14.8.2012
Kaynak hatalarının önlenmesi için 6 yöntem
Kaynak hataları, çeşitli yollarla ve çoğunlukla kaynak uygulaması esnasında basit bir dikkatsizlik veya gözden kaçırma yüzünden ortaya çıkabilir. Birçok durumda, bu dikkatsizlikler bazı özel malzemelerin kaynağı veya birleştirme teknikleri için gerekli eğitimin eksikliğinden kaynaklanmaktadır. Sebebi ne olursa olsun, sonuç aynıdır. Soğuk veya sıcak çatlama, yetersiz kenar difüzyonu, cüruf kalıntıları veya bindirme gibi sorunlar, üretimde aksamalara ve hatalı parçaların yeniden işlenmesi için zaman kayıplarına sebep olmaktadır. Tüm bu problemler toplam üretkenlik ve karlılığı olumsuz etkilemektedir. Bir iş parçasının kaynak hatası nedeniyle reddedilmesi, firma için zaman, işçilik ve problemin tespiti ve düzeltilmesi için fazladan maliyet oluşturmaktadır. Sadece bu kadarla kalmamakla beraber, kritik uygulamalarda ortaya çıkan kaynak hataları ile firma güvenliğinden ödün vererek büyük bir risk altına girmektedir.
Buna karşılık, kaynak operatörlerinin kaynak hatalarının önüne geçmek için alabileceği bazı önlemler bulunmaktadır. Bu gibi hazırlıklar gereksiz masrafların azaltılması, üretkenliğin artması ve kaynak operasyonlarının rekabetçi olarak kalmasına yardım etmesi içindir.
Aşağıda açıklanan 6 kilit yöntem, kaynak hatalarının önüne geçmek için yeterli olacaktır.
1. Mümkün olduğunca düşük hidrojenli sarf malzemesi kullanın
Birçok sarf malzemesi üreticisi, düşük miktarda çözünmüş hidrojen ortaya çıkaran özlü teller ve örtülü elektrotlar gibi çok çeşitli ürünler sunmaktadır. Ferritik (demir esaslı) çeliklerin kaynaklamasında bu tip sarf malzemelerin kullanılması, soğuk çatlama olarak da bilinen, hidrojen tesirli çatlamaların önlenmesi için özellikle iyidir. Bu tip bir kaynak hatası, tipik olarak, kaynak bölgesi soğuduktan sonra birkaç saatten birkaç güne kadar gerçekleşebilir ve kaynak bölgesi boyunca gerilen ana malzemede kalan artık gerilim, ayrıca kaynakta bulunan hidrojen sonucu ortaya çıkar. Kalın malzemeler, yüksek gerilimli kaynak bölgeleri oluşturmaya daha meyilli olup yüksek soğuma oranları elde edilmesinden dolayı kaynak hatası oluşumuna daha yatkındır. Bu hidrojen birleşmesi için ideal bir durumdur ve kaynak bölgesinde daha fazla artık gerilim oluşturur. Yüksek dayanımlı çelikler ve zoraki birleştirme uygulamaları da aynı şekilde soğuk çatlama gibi kaynak hatalarına daha yatkındır.
H4 veya H8 işaretli dolgu metalleri, soğuk çatlama ile ilgili kaynak hatalarını önlemek için iyi seçimlerdir. Kaynak içine nüfuz eden hidrojen miktarını en aza indirir. Bu dolgu metalleri 100 g kaynak metaline karşılık, sırasıyla 4 veya 8 mL’den daha az hidrojen içermektedir.
Belirli durumlarda, sarf malzemesinin bazik cüruf sistemi ile kullanılması, soğuk çatlama sebebiyle oluşan kaynak hataları riskinin azaltılmasına yardımcı olur. Bu dolgu metalleri, tipik olarak yüksek seviyelerde hidrojen bağlayıcılar içerir. Flüorür, sodyum ve kalsiyum hidrojen ile birleşerek soğuyan kaynaktan hidrojeni uzaklaştırır.
2. Uygunluk ve Birleştirme Tasarımı ile ilgilenin
Uygun parçalar ve iyi birleştirme tasarımı, özellikle sıcak çatlama ile ilgili kaynak hatalarının önlenmesi için kilit rol oynar. Bu durumlardan biri ile karşılaşıldığında, bir kaynak operatörünün metali kaynatmak için daha geniş bir kaynak dikişi oluşturması normaldir. Bunu yapmakta ki tehlike, ortaya çıkan kaynak dikişinin ince bir boyuna sahip olması ve sonuç olarak da kaynak dikişinin zayıf olması ve merkezinde gerilim oluşturmasıdır. Sonuç çoğunlukla, kaynak bölgesinin soğuması sırasında ortaya çıkan sıcak çatlamanın özel bir tipi olan dikiş tipi çatlama olarak adlandırılır.
Pratik bir yöntem olarak, eğer mümkünse, kaynak operatörünün köke kolay ulaşabileceği bir birleştirme tasarımı yaratılmalıdır. Böylece, kaynak dikişinde ideal bir genişlik – derinlik oranı sağlanabilir. Bunun için uygun mesafe genişliğe oranla derinliğin 0.5:1’e 2:1 oranında olmasıdır.
3. Kaynak öncesi ve sonrası ısıl işlem
Bazı malzemeler, yüksek karbon ve yüksek alaşım değerli yüksek dayanımlı çelikler de dahil olmak üzere, çatlamadan kaynaklanan kaynak hatalarına daha duyarlıdır. Bu malzemelerin daha az sünek olması ana metal ve kaynak üzerinde ve kaynak işlemi bittikten sonra soğuma esnasında “artık gerilim” oluşmasına sebep olur. Ayrıca bu çelikler ısı tesiri altındaki bölgede hızlı soğuma sırasında martenzit oluşumuna yatkındır. Martenzit oluşumu tane yapısında hidrojenin yerleşebileceği alanlar oluşturur ve ani çatlamalara sebep olur.
Bu tip metallerin tavsiye edilen süre boyunca ve tavsiye edilen sıcaklıkta kaynak prosedürlerine uygun olarak ısının eşit olarak dağılımının sağlandığı bir ön ısıtma işlemine tabi tutulması önemlidir. Ön ısıtma işlemi ani soğumanın önüne geçer ve ısı tesiri altındaki bölgede daha sünek bir tane yapısı (perlitik) oluşumunu sağlar. Ayrıca malzeme üzerindeki büzülme gerilimini sınırlandırır ve martenzitik yapı oluşumunu azaltır.
Benzer olarak, belirli bir kaynak prosedürü kaynak sonrası ısıl işlem için doğrudan uygulanmalıdır. Kaynak sonrası ısıl işlem artık gerilimi dindirir ve çözünmüş hidrojeni kaynaktan uzaklaştırarak soğuk çatlamadan kaynaklanan kaynak hatalarının önüne geçer.
4. Kaynak metali ve ana malzemenin dayanımlarının eşleşmesi
İdeal dolgu metal dayanımının seçilmesi, kaynak hatalarının oluşum riskini en aza indirir. Çoğu uygulama için kaynak metalinin akma ve çekme dayanımlarının ana malzeme ile eşleşmesi gerekmektedir. Dayanım dereceleri, birbirine mümkün olduğunca yakın olmalı ve uygulamanın tasarım gerekliliklerine uygun olarak seçilmelidir. Düşük dayanımlı bir malzeme ile yüksek dayanımlı bir malzemenin kaynak işlemi esnasında, her zaman sarf malzemesi düşük dayanımlı malzemeye eş dayanımda seçilmelidir. Böylece malzemenin kırılganlığı azalır ve çatlama riski düşer. Bazı köşe kaynaklarında veya sadece kısmi kaynak penetrasyonu istenen kaynak uygulamalarında, sarf malzemesi dayanımının ana malzemeden düşük olması istenebilir. Böyle yapmak bitmiş kaynaktaki artık gerilimin en aza indirilmesini sağlar.
5. Uygun sarf malzemesinin depolanma koşulları ve kullanım prosedürleri
Sarf malzemesinin kirlenmesine ve sonunda kaynak hatasına neden olan nem, toz, örtü dökülmesi veya yağdan kaçınmak için ideal depolanma koşullarının sağlanması kritiktir. Sarf malzemesinin, kullanımına kadar kuru bir alanda, paketlenmiş orijinal kutusunda saklanması gerekmektedir. Depolama alanının sıcaklığının, kaynak yapılan yerin sıcaklığına eşit olması sıcaklık farklılığından kaynaklanan yoğuşma ve bununla beraber sarf malzemesinin nem almasının önüne geçer. Sarf malzemesinin, paket açılmadan önce kaynak ortamının sıcaklığında olması hidrojen almasına karşı koruma sağlar.
Kaynak operatörleri, sarf malzemesinin nemden korunması için her daim eldiven giyinmeli ve kullanılmadığı sırada açık olan noktaları plastik poşet ile örtmelidir. Böylece, sarf malzemesinin açık havadan kapabileceği kirletici maddelerin kaynak kalitesine ve kaynak hatalarına etkisi azaltılmış olur. Ek olarak, firmalarda taşlama istasyonları sarf malzemesinin bulunduğu yerlerde olmamalıdır. Telin üzerine konan partiküller kaynakta yabancı maddelerin bulunmasına sebep olabilir. Örtülü elektrodların kullanımında her zaman uygun depolama koşullarını ve kaynak öncesi yenileme prosedürlerini takip ediniz.
6. Uygun eğitimin sağlanması
Kaynak hatalarının önüne geçilmesi için eğitimin önemi ne kadar üzerinde durulsa da az kalacaktır. Uygun eğitim, iyi kaynak tekniklerinin aşılanmasının yanı sıra kaynak operasyonunu olumlu etkileyen sese duyarlılık yetisi kazandırır. Kaynak operatörleri, her zaman önceden belirlenmiş kaynak prosedürlerini izlemek ve kaynak hatalarına yol açan kenar yanığı (undercut), cüruf kalıntıları ve porozite (boşluklu yapı) gibi yaygın kaynak kusurlarının nedenlerini giderebilmek amacıyla eğitilmelidir. Ayrıca karşılarına çıkabilecek özel alaşımların gerekliliklerini karşılayabilecek eğitimi de almalıdır. Eğitim için yerel bir üretici ile bağlantı kurmalısınız. Size başlangıç kaynak eğitimi ve eğitimin devamı için yardımcı olacaklardır. Kaynaklarınız izin verirse, firmalar kendi eğitim programlarını uygulayabilirler.
Sonunda, prosedürleri takip eden ve kaynak operasyonlarının çeşitli yönlerini uygulayabilen kaynak operatörleri, istenen kaynak kalitesine ulaşmak ve kaynak hatalarını önlemek için daha yüksek şansa sahip olurlar.
Hazırlayanlar: Egemen Akkol, A. Tolga Kırmacı