Yapı Çeliklerinin Kaynağı
Yapı Çeliklerinin Kaynağı
Kaynak : Aynı veya benzer alaşımlı metallerin ısı tesiri altında birbirlerine birleştirilmesi işlemi olan kaynak, yapılarda, 20. yüzyılın başından itibaren kullanılmaya başlanmıştır.İlk defa yüksek yapılarda, sonra gemi inşaatında, sonra da köprülerde kullanılan kaynak, bugün bütün çelik inşaat ve imalat sanayiinin başlıca birleştirme aracı durumuna gelmiştir. Kaynak metodları ile birlikte çelik yapıda önemli gelişmeler meydana gelmiştir. Her ikisi de çözülemeyen birleşim olan perçinli ve kaynaklı birleşimi mukayese edecek olursak durumun kaynak lehine olduğunu görürüz. Şöyle ki :
1-) Kaynaklı birleşimle çelik yapıda önemli ölçüde çelik tasarrufu sağlanır.
2-) Kaynaklı birleşimin yapılması daha kolaydır ve daha az zaman alır.
3-) Kaynaklı birleşim daha rijittir.
4-)Kaynak mukavemeti ana malzemenin mukavemetine eriÅŸebilmektedir.
Bu sebeplerle kaynaklı birleşimler çelik yapılarda çok yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Kaynak yaparken metaller ya ergime dercesine kadar ısıtılarak sıvı kıvama getirilir veya kızıl dereceye kadar ısıtılarak plastik kıvama getirilir ve buna göre de kaynak yapma metodları Ergitme Kaynağı ve Basınç Kaynağı metodları diye ikiye ayrılır.
1-) Ergitme Kaynağı Metodları : BirleÅŸtirilecek metallerin kaynaklanacak kısımları uç uca veya yanyana getirildikten sonra 3000 0C – 5000 0C kadar ısıtılarak ergitilir.Bu esnada ilave bir metal olarak kullanılan kaynak teli veya elektrodun da ergimesi ile parçalar arasındaki boÅŸluk veya köşe dolar, soÄŸuma sonunda da birleÅŸim saÄŸlanmış olur. Burada kullanılan ısı kaynağının cinsine baÄŸlı olarak ergitme kaynağı metodlarını Gaz Ergitme Kaynağı ve Elektrik Kaynağı diye iki kısma ayırabiliriz.
1.1-) Gaz Ergitme Kaynağı : İnşaat mühendisliğinde önemsiz şantiye işlerinde ve yapıların tesisat işlerinde kullanılan bu metodda ısı kaynağı olarak asetilen gazı veya propan gazı kullanılır.
Bilindiği gibi asetilen gazı karpit ve sudan elde edilir. Bu gazın oksijenin yardımı ile yanması sonunda da kaynak için gerekli ısı sağlanmış olur. Asetilen gazı ya karpit kazanlarından veya asetilen tüplerinden; oksijen ise 150 atmosfere kadar basınçlı çelik tüplerden sağlanır. Asetilen ve oksijen tüplerine takılan redüksiyon ventilleri ile basınçları ayarlanan; yanıcı gaz olan oksijende diğer bir lastik boru ile şalümonun içinde karışarak dışarı çıkar ve bu karışımın yakılması sonucu 3000 0 lik ısı elde edilir. Bu ısının kaynaklanacak metal kenarları ile kaynak telini ergitmesi ile de kaynak dikişinin çekilmesi sağlanır.
Son zamanlarda gaz kaynağında propan gazı daha fazla kullanılır hale gelmiştir. Bu gazın verdiği ısı asetilen gazının verdiği ısıya nazaran daha yüksek, bunu takiben de yanma için gerekli oksijen miktarı, asetilenin yanması için gerekli olanın iki mislidir. Propan gazı serbest piyasada satılan tüplerden elde edilir.
Gaz kaynağında ısınma bölgesinin geniş olması, kaynaklanan parçalarda büyük çarpılmalar meydana getirdiğinden kaynaklı çelik yapılarda kullanılmaz. Ancak küçük şantiyelerde önemsiz kaynak dikişlerinin çekiminde kullanılabilir.
1.2-)Elektrik Kaynağı : Elektrik akımının (-) ve (+) uçlarının birbirine yeter derecede yaklaştırılması ile elektrik enerjisi bir ark şeklinde ısı enerjisine dönüşür ve 5000 0 C lik bir ısı elde edilir. İşte elektrik akımının bu özelliklerinden yararlanılarak yapılan kaynağa Elektrik Kaynağı diyoruz.
Elektrik kaynağının yapılmasında kullanılan metodlardan bugün en çok kullanılan Slavianoff metodudur (1892). Bu metodda kaynakçı ustası saÄŸ eliyle kaynakçı maÅŸasını tutar. Bu maÅŸanın ucunda (Åžekil – 01) kaynak makinesinin (-) kutbuna baÄŸlı olan elektrod vardır. Makinenin (+) kutbu da baÄŸlantı maÅŸası yardımı ile kaynaklanacak bölgeye yaklaÅŸtırılması sonucunda meydana gelen arkın doÄŸurduÄŸu ısı ile bir taraftan kaynaklanacak parçaların kenarları erirken, diÄŸer taraftan da ergiye elektrodun usunda meydana gelen metal damlaları parçalar arasındaki boÅŸluÄŸu doldurur, böylece de kaynak kordonu oluÅŸmuÅŸ olur. Ergiyen elektrod damlalarının kaynak aÄŸzı dediÄŸimiz boÅŸluÄŸu doldurmasına (-) kutuptan (+) kutba doÄŸru olan elektron akımının büyük yardımı olur.
Kaynak yapılırken meydana gelen zararlı ışınlardan gözlerin, serpintilerden de yüzün korunması gerekir. Bu bakımdan gaz kaynağı yapan usta iki eli ile de meşgul olduğundan kaynakçı gözlüğü kullanarak gözlerini, elektrik kaynağı yapan usta da serbest olan sağ eli ile kaynakçı maskesini tutarak gözleri ve yüzünü korur.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.jpg[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg[/IMG]
Åžekil - 01
2-) Kaynak Makineleri : Elektrik kaynağında kullanılan akım13 – 60 Volt ve 60 – 600 Amper ÅŸiddetinde olmalıdır. Her zaman ve her yerde bu özelliklere sahip bir ÅŸebeke cereyanı bulmak mümkün olmadığından kaynak makineleri kullanılarak kaynaÄŸa elveriÅŸli cereyan saÄŸlanır. Bu maksatta kullanılan kaynak makineleri ÅŸunlardır :
2.1-) Kaynak Jeneratörleri : Şebekeden alınan alternatif akımla çalışan motorun verdiği güçle kaynağa elverişli doğru akım veren bir jeneratördür.
2.2-) Kaynak Transformatörleri : Alternatif şebeke cereyanından, yine alternatif, fakat kaynağa elverişli voltaj ve şiddette akım elde etmekte kullanılır.
2.3-) Kaynak redrösörleri : Şebekede mevcut alternatif cereyandan kaynağa elverişli doğru akım elde etmekte kullanılan makinalardır.
3-) Elektrodlar : Gaz kaynağında kaynaklanan malzemeye uygun alaşımda bir kaynak çubuğu veya kaynak teli kullanılır. Elektrik kaynağında ise yine kaynaklanacak malzemeye uygun alaşımda, içerisinden elektrik akımı geçebilen, dış kısmı sıva denen malzeme ile kaplı elektrodlar kullanılır. Sıva malzemesinin içerisinde mangan, silis, nikel gibi kaynağın kalitesini iyileştirici elemanlar bulunur. Sıvalı elektrodlar genel olarak çıplak elektrod tellerinin sıva banyolarına daldırılması sureti ile imal edilirler. Bu daldırma işleminin tekrarlanma sayısı arttıkça sıva tabakası da kalınlaşır. Buna göre de elektrodları çıplak elektrodlar, ince sıvalı elektrodlar ve kalın sıvalı elektrodlar diye üç kısma ayırabiliriz.
3.1-) Çıplak Elektrodlar : Bu elektrodlarla yapılan kaynak kordonlarının mukavemeti, kaynak bölgesi havanın oksijen ve azotunu kaptığından ayrıca da çabuk soğuduğundan, düşük olur. Bu bakından ancak önemsiz tesbit dikişlerinde doğru akımla kullanılır. Çıplak elektrodların üzeri bazen bakır ve nikelle kaplanır.
3.2-) İnce Sıvalı Elektrodlar : Sıva tabakası kalınlığı elektrod çapının % 20 si kadar olan bu elektrodlar, yorulma ve darbe mukavemetlerinin yüksek olması gereken kısımlarında kullanılmamalıdırlar.
3.3-) Kalın Sıvalı Elektrodlar : Sıva tabakası kalınlığı elektrod çapının % 20 - % 70 i kadar olan, mantolu elektrodlarda denilen ve bugün çelik yapılarda en çok kullanılan elektrodlardır.
Elektrodlar üzerindeki sıvanın kaynağa sağladığı faydalar şunlardır:
1-) Elektrik akımını daha stabil hale getirir.
2-) Sıva malzemesinin yanmasında meydana gelen koruyucu gazlar havayı kaynak bölgesinden uzaklaştırmak suretiyle kaynağı havanın oksijen ve azotunun zararlı tesirlerinden korur.
3-) Kaynak dikişi üzerinde bir curuf tabakası teşkil ederek ergimiş malzemenin çabuk soğumasını, dolayısiyle de dikiş içerisinde gaz habbeciklerinin kalmasını önler.
4-) Ergimiş haldeki kaynak malzemesi ile curuf tabakası malzemesi arasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlarla kaynak dikişinin özelliklerini iyileştirir.
4-) Basınç Kaynağı Metodları : İnşaat mühendisliğinde yalnız hafif çelik yapılarda kullanılan direnç kaynağı ile daha çok çelik boru imalinde kullanılan su gazı kaynağı ve çok eskiden beri demircilerin kullandığı ateş kaynağı başlıca basınç kaynağı metodlarıdır.
4.1-) Direnç Kaynağı : Elektrik akımının elektrodlar arasında karşılaştığı direnç sonucu meydana gelen ısı enerjisinden istifade edilerek yapılan kaynak şeklidir. Yapılacak kaynağın şekline göre Nokta Kaynağı ve Kordon Kaynağı diye ikiye ayrılır.
4.1.1-) Nokta Kaynağı : Åžekil – 02 de görüldüğü gibi ince levhalar kaynak makinasının uçları kesik koni tarzındaki bakır elektrodları arasına konur. Elektrik akımının, elektrod uçları arasında bulunan levhalar dolayısıyle, ısı enerjisine dönüşmesi neticesinde, uçlar arasında kalan kısım kızıl dereceye kadar ısınır. Elektrodların tatbik ettikleri basınç kuvvetiyle de ince levhalar (saçlar) dairesel bir bölgede kaynaklanmış olur.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image003.jpg[/IMG] Åžekil – 02 Åžekil - 03
4.1.2-) Kordon Kaynağı : Åžekil – 03 deki gibi tekerlek elektrodlar kullanılırsa kordon ÅŸeklinde bir kaynak dikiÅŸi elde edilir.
5-) Kaynak Dikişleri : Çelik yapıların inşaatında kullanılan başlıca metod olan ergitme kaynağında köşe dikiş kaynağı ve küt dikiş kaynağı diye iki dikiş şekli vardır.
5.1-) Köşe DikiÅŸ Kaynağı :Åžekil – 04 de görüldüğü iki çelik elemanın birbirine dik veya en az 60 0 teÅŸkil eden yüzeyleri arasındaki köşelere çekilen dikiÅŸlere köşe kaynağı dikiÅŸleri denir. Bu dikiÅŸlere, dikiÅŸin yapıldığı yere baÄŸlı olarak alın dikiÅŸ kaynağı, yan dikiÅŸ kaynağı ve boyun dikiÅŸ kaynağı adları verilir. Köşe dikiÅŸ kaynaklarında tatbik edilen dikiÅŸ ÅŸekilleri Åžekil – 05 de veril miÅŸtir.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg[/IMG] Åžekil – 04 [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image005.jpg[/IMG] Åžekil – 05
5.2-) Küt DikiÅŸ Kaynağı : Aynı düzlemde bulunan iki levhanın kaynaklanacak kenarlarının yan yana getirilip kaynaklanması suretiyle elde edilen dikiÅŸlere küt dikiÅŸ kaynağı denir. Bu dikiÅŸler kaynaklanacak elemanların kalınlığına baÄŸlı olarak açılacak dikiÅŸ aÄŸzı ÅŸekline göre (Åžekil – 06) ÅŸu isimleri alırlar:
a : I dikiÅŸi 2 – 5 mm kalınlığında levhalarda kullanılır.
b : V dikiÅŸi 6 – 20 mm kalınlığında levhalarda kullanılır
c : X dikiÅŸi 14 – 40 mm kalınlığında levhalarda kullanılır
d : U dikişi 20 mm den kalın levhalarda kullanılır
e : Çift U dikişi 30 mm den kalın levhalarda kullanılır
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg[/IMG] Åžekil – 06 I, V, Y, U dikiÅŸleri bir taraftan çekilebilir.DiÄŸer tarafta kalan kaynak kökünün kazınması (kalemle, taÅŸlamayla, planyalamayla) ve yeniden kaynaklanması gerekir. Kaynak dikiÅŸinin kök kısmının altına örneÄŸin oluklu bir bakır ray yerleÅŸtirmek suretiyle bu kısmın mıntazam olması saÄŸlanır.
X dikişlerinin iki taraftan çekilmesi gerekir. Dikişin yarısı çekildikten sonra, parçalar çevrilip diğer yarısı çekilir.
I, V, Y, U, X dikiÅŸ ÅŸekillerinden baÅŸka küt kaynak dikiÅŸleri de bahis konusu olabilir.Bunlar K dikiÅŸi ile yarım V dikiÅŸleridir (Åžekil – 07).Bu dikiÅŸlerin özelliÄŸi, sadece bir parçanın kenarının iÅŸlenmesinin yeterli olması ve birbirine dik iki levhanın birleÅŸimine de olanak vermesidir.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.jpg[/IMG] Åžekil – 07 [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg[/IMG]