisinde

ticari saflıktaki tungsten (% 99.5 W) ile toryum, zirkonyum ve lantanyum ile

alaşımlandırılmış elektrodlar kullanılmaktadır. Uygulamada karşılaşılan TIG kaynak

14

elektrodlarını, saf tungsten elektrodlar, alaşımlı elektrodlar ve çizgili elektrodlar olmak

üzere üç grup altında toplamak mümkündür. TIG kaynak elektrodları, AWS A5.12 ile

DIN 32528'de bileşimlerine göre sınıflandırılmış ve bunları birbirlerinden kolaylıkla ayırt

edebilmek için de renk kodları kullanılmıştır.

Tablo 2.1. Tungsten elektrodların kimyasal bileşimleri ve renk kodları

(DIN 32528)

İşareti Malzeme No. Oksit İçeriği Katışkılar % Renk Kodu

W 2.6005 - ≤0.20 Yeşil WT 10 2.6022 0.90…1.20 ThO2 ≤0.20 Sarı WT 20 2.6026 1.80…2.20 ThO2 ≤0.20 Kırmızı WT 30 2.6030 2.80…3.20 ThO2 ≤0.20 Leylak WT 40 2.6036 3.80…4.20 ThO2 ≤0.20 Portakal WZ 4 2.6050 0.30…0.50 ZrO2 ≤0.20 Kahverengi WZ 8 2.6062 0.70…0.90 ZrO2 ≤0.20 Beyaz WL 10 2.6010 0.90…1.20 LaO2 ≤0.20 Siyah

DIN 32528 de TIG kaynak elektrodlarının çapları 0.5, 1.0, 1.6, (2.0), 2.4, (3.0), 3.2,

4.0, (5.0), (6.0), 6.4 ve 8.0 mm boyları ise 50, 75, 150, 175 mm olarak belirlenmiştir.

AWS A5.12 de ise elektrodların çaplan 0.01, 0.02, 0.04, 1/16, 3/32, 1/8, 5/32, 3/16,

1/4 inç boyları ise 3, 6, 7, 12, 18 ve 24 inç olarak saptanmıştır, 7 inçten daha uzun

olanlar sadece mekanize ve otomatik kaynak yöntemlerinde kullanılırlar. Uygulamada

elektrod çapı, elektrodun maksimum akım yüklenebilme kapasitesi göz önüne

alınarak seçilmelidir, bu değere yaklaşıldığında arkın ısı yoğunluğu artmakta, daha

stabil bir ark ile nüfuziyeti fazla, dikiş yüksekliği az bir dikiş elde edilebilmektedir.

TIG kaynak yönteminde kullanılan elektrodların akım yüklenebilme kapasitesi çok

sayıdaki etkene bağlı olarak oldukça geniş bir aralık içinde değişmektedir. Bu

etkenleri şu şekilde sıralayabiliriz;

• Elektrodun bileşimi,

• Koruyucu gazın türü,

• Elektrodun, elektrod tutucusunun dış kısmında kalan boyu,

• Elektroda uygulanan soğutma sisteminin etkinliği,

• Akım türü ve kutuplama,

15

• Kaynak pozisyonu.

Tablo 2.2. Tungsten elektrodların bileşim ve çaplarına göre akım yüklenebilme

kapasiteleri

Alternatif Akım A Doğru Akım A Elektrod Çapı mm W Elektrod WT

Elektrod W ve WT

Elektrod (- ) W ve WT

Elektrod (+)

0.5 5…15 5…20 5…20 - 1.0 10…60 15…80 15…80 - 1.6 50…100 70…150 70…150 10…20 2.4 100…160 140…235 150…250 15…30 3.2 150…210 22S…325 250…400 25…40 4.0 200…275 300…425 400…500 40…55 4.8 250…350 400…525 500…650 55…80 6.4 325…425 500…700 650…800 80…125

Elektrodun maksimum akım taşıyabilme kapasitesi çok sayıda etkene bağlı

olduğundan tablolarda verilen değerler sadece bir kılavuz olarak kabul edilmelidir, zira

kaynatılan parçanın yüzey durumu dahi bu olayı etkiler, örneğin parlak yüzeyli bir

malzeme halinde mat ve yüzeyi tufal kaplı bir malzemeye göre, elektrod yansıyan

ışınlardan daha fazla ısındığından maksimum akım taşıyabilme kapasitesi azalır.

Arkın oluşturduğu ısı enerjisinin üçte ikisi pozitif ve üçte biri negatif kutupta

oluştuğundan elektrodun doğru akımda negatif kutba bağlanması (doğru kutuplama)

halinde, aşırı ısınma oluşmadan, elektrodun pozitif kutupta (ters kutuplama) olması haline

nazaran daha fazla akım yüklemek mümkündür, gene bu duruma göre elektrod doğru

akım negatif kutupta iken alternatif akım haline nazaran daha yüksek akım ile

yüklenebilir. Benzer şekilde, kaynatılan parçaya öntav uygulanmış olması da elektrodun

maksimum akım yüklenebilme kapasitesini azaltır.

Doğru akım uygulamalarında negatif kutupta kullanılan elektrodun akım yüklenme

kapasitesinin toryum veya diğer alaşım elementleri ilavesi ile de fazla

yükseltilemediği konusu olukça dikkat çekicidir, zira bu elementlerin ilavesi elektron

emisyonunu arttırmakta ve elektrodun uç kısmı daha az ısınmaktadır; burada

unutulmaması gereken en önemli olay, akım taşıma kapasitesini sınırlayan en önemli

etken elektrik direncinin neden olduğu ısınmadır, dolayısı ile akım şiddetinin

yükseltilmesi halinde elektrod elektrik direnci nedeni ile ısınır ve ucu erimeye başlar.

16

Elektrodun aşırı ısınması halinde en uygun çözüm elektrod çapını değiştirmektir, bunun

yanısıra, elektrod tutucusunun elektrod ile arayüzeyini arttırmak, elektrodun serbest

boyunu kısa tutmak, metalsel ve soğutmasız ise gaz nozulunu seramik veya daha

ideali su soğutmalı metalsel bir nozul ile değiştirmek de bir dereceye kadar elektrod

ısınmasına karşı alınabilecek önlemlerdir. Koruyucu gaz debisini arttırmak ta bu konuda

faydalı ise de, maliyeti direkt olarak etkilediğinden önerilen bir önlem değildir.

DIN 32528'e göre tungsten elektrodlar şu biçimde gösterilmektedir:

Elektrod; DIN 32528 1.6 - 75 - WT 10

Burada 1.6 elektrodun mm. olarak çapını, 75 mm. olarak boyunu ve WT 10 da

bileşiminde % 0.9 ila 1.2 toryum-oksit bulunduğunu belirtmektedir

2.6. Saf Tungsten TIG Kaynak Elektrodlar

En ucuz elektrod türü olan saf tungsten elektrodlar alternatif akımda

alüminyumun kaynağında tercih edilirler. Bu elektrodlar iyi bir elektron emisyon

özeliğine sahip olmalarına karşın, toryum alaşımlılara nazaran daha düşük akım’da

yüklenme kapasitesine sahiptirler, kirlenmeye ve oksitlenmeye daha yatkındırlar. Bu

elektrodlar gerek DIN 32528 ve gerekse de AWS A5.12'ye göre yeşil renk ile

işaretlenmişlerdir.

Tungsten elektrod gerektiğinden daha düşük bir akım şiddeti ile yüklendiğinde, ark

elektrodun uç kısmında gezinmeye başlar; gerektiğinden daha yüksek bir akım şiddeti ile

çalışıldığında elektrodun uç kısmında erime başlar ve bir sıvı tungsten damlacığı oluşur

ve kaynak sırasında bu damlacık oldukça yüksek bir frekans ile titremeye başlar ve

bu esnada da tungsten zerrecikleri arkı izleyerek veya buhar halinde kaynak metaline

geçer. Akım şiddetinin çok yükselmesi arkın stabilitesinin bozulmasına neden olur ve

bu durumda tungsten kaynak metaline zerrecikler veya buhar halinde değil oldukça

iri damlalar halinde geçmeye başlar, ideal akım şiddetinde elektrodun uç kısmında

erimiş tungsten bir yarım küre şeklinde görülür.

Saf tungsten elektrod kullanılması halinde, en stabil ark akım şiddetinin izin verdiği en

küçük çaplı elektrod ucunda yarım küre şeklinde erimiş tungsten damlacığı oluştuğu

anda görülür. Bu şekildeki bir çalışmada, özellikle otomatik kaynak halinde uzun

17

çalışma süreleri sonunda dahi elektrodda bir aşınma görülmediği gibi, kaynak

koşullarının izin verdiği en uzun ark boyu ile de çalışmak mümkün olur.

Normal çalışma koşullarında tungsten elektrod buharlaşma ile aşındığından aşınma

miktarını belirlemek için hassas ölçümlere gerek vardır; buna karşın uygulamada

görülen elektrod kayıpları uygun olmayan çalışma koşullarında tungstenin damlacıklar

halinde kaynak metaline geçmesi ve kaynak sırasında elektrodun uç kısmının

kaynak banyosuna, iş parçasına veya kaynak dolgu metaline değmesi sonucu oluşur.

Tungsten elektrod aşınmasının bir diğer önemli nedeni de ark söndürüldükten sonra,

elektrod kızgın halde iken, koruyucu gaz akımının hemen kesilmesidir. Bu durumda

tungsten elektrod oksitlenir ve yeniden kaynağa başlandığında ark içinde, kaynak

banyosuna doğru hızla fırlayan beyaz parlak oksit zerrecikleri görülür. Bu şekilde

oksitlenme sonucu elektrodda aşınma normal halin 30 katına kadar çıkabilir. Bu olayı

önlemek için en etkin çözüm kaynak bittikten sonra elektrod soğuyuncaya kadar

koruyucu gaz akışını sürdürmektir. Elektrod yüzeyi normalde beyaz gümüş rengi ve

parlaktır, herhangi bir matlaşma ve renk değişimi elektrodun sıcak iken oksijen ile

temas etmiş olduğunu gösterir.

Tungsten elektroddan kaynak metaline, elektrodun değmesi veya akım şiddetinin

yüksek seçilmesi sonucu tungsten geçmesi halinde, işlemin durdurulup kaynak

dikişinin o kısmının işlenerek dikişi zayıflatan tungsten parçacığının çıkartılması

gereklidir, bu işlem için taşlama pek önerilmez, zira taş tungsten parçacıklarını içe

doğru gömer.

Tungsten elektrodun ucunun kirlenmesi kaynakta süreksizlik oluşturur ve arkın

stabilitesini bozar. Elektrod ucunun kirlenmesinin nedenleri şu şekilde sıralanabilir:

• Elektrod ucunun kaynak banyosuna değmesi,

• Elektrod ucunun kaynak dolgu teline değmesi,

• Koruyucu gaz debisinin yeterli olmaması ve gereken biçimde koruma

gerçekleştirememesi,

• Kaynak biter bitmez elektrod ucu henüz daha kızgın iken koruyucu gaz

akımının kesilmesi.

Kaynak sırasında elektrodun ucu tungstenin erime sıcaklığı olan 3350°C'nin üzerinde

18

bir sıcaklıktadır, bu uç kaynak banyosu veya kaynak dolgu teli ile temas ettiğinde, uca

yapışan metalin bir kısmı hemen buharlaşır ve bir kısmı da, elektrodun uç kısmında

bir yarım küre biçiminde olan tungsten damlacığını alaşımlandırarak arkın

stabilitesinin bozulmasına neden olur. Kirlenmiş elektrod ile yapılan kaynakta arkın

stabilitesini kaybetmesine, elektrod ucunun biçiminin değişmesi ile kirletici metalin

buharlarının ark yoluna geçmesine neden olmaktadır.

Böyle bir durum karşısında yapılabilecek iki şey vardır; elektrodun ucunu kırıp yeniden

şekillendirip kullanmak veya bir bakır parça üzerinde, yüksek akım şiddeti ile bir ark

oluşturup, kirletici metal buharlaşıp yok oluncaya kadar arkı devam ettirmek. Bu

şekilde yapılan temizleme işleminde tek değerlendirme yöntemi arkı izlemektir, ark

stabilitesini kazandığı an temizleme işlemi tamamlanmış demektir. Kirlenmiş elektrodun

uç kısmının kırılıp yeniden şekillendirilmesinin gerekli olduğu hallerde, kırma iki pense

kullanarak elektrodun uç kısmından en fazla 10-12 mm kadarlık kısımda yapılmalıdır;

zira bu bölge gevrekleşmiştir kırılabilir, elektrodun diğer kısımlarından kırmaya

zorlandığında eğilir ve düzeltmek çok zor bir iştir.

2.7. Alaşımlı Tungsten TIG Kaynak Elektrodları

Bileşiminde % 1-2 toryum oksit (ThO2) içeren tungsten elektrodlar saf tungsten

elektrodlara göre daha yüksek bir akım yüklenme kapasitesine, iyi bir elektron

yayınımına, daha uzun bir kullanma ömrüne, kirlenme oksitlenmeye karşı daha büyük

bir dirence, daha kolay bir tutuşma ve daha kararlı bir ark oluşturma özeliğine

sahiptirler. Toryum-Oksit miktarının % 4'de kadar yükselmesi ile ark karakteristikleri

daha da iyi bir duruma gelir.

Toryum-Oksit ile alaşımlanmış tungsten elektrodlar da, saf tungsten elektrodlar gibi

sinterleme ile üretilir. Tungsten tozları ve toryum oksit tozları belirli bir oranda

karıştırıldıktan sonra preslenerek şekil verilir ve pişirilerek elektrod elde edilir. Toryum-

Oksit alaşımlı tungsten elektrodlar, normal akım yüklenme kapasitelerinde erime

göstermezler, aşırı bir akım ile yüklendiklerinde, saf tungsten elektrod halinde olduğu

gibi erimiş tungsten damla halinde kaynak banyosuna geçmez, burada sadece

elektrodda hızlı bir boy kısalması görülür. Bu olay alaşımlı elektrod halinde aynı elektron

emisyonu yoğunluğunda sıcaklığın saf tungsten elektroddan daha düşük olmasından

kaynaklanmaktadır.

19

Ark ateşleyicisi olarak yüksek frekans akım generatörü kullanıldığı hallerde, bu

elektrodlar ile, değdirme yöntemi halinde uygulanan gerilimden çok daha düşük bir

gerilimde ve daha uzun bir ark boyunda ark ateşlemesi gerçekleştirilebilir. Bu konu

özellikle yüzey kalitesinin önemli olduğu haller için bir üstünlüktür.

Bu tür elektrodlar ile değdirerek ark ateşlemesini yapılması halinde de saf tungsten

elektrodlar halinde görülen kıvılcım sıçraması ve çakma görülmez; bu biçimde ark

ateşlemesi için bu tür elektrodlar halinde en iyi sonuç yüksek bir boşta çalışma

gerilimi ve koruyucu gaz olarak ta argon kullanıldığı zaman alınmaktadır. Bu tür ark

ateşlemeye, kaynatılan metal türünün de etkisi vardır, örneğin paslanmaz çelik bu tür

ark ateşlemesine alüminyumdan daha yatkındır.

Akım yüklenme kapasitesi açısından, alternatif akım halinde artan toryum oksit içeriğine

bağlı olarak bu tür elektrodlar saf tungsten elektrodlara nazaran % 50'ye kadar varan

bir fazlalık gösterirler, özellikle koruyucu gaz olarak helyum kullanılması halinde

oldukça yüksek akım yüklenme kapasitelerine çıkılabilmektedir.

Toryum oksit alaşımlı elektrodlar ile yapılan kaynak dikişinin nüfuziyetinin derinliği, aynı

akım şiddeti ve aynı ark boyu halinde saf tungsten elektrod ile yapılan kaynak

dikişininkinden daha azdır, zira bu elektrodlarda ark gerilimi 3-5 Volt daha düşük

olmaktadır. Uygulamada bu elektrodlar ile daha yüksek akım şiddeti ile çalışıldığından

bu olayın farkına varılmaz.

Toryum oksit alaşımlı tungsten elektrodlar ile paslanmaz çeliklerin kaynağı halinde

yatay oluk pozisyonunda elektrod ucunun kaynak banyosuna değmesi bir sorun

oluşturmaz, elektrod veya banyo bu olaydan etkilenmez, buna karşın dik veya tavan

kaynağı halinde bu olay elektroda banyodan bir miktar kaynak metali sıvaşmasına

neden olur ve bu da elektrodu deforme eder, bu durumda elektrod ucunun uygun bir

noktadan kırılarak yeniden şekillendirilmesi gerekir.

Elektrod ucunun sivriltilerek daha yoğun ve sert bir ark oluşturulabilir ve bu da özellikle

derin kaynak ağzı hazırlanmış boru birleştirmelerinde büyük bir kolaylık sağlar.

Düşük akım şiddeti ile otomatik kaynak uygulamalarında saf tungsten elektrodlar

toryum oksitli elektrodlara tercih edilir, zira uzun süre kullanma sonucu elektrodun

ucunda bazı bölgelerde toryum segregasyonu oluşur ve ark bu noktalara doğru kayarak

20

stabilitesini yitirir.

Bileşimlerinde zirkonyum oksit (ZrO2) içeren elektrodların özelikleri saf tungsten elektrod

ile toryum oksitli elektrodların özellikleri arasındadır. Alternatif akım ile kullanılmaları

halinde saf tungsten elektrodların ark stabilitesini, toryum oksitli elektrodların akım

yüklenme kapasitesi ile kolay ark tutuşturma özelliğini gösterirler. Bu elektrodlar

zirkonyum oksit içeriğine göre kahverengi ve beyaz renk ile işaretlenmişlerdir.

1980'li yılların başlarından itibaren özellikle ABD'de Seryum oksit (CeO2) içeren

elektrodlar endüstride, toryum oksitli elektrodların bir alternatifi olarak kullanılmaya

başlanmıştır.

Çizgili tungsten elektrodlar diye adlandırılan bu elektrodların gövdeleri saf

tungstenden yapılmış ve gövde üzerinde bulunan çizgi şeklindeki kanalcıklar ise

toryum oksit ile doldurularak saf tungsten elektrodun alternatif akım ile kullanma

halindeki ark stabilitesi ile toryum oksit alaşımlı elektrodların akım yüklenme

kapasitesi ve arkın kolay tutuşma özeliği bir arada sağlanmıştır.

Son yıllarda geliştirilmiş olan ve ülkemizde pek tanınmayan çizgili elektrodlarda,

seryum elektrodun tüm kesidinde üniform olarak dağılmamış, elektrod üzerine çizgi

gibi görünen açılmış kanalcıklar içine doldurulmuştur. Bu tür elektrodların uygulamada

sağladığı üstünlük ve kolaylıklar şu şekilde sıralanabilir:

• Yüksek akım şiddetlerinde daha küçük çaplı elektrod ile çalışabilme olanağı

sağlarlar,

• İyi bir ark stabilitesi sağladıklarından, daha üniform kaynak dikişleri elde edilir,

• Düşük bir akım direncine ve yüksek bir sıcaklık dayanımına sahip olmaları

nedeni ile yüksek bir akım ile yüklenebilme kapasitesine sahiptirler,

• Kaynak sırasında, elektrodun uç kısmında çok dengeli bir sıvı tungsten damlacığı

oluşur ve elektroddan kaynak dikişine damlama ve sıçrama görülmez, kaynak

metalinin tungsten ile kirlenmesi olayı ile karşılaşılmaz,

• Bu elektrodlar ile arkın tutuşması daha kolay bir biçimde gerçekleşir ve kaynak

sırasında ark gerilimi değişme göstermez,

• Bütün metal ve alaşımların kaynağında uygun sonuçlar verir, saf tungsten

21

elektrodlardan daha iyi bir performansa sahiptirler,

• Alüminyumun kaynağında, elektrod kaynak banyosuna veya ek dolgu metaline

değme sonucu kirlenme göstermez.

TIG Yönteminde kullanılan elektrodların yüzeyleri taşlanarak veya kimyasal olarak

temizlenmiş olarak piyasaya sunulur. Taşlama sonucu elde edilen yüzey

düzgünlüğü nedeni ile bu elektrodların akım yüklenebilme kapasiteleri daha yüksektir,

zira elektrod tutucusu ile çok iyi temas etmeleri sonucu arayüzey direnci azalarak temas

bölgesinde oluşan sıcaklık yükselmesi daha düşük düzeyde kalmaktadır. Herhangi bir

tür TIG elektrodu, yüzeyi taşlanarak veya kimyasal yöntem ile temizlenmiş olsun

daima açık parlak bir renktedir, kullanma sonucu matlaşması renk değiştirmesi onun

oksitlendiğini gösterir, oksitlenme sonucu elektrod sarfiyatı artar, ark stabilitesini yitirir

ve kaynak dikişinin kalitesi bozulur.

TIG kaynak elektrodları kullanılmadıkları zaman temiz bir kutuya konmalı yağ ve kirden

korunmalıdır. Yüzeyinde çukurcuk, çizik, enklüzyon ve çatlak bulunan elektrodlar

kullanılmamalıdır.

2.8. Elektrod Tutucuları

Elektrod tutucuları, TIG kaynak yönteminde elektrodu torca bağlayan ve aynı

zamanda da elektroda kaynak akımını ileten bir parçadır. Bunlar genellikle bakırdan

yapılır ve iç delikleri kullanılan elektrodun çapına uygun olarak hassas bir şekilde

işlenmiştir. Otomatik kaynak uygulamalarında sıcaklığa dayanıklı olabilmeleri

açısından nikel-krom alaşımları da kullanılmaktadır.

Elektrod tutucular yarıklı veya sürmeli türde üretilmektedir ve elektrod ile temas eden iç

kısmı elektrod ile tam teması sağlayacak bir yüzey düzgünlüğüne sahiptir dış kısmı

da elektrod tutucu yüzüğü diye adlandırılan parçanın iç kısmına yerleştiğinden

hassas bir şekilde işlenmiştir. Elektrod tutucularının her kullanımdan önce özellikle iç

kısımları kontrol edilmeli, kir, yağ artıkları temizlenmeli, iç kısmı derin bir biçimde

çizilmiş veya tungsten elektrodun uygun çapta olmaması nedeni ile ark oluşması

sonucu içinde kraterler oluşmuşlar kullanılmamalıdır.

Elektrod tutucuları, eski deyim ile tutucu hamili genelde diffüzör diye adlandırılan

bakırdan yapılmış ve koruyucu gaz kanallarına sahip bir parçanın içine yerleştirilir;

22

elektrik akımı bu parçadan memeye geçtiğinden ve bu parça sayesinde tutucu

tungsten elektrodu sıkıca kavrayabildiğinden bu geçmenin de toleransları ve işleme

hassasiyeti önemlidir. Bu parça üst ucundan direkt olarak üzerindeki dişler ile veya

bir somun yardımı ile torç gövdesine bağlanır; alt ucuna ise gaz nozulu takılır.

2.9. Torç Bağlantı Paketi

TIG kaynak donanımların büyük bir kısmında, torç kaynak akım üretecine, içinde

akım kablosunu, koruyucu gaz hortumunu, kumanda kablolarını ve gerektiğinde de

soğutma suyu geliş ve gidiş hortumlarını bir arada tutan, torç bağlantı paketi diye

adlandırılan bir metal spiral takviyeli kalın bir hortum ile bağlanmıştır. Burada saf

bakırdan yapılmış olan akım kablosu makina veya torcun en üst akım değerini

taşıyabilecek bir kesite sahiptir. Bu kesiti mümkün olduğu kadar ufaltabilmek amacı

ile su soğutmanın var olduğu hallerde akım kablosu su hortumu içinden geçirilerek

ısınmaması sağlanır. Koruyucu gaz olarak helyum'un kullanılması halinde, kauçuk

helyumun diffüzyonuna mani olamadığından özel bir plastikten imal edilirler.

2.10. Koruyucu Gaz Donanımı

TIG kaynak yönteminde koruyucu gaz olarak sadece asal gazlar kullanılmaktadır, bu

yöntemde koruyucu gaz içinde az miktarda dahi aktif bir gazın varlığına müsaade

edilemez, zira kaynak sırasında kızgın durumda bulunan tungsten elektrod bu

olaydan etkilenir. Koruyucu gaz basınçlı tüplerden veya stasyoner bir büyük basınçlı

kaptan borular yardımı ile dağıtılarak kullanım alanına sevkedilir. Ülkemizde TIG

kaynağı için gerekli gaz basınçlı tüplerden sağlanır, işletme içi merkezi gaz dağıtım

şebekeleri henüz uygulama alanı bulamamıştır.

Burada kullanılan gaz tüpleri oksijen veya diğer basınçlı gaz tüpleri gibi çelikten imal

edilmişlerdir. Ülkemizde asal gaz tüpü olarak da 40 litrelik ve 150 Atü'lük tüpler

kullanılmaktadır, bunlar TS 1519 ve DIN 4664'te tanımlanmışlar ve gri renge

boyanmışlardır. Bu tüpler içinde gaz basınç altında bulunduğu için bunlar basınçlı

kaplar sınıfına girerler ve oksi gaz kaynağında etraflıca açıklanmış olan tüplerin bakımı

ve kullanılması sırasında dikkat edilmesi gerekli hususlara aynen uymak zorunludur.

Gelişmiş Batı Ülkelerinde tüp doldurmaya gönderilir iken içinde 1 Atü basıncında gaz

kaldığı zaman tüpün vanası kapatılır ve bu halde doldurmaya gönderilir ve tüp ventili

açık tutulmadığı için hava tüpe giremez ve doldurulan gaz daha saf olur; aksi halde

23

tüpün içindeki hava emilmeden yapılan doldurmalarda tüp hacmi kadar hava argona

karışmış olur bu da % 0.75'lik bir safiyetsizliğe karşı gelir. Bu kadar bir safiyetsizlik

örneğin titanyumun kaynağında hemen kendini belli eder ve kaynak kalitesi bozulur.

Basınç altındaki gazın basıncını ve debisini ayarlayıp kaynak bölgesine

sevkedebilmek için aynen oksijen tüplerine takılana benzeyen bir basınç ayar tertibatı

tüpün üzerine takılır. Bu tertibatın üzerindeki manometrelerden tüpe yakın olanı

tüpteki gaz basıncını ikincisi ise litre/dakika olarak gaz debisini gösterir. Bazı hallerde

gaz debisi flowmetre denilen bir konik cam tüp içinde hareketli bir bilya bulunan tertibat

ile de yapılır.

Gaz tüplerine takılan basınç ayar ventilleri sadece belirli bir gaz içindir ve bunlar

dizayn edildikleri gaz için kullanılmalıdır.

Kaynak sırasında tüp başlangıçta bir kez vanasından açılır, gaz debi ayarı yapılır bundan

sonra çalışma sırasında verilen aralarda, ark sönünce gaz akımı da makinede

bulunan selenoid ventil tarafından kesilir.

2.11. Koruyucu Gazlar

TIG kaynak yönteminde koruyucu gaz kullanmanın tek amacı kaynak sırasında, kaynak

banyosunu ve erimeyen tungsten elektrodu havanın olumsuz etkilerinden korumaktır.

TIG kaynak yönteminde kullanılan koruyucu gazlar, Helyum ve argon veya bunların

karışımı gibi asal gazlar olup, kimyasal bakımdan nötr karakterde, kokusuz ve renksiz

monoatomik gazlardır. Kaynak sırasında koruyucu gazlar kaynak bölgesine bir ısı

katkısında bulunmasalar da, ısı girdisini bir dereceye kadar etkilerler. TIG kaynak

yönteminde koruyucu gaz olarak kullanılan asal gazlar veya bunların karışımı kaynak

sırasında kızgın durumda bulunan tungsten elektrod ve erimiş kaynak banyosu ile bir

reaksiyon oluşturmazlar, kaynak metalinin kalitesine olumsuz bir etkide

bulunmamalarına karşın, kaynak hızına ve kaynaklı bağlantının kalitesine önemli

etkide bulunurlar.

Argon ve helyumun kaynak karakteristiklerinin farklılığı bu gazlar ile yapılan

uygulamalarda, bazı metal ve alaşımlar için biri diğerine nazaran daha iyi sonuçlar

vermektedir. Argon satış fiyatının daha ucuz olması ve kolay tedarik

edilebilmesinin de etkisi ile TIG yönteminde en çok kullanılan gazdır. Tarihsel süreç

24

içinde bu yöntemin ilk uygulamalarında ABD’de helyum kullanılmış ve yöntem Heliark

adı ile anılmıştır. ABD'nin doğal gazdan yeterli miktarda helyum elde edebilmesine

karşın, Avrupa’da helyumun yokluğu havadan ayrıştırma ile elde edilen argonun bu

yöntemde kullanılmasına neden olmuş ve yönteme de Argonark adı verilmiştir.

Helyum doğada hidrojenden sonra en hafif gaz olup, özgül ağırlığı 0,179 kg/m3 olup

havadan yaklaşık 7 kat daha hafiftir; argonun özgül ağırlığı ise 1,784 kg/m3 tür ve

havadan 1,4 kere daha ağırdır. Bu farklılık her iki gazın kaynakta kullanımında gaz

sarfiyatını etkilemektedir, tavan kaynak pozisyonu haricinde, kaynak işlemende aynı

korumayı gerçekleştirebilmek için daha fazla helyuma gerek vardır. Ayrıca kapalı

yerlerde yapılan kaynak işlerinde, örneği bir kazan veya basınçlı kap içinde, havadan

ağır olan argonun yere çökmesine karşın, helyum üst kısımlarda biriktiğinden gerekli

önlemin alınmadığı hallerde kaynakçının boğulmasına neden olabilmektedir. Aynı

akım şiddetinde helyum atmosferi içinde oluşan ark, argon atmosferinde oluşandan

daha yüksek bir ark gerilimine sahiptir bu da kaynak ısı girdisini ve dolayısı ile de

nüfuziyeti arttırmaktadır. Bu olay özellikle ince kesitli parçalarda argonun, kalın kesitli

ve ısı iletkenliği yüksek olan malzemelerin kaynağı ile otomatik kaynak

uygulamalarında helyumun tercih edilmesine neden olmaktadır.

Argon atmosferinde oluşturulan kaynak arkı, helyuma nazaran daha yumuşak ve

daha sakindir, arkın sakinliği ve ısı girdisinin da kaynakçıyı rahatsız etmeyecek

mertebede olmasından ötürü manuel kaynak uygulamalarında argon gazı tercih edilir.

25

Tablo 2.3. Argon ve Helyum gazlarının TIG yönteminde davranışlarının karşılaştırılması

Argon Helyum Düşük ark gerilimi sonucu ısı girdisinin azalması, 1.5 mm'den ince parçaların el ile kaynağında büyük bir üstünlük sağlar.

Alüminyum ve alaşımları gibi yüzeyleri refrakter bir oksit tabakası ile kaplı malzemelerin kaynağında temizleme etkisi daha şiddetlidir.

Arkın tutuşması daha kolaydır. Ark daha sakin ve daha stabil yanar.

Havadan ağır olması nedeni ile daha az koruyucu gaz ile daha etkin bir koruma sağlar.

Dik ve tavan kaynaklarında, gaz sarfiyatının fazla olmasına karşın, ısı girdisinin azlığı sonucu oluşan, daha ufak kaynak banyosuna kaynakçının kolaylıkla hakim olabilmesine olanak sağlar.

Otomatik kaynak işlerinde hızın yükselmesi, gözenek oluşumuna neden olur.

Farklı metallerin kaynağında daha iyi sonuçlar alınır.

Yüksek ark gerimi sonucu oluşan daha sıcak ark, ısı iletkenliği yüksek malzemeler ile kalın parçaların kaynağında daha üstün sonuçlar verir.

Yüksek ısı girdisi ve yüksek kaynak hızı daha dar bir ITAB oluşturur ve bunun sonucu kaynak bağlantısının mekanik özelikleri iyileşir ve çarpılması ve kendini çekmeler azalır.

Havadan çok daha hafif olması sonucu koruyucu gaz sarfiyatı yüksektir ve torcun memesinden çıkan gaz akımı hava hareketlerine hassastır.

Otomatik kaynak işlemlerinde yüksek kaynak hızlarında karşılaşılan gözenek ve yanma çentikleri oluşumu kontrol altına alınabilir.

Paslanmaz çelik, inkonel ve monelin kaynağında bazı hallerde gözeneğe mani olmak

için Ar-He karışımları kullanılabilir. Bu gaz karışımı hidrojenin olumsuz metalürjik

etkileri bulunan çeliklerde hiç bir zaman kullanılmamalıdır. Koruyu gaz içinde hidrojenin

varlığı ark gerilimini yükseltmekte ve kaynak banyosu daha akıcı yapmakta ve sıvı

kaynak metalinin ıslatma kabiliyetini yükseltmektedir. ABD'de özellikle ince paslanmaz

çelik boruların üretiminde tercih edilen bu karışım gazın iki ayrı bileşimi % 15 He - % 85

Ar ve % 5 He - % 95 Ar bu alanda oldukça yaygın bir uygulamaya sahiptir.

26

Tablo 2.4. Çeşitli metallerin TIG kaynağı için önerilen koruyucu gazlar ve elektrodlar

Metalin türü Kalınlığı Akım Türü Elektrod Türü Koruyucu Gaz

Alüminyum Tüm Kalınlıklar Kalın Parçalar İnce Parçalar

AA DAE.N. DAE.P.

W veya WT WT

WTeya WZ

Ar veya Ar-He Ar He veya Ar

Ar Bakır ve Bakır Alaşımları

Tüm Kalınlıklar İnce Parçalar

DAE.N. AA

WT W veya WZ

Ar veya Ar-He Ar

Magnezyum Alaşımları

Tüm Kalınlıklar İnce Parçalar

AA DAE.P.

W veya WZ WZ veyaWT

Ar Ar

Nikel ve Alaşımları Tüm Kalınlıklar DAE.N. WT Ar Yalın karbonlu ve az

alaşımlı çelik Tüm kalınlıklar İnce parçalar

DAE.N. AA

WT W veya WZ

Ar veya Ar-He Ar

Paslanmaz Çelik Tüm Kalınlıklar İnce Parçalar

DAE.N. AA

WT W veya WZ

Ar veya Ar-He Ar

Titanyum Tüm Kalınlıklar DAE.N. WT Ar

Bazı özel hallerde, bakır ve alaşımlarının TIG kaynağında Azot'ta yüksek ark gerilimi

ve yüksek akım şiddetinin gerekli olduğu hallerde koruyucu gaz olarak

kullanılmaktadır. Bu uygulamada azot asal bir gaz olmadığından elektrod

kirlenmesini azaltmak amacı ile yüksek miktarda toryum oksit içeren elektrodlar

kullanılmak zorundadır.

2.12. TIG Kaynak Yönteminde Kullanılan Akım Üreteçleri

Tüm ark kaynak yöntemlerinde, kaliteli bir kaynak dikişi eldesi ancak kararlı bir ark

gerçekleşebildiğinden, akım üretecinin seçimine özen göstermek gereklidir. TIG kaynak

yönteminde, arkın kararlılığı, kutuplama ve akım türü diğer ark kaynak yöntemlerinden

daha etkin bir biçimde kaynak dikişinin kalitesini etkilediğinden bu konuda daha büyük

özen göstermek gereklidir.

TIG kaynak yöntemi için geliştirilmiş çeşitli tür ve büyüklüklerde akım üreteçleri piyasada

mevcuttur; bunların şantiyelerde kullanılan türleri bir içten yanmalı motor ile tahrik

edilirler; fabrika ve atölyelerde kullanılan türleri ise şebekeden beslenirler. Bunların giriş

voltajı şebeke geriliminde olabildiği gibi özel durumlar için değişik giriş geriliminde

üretilmiş akım üreteçleri de vardır.

TIG yönteminde kullanılan kaynak akım üreteçleri, örtülü elektrot ile ark

kaynağında kullanılan türdekiler gibi sabit akım, diğer bir tanım ile düşen

karakteristikli akım üreteçleridir. Sabit akımlı kaynak akım üreteçleri düşen tip voltamper

27

karakteristiğine sahiptirler ve bu sayede, ark boyu değiştiği zaman akım sabit

kalabilmektedir. Eğimi fazla olan bir volt-amper eğrisinde kaynak çalışma aralığında

ark voltajındaki değişmelere bağlı olarak akımdaki değişmeler oldukça küçüktür. Sabit

akımlı kaynak akım üreteçlerine ait tipik bir volt-amper eğrisi Şekil 2.5'de görülmektedir.

Şekil 2.5. Bir kaynak akım üretecine ait düşen tür volt-amper karakteristiği

TIG kaynak yöntemi akım üreteçlerinden, generatör ve alternatörler daima bir kuvvet

makinası tarafından tahrik edilirler. Güç elektroniği günümüz düzeyine erişmeden

önce, fabrika veya atölye içinde kullanılan TIG akim üreteçleri de bir elektrik motoru

tarafından tahrik edilirlerdi; artık günümüzde bu türün üretimi yoktur; şantiye ve arazi

çalışmalarında, şebeke akımının bulunmadığı hallerde bunlar içten yanmalı motorlar

(benzin veya dizel) tarafından tahrik edilirler. Bu tür üreteçler örtülü elektrot ile ark

kaynağı için kullanılanların aynısıdır.

TIG kaynak yönteminde, kaynatılan malzemenin türüne göre hem alternatif akım hem

de doğru akım kullanıldığından, modern akım üreteçleri her iki tür akımı da gerektiğinde

sağlayabilecek türde dizayn edilmişlerdir, iyi bir kaynak akım üreteci hem alternatif hem

de doğru akım sağladığında, kaynak akımını sabit tutabilmen ve ayrıca doğru akımda

tutuşmayı, alternatif akımda ise arkın sürekliliğini sağlamak için bir yüksek frekans

generatörüne sahip olmalıdır. Son yıllarda birçok uygulamada bu konuda darbeli akım

da kullanılmaktadır

Günümüzde TIG kaynak yönteminde akım üreteci olarak transformatör ve

28

redressör türleri generatör ve alternatörlere nazaran çok daha yaygın bir kullanma

alanına sahiptir. Redressörler, akımı kaynak gerilimine ayarlayan bir transformatör ve

bu akımı doğrultan bir redressörden oluşmuşlardır, bu neden ile hem doğru akım hem

de alternatif akım üreten bu tür üreteçler ile her tür metal ve alaşımın kaynağını yapmak

mümkün olabilmektedir. Cihaz üzerindeki bir şalter yardımı ile kaynak akımı ister

transformatör çıkışından, istenir ise de redressör çıkışından alınabilir; redressör

çıkışından akım çekme halinde, bir başka şalter yardımı ile düz kutuplama (torç

negatif kutupta) veya ters kutuplama (torç pozitif kutupta) bağlantılarından bir tanesi

seçilebilir; bu seçimi kaynakçı kaynak yapacağı metal ve alaşımın türüne göre

belirler.

Günümüzde gelişmiş TIG kaynak redressörleri bir de darbeli akım üretecek biçimde

dizayn edilmişlerdir. Darbeli akım doğru akımın şiddetinin iki sınır değer arsında

öngörülen frekansta değişmesidir. Bu şekilde akımın üst sınır değerinin nüfuziyeti ele

edilebilmekte ve aynı zamanda ortalama akım şiddetinin ısı girdisi parçaya

uygulanmaktadır bu bakımdan daha çok D.A.E.N. ile çalışmada tercih edilen darbeli

akım pozisyon kaynaklarında çok iyi sonuçlar vermektedir.

Son yıllarda inverterler TIG kaynak yönteminde yaygın bir uygulama alanı

bulmuştur; bu akım üreteçleri daha hafif olukları gibi daha stabil bîr ark

oluşturduklarından pek çok kullanıcı tarafından tercih edilmektedirler.

2.13. TIG Kaynak Yönteminde Arkın Tutuşturulması

TIG kaynak yönteminde kaynağa başlar iken arkın tutuşturulması önemli konulardan bir tanesidir, bu konuda uygulanan yöntemler şunlardır

2.13.1. Elektrodu değdirerek tutuşturma

Sadece doğru akım ile çalışmada uygulanan bu tutuşturma yönteminde kaynak

makinesi çalıştırılıp koruyucu gaz akımı başladıktan sonra torç elektrod iş parçasına

değinceye kadar yaklaştırılır ve değmeden hemen sonra hafifçe geri çekilerek ark

oluşturulur. Bu yöntemin en önemi üstünlüğü basitliği ve kaynak akım üretecinde ek

donanımlara gerek yoktur. Bu değdirme sonucu elektrod iş parçası ile temas ettiğinden

özellikle saf tungsten elektrodlarda elektrod ucunun kirlenmesi ve elektroddan da iş

parçasına tungsten geçişini önlemek mümkün değildir.

29

2.13.2. Yüksek frekans akımı ile arkın tutuşturulması

Yüksek frekans ile tutuşturma gerek doğru akım ve gerekse de alternatif akım

uygulamalarında kullanılır. Bu sitemde yüksek gerilim ve yüksek frekansta çalışan bir

küçük üreteç seri halde kaynak akım devresinde yer alır. Yüksek gerilim elektrod

parçaya birkaç mm kadar yaklaştırılınca yüksek gerilim arkı oluşturur ve bu ark

elektrod ile iş parçası arasındaki gazı iyonize eder ve hemen kaynak arkı oluşur.

Doğru akım ile çalışmada bu yüksek gerilim arkına sadece arkın tutuşturulması

anında gereksinim vardır, alternatif akım halinde ise bu ark kaynak süresince sürekli

olarak devrede kalır. Yüksek frekans genaratörünün yayınladığı dalgalar civardaki

radyo, bilgisayar gibi elektronik cihazların çalışmalarını etkiler; batı ülkelerinde bu

konuda uyulması gerekli nizamnameler vardır ve kaynak akım üreteci dizaynında

burada öngörülmüş olan koşullara uyulur.

2.13.3. Yüksek gerilim darbesi ile arkın tutuşturulması

Elektrod iş parçasına yaklaştırıldığında bir yüksek gerilim akım darbesi elektrod ile iş

parçası arasındaki gazı iyonize ederek kaynak arkının oluşmasını sağlar. Bu yöntem

genellikle doğru akım ile kaynak yapan otomatik TIG kaynak donanımlarında

kullanılır.

2.14. TIG Kaynak Yönteminde Kaynak Ağızlarının Hazırlanması

TIG kaynak yöntemi, bir eritme kaynak yöntemi olduğundan, kaynak işlemi öncesi

muhakkak bir kaynak ağzı hazırlamak gereklidir. TIG kaynak yönteminde

uygulanan kaynak ağızları diğer eritme kaynak yöntemleri için hazırlanan

ağızlardan biçim olarak farklılık göstermese de boyut olarak bazı farklılıklar gösterir.

TIG kaynağında uygulanan kaynak ağızları TS 3473 te ve daha ayrıntılı olarak ta

DIN 8551 Teil 1 ve DIN 8552 Blatt 1 ve Blatt 3'te açıklanmıştır.

Bu yöntemde kaynak metali uygulanan akımın şiddetine bağlı olmayıp da dışarıdan ark

bölgesine sokulduğu için daha çok kıvrık alın, köşe, dik alın, üçlü alın ve küt alın

birleştirmeler mümkün olan her yerde tercih edilerek bağlantı ek kaynak metali

kullanmadan gerçekleştirilir. Küt alın birleştirmede kaynak tek taraftan, mümkün

mertebe az kök aralığı bırakılarak çelik malzeme halinde 3-4 mm, alüminyum halinde

5 mm kalınlıklara kadar uygulanır. İki taraftan uygulanan I küt alın birleştirmede kalınlık

8 mm' ye kadar çıkabilir. Alüminyum bakır gibi, ısı iletim katsayıları yüksek

30

malzemelerde, küt alın kaynak ağzı ile birleştirmeler, dik pozisyonda iki taraftan aynı

anda kaynak uygulanarak gerçekleştirilir ve bu şekilde ısı yoğunluğu arttırıldığı için

daha az çarpılma ile karşılaşılır.

8 mm ve daha kalın parçaların tek taraftan birleştirilmesinde V ağzı tercih edilir,

yalnız burada kök alın yüksekliği diğer eritme kaynak yöntemlerine göre daha yüksek

alınır. Çelik halinde kök alın yüksekliği parça kalınlığına göre 0-4 mm, ağız açısı 60°,

Alüminyum halinde kök alın yüksekliği 0-3 mm, ağız açısı 70° olarak seçilir.

Kalın parçalar halinde U ağzı TIG kaynak yönteminde uygulanır; yalnız TIG yöntemi

kalın parçaların kaynağı için ekonomik olmadığından bu tür parçalarda kök paso TIG

ile dolgu pasoları diğer uygun bir yöntem ile yapılır.

Kaynak ağızlarının hazırlanmasında çelikler halinde oksijen ile kesme, paslanmaz çelik

ve alüminyum halinde ise plazma kullanılabilir. Küt alın kaynak birleştirmesi halinde

ince parçalar mekanik olarak giyotin ile de kesilebilir. Doğal olarak gerektiğinde

kaynak ağızları takım tezgahları veya taşlama yardımı ile hazırlanabilir. Yalnız

Alüminyum ve alaşımları halinde bağlayıcısı plastik olan taşlar kullanıldığında kaynak

dikişinde gözenek görülür. TIG kaynak yönteminde kaynak ağızlarının kirlenmemesine

ve kaynak öncesi temiz olmasına özel bir dikkat gösterilmelidir.

31

Kıvrık alın

Dik alın Köşe alın Üçlü alın

Çelik Alüminyum Ağız Biçimi Kalınlık mm

Açı Aralıkmm

Kök alın Yük.mm

Uygulama Kalınlıkmm

Açı Aralık mm

Kök alın yük.mm

Uygulama

tüm - - - - tüm - - - -

<4 - s - Tek taraftan

<5 - 0…5 - Tek taraftan

<8 - s/2 - Çift taraftan

<12 - 0…5 - Çift taraftan

>8 60 0…3 0…4 Çift taraftan

>10 70 0…6 0…3 Çift taraftan

>10 60 0…4 0…6 Genelde kök paso

>12 70 0…6 0…4 Genelde kök paso

>12 8 0…3 3 Genelde kök paso

>20 >15 0…3 3 Genelde kök paso

- - - - - >10 >20 - - Genelde kök paso

Şekil 2.6. TIG yönteminde uygulanan kaynak ağız ve kıvrık alın birleştirme türleri

2.15. TIG Kaynak Yöntemi için Kaynak Dolgu Metali (Tel ve Çubuk Elektrodlar)

TIG kaynak yönteminde gerekli olan kaynak dolgu metali el ile yapılan kaynakta tel

çubuk halinde kaynakçı tarafından otomatik tel besleyici sistemlerde ise tel halinde

32

sistemin tel sürme tertibatı tartından kaynak bölgesine sokulur. Burada kaynak metalinin

ark tarafından taşınımı söz konusu değildir ve ark asal bir gaz atmosferi altında

oluşturulmuştur. Bu bakımdan özellikle alaşım ve dezoksidasyon elementlerinin büyük

çapta yanması diye bir olay söz konusu değildir ve kayıplar gözönüne alınamayacak

derecede azdır. Her tür metal ve alaşımın kaynağına uygulanabilen TIG yöntemi için

her tür metal ve alaşım için çok geniş bir spektrumu kapsayan kaynak telleri

üretilmiştir. Bunlar bileşim olarak, MIG kaynak yönteminin de uygulanabildiği metal ve

alaşımlarda aynı bileşimdedirler; sert dolgu telleri ile MIG yönteminin uygulanamadığı

alaşımlarda farklılık gösteririler. Bu yöntemde kullanılan koruyucu gazın pahalılığı ve

işlemin büyük çapta el ile yapılması kolay kaynatılabilen yalın karbonlu ve az alaşımlı

çeliklerin kaynağı için bir engel oluşturur; buna rağmen 50 mm'den düşük çaplı

tesisat ve doğalgaz borularının kaynağında ve birçok halde daha kalın çaplı boruların

ve payplaynların kök pasolarında vazgeçilemez yöntemlerden bir tanesidir.

TIG Yöntemine kullanılan kaynak alaşımları döküm ile elde edilmiş sert dolgu

metalleri dışındakiler çekilerek üretilmiş 1 metre boyunda çeşitli çaplarda tellerdir.

Bunların çapları DIN 8556 ya göre 1, 1.2, 1.6, 2, 2.4, 3, 3.2, 4 ve 5 mm’ dir çap

toleransları ise 4 mm.'ye kadar ±0.10 mm, 5 mm. için ise ±0.15 mm.dir. Otomatik ve tel

sürme tertibatlı sistemlerde kaynak telleri aynen MIG kaynak yönteminde kullanılanlar

gibi kangal halinde pazara sunulurlar.

Tel çubuk halindeki kaynak metallerinden kalın çaplı olanların üzerine

damgalama yöntemi ile, ince çaplılara ise özel bir etiket yapıştırılarak, telin standard

işareti belirtilmek zorunludur, aksi halde ambalajından çıkartılan telleri birbirlerinden

ayırt etmek mümkün değildir.

Kaynak metali seçiminde bu yöntemde en önemli kriter esas metal ile kimyasal

bileşim bakımdan uygunluktur, kaynak dikişinin kalitesine ve bileşimine dolgu metalinin

etkisi daha şiddetli olduğundan endüstride kullanılan norm bileşimdeki metal ve

alaşımlar için dahi burada kimyasal bileşim daha dar aralıklarda değişmeye izin

verilir. Bunun yanısıra çekme ve darbe zorlamalarına dayanıklık, elektrik iletkenliği,

korozyon direnci ve kaynak dikişinin görünüşü de önemli kriterlerdir.

Kaynak teli üreticileri bunları yüzeyleri gayet temiz olarak kutu veya özel

ambalajlarda pazara sunarlar, bunların işletmelerde uygun olmayan koşullarda

33

depolanması özeliklerinin bozulmasına neden olur. Nemli yerlerde depolanan bazı tür

tellerin yüzeylerinde oksit tabakası oluşabilir, yağlı el ile tutulan veya yağlı gresli

maddeler ile temas eden teller ile açıkta ambalajı açılmış olarak depolanan tellerin

yüzeyinde gerek rutubetin ve gerekse de ortamdaki tozların çökelmesi sonucu kir

tabakası oluşur bütün bunlar kaynak sırasında banyoya geçerek bağlantının

beklenen kalitede olmamasına neden olurlar.

Tablo 2.5. TIG Kaynak yönteminde çeşitli metal ve alaşımlar için kullanılan kaynak

tellerine ait standartlar

Alaşımın Türü TS DIN AWS Yalın C'lu ve Az Alaşımlı Çelikler 5618 8559 A5.18 - A5.28 Sıcağa Dayanıklı Çelikler 8575 A5.28 Paslanmaz Çelikler 8556 A5.9 Alüminyum & Alaşımları 1732 A5.10 Bakır & Alaşımları 1733 A5.7 Nikel & Alaşımları 1736 A5.14 Titanyum & Alaşımları A5.16 Magnezyum Alaşımları A5.19 Zirkonyum & Alaşımları A5.24 Sert Dolgu Alaşımları 8555 A5.21

2.16. TIG Kaynak Yönteminde Kaynak Parametrelerinin Seçimi

Kaynak parametreleri kaynak işleminin ve elde edilen kaynak bağlantısının kalitesini

belirleyen en önemli etmenlerdendir; bunların uygun seçimi, kaynakçının çalışma

koşullarını kolaylaştırdığı gibi gereken özelikte kaynak bağlantısı elde edebilme

olasılığını da arttırır. Bunların saptanmasında kaynaklanan parçanın malzemesi,

kaynak ağız ve parça geometrisi gözönünde bulundurulur.

Kaynak parametreleri kaynak öncesi saptanan ve kaynak süresince değiştirilemeyen

kaynak parametreleri, birinci derecede ayarlanabilir ve ikinci derecede ayarlanabilir

kaynak parametreleri olmak üzere üç grupta incelenecektir. Kaynak öncesi saptanan

parametreler TIG kaynak yönteminde erimeyen elektrodun çapı, uç biçimi, malzemesi,

koruyucu gaz türü ve akım türüdür. Bunlar kaynak öncesi kaynaklanan parçanın

malzemesi, geometrisi, boyutları ve kaynak ağız biçimi göz önüne alınarak önceden

saptanır ve kaynak süresince değiştirilmeleri mümkün değildir.

Birinci derecede ayarlanabilir diye adlandırılan ve ikinci gruba giren parametreler

34

kaynak işlemini kontrol altında tutan değişkenlerdir ve birinci gruba giren

parametreler saptandıktan sonra belirlenirler; bunlar kaynak dikişinin genişliğini,

yüksekliğini, nüfuziyetini, arkın stabilitesini ve kaynak bağlantısının emniyetini

etkileyen değişkenlerdir. TIG kaynağında bunlar kaynak akım şiddeti, ark boyu ve

kaynak hızıdır. Bu parametreler değer sayıları ile ölçülebildiği gibi kaynak işlemi

sırasında da değiştirilebilirler.

Üçüncü gruba giren, ikinci derecede ayarlanabilir parametreler ise torç açısı, elektrod

serbest uzunluğu ve parçanın yatay düzlem ile olan eğimidir. Bu değişkenlerin

ölçülmesi daha zordur ve kaynak dikişi üzerine etkileri daha azdır.

TIG kaynak yönteminde parametreler incelenir iken bunların kaynak dikişinin biçimi

ve bağlantının güvenliği göz önüne alınır ve erime gücüne etkileri göz önüne

alınmaz; zira bu yöntemde kaynak metali ark bölgesine dışarıdan ve genelde el ile

sokulduğu için parametrelerin erime gücüne etkileri en düşük düzeydedir.

2.17. Kaynak Öncesi Saptanan Parametreler

2.17.1. Erimeyen elektrodun türü

TIG kaynak yönteminde erimeyen elektrodun türü genelde kaynaklanan metalin türü ile

ilgili olarak seçilir. Kaynaklanan malzemenin türüne göre kullanılan elektrodlar ile

ilgili bilgiler Tablo 2.5'te genel olarak verilmiştir. Saf tungsten elektrodların akım

taşıma kapasiteleri düşük ve kaynak sırasında kirlenmeye ve kaynak dikişinde kalıntı

bırakmaya meyilleri daha fazladır; bu neden ile daha az kritik işlerde fiyatlarının

ucuzluğu nedeni ile tercih edilirler. Alüminyum ve magnezyum alaşımlarının

kaynağında alternatif akım ile kaynağında saf tungsten elektrodlar, alternatif akım

halinde daha uzun ömürlü olduklarından, yaygın bir uygulama alanına sahiptirler.

Toryum ile alaşımlı elektrodlar yüksek akım taşıma kapasiteleri, uzun ömürleri,

kirlenmeye karşı dirençleri, arkın tutuşma kolaylığı ve oluşan arkın stabilitesinden ötürü

uygulamada en fazla tercih edilen elektrodlardır. Zirkonyum alaşımlı elektrodlar ise

alternatif akım ile daha üstün karakteristiklere sahiptirler ve alüminyum ve

magnezyumun kaynağında kaynak dikişinde tungsten kalıntısı riski daha azdır.

2.17.2. Erimeyen elektrod çapı

Genel olarak kullanılan erimeyen elektrodun çapını belirleyen çalışılacak olan akım

35

şiddetidir. Tablo 2.2'de çeşitli çap ve tür elektrodların akım yüklenebilirliği verilmiştir.

Erimeyen elektrodun akım yüklenebilirliğini, bileşim ve çap gibi bu iki önemli etkenin

yanısıra, uygulanan akımın türü, kutuplama, elektrod serbest ucu ve kullanılan

koruyucu gazın türü de etkilemektedir. Belirlenmiş bir akım şiddeti için doğru akım

halinde elektrodun pozitifte bağlı olması ısı yükü nedeni ile daha büyük çaplı

elektrod gerektirmektedir, aynı çaptaki elektrod halinde de elektrodun negatif kutba

bağlı olması halinde en yüksek akım taşınabilirliği elde edilmektedir. Erimeyen elektrod

ile kaynak uygulamalarında elektrod çapı akım yüklenebilirliğinin en etkin faktörü

olduğu için kalın parçalar kalın çaplı ince parçalar ise küçük çaplı elektrodlar ile

kaynak edilirler.

2.17.3. Akım türü

Akım türünün seçiminde en önemli etmen kaynatılan malzemenin türüdür, akım

şiddetinin seviyesi ise doğal olarak sadece akım üretecinin kapasitesi ile ilgili bir

konudur. Tablo 2.4'te çeşitli metal ve alaşımlar için önerilen akım türleri ve

kutuplama belirtilmiştir.

36

Akım Türü ve Kutuplama D.A.E.N. D.A.E.P. A.A.

Elektronların ve iyonların akış yönü

Dikişin nufuziyet biçimi

Oksit temizleme etkisi Yok Var

Kuvvetli % 50 İş parçası

% 50 Elektrod ucu

Nufuziyet Derin ve dar Az ve geniş Orta

Elektrod Akım Kapasitesi

Fevkalade 3,2 mm çapta 400 A

Kötü 6,4 mm çapta 120 A

İyi 3,2 mm çapta 225 A

Isı Dağılımı % 70 İş parçasına %30 Elektrod ucuna

% 30 İş parçasına % 70 Elektrod ucuna

% 50 İş parçasına % 50 Elektrod ucuna

Şekil 2.7. TIG kaynak yönteminde akım türünün kaynak özelliklerine etkisi

Doğru akım elektrod pozitif ince alüminyum ve magnezyum parçaların kaynağı için

uygundur zira bu tür çalışmada arkın oksit temizleme özeliği iyidir ve nüfuziyeti az,

geniş kaynak dikişleri elde edilir. Elektrodun aşırı ısınması ve erimeye meyletmesi

nedeni ile doğru akım elektrod pozitif uygulamaları sadece ince parçaların kaynağı ile

sınırlıdır. Doğru akım elektrod negatif uygulamalarında arkın oksit temizleme özeliği

yoktur, derin nüfuziyetli kaynak dikişleri elde edilir ve tür uygulama

alüminyum ve mağnezyum dışında tüm metal ve alaşımları için uygundur.

Alüminyum ve mağnezyumun kaynağında yüksek frekans akımı ile takviyeli

alternatif akım en yaygın uygulama alanına sahiptir, zira bu durumda hem oksit

temizleme özeliği hem yeterli nüfuziyet bir arada elde edilebilmektedir.

2.17.4. Koruyucu gazın türü

Koruyucu gazın türü kaynak dikişinin nüfuziyetini, ısı girdisini ve kaynak işleminin

maliyetini etkileyen bir faktördür. TIG kaynak yönteminde en fazla kullanılan koruyucu

gaz argondur, helyuma nazaran daha az nüfuziyet ve daha düşük ısı girdisi

sağlamasına karşın daha aynı kaynak işlemi için az miktarda gaz ile yeterli koruma

37

sağlamaz ve fiyatı ucuzdur; bu nedenlerden ötürü helyum daha ziyade ısı iletkenliği

yüksek kalın parçaların kaynağında tercih edilir. Hem maliyeti azaltmak ve hem de iki

gazın üstün özelliklerinden faydalanabilmek amacı ile helyum-argon karışımları da

koruyucu gaz olarak yaygın bir uygulama alanına sahiptir.

Elektrod uç açısı, sadece toryum alaşımlı tungsten elektrodlara uygulanan bir

işlemdir; erimeyen elektrodun ucunun konik biçimde taşlanması sonucu ortaya çıkan

koninin tepe açısıdır. Bu taşlama sonucu arkın tutuşmasını sağlayan yüksek frekans

akımı, arkı daha kolay oluşturmakta ve daha stabil bir ark ile çalışma olanağı elde

edilmektedir. Elektrod uç açısının daralması sonucu kaynak dikişinin genişliği

daralmakta, buna karşın nüfuziyeti artmaktadır. Bu açının çok daralması elektrod

ucunun aşınmasını arttırmaktadır, uygulamada yaklaşık 22°'lik bir açı tercih edilir bu

da yaklaşık olarak yüksekliği çapının 2,5 katı olan bir koniye karşı gelir.

Şekil 2.8. Kaynak sırasında akım türü ve şiddetine göre elektrod uç biçiminin görünüşü

TIG kaynak yönteminde kullanılan erimeyen elektrodların uç biçimlerinin oluşan

kaynak arkının yoğunluğuna ve dolayısı ile de ısı girdisine etkileri oldukça

şiddetlidir. Pinch-Effect diye tanımlanan arkı büzmeye çalışan etki, akım

yoğunluğunun karesi ile doğru orantılıdır; elektrod ucu konik olduğu zaman, uçta akım

38

yoğunluğu yükseldiğinden Pinch-Effect'in etkisi şiddetlenir ark daha büzülerek ark

sütunun merkezinin yoğunluğu artar ve bu olay da kaynak dikişinin nüfuziyetini

etkiler; aynı akım şiddetinde konik uçlu elektrod ile yapılan kaynak dikişi, düz

silindirik elektrod ile yapılan kaynak dikişinden daha derin bir nüfuziyete sahip olur.

Şekil 2.9. Aynı akım şiddeti uygulanarak yapılan TIG kaynağında, tungsten elektrod uç

biçiminin dikişin nüfuziyetine etkisi

Ucu sivriltilmiş elektrod kullanma halinde elektrodun kalan kısmının kalın çaplı olması

kaynak dikişinin biçimi üzerine hissedilir bir etkisi olmadığından, torcun izin verdiği

kalınlıkta bir elektrod kullanarak, elektrod gövdesinde akım yoğunluğu azaltılarak

elektrod ısınması önlenebilmektedir.

Toryum oksit ve zirkonyum oksit ile alaşımlandırılmış elektrodlar oldukça geniş bir

çalışma aralığında uç biçimlerini korurlar, buna karşın saf tungsten elektrodların uç

kısmında daha önceden de bahsedilmiş olduğu gibi yarı küresel bir erimiş tungsten

damlacığı oluşur, bu bakımdan saf tungsten elektrod halinde uç biçimini belirli bir iş için

belirlemekte uygulamada çok sık başvurulan bir yöntem şudur: elektrod ucu çapın 3

ila 5 katı bir boyda taşlanarak konikleştirilir, ve bu elektrod ile öngörülen koşullarda,

bir deney parçası üzerinde kaynağa başlanır elektrodun uç kısmı eriyerek

damlamaya başlar, elektrodun uçunda stabil, yarımküre biçiminde erimiş tungsten

damlacığı oluştuğunda işleme son verilir ve elektrod ucunda o koşullar için ideal

biçim elde edilmiştir.

Otomatik TIG kaynağı uygulamalarında elektrod uçlarının taşlanarak konikleştirilmesi

makina ile yapılmalı ve bu şekilde sürekli hep aynı uç formu elde edilerek kaynak

dikişinin üniformluğu sağlanmalıdır.

39

2.18. Birinci Derecede Ayarlanabilir Parametreler

2.18.1. Kaynak akım şiddeti

Önceden ayarlanan parametrelerden sonra kaynak dikişinin biçimine en önemli etkiyi

kaynak akım şiddeti yapar. Kaynak akım şiddeti makine üzerinde bulunan bir düğme

yardımı ile kolaylıkla ayarlanabilir; bazı tür otomatik makinelerde bu ayar kaynak

programı tarafından yapılır. Erimeyen elektrodun türü, çapı, akımın türü, kaynak

pozisyonu, ağız biçimi, parçanın kalınlığı ve kaynak akım üretecinin gücü akım şiddeti

seçimini sınırlayan faktörlerdir. Kaynak akım şiddeti kaynak dikişinin nüfuziyetini ve

erime miktarını etkileyen en etkin faktördür.

Tablo 2.6. Tungsten elektrod uç biçimleri ve uygulama yerleri (DVSMerkblattO911,teil 1)

Simge Uç Biçimi Kaynak Yöntemi

Akım Türü

Tungsten Elektrod

DİN 32558 Açıklama

T1G ve Plazma Kaynağı

Max20A DAE.N

W WT10...WT 40 WZ4.«WZ8

WL

Uç hazırlama uygulanmadan

A

TIG ve Plazma Kaynağı

Max20A DAE.N

W WT10...WT 40 WZ 4... WZ 8

WL

Düşük akım şiddeti ile

uygulamalarda

B

TIG D-AEN: WT 1O...WT 40

Normal akım şiddeti ile

uygulamalarda, elektrod ucu yuvarlatılmış

C

Plazma 20 A.'den yüksek

akım şiddetinde

DALN. WT20 WL10

Elektrod ucu kesik koni biçiminde

D

TIG AA W WT10

Özelikle Al ve alaşımları için

E

TIG DAE.P. Tüm türler ve özellikle WT 10J/VT 40

Yalnız doğru akım ve elektrod pozitif kutupta

haü için

40

Diğer faktörler sabit kalmak koşulu ile kaynak akım şiddetinin artması kaynak dikişinin

nüfuziyetinin ve boyutlarının artmasına neden olur; aşırı yükselmesi halinde

nüfuziyet aşırı derinleşir, yanma olukları artar ve kaynak dikişi düzgünlüğünü

kaybeder. Diğer ayarlar değiştirilmemek koşulu ile akım şiddetinin azaltılması dişin

nüfuziyetinin ve boyutlarının azalmasına neden olur. Aşırı derecede düşük akım ile

çalışmada kaynak dikişinde çok zayıf bir nüfuziyet, erime azlığı ve kaynak metali

yığılması görülür.

2.18.2. Ark gerilimi (ark boyu)

Ark gerilimi kullanılan koruyucu gazın türü ile ark boyuna bağlı olarak değişir. El ile

yapılan kaynakta ark boyu kaynakçı tarafından ayarlanır; otomatik kaynak halinde ise

elektrod ucu ile iş parçası arasındaki mesafe değiştirilerek ark gerilimi ayarlanır.

Koruyucu gazın ark gerilimi üzerine etkisi vardır aynı ark boyunda helyum gazı

kullanılması halinde daha yüksek ark gerilimi elde edilir. Bununla beraber ark

gerilimine en büyük etki ark boyu tarafından yapılmaktadır uzun ark yani yüksek ark

gerilimi ile çalışma halinde nüfuziyet azalır, koruyucu gaz kaynak banyosunu

gerektiği gibi koruyamaz, kaynak dikişi gözenekli olur ve renklenme gösterir. Ark

boyunun kısalması halinde nüfuziyet ve elektrodun kaynak banyosundan kirlenme riski

artar; ayrıca aşırı ısınmadan ötürü torcun gaz lülesi ile elektrodun servis ömrü kısalır.

2.18.3. Kaynak hızı

Burada kaynak hızından kastedilen kaynak arkının iş parçası üzerindeki hızıdır. Aynı

akım şiddeti ve ark gerilimi halinde hızın azalması parçaya olan ısı girdisini arttırır.

Hızın artması nüfuziyetin eriyen kaynak metalinin birim kaynak boyunda azalmasına

neden olur. El ile yapılan kaynakta kaynak hızı kaynakçı tarafından işin gereğine göre

ayarlanır, otomatik makine ile yapılan işlerde hızın ayarlanması önemli bir konudur.

Aşırı hız, kaynak dikişinin nüfuzîyetinin ve boyutlarının azalmasına şeklinin

bozulmasına, çok yavaş hız da kaynak dişinin ebatlarının aşırı artmasına ve dikiş üzerine

kaynak metali taşmasına neden olur.

2.19. İkinci Derecede Ayarlanabilir Parametreler

2.19.1. Elektrod açıları

Elektrodun iş parçası ile yaptığı açı da kaynak dikişinin biçimini etkileyen

41

faktörlerdendir. Otomatik TIG kaynağında çalışma açısı 0° olarak belirlenir. El ile

yapılan kaynakta bu açı 20° civarındadır. Hareket açısı el kaynağında normal

koşullarda 20° ila 30° civarındadır. Bu açı 0° 'ye doğru yaklaştıkça nüfuziyet azalır

ve doldurma kaynağında tercih edilir açının artması ise kaynak dikişinin yüksekliğinin

artmasına neden olur. Hareket açısının negatif olması halinde kaynak dikişinin

nüfuziyeti azalır ve genişliği artar, hareket açısı yalnız otomatik kaynak yönteminde

negatif olarak seçilebilir. El ile yapılan TIG kaynağı uygulamalarında elektrod açısı

kaynakçıdan kaynakçıya bir miktar farklılık gösterir.

2.19.2. Elektrod serbest uç uzunluğu

Elektrod serbest uç uzunluğu erimeyen elektrodun torç gaz lülesi dışında kalan

kısmının uzunluğudur ve genelde bu elektrod çapının 1 veya 2 katı olarak seçilir.

Elektrodun ucunun uzunluğunun büyümesi elektrodun kaynak banyosu ilave kaynak

metali tarafından kirlenme riskini ve kaynak banyosunun koruyucu gaz tarafından

yeterince korunmama tehlikesini arttırır. Elektrod serbest ucunun kısa tutulması

halinde ise torcun gaz lülesinden yansıyan ışınlar elektrodun aşırı ısınmasına neden

olur. Uzun serbest uç daha ziyade iç köşe dikişleri. V ağzı açılmış kalın parçaların

kök pasolarında gaz lülesi parçaya değmeden kaynak edebilmek ve çok kısa boylu

ark ile çalışmada kaynakçının banyoyu görerek kontrol edebilmesi amacı ile tercih

edilir. Uzun serbest elektrod ucu ile çalışma elektrodun kirlenme riski yanısıra gaz

sarfiyatını da arttırdığından gerekmeyen hallerde kullanılmaması önemle önerilen bir

konudur.

2.20. Yarı Otomatik TIG Kaynağı

Yarı otomatik TIG kaynak yönteminde, aynen MIG-MAG kaynak yönteminde olduğu

gibi, kaynak dolgu metalini kaynak bölgesine ileten ve ek kaynak metali miktarını

kontrol altında tutan bir tertibat vardır. Ufak bir elektrik motoru ile tahrik edilen bu

tertibat, tel halindeki kaynak metalini kangalından sağarak, ayarlanmış bir hız ile

esnek bir kılavuz içinde torcun uç kısmına dıştan takılmış bulunan bir meme ile ark

bölgesine sevk eder ve tel orada eriyip esas metal ile de karışarak kaynak metalini

oluşturur. Torç üzerine yerleştirilmiş bir buton veya tetik yardımı ile telin ilerlemesi

durdurulup yeniden başlatılabilir.

TIG kaynak yönteminde tel besleme tertibatları soğuk tel besleme ve sıcak tel besleme

42

olmak üzere iki türdür. Sıcak tel besleme tertibatında tel kaynak akım üretecinden

veya ayrı bir AA üretecinden alınan akım yardımı ile kaynak banyosu içine daldırılmış

olan kaynak teli ısıtılır ve bu şekilde yöntemin erime gücü arttırılarak MIG-MAG

kaynak yöntemi seviyesine yaklaştırılmış olur. Sıcak tel yöntemi genellikle az alaşımlı

çelikler, paslanmaz çelikler, nikel alaşımları ve bakırın mekanize kaynağında önemli

bir uygulama alanına sahiptir.

2.21. TIG Nokta Kaynağı

TIG nokta kaynağı genel olarak bir tabanca biçimli, su soğutmalı ve gaz nozulunun

dudakları tırtıklı bir torç yardımı ile manuel olarak uygulanır. Bazı özel

uygulamalarda robot tarafından kumanda edilenleri de vardır. Burada nozul nokta

kaynağının çevresine uygun bir biçimde boyutlandırılmıştır; torç birbiri üstüne

bindirme olarak yerleştirilmiş iki saç levha üzerine kuvvetle bastırılır, üst parçaya temas

eden nozul bu şekilde iki parça arasındaki aralığın ortadan kalmasını sağladığı gibi,

iş parçası ile tungsten elektrod arasındaki mesafeyi de tayin eder. Bu yöntemde

D.A.E.N (Doğru Akım Elektrod Negatif) ve AA (Alternatif Akım) kullanılabilir. Torcun

tetiği çekildiğinde gaz akımı başlar hemen akabinde ark tutuşur üst parçada erime

başlar, kaynak banyosu kafi derecede derinleşip alt parçada da erime başlayınca akım

kesilir, katılaşma sona erinceye ve parça önceden belirlenmiş bir sıcaklığa kadar

soğuncaya kadar torcun konumu korunur ve gaz akımı devam eder. Parçanın

malzemesi ve kalınlığına bağlı olarak eldeki datalardan yararlanarak akım şiddeti, ark

süresi ve tutma süresi belirlenir ve tüm bunlar makine üzerinde programlanır ve tüm

saykıl otomatik olarak makinenin kumandası altındadır. Otomatik zaman kumandası

olmayan makineler ile bu kaynak uygulandığında başarı şansı sınırlıdır.

Şekil 2.10. TIG Nokta kaynağının prensip şeması

43

44

3. BÖLÜM

ERİYEN ELEKTROD İLE (MIG/MAG) KAYNAĞI

İlk defa ABD'de alüminyum ve alaşımlarının sonra da sırası ile yüksek alaşımlı

çeliklerin, bakır ve alaşımlarının, karbonlu çeliklerin kaynağında kullanılmış olan MSG

(Metal İnert Gas) kaynak yönteminde ark helyum veya argon gibi asal bir gaz

atmosferi altında yanar. Bu yönteminin TIG yönteminden farkı arkın iş parçası ve

kaynak metali ikmalini sağlayan eriyen bir elektrot arasında oluşturulmasıdır.

Bir MIG kaynak donanımı şu kısımlardan oluşur:

• Bir kaynak tabancası.

• Tel şeklindeki elektrot ve muhafazasını kaynak kablosunun, soğutma suyu

giriş ve çıkış elemanlarını bir arada tutan metal spiral takviyeli hortum.

• Tel şeklindeki elektrodun hareketini sağlayan tertibat.

• Kaynak akımının geçişini, soğutma suyunun devreye girişini, koruyucu gazın

akışını ve telin hareketini sağlayan kumanda dolabı.

• Kaynak akım üreteci.

• Üzerinde basınç düşürme ventili ve gaz debisi ölçme tertibatı bulunan koruyucu

gaz tüpü.

Şekil 3.1. MIG kaynak donanımı blok şeması

45

Şekil 3.2. Çeşitli tip MIG kaynak donanımları

MIG kaynak yönteminde doğru akım kullanılır ve elektrodun kolaylıkla eriyebilmesi ve

prodüktivitenin arttırılması açısından ötürü, örtülü elektrotla yapılan elektrik ark

kaynağına nazaran daha yüksek bir akım yoğunluğu ile çalışılır. Ark boyunun sabit

46

kalması için sürekli olarak; eriyen kaynak metali miktarına göre elektrot telinin

kaynak donanımı tarafından otomatik olarak ilerletilmesi, bu yöntemde kaynakçının

çalışma şartlarını kolaylaştırır, örtülü elektrotla, yapılan ark kaynağının aksine bu

yöntemde kaynakçının yetiştirilmesi bir sorun yaratmaz. Yalnız bu yöntemde akım

yoğunluğunun yüksekliği dolayısı ile kuvvetli bir ışınım oluştuğunda gözlerin ve

cildin korunması için gereken önlemler alınmalıdır.

3.1. Koruyucu Gazlar

Bütün koruyucu gaz kaynak yöntemlerinde olduğu gibi MIG yönteminde de koruyucu

gazın ark bölgesini tamamen örtmesi ve atmosferin olumsuz etkilerinden koruması

gerekir.

Ark atmosferinin karakteri, kullanılan çeşitli gaz ve gaz karışımlarına bağlı olarak

değişir. Argon, helyum gibi asal gazların meydana getirdikleri ark atmosferinin nötr

bir karakter göstermesine karşın, argon gazına oksijen veya karbondioksit gibi aktif

gazların karıştırılmasıyla ark atmosferine oksitleyici bir karakter kazandırabilir.

Hidrojen gazının karıştırılması halinde ise redükleyici bir gaz atmosferi oluşur. Argon

gazına oksijen veya karbondioksit gazlarını karıştırılması ile oluşan exzoterm bir

reaksiyon neticesinde kaynak banyosunun sıcaklığı yükselir ve yüzey gerilimi zayıflar.

Böylece kaynak banyosunun akıcılığı yükseltilmiş ve gazı giderilmiş olur. Ayrıca,

koruyucu gazın oksijen içermesi düşük akım yoğunluklarında da ince taneli ve kısa

devresiz damla geçişinin (Spray ark) oluşmasına yardımcı olur.

Çeliğin MIG kaynağında argon gazına oksijen ve karbondioksit karıştırılmaktadır.

Böylece oksijen kolay eriyen oksitlerin oluşumunu hızlandırarak, eriyen elektrot

telinden düşen damlaların yüzey gerilimini zayıflatmakta ve ince taneli bir metal

geçişi sağlamaktadır.

Oksijenin, oksitleyici etkisi oksijene karşı büyük bir afinitesi olan mangan, silisyum,

alüminyum, titanyum, zirkonyum gibi alaşım elementlerinin kaynak telindeki

miktarının arttırılması ile dengelenir. Koruyucu gazların farklı kimyasal ve fiziksel

özelliklerinden dolayı, düzgün ve sakin yanışlı bir ark ile kaynak yapabilmek için, her

bir gaza belirli bir ark gerilimi ve akım şiddeti uygulamak gerekmektedir. Örneğin;

karbondioksit molekülünün ayrışması için yüksek akım yoğunluğuna gerek vardır.

Bunun neticesi olarak iri taneli, sıçramalı bir damla geçişi meydana gelir ve derin

47

nüfuziyetli kaynak dikişleri elde edilir. Bununla beraber bazı metal ve alaşımların

kaynağında argon gazında çok düşük derecede bir safiyetsizlik bulunması, kaynak

dikişinde oksit, nitrür ve gözenek oluşmasına sebep olmaktadır.

Asal gazlar, kabuklarındaki bütün yerlerin elektronla dolu olması, diğer bir deyimle

dış kabuğun kapalı olması dolayısı ile diğer elementlerin atomları ile elektron

alışverişinde bulunmazlar; yani kimyasal bir reaksiyon meydana getiremezler.

Koruyucu gaz kaynağı yöntemlerinde, asal gaz olarak helyum ve argon kullanılır.

Argon gazı içinde oluşan arkın gerilim düşümü diğer koruyucu gazlara nazaran daha

azdır. Ayrıca argonun ısı iletme kabiliyetinin de zayıf olması dolayısı ile ark sütunu

daha geniş ve sıcaklığı bilhassa dış kısımlarda düşüktür. Sütunun merkezinde gerek

metal buharları ve gerekse damla geçişi dolayısı ile sıcaklık daha yüksektir. Bu

bakımdan argonu koruyucu gaz olarak kullanarak yapılmış kaynak dikişlerinde

nüfuziyet dikişin merkezinde derin, kenarlarda azdır. Al ve Cu gibi metallerin kaynağı

için uygun olan argon, çelikler halinde ancak başka gazlarla karıştırılarak

kullanıldığında iyi neticeler vermektedir. Helyum'un havadan çok hafif olması gaz

sarfiyatını çok arttırmaktadır. Örneğin; yatay pozisyonda aynı şartlarda argonun

yaptığı korumayı sağlamak için 3 misli helyuma ihtiyaç vardır. Helyum atmosferi, ısıyı

iyi ilettiğinden, bu gazın koruyucu gaz olarak kullanılması halinde nüfuziyeti iyi

kaynak dikişleri elde edilir. Ark geriliminin düşümü de argona nazaran yüksek

olduğundan, helyum atmosferinde oluşan kaynak arkı daha yüksek enerjilidir. Bu bakımdan

ısıyı iyi ileten metallerin kalın kesitlerinin kaynağında ekseriya ön ısıtma gerektirmez.

He ve Ar karışımı koruyucu gaz olarak yukarıda belirtilmiş olan özelliklerini karışım

oranına göre gösterirler. Argon gazına az miktarda Oksijen, çeşitli oranlarda CO2

ilave ederek karışım gazlar elde edilir. Oksitleyici karakterdeki bu gazlar sadece

çeşitli çeliklerin kaynağında kullanılır.

Karbondioksit atmosferi altında yapılan, diğer bir deyimle karbondioksiti koruyucu gaz

olarak kullanılan kaynak yöntemine Metal Activ Gas kelimelerinin baş harflerinden

faydalanılarak MAG adı verilmiştir.

Alüminyum, magnezyum ve alaşımları gibi kolaylıkla oksitlenen malzemelerin

kaynağında CO2, gibi aktif bir gazın kullanılmamasına rağmen, bu gaz çeliklerin

kaynağında yeni imkanların ortaya çıkmasına sebep olmuştur.

48

Karbondioksit, argon gibi monoatomik elementer bir gaz olmadığından, arkın yüksek

sıcaklığında karbonmonoksit ve oksijene ayrışır. Serbest kalan oksijen kaynak

banyosundaki elementlerle birleşir; ark sütünü içinde iyonize olan gaz kaynak

banyosuna doğru gelir ve bir miktarı tekrar karbondioksit haline geçer ve dolayısı ile

ayrışma esnasında almış olduğu ısıyı tekrar verir. Bu da dikişin nüfuziyetinin

artmasına yol açar. Banyo içinde ayrıca serbest oksijenin oluşturduğu demir-oksit

mangan, silisyum ve karbon tarafından redüklenir. Mangan ve silisyum kaybı kaynak

telinin bileşimi tarafından karşılanır. Bu bakımdan çeliklerin kaynağında MIG kaynak

telleri, MAG yönteminde kullanılamaz.

MAG kaynağında, kaynak işlemi esnasında bir miktar alaşım elementi oksidasyonla

kaybolduğundan, dikişin üzerinde çok ince bir cüruf tabakası oluşur ve bu da çok

kolay bir şekilde kalkar. Günümüz endüstrisinde MAG kaynak yönteminde kullanılan

kaynak telleri şu şekilde gruplanabilir.

• Alaşımsız teller; bunlarda sadece mangan ve silisyum miktarı normal çeliklere

nazaran biraz daha fazladır.

Şekil 3.3. Koruyucu gaz cinsine bağlı olarak çeşitli metallerde nüfuziyetin değişim

• Alaşımlı teller; bunlar özel bileşimde olup özel işler için geliştirilmişlerdir, ayrıca

zirkonyum ve titanyum gibi dezoksidasyon maddeleri içerirler.

• Kenetli teller; bunlar ince bantların bir dekapanla birlikte sarılması ile elde

edilmişlerdir. Alaşımlama dekapan tarafından sağlanır.

49

Günümüzde MIG kaynak akım üreteçleri 600 Amper 'e kadar çeşitli güçlerde imal

edilmektedirler.

Sabit gerilimli diye isimlendirilen bu kaynak akım üreteçlerinde, gerilimin tamamen

sabit tutulması mümkün değildir. Her 100 A için azami 7 V kadar ark gerilimi

düşümüne müsaade edilir; Kaliteli üreteçlerde bu değer 2 ilâ 5 V arasındadır.

Tablo 3.1. MIG Kaynak yönteminde kullanılan koruyucu gazlar

Gazın Kaynak Gazın İşareti Gazın usulü Karakteri DİN 32526 Bileşimi Kullanma Yeri

1.1 Ar % 100 Çelik haricinde bütün

metal ve alaşımları 1.2 He °/o 100 Cu ve Al alaşımları 1.3 He °/o 25-75

MIG

Asal

Asal

Asal Ar kalanı Cu ve Al alaşımları

M. 1.1 O2 % 1... 3 Paslanmaz Çelikler

Ar kalanı M. 1.2 CO2 % 2... 5 Paslanmaz Çelikler

Ar kalanıM. 1.3 CO2 % 6... 14 Alâşımsız ve az alaşımlı

Ar kalanı çelikler M. 2.1 CO2 % 15... 25 Alaşımsız ve az alaşımlı

Ar kalanı çelikler (özlü elektrod ile)M. 2.2 CO2 % 5... 15 Alaşımlı ve az alaşımlı

O2 % 1... 3 çelikler Ar kalanı

M. 2.3 . O2 % 4... 8 Alaşımsız ve az alaşımlı Ar kalanı çelikler, paslanmaz çelikler

M.3.1 CO2 % 26... 40 Alaşımsız ve az alaşımlı Ar kalanı çelikler

M. 3.2 CO2 °/o 5... 20 Alaşımsız ve az alaşımlı 0, % 4... 6 çelikler Ar kalan.

M.3.3 O2 % 9... 12 Alaşımsız çelikler

Karışım

Gaz

lar

Hafif

Oksitleyici

Oksitleyici

Kuvvetli

Oksitleyici

Ar kalanı

MAG C CO2 °/o 100 Alaşımsız ve az alaşımlı çelikler

50

Şekil 3.4. Koruyucu gaz cinsinin ark ve kaynak dikişine etkisi

C Si Mn P ≤

S ≤

Cu ≤

Ni ≤

≤

SGRl 0,05 . -0,12 0,2 ...0,6 0,1... 1,4 0,03 0,03 0,35 0,7 Cr O.15V 0,05

Zr-Ti 0,02Mo 0,15

SGBI 0,05.. .0,12 0,15 ...0,45 0,4... 1,6 0,03 0,03 0,35 0,7 Al 0,02 Mo

0,15

Şekil 3.5. MAG kaynağında kullanılan kenetli tel elektrodlar

51

Tablo 3.2. Yumuşak çeliklerin kaynağında kullanılan MAG kaynak telleri

Tablo 3.3. Alüminyum ve alaşımlarının MIG Kaynağında kullanılan elektrodlar.

Esas Malzeme Kaynak Teli Al 99,8 Al 99,5 S-AI 99,5AlMn AlMgMn AIMg3 AIMg5 S-AIMg5AIMgSi AIZnMg Al 99,5 AIMgSi S-AISi5AIZnMg AIMgMn AIMg3 S-AIMg4,5MnAlmg5 AIZnMg

Bu tip kaynak akım üreteçlerinde iç ayar diye isimlendirilen ∆l ark boyu ayar skalası

vardır. Bu tip üreteçlerde ark gerilimi ve tel ilerleme hızı ve buna bağlı olarak da akım

şiddeti ayarlanır. Bu tür makinalarda tel ilerletme motoru, seçilmiş sabit bir devirle

döner, yani diğer bir deyimle tel hızı sabittir.

Kaynak esnasında herhangi bir nedenle ark boyu uzadığı zaman Şekil 3.7'de

görüldüğü gibi akım şiddeti büyük miktarda azalır. Buna bağlı olarak eriyen tel miktarı

52

azaldığından ark normal boyuna döner; aksi halde, yani ark boyunun kısalması

halinde ise akım şiddeti süratle artar; eriyen tel miktarı da buna bağlı olarak

artacağından neticede de ark boyu normale döner (Şekil 3.7).

Bu kaynak yönteminde görüldüğü gibi ark boyunun ayarlanması yarı otomatik kaynak

halinde dahi, kaynakçının melikesine veya dikkatine bırakılmamıştır. Ark boyu kaynak

akım üretecinin yatay karakteristiği sayesinde kendinden ayarlanmaktadır.

Şekil 3.6. MIG - MAG Akım üreteci ve ayarlar

53

Şekil 3.7. ∆t ayarı ile ark boyunun kaynak süresince sabit kalması.

3.2. Çalışma Tekniği

Prensip olarak bilinen kaynak bağlantı (dikiş) şekilleri MIG yöntemi ile de kaynak

edilebilir. Yatay pozisyondaki dikişler hem el hem de otomatik olarak kaynak

edilebilir. Buna karşın zor pozisyonlarda yalnız el kaynağı kullanılır. Genel anlamda

MIG yönteminde uygulanacak kaynak tekniği, kaynaklanan malzemenin cinsine, ısıl

iletkenliğine, ağız şekline ve kaynak pozisyonuna bağlıdır.

Kaynak dikişinin yüksekliği, genişliği ve nüfuziyeti aynı hamlaç tutuluşunda kaynak

gerilimini, kaynak akım şiddetini ve kaynak hızını değiştirerek ayarlanabilir. Akım

şiddeti yükseldikçe nüfuziyet artar, buna karşın dikiş genişliği yüksekliği azalır.

Kaynak geriliminin ve hızının yükselmesi de, dikişin genişliğine ters yönde etkir.

Kaynak hamlacı, kaynak yönüne ters doğrultuda en fazla 30° lik bir eğimle tutularak

kaynak yapılıyorsa kaynakçı, kaynak banyosuna ve elektrodun erime işlemine kolayca

bakabilir. Eğer bu meyil fazlalaşırsa nüfuziyet azalır ve dikiş de incelir. Bu durumda,

54

kaynak hızının arttırılması gerekir, aksi halde kaynak banyosunun önünde bir yığılma

meydana gelir ve aynı zamanda da dikişte kalıntı ve gözenekler olur. Hamlaç

eğiminin artması diğer yönden koruyucu gaz akımının şeklini de etkilediğinden,

koruyucu gazın koruma etkinliği azalır.

Derin bir nüfuziyetin gerekli olduğu kalın kaynak dikişleri hamlaca kaynak yönünde

en fazla gene 30°'lik bir meyil vererek elde edilir. Bu durum bilhassa tam otomatik

MIG-MAG kaynak yönteminde uygulanır.

Yüksek akım şiddeti ile yapılan kaynak işlemlerinde ark üflemesi zaman zaman ciddi

bir mahzur oluşturur. Bu olaya mani olmak için parçanın kutuplanmasında gereken

itina gösterilmelidir.

Şekil 3.8. Hamlacın meyline göre dikiş formunun değişimi.

MIG kaynak yönteminde güvenilir kaynak bağlantısı elde edebilmek için ayarlanması

gereken kaynak parametrelerinin başında akım şiddeti ve gerilimi gelir. Sabit gerilimli

veya diğer bir deyimle yatay karakteristikli kaynak akım üreteçlerinde bu iki

parametre birbirlerinden bağımsız olarak ayarlanabilir.

Kaynak gerilimi, akım üretecinin ince ve kaba ayar düğmelerinden kademeli olarak

veya bazı özel tiplerde ise potansiyometre ile kademesiz olarak ayarlanabilir.

Kaynak akım şiddeti ise MIG kaynak akım üreteçlerinde tel ilerletme düğmesinden

ayarlanır. Seçilmiş olan gerilim ve akım şiddetinin dikiş formu ve ark şekli üzerine

etkileri Şekil 3.10'da gösterilmiştir. Uygun seçilmiş bir çalışma noktası arkın sakin ve

kararlı bir şekilde yanışı ile kendini belli eder. Bir MIG kaynak akım üretecinde sabit

gerilim karakteristik ayar imkanı ne kadar fazla olursa optimal çalışma noktasının

55

saptanması da o derece kolay olur. Genel olarak standart akım üreteçlerinde 3 kaba

ayar ve 5 adet de ince ayar vardır bu da toplam 15 kademede gerilim ayar olanağı

sağlar.

Kaynak işlemi esnasında metal damlacıklarının geçiş özelliğine göre çalışma

karakteristiği seçimi ile 14 ila 24 V arasında kısa ark, 23 ila 34 V arasında ise uzun ve

sprey ark (duş şeklinde damla geçişi) elde edilir. 18 ila 28 V arasında ise uzun ve

kısa ark arası bir damla geçişi karşılanır. Damla geçişine bağlı olarak akım yoğunluğu

kısa ark halinde 125 A/mm2 den küçük, uzun ve sprey ark haline ise bu değerden

büyük olmalıdır.

Normal MAG - Kaynağı Kısa ark boyu ile yapılan kaynak Kaynak teli çapı

(mm) Akım Şiddeti (Amper)

Ark gerilimi(Volt)

Erime gücü i kg; saat)

Akım şiddeti

(Amper)

A/k gerilimi (Volt)

Erime gücü (kg/saat)

0,6 0,8 1,0 1,2

- 140-130 180-240 220-300

- 22-25 24-26 25-29

- 2.0-2.8 2.4-3.3 2.3-4.5

40-80 70-120 90-130

120-150

13-16 14-19 17-20 18-23

0.5-0.9 0.3-1.6 1,2-1.9 1.5-2.2

Şekil 3.9. Kısa Ark ve Uzun Ark ile yapılan MAG kaynağında arkın davranışı.

56

Şekil 3.10. MAG kaynağında kaynak parametreleri ile dikiş formunun değişimi

Arkın şekli sadece gerilim ve akım şiddetinin yukarıda verilmiş olan salt değerlerine

bağlı değildir, elektrod malzemesi, serbest tel mesafesi ve koruyucu gazın cinsi gibi

faktörlere de bağlıdır.

57

Eriyen elektrod ile koruyucu gaz kaynağında gerek kaynak parametrelerinin hatalı

seçilmesi ve gerekse de uygulama esnasındaki hatalı davranışlardan ötürü ortaya

çıkan birtakım kaynak hataları ile karşılaşılır. Bu hataların oluşum nedenleri ve

giderilme çareleri Şekil 3.18, Şekil 3.19 ve Şekil 3.20'de gösterilmiştir.

Bütün eritme kaynak yöntemlerinde olduğu gibi MIG ve MAG kaynak yönteminde de

parçaların kaynaktan evvel hazırlanmaları gereklidir; bu yöntem için önerilen kaynak

ağız formları Şekil 3.22 ve Şekil 3.23‘de verilmiştir.

Alüminyum, bakır ve alaşımları ile paslanmaz çeliklerin kaynağında MIG, az alaşımlı

çeliklerin kaynağında da MAG yöntemi ekonomik ve teknolojik kolaylıklar

sağladığından günümüzde büyük çapta uygulama alanı bulmaktadır.

Şekil 3.11. MIG - MAG kaynağında gaz sarfiyatı tel çapı, lüle çapı ve akım şiddeti arasındaki bağıntı.

58

yükselir Akım şiddeti Azalır artar Ark gerilimi Yükselir artar Nüfuziyet Azalır az sıçrama Fazla

artar kontak borusu Azalır ısınması

Şekil 3.12. Serbest tel uzunluğunun dikiş formuna etkisi (şematik)

Şekil 3.13. Serbest tel uzunluğunun uygun değerleri

59

Şekil 3.14. Kaynak pozisyonuna göre dikiş formunun değişimi

Şekil 3.15. Yukarıdan aşağıya dik kaynak halinde, nüfuziyetin kaynak hızı ile değişimi

60

Şekil 3.16. Kaynak pozisyonuna göre kaynak parametrelerinin seçimi

azalır Erime gücü büyürartar nüfuziyet azalıralçalır Dikişli tırtılı yükselir azalır Sıçrama fazlalaşır oluşur Alüminyum

kaynağında oksit temizleme

oluşmaz

Şekil 3.17. Kutuplamanın dikiş formuna etkisi

61

Yanma olukları

Şekil 3.18. Yanlış kaynak parametrelerinin seçilmesi veya hatalı hamlaç hareketinin sebep

olduğu kaynak hataları

Ark fazla uzun Kaynak hızı çok yüksek Hamlaç salınım yapmamış Hamlaç dik tutulmamış Hamlaç yana eğik tutulmuş Kuvvetli oksitleyici bir koruyucu gaz kullanılmış

Ark gücü çok fazlaArk fazla uzun Tel ilerleme hızı kafi değil Kaynak hızı çok az Dikiş fazla kalın Uygun olmayan kaynak pozisyonu

Ark gücü çok fazla Ark gerilimi çok büyük Salınım hareketi az Dikiş kenarında durma az Hamlaç hareketi yanlış Kaynak hızı fazla

62

Kaynak gerilimi az Akım şiddeti düşük

Kaynak hızı çok yüksek

Ark boyu fazla uzun

Şekil 3.19. Yanlış kaynak parametrelerinin seçilmesi veya hatalı hamlaç hareketinin

sebep olduğu kaynak hataları

Yanlış hazırlanmış

kaynak ağzı

Hatalı bindirme

63

Şekil 3.20. Yanlış kaynak parametrelerinin seçilmesi veya hatalı hamlaç hareketinin sebep

olduğu kaynak hataları

Erime gücü yüksek

Kaynak hızı çok yavaş

Hamlaç eğimi çok fazla

Parça fazla kalın

Kaynak ağzı fazla geniş

Hamlaç gereksiz yere

yana eğilmiş

Kaynak telinin uç kısmı

eğilmiş

Kaynatılan parçanın

konstrüksiyonunun

sebep olduğu hata

64

Kaynak pasosunun hatalı çekilmesi

Şekil 3.21. Yanlış kaynak parametrelerinin seçilmesi veya hatalı hamlaç hareketinin sebep

olduğu gözenekler ve nedenleri

Hamlacın fazla eğik tutulmasının neden olduğu gözenekler

Uzun serbest el boyunun neden olduğu gözenekler

Hava akımının neden

olduğu gözenekler Parça yüzeyindeki kir ve yağın

neden olduğu gözenekler

65

Şekil 3.21. Yanlış kaynak parametrelerinin seçilmesi veya hatalı hamlaç hareketinin

sebep olduğu gözenekler ve nedenleri

Ark üflemesinin neden

olduğu gözenekler İç kısımda hapsolmuş gazın

neden olduğu gözenekler

Hatalı paso şeklinin neden

olduğu gözenekler

Kaynak banyosunda

gözenek oluşumu

Koruyucu gaz debisi fazla

Koruyucu debisi az Serbest tel uzunluğu fazla

66

Şekil 3.21. Yanlış kaynak parametrelerinin seçilmesi veya hatalı hamlaç hareketinin sebep olduğu gözenekler ve nedenleri

Gaz lülesi ufak Gaz lülesi tıkanmış

Kontak memesi eğrilmiş Soğutma suyu koruyucu

gaza karışıyor

Lüle, kısmen tıkanmış veya izolasyon ringi hatalı monte edilmiş

Segregasyon bölgelerinin neden olduğu gözenekler

67

S mm b

mm c mm a

1…4

0…0,25 s - -

5…10

<1,0 - -

5…12

<1,0 2,5 90o

5…20

<1,0 2,5 60o

>10

<1,0 2,5 90o

>10

<1,0 3 60o

>6

5…10 2 40o

>18

5…7 5 70o

>30

- - 90o

Şekil 3.22. MIG kaynağında kullanılan kaynak ağız şekilleri (Alüminyum için).

68

S mm

b mm

c mm

a

<2

- - -

<2

- - -

<2

2,5 s - -

<1,5 - - -

<4

0,5 s…1 s - -

<10

0…0,5 s - -

>4

2,5…4 1 <50o

>8

- 2…4 <50o

>5

>6 - <50o

>10

0…4 2…4 <50o

>10

- - <50o

Şekil 3.23. MAG kaynağında kullanılan ağız şekilleri.

69

- - -

3…4 2 40o

0…4 0…3 40o

Şekil 3.23. MAG kaynağında kullanılan ağız şekilleri.

70

Şekil 3.24. MAG kaynağı için tavsiye edilen altlıklar

3.3. MIG-MAG Kaynak Yönteminin Üstünlükleri

Bir yarı otomatik kaynak yöntemi olan MIG-MAG, kaynağın bir üretim yöntemi olarak

kullanılması halinde, örtülü elektrod ile yapılan elektrik ark kaynağına nazaran çok

büyük üstünlükler göstermektedir. Günümüz endüstrisinde en fazla kullanılan bu iki

yöntemi çeşitli bakımlardan karşılaştırdığımızda şu hususlar belirgin bir şekilde

ortaya çıkmaktadır:

71

3.3.1. Kaynak dikişinin ağırlığı:

Bütün eritme kaynağı yöntemlerinde, kaynak dikişinin ağırlığı, eriyen metal miktarının

dolayısı ile enerji sarfiyatının bir göstergesidir. Kaynak dikişi kaynak metali ve esas

metalin kesiti boyunca değişen oranlarda bir karışımdır, elektrod miktarı ise kaynak

maliyetini etkileyen en önemli faktördür.

MAG kaynağında kullanılan kaynak telinin örtülü elektrod ile karıştırıldığında oldukça

ince olması, daha dar bir kaynak ağzı içinde çalışabilme olanağını sağlamaktadır

Elektrik ark kaynağında 60° olan kaynak ağız açısı ve takriben elektrod çekirdek teli

çapına eşit alınan kök aralığı, MAG kaynağı halinde küçülmektedir. MAG kaynağında

ağız açısı azami 50° olarak alınmakta ve bazı hallerde bu değer 30°’ye kadar

düşürülmekte ve ayrıca kök aralığı da 1 mm. civarında alınabilmektedir; bu şekilde

eriyen bölge ufalmakta ve dolayısı ile de ilave metalden çok büyük bir tasarruf

yapılabilmektedir.

Elektrik ark kaynağında, kaynak ağız açısının 60°'den daha küçük alınması, dikişin

kök kısmında cüruf olmasına karşın, MAG yönteminde konstrüksiyonun elverdiği

hallerde ağız açısının 30°'ye kadar düşürülmesi halinde dahi hatasız kaynak dikişi

elde edilebilmektedir.

3.3.2. Elektrik enerjisi tüketimi:

MIG-MAG yönteminde, kaynak dikiş hacminin elektrik ark kaynağına göre daha

küçük olması, elektrik enerjisinin tüketiminin azalmasına neden olmaktadır, zira

eriyen metal miktarı birim dikiş boyunda daha az olmaktadır. Ayrıca aynı akım

şiddetinde, bir saat zarfında eriyen elektrod miktarı MAG yönteminde daha fazladır,

zira burada örtülü elektrod halinde, örtüyü oluşturan elementlerin reaksiyona girmesi

için harcanan enerji ve elektriğin ark bölgesine elektrod boyunca iletilmesi dolayısı ile

ortaya çıkan direnç kaybı ortadan kalkmaktadır.

MIG-MAG yönteminde, kaynak esnasında elektrod değiştirme ve cüruf temizleme gibi

zaman kaybettirici unsurların olmayışı nedeni ile kaynak sürekli olarak yapılabilmekte

ve dolayısı ile de makinanın boşta çalışmasından kaynaklanan elektrik enerjisi

kayıpları ortadan kalkmaktadır.

72

3.3.3. Elektrod kaybı:

Örtülü elektrod ile yapılan elektrik ark kaynağında elektrodun uç kısmının (koçanının)

kullanılmadan atılması ve sıçrama kayıpları dolayısı ile % 20'ye erişen bir kayıp ile

karşılaşılır. MAG veya MIG yönteminde koçan kaybı yoktur, burada sadece

sıçramalardan ortaya çıkan % 3-5 civarında bir kayıp vardır; bu da olaya büyük bir

ekonomiklik kazandırmaktadır.

3.3.4. Cüruf temizleme:

MIG-MAG yönteminde, kaynak banyosu, havanın olumsuz etkilerinden koruyucu gaz

tarafından korunmaktadır ve dikiş üzerinde temizlemeyi gerektiren bir cüruf oluşmaz.

MAG yöntemi uygulamalarında dezoksidasyon ve oksidasyon sonucu dikiş üzerinde

ince bir tabaka halinde SiO2, MnO, FeO, CuO gibi oksitlerden oluşan bir cüruf ile

karşılaşılırsa da, bu cüruf bir temizleme işlemi gerektirmez ve üzerine yeniden

kaynak yapılabilir; buna karşın örtülü elektrod halinde dikiş üzerinde oluşan cürufun

muhakkak temizlenmesi gereklidir. Bu büyük bir zaman kaybına neden olduğu gibi,

işçilik olarak da çok külfetlidir ve dikkat gerektirir. Bilhassa kök pasolar ve yanma

oluklarında katılaşan cürufun temizlenmesi çok zordur.

Dikiş içinde kalmış cüruf, kaynak dikişinin mukavemetini şiddetli bir şekilde

zayıflattığından, cüruf kalıntısı gibi bir kaynak hatasının MAG kaynak yönteminde

görülmemesi, bu yöntemin en önemli üstünlüklerinden bir tanesidir.

3.3.5. Uygulama kolaylığı:

Elektrik ark kaynağında, ark boyunun kontrolü tamamen kaynakçı tarafından kontrol

altında tutulmaktadır, ayrıca kaynak banyosunun üzeri cüruf ile örtülürken, kaynakçı

dikiş üzerinde cürufun kapanışını sürekli izlemektedir; cürufun kaynak yapılan yönde

ileriye geçmesi, kaynak işlemini güçleştirdiği gibi, çeşitli kaynak hatalarına neden

olmaktadır. Bütün bunlar ancak yetişmiş kaynakçılar gerektirmekte ve bu da oldukça

pahalıya mal olmaktadır.

MIG-MAG yönteminde, ark boyu makina tarafından sabit tutulmakta ve cüruf da

bulunmadığından, kaynakçıların yetiştirilmesi çok daha kısa zamanda

gerçekleşmekte ve ucuza mal olmaktadır.

Elektrik ark kaynağında kaynak banyosu kullanılan elektrodun türüne bağlı olarak

73

kısmen veya tamamen cüruf ile örtülüdür ve dolayısı ile kaynak esnasında kaynakçı,

işlem esnasında yaptığı hatayı hemen görüp ortadan kaldırılması için çalışmada

bulunamaz; buna karşın MIG-MAG yönteminde kaynak banyosu kolayca

izlenebildiğinden hata yapma olasılığı azalmaktadır.

MIG-MAG kaynağında 40-200 A. akım üreteçleri kullanarak örtülü elektrod ile

kaynatılamayacak kadar ince (0.6-1 mm) saclar da kolaylıkla kaynatabilmekte; ayrıca

arkın tutuşturulması örtülü elektroda nazaran çok daha kolay olduğundan, puntalama

işlemleri çok kolay ve sıhhatli bir şekilde yapılabilmektedir.

Elektrik ark kaynağında her pozisyonda kaynak yapma olanağı her tür elektrod ile

mümkün değildir; buna karşın, MAG yöntemi her pozisyonda kaynak yapma olanağı

sağlamaktadır.

MIG-MAG yönteminde kalın parçalar daha az sayıda paso ile kaynatılabildiklerinden

parçalarda ortaya çıkan distorsiyonlar azalmakta ve dolayısı ile de doğrultma

işlemleri için sarf edilen zaman ve işçilik azalmaktadır.

MIG-MAG kaynağının en tartışılmaz üstünlüklerinden bir tanesi mekanizasyon ve

otomasyona olan yatkınlığıdır; günümüzde bilhassa robotlar yardımı ile bu yöntem

montaj hatlarında büyük bir üstünlük sağladığı gibi birçok sahada da tozaltı kaynak

yönteminin yerini almaktadır.

Örtülü elektrodlarda, örtüdeki elementlerin ark sıcaklığında kimyasal reaksiyona

girerek oluşturdukları gaz ve dumanların çoğuna gazaltı kaynak yöntemlerinde

rastlanılmaz ve dolayısı ile bir konuda özel koruyucu tedbirlere başvurulmaya gerek

kalmamaktadır.

MIG-MAG yönteminin en önemli dezavantajı, kaynak makinalarının ilk yatırım

maliyetlerinin, elektrik ark kaynak makinalarına nazaran oldukça daha yüksek

olmasıdır; ilk bakışta bu makinalar biraz karışık bir görünüşte olmalarına rağmen

kullanılmaları büyük bir zorluk göstermez. Kaynağa başlamadan evvel örtülü elektrod

halinde seçilmiş bulunan elektrod çapına ve türüne göre makina kutup durumu ve

kaynak akım şiddeti ayarlanırken, gazaltı makinalarında tel elektrod ilerleme hızı, gaz

debisi, kaynak gerilimi ayarlanır ve tel ilerletme düzeni,, torçtaki gaz lülesi ve diğer

mekanik kısımlar bakım ve kontrolden geçirilir ve bu da büyük bir tekniği bilgi ve

74

maharet gerektirmez.

Son yıllarda ülkemizde de bilhassa yumuşak çeliklerin kaynağında, geniş çapta

uygulama alanı bulan eriyen elektrod ile gazaltı kaynak yöntemi ekonomik teknolojik

ve iş güvenliği açısından bilinen diğer yöntemlere nazaran önemli üstünlükler

göstermektedir.

75

KAYNAKÇA

1. ANIK, S., “Kaynak Teknolojisi El kitabı”, Ergür Matbaası, İstanbul 1983.

2. TÜLBENTÇİ, K., “Eriyen Elektrod ile Gazaltı Kaynak Yöntemleri”, Gedik

Holding yayını, İstanbul 1987.

3. TÜLBENTÇİ, K., “Eriyen Elektrod ile Gazaltı Kaynağında (MIG/MAG) Parametrelerinin Seçimi”, Gedik Holding Kaynak Dünyası, 1982 İstanbul

Haziran 1988.

4. TÜLBENTÇİ, K., “MIG/MAG Gazaltı Kaynak Yöntemleri”, Arctech A.Ş.

Yayını, İstanbul 1998.

5. ANIK, S., VURAL, M., “Gazaltı Ark Kaynağı (TIG-MIG-MAG)”, Gedik Eğitim

Vakfı Yayını, Yayın No: 3, İstanbul 1998.

6. TÜLBENTÇİ, K., “MIG/MAG Eriyen Elektrod ile Gazaltı Kaynağı”, Gedik

Holding yayını, İstanbul 1990.

7. ERTÜRK, İ., “MIG/MAG Kaynak Yönteminde Kaynak Parametrelerinin Sıçrama Kayıplarına Etkilerinin İncelenmesi”, Doktora Tezi, Gazi

Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara 1994.

8. ERTÜRK, İ., “Gazaltı Kaynak Teknikleri”, Küçük Sanayi İşletmelerinde

Danışmanlık Hizmetleri Projesi, Türkiye Halk Bankası A.Ş. Yayını, Ankara

1987.

9. ERTÜRK, İ., “Gazaltı Kaynak Teknikleri”, Ankara Sanayi Odası Dergisi,

Sayı 77-79, Ankara 1986.

10. AICHELE, G., “111 Arbeitsregeln für das Schultzgassch-weissen”,

Deutsche Verband für Schweisstechnik, Band 14, Germany 1988.

11. N. N., “Schutzgas Handbuch”, Messer Griesheim Gmbti, Deutsche.

12. AICHELE, G., “116 Arbeitsregeln für das Schutzgasschweissen”, DVS-

Verlag, Die Schweisstecnische Praxis Band 14, 1993, Dusseldorf,

Deutsche.

76

13. ERTÜRK, İ., TÜLBENTCİ, K., “MAG Kaynak Yönteminde Kaynak Akım ve Ark Geriliminin Sıçrama Kayıplarına Etkisi”, Uluslararası Kaynak

Teknolojisi Sempozyumu, Gedik Eğitim Vakfı, 1996 Bildiri Kitabı, S.71-84.

14. ERYÜREK, B., “Gazaltı MIG/MAG Kaynağı”, Kaynak Tekniği Sanayi ve

Ticaret A.Ş. yayını, İstanbul 1998.

15. GÜLENC, B., TÜLBENTCİ, K., “Düşük Karbonlu ve Az Alaşımlı Çeliklerin MIG/MAG Kaynağında Koruyucu Gaz Seçimi”, Uluslararası Kaynak

Teknolojisi Sempozyumu, Gedik Eğitim Vakfı, 1996 Bildiri kitabı, S.15-17.

16. Baum LM., Fichter V. “Der Schutzgas Schweisser”, 1-11 DVS 1982,

Deutsche.