Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı ve Kaynak Metalurjisi - İLKER ÖZKAN
-
Upload
ilker-oezkan -
Category
Documents
-
view
848 -
download
7
Transcript of Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı ve Kaynak Metalurjisi - İLKER ÖZKAN
T.CKOCAELİ ÜNİVERSİTESİ*MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
BİTİRME PROJESİ
AISI304 ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN ÇEŞİTLİ KAYNAK UYGULAMALARI
İlker ÖZKAN040218015
Bölümü: Makine Mühendisliği
Danışman: Yrd. Doç. Dr. Taner YILMAZ
KOCAELİ, 2011
ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR
Günümüzde çelik ihtiva eden mühendislik uygulamalarının bir çoğunda korozyona
dayanıklılık büyük önem arz etmektedir. Bu nedenle,korozif ortamlarda çalışacak
bazı makinaların ya da kurulacak konstrüktif yapıların uzun ömür ve kararlı
metalurjik yapı istenen bileşenlerinde paslanmaz çeliklerin kullanılması
kaçınılmazdır. Paslanmaz çeliklerin metalurjik yapısı içinde bulundurduğu krom ve
nikel elementlerinden dolayı diğer çeliklere göre farklılık göstermektedir.Bu farklılık
ise paslanmaz çeliklerin imalat yöntemlerini diğer çeliklerden ayırmaktadır.
Bu çalışmamda, paslanmaz çeliklerin bir türü olan östenitik paslanmaz çeliklerin
çeşitli mühendislik uygulamalarındaki kaynak tekniklerini,kaynak kabiliyetini ve
kaynak metalurjisini incelemeyi amaçladım.Yapılan çalışmaların bu alana emek
verenlere ve bu alanda çalışacak araştırmacılara yararlı olmasını dilerim.
Bu konuda çalışma yapmama olanak sağlayan, çalışmanın her aşamasında ilgi ve
desteğini eksik etmeyen değerli hocam Yrd. Doç. Dr. Taner Yılmaz başta olmak
üzere, bu süreçte sürekli birlikte çalıştığımız sevgili arkadaşım Bilginer ÇAKIL’a, bu
çalışmanın bilgisayar ortamına aktarılmasında benimle birlikte emek harcayan
sevgili arkadaşım,kardeşim Murat İFLAH’a ve uzaktan da olsa yardımlarını
esirgemeyen Cansu KANLILAR’a çok teşekkür ederim.
Ocak 2011, KOCAELİ İlker ÖZKAN
İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR..............................................................................................i
İÇİNDEKİLER...........................................................................................................ii
ŞEKİLLER DİZİNİ......................................................................................................v
AISI304 ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN ÇEŞİTLİ KAYNAK UYGULAMALARI v i
ETHERNET APPLICATION WITH FPGA....................................................................ix
1. GİRİŞ................................................................................................................1
2. GENEL BİLGİLER................................................................................................4
2.1 Paslanmaz Çelikler.....................................................................................................4
2.1.1 Östenitik Paslanmaz Çelikler..........................................................................................5
2.2 Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti........................................................9
2.2.1 Krom Karbür Oluşumu.................................................................................................10
2.2.2 Sıcak Çatlak Oluşumu...................................................................................................11
2.2.3 Sigma Fazı Oluşumu.....................................................................................................13
2.3 Östenitik Paslamaz Çeliklerde Kullanılan Kaynak Prosesleri......................................18
2.2.4 Manuel (Elle) Metal Ark Kaynağı Yöntemi....................................................................21
2.2.4.1 Parça Kalınlığına Göre Elektrod Çapının Seçilmesi..............................................21
2.2.4.2 Dikişin Şekil ve Pozisyonuna Göre Elektrod Çapının Seçimi................................23
2.2.4.3 Kaynağın Yapılışı..................................................................................................28
2.2.4.3.1 Kaynakçının Pozisyonu.................................................................................28
2.2.4.3.2 Parçanın Pozisyona Getirilmesi...................................................................29
2.2.4.3.3 Elektrodun Tutuş Meyili.................................................................................30
2.2.4.3.4 Cürufun temizlenmesi...................................................................................32
2.2.4.3.5 Elektrod hareketleri......................................................................................32
2.2.4.4 Paso Şeklinin Seçimi...........................................................................................34
2.2.5 Sürtünme Kaynağı.......................................................................................................35
2.2.5.1 Sürtünme Kaynağı Uygulama Prensipleri............................................................36
2.2.5.2 Sürtünme Kaynak Çeşitleri..................................................................................38
2.2.5.2.1 Sürekli Tahrikli Sürtünme Kaynağı..................................................................38
2.2.5.2.2 Volan Tahrikli Sürtünme Kaynağı...................................................................38
2.2.5.2.3 Kombine Kaynak Yöntemi..............................................................................38
2.2.5.3 Sürtünme Kaynak Makinaları ve Malzeme Temizliği...........................................40
2.2.5.4 Kaynak Parametreleri.........................................................................................40
2.2.5.5 Bağlanma Mekanizması......................................................................................41
2.2.5.6 Kullanma Alanları ve Uygulanan Malzemeler.....................................................41
2.2.6 Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW) – TIG Kaynağı.......................................................44
3. ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN ÇEŞİTLİ KAYNAK UYGULAMALARI VE
KAYNAK BÖLGESİNDE MEYDANA GELEN MEKANİK,ISIL VE MİKROYAPISAL
DEĞİŞİKLİKLER.....................................................................................................46
3.1 AISI304 Östenitik Paslanmaz Çeliğin ve 7Mn4 (P295GH) Kazan Çeliğinin
Kaynağındaki Uyumsuzluğun İncelenmesi............................................................48
3.1.1 Deneysel Çalışma.........................................................................................................48
3.1.2 Sonuç...........................................................................................................................55
3.2 AISI304 Paslanmaz Çeliklerde Sürtünme Kaynağı Esnasında Meydana Gelen
Mikroyapısal Değişiklikler...............................................................................................56
3.2.1 Deneysel Çalışma.........................................................................................................57
3.2.2 Sonuç ve Muhakeme...................................................................................................58
3.2.2.1 Sürtünme Kaynağı Esnasında Sigma Fazı Oluşumu.............................................60
3.3 Farklı Dolgu Malzemeleri Kullanılarak, Gaz Volfram Ark Kaynağı Metodu ile Üretilmiş,
AISI 304 Paslanmaz Çelik VE AISI 1020 Karbon Çelik Arasındaki Farklı Kaynakların
Mikroyapısı, Mekanik Özellikleri ve Korozyon Davranışı................................................62
3.3.1 Malzemeler ve Kaynak Prosesi.....................................................................................63
3.3.1.1 Metalografik inceleme........................................................................................64
3.3.1.2 Mekanik deney...................................................................................................64
3.3.1.3 Potansiyodinamik test........................................................................................64
3.3.1.4 Sonuçlar ve Muhakeme......................................................................................65
3.3.1.4.1 Mekanik Davranış..........................................................................................69
3.3.1.4.2 Korozyon Davranışı........................................................................................70
3.4 AISI 304 Paslanmaz Çeliği ve Düşük Karbonlu Çeliklerin Çoklu Paso Kaynağı ile
Kaynağında Kaynak Dikişindeki Sıcaklık Dağılımı ve Kalıntı Gerilmeler.............................74
3.4.1 X-Işınım Kırınım Yöntemiyle Kalıntı Gerilmelerin Ölçülmesi.........................................76
3.4.2 Deneysel Çalışma.........................................................................................................76
3.4.3 Sonuçlar ve Muhakaeme..............................................................................................80
3.4.3.1 Plakalardaki Isıl Dönüşümler...............................................................................80
3.4.3.1.1 AISI304 Paslanmaz Çeliğinde ve Düşük Karbonlu Çelikte Çıkılan Maksimum
Sıcaklıklar Arasındaki Farklar...........................................................................................82
3.4.3.2 Plakalardaki Kalıntı Gerilme Dağılımları..............................................................83
3.4.3.2.1 Deneysel Verilerin Tekrarlanabilirliği.............................................................84
3.4.3.2.2 Maksimum Gerilmenin Paso Sayısıyla Birlikte Değişimi.................................85
3.4.3.2.3 Kaynak Edilen Plakalardaki Kalıntı Gerilme Örnekleri.....................................87
3.4.3.2.4 Plaka Kalınlıklarının Kalıntı Gerilmelere Etkisi................................................89
ŞEKİLLER DİZİNİ
AISI304 ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN ÇEŞİTLİ KAYNAK
UYGULAMALARI
İlker ÖZKAN
Anahtar Kelimeler: Paslanmaz Çelik, Östenitik Paslanmaz Çelik, AISI304,Gaz
Tungsten Ark Kaynağı, GTAW, TIG, AISI1020, 17Mn4 Kazan Çeliği, P295GH,
Manuel Metal Ark Kaynağı, MMAW, Çoklu-paso kaynğı
Özet: Östenitik paslanmaz çelikler kullanım açısından en yaygın paslanmaz çelikler
olup bu alaşımlar mükemmel seviyede şekillendirilebilirlik,korozyon direnci ve
kaynak kabiliyetine sahiptir. Bu çalışmada,östenitik bir paslanmaz çelik türü olan ve
çok yaygın bir kullanım alanına sahip olan “AISI 304” kalite çelik kullanılarak
yapılan imalatta seçilen kaynak yöntemleri ve kaynak parametreleri irdelenerek
değişik kaynak uygulamalarındaki kaynak metalurjisi, kaynak sonrası korozyon
davranışı,farklı türde çeliklerle kaynağı sonrası özellikleri ve kaynak sonrası
mikroyapıları incelenmiştir.
Çeşitli kaynak uygulamalarının incelendiği çalışmada,bir östenitik paslanmaz çelik
türü olan AISI 304 çeliğinin paslanmaz çelik kategorisine girmeyen AISI 1020
karbon çeliği ile kaynağı incelenmiş ve kaynak sonucundaki mikroyapısı ve
korozyon davranışı ortaya çıkarılmıştır.Bu deneysel çalışma esnasında kaynak
yöntemi olarak gaz tungsten ark kaynağı (GTAW) seçilmiş ve farklı kalitede kaynak
elektrodları kullanılmıştır.Bu farklı kalitede kaynak elektrodlarının herbiri için
kaynak bölgesinde ayrı bir mikroyapı elde edilmiştir.
Yine,AISI304 paslanmaz çeliğinin,farklı türde bir yapıya ve bileşime sahip olan
17Mn4 (P295GH) kazan çeliği ile kaynağı ayrıca incelenmiş,bu iki farkı türdeki
çeliğin kaynağındaki uyumsuzluk ve kaynak sonrası özellikleri ortaya
koyulmuştur.Bu deneysel çalışmada ise kaynak yöntemi olarak TIG yöntemi seçilmiş
olup kaynak teli olarak ER309L kalite östenitik kaynak elektodu kullanılmıştır.
Çalışmada irdelenen diğer bir durum ise AISI304 östenitik paslanmaz çeliğinin
sürtünme kaynağı (FSW) esnasında değişkenlik gösteren mikroyapısıdır. Farklı
kalınlıklardaki 2 adet AISI304 paslanmaz plakanın sürtünme kaynağıyla ayrı ayrı
kaynak edilmesi sonucu kaynak bölgesinde her iki kalınlık için de ayrı faz ve şekil
özelliklerine sahip mikroyapılar elde edilmiştir.
Son olarak, değişik kalınlıklardaki AISI304 paslanmaz çelik plakalar ile düşük
karbonlu çelik plakaların kendi aralarında çok pasolu kaynak metodu kullanılarak
kaynak edilmesi sonucunda, kaynak metalinin yığılmasına bağlı olarak ortaya çıkan
kalıntı gerilmeler, sıcaklık dağılımı,çıkılan maksimum sıcaklıklar ve bu maksimum
sıcaklıkların kalıntı gerilmelere etkisi karşılaştırılmış, farklılıkların sebepleri ortaya
konmştur.Bu deneysel çalışma esnasında ise manuel metal ark kaynağı (MMAW)
yöntemi kullanılmıştır.
DIFFERENT WELD APPLICATIONS OF AISI304 AUSTENHITIC
STAINLESS STEEL
İlker ÖZKAN
Keywords: Stainless Steel, Austenhitic Stainless Steel, AISI304, Gas TungstenArc
Welding, GTAW, TIG, AISI1020 Steel, 17Mn4 Steel , P295GH , Manuel Metal Arc
Welding , MMAW, Multi-pass welding
Abstract: Austenhitic stainless steels are widely used in many types of industry
because of its excellent formability,corrosion resistance and weldability.In this study
AISI304 stainless steel used and its weldment properties investigated suc as weld
metalurgy, corossion behaivour, microstructure and properties after weld process
with different steels.
Different weld applications are applied in this study.Firstly AISI304 stainless steel is
welded with AISI1020 steel which is not a stainless steel,then microstructure and
corossion behaviour of weld region is observed. In this part of study ; gas tungsten
arc metal weld (GTAW) method is chosen and different types of comsumables are
used during welding process.Different microstructure properties are obtained in weld
region after this experimental study.
Secondy,same type of studies applied between AISI304 stainless steel and 17Mn4
(P295GH) steel this time. These different types of steel showed an incompatibility in
weld process.This incompatibility is observed and discussed after experimental
work.In these experimental work , TIG weld is used and ER309L austenhitic steel
also used as consumable.
Other experimental work is applied for only AISI304 stainless steel.This time,
two AISI304 plates are welded by using friction stir welding (FSW) method and
properties of microstructure of weld region is observed.
As final study,AISI304 stainless steel and low carbon steel plates with a different
thickness are welded by using multi-pass method. In this study,residual stresses,
temperature distribution and attained peak temperatures which are observed in weld
region compared for both AISI304 and low carbon steel.
1. GİRİŞ
Bu çalışmada,östenitik bir paslanmaz çelik türü olan ve çok yaygın bir kullanım alanına
sahip olan “AISI 304” kalite çelik kullanılarak yapılan imalatta seçilen kaynak
yöntemleri ve kaynak parametreleri irdelenerek değişik kaynak uygulamalarındaki
kaynak metalurjisi, kaynak sonrası korozyon davranışı,farklı türde çeliklerle kaynağı
sonrası özellikleri ve kaynak sonrası mikroyapıları incelenmiştir.
Bilindiği üzere AISI304 paslanmaz çelikler,mükemmel bir şekillendirilebilirlik,
korozyon dayanımı ve kaynak kabiliyetine sahip alaşımlar olup endüstride çok yaygın
kullanılan bir malzemedir. AISI304 paslanmaz çeliği endüstrideki kaynak
uygulamalarında genel olarak,özellik ve kimyasal bileşim bakımından kendine daha
yakın olan diğer paslanmaz çelik serileri ya da kendisiyle aynı seri içinde olan diğer
paslanmaz çeliklerle sağlıklı olarak kaynak edilebilmektedirler.Ancak bu
çalışmada,AISI304 paslanmaz çeliğinin sadece kendi serisine ait ya da farklı serilerdeki
diğer paslanmaz çeliklerle kaynağı incelenmemiş,aynı zamanda bir kazan çeliği olan
17Mn4 (P295GH) çeliği ve AISI1020 karbon çeliği gibi kendisinden daha farklı
kimyasal bileşimlere ve özelliklere sahip çeliklerle kaynağı da incelenmiştir.Buradaki
amaç AISI304’ün kendisinden farklı özelliklerdeki çeliklerle kaynak edilmesi sonucu
nasıl bir mikroyapıya,korozyon dayanımına ve mekanik özelliğe sahip olacağını
görmektir.
Bu çalışmayla ilgili olarak ilk etapta AISI304 paslanmaz çeliği ile AISI1020 çeliği,Gaz
Volfram Ark Kaynağı (TIG) kaynak yöntemi ve 3 adet farklı kalitede kaynak elektrodu
(AISI 308L,AISI 309L ve AISI 316L) kullanılarak kaynak edilmiştir.Daha sonra bu
kaynak edilen iki farklı malzemelerin kaynak ara yüzeylerinin mikroyapıları, kaynaklı
bölgenin çekme dayanımıi değerleri ve korozyon davranışı ile ilgili deneysel veriler
elde edilmiştir.
Bir sonraki etapta,benzer bir amaçla AISI304 paslanmaz çeliği bu kez 17Mn4
(P295GH) kazan çeliği ile TIG kaynağıyla kaynak edilmiştir. Bu çalışmada ise yalnızca
ER319L kalite kaynak elektrodu kullanılmıştır. 7Mn4 (P295GH); EN 10028 Kısım 2'ye
uygun olarak üretilen karbon-manganez çeliğidir ve çalışma sıcaklığı yüksek olan buhar
kazanları, basınçlı kaplar,boru devreleri, vs. nin yapımında oldukça yaygın bir şekilde
kullanılmaktadır. ER309L, paslanmaz çeliklerle alaşımsız ve düsük alaşımlı çeliklerin
TIG kaynağında kullanılan östenitik paslanmaz çelik kaynak telidir ve 300˚C'ye kadar
isletme sıcaklıklarına maruz kaynaklarda kullanılabilir.
AISI304 (X5CrNi18-10) östenitik paslanmaz çelik malzemelerin alasımsız veya düşük
alasımlı çeliklerle kaynağı sık karşılaşılan bir durumdur. Kaynaklı birleştirme işlemi
sonrası kaynak bölgesinde farklı akma mukavemetine sahip bölgelerin bulunması
sonucu bir uyumsuzluk ortaya çıkar.Ayrıca ergimis kaynak metalinin etkisiyle esas
metalde ısıtesiri altında kalan bölgeler (ITAB) oluşur. Bu çalışmanın amacı farklı
bölgelerde oluşan uyumsuzlukların kırılma mekaniği açısından incelenmesidir.
Yukarıda bahsedilen çalışmalardan farklı olarak;kalın sacların kaynak edilmesinde sıkça
kullanılan bir yöntem olan sürtünme kaynağının (FSW) AISI304 paslanmaz çelik
saclara uygulanması sonucu kaynak bölgesinde elde edilen mikroyapılar da
incelenmiştir. Bilindiği üzere, AISI304 östenitik paslanmaz çelikler;ısı değiştirgeci ve
kimyasal reaktör gibi yüksek sıcaklık bileşenlerinin bulunduğu enerji
santrallerinde,yüksek sıcaklıkta mekanik özellikerini kaybetmemeleri ve mükemmel bir
korozyon dayanımına sahip olmaları nedeniyle çok yaygın kullanılırlar. AISI304
östenitik paslanmaz çeliklerin kaynağında bir şekilde, ısı etkili sensitizasyona bağlı
gerilmeli korozyon çatlakları ve kaynak bölgesinde bozulmalar meydana gelmektedir.
Sürtünme kaynağı bize, katılaşmaya ve yeniden kristalleşmeye bağlı olarak meydana
gelen kalıntı gerilmelerin,distorsiyonun,çatlakların ve makrosegragasyonların
minimuma indirildiği bir kaynak imkanı sunmaktadır. Bu kaynak yöntemi, erime
sıcaklıkları nispeten daha düşük olan alüminyum ve magnezyum alaşımlarında
uygulanmış ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Sürtüme kaynağının,erime sıcaklıkları
yüksek olan paslanmaz çelikler ve yumuşak çeliklerde de uygulanabilirliği son
zamanlarda derinlemesine incelenmiş ve bu yöntemi geliştirmeye yönelik araştırmalar
yapılıp raporlar sunulmuştur.Bu çalışma sonucunda ise sürtünme kaynağı ile
birleştirilen AISI304 paslanmaz çeliklerin mikroyapı karakteristiğini ortaya
çıkartılmıştır.
Çalışmada son olarak, çeşitli kalınlıklardaki AIS304 paslanmaz çelik ve düşük karbonlu
çeliklerin,çoklu paso metoduyla kendi aralarında kaynak edilmesi sonucunda ortaya
çıkan kalıntı gerilmeler irdelenmiştir.Bilindiği gibi,kaynaktaki yoğun ısı
kontsantrayonuna bağlı olarak,kaynak eksenine yakın bölgeler siddetli bir ısıl döngüye
maruz kalırlar, bu durum kaynak bölgesinde,homojen olmayan plastik deformasyonlar
ve kalıntı gerilmelerin olumasına neden olur.Endüstride farklı kalınlıklarda saclar
kullanılmaktadır ve bu saclar genel olarak çoklu paso kaynak metodu ile kaynak
edilmektedir. Çoklu paso kaynağı metodu uygulanırken,atılan her pasoyla birlikte
malzeme içinde kalıntı gerilmeler de artmaktadır. Bu deneysel çalışmada, atılan her
pasosuyla birlikte meydana pgelen ısıl döngü ve çapraz kalıntı gerilmeler ,deneyde
kullanılan 6mm,8mm ve 12mm’lik AISI304 paslanmaz ve düşük karbonlu çelik
plakaların kaynak dikişleri için tek tek ölçülmüştür. Kalıntı gerilmelerin ölçülmesi için
X-ray kırınım metodu kullanılmıştır.Kaynak yöntemi olarak ise Manuel Metal Ark
Kaynağı (MMAW) yöntemi kullanılmıştır.Bu çalışmada, paslanmaz çeliklerin ve
karbon çeliklerinin kaynak dikişlerinde çıkılan en yüksek sıcaklıklar
karşılaştırılmıştır.Kaynak dikişlerinin yığılmasıyla birlikte gelişen kalıntı
gerilmeler,değişen maksimum çekme gerilmesi değeri ve kaynak dikişlerinde çıkılan
maksimum sıcaklar ile meydana gelen kalıntı gerilmeler arasındaki ilişkinin
muhakemesi yapılmıştır.
2. GENEL BİLGİLER
2.1 Paslanmaz Çelikler
Paslanmaz çelikler; içerisinde en az %10,5 oranında (ağırlıkça) krom (Cr) içeren demir
esaslı alaşımlar olarak tanımlanırlar.Paslanmaz çeliğin yüzeyinde oluşan ince fakat
yoğun kromoksit tabakası korozyona karşı yüksek dayanım sağlar ve oksidasyonun
daha derine doğru ilerlemesini engeller.İçerdikleri diğer katkı elementlerine göre
değişen ve tamamen östenitik ile tamamen ferritik özellikler aralığında sıralanan beş
farklı çeşit paslanmaz çelik türü vardır.Bunlar sırası ile;
Östenitik Paslanmaz Çelikler
Ferritik Paslanmaz Çelikler
:Martenzitik Paslanmaz Çelikler
Çift Fazlı (dupleks) paslanmaz Çelikler
Çökelme Yoluyla Sertleşebilen Paslanmaz Çelikler
Östenitik paslanmaz çelikler 200 ve 300 serilerini içeririrler ve 304 bunların içinde en
yoğun olarak kullanılanıdır. Temel alaşım elementi krom ve nikeldir.
Ferritik paslanmaz çelikler sertleştirilemeyen Fe-Cr alaşımlarıdır. 405,409,430,422 ve
446 bu grupta yeralan en tipik ürünlerdir.
Martenzitik paslanmaz çelikler ferritik gruptaki paslanmaz çeliklerle benzer kimyasal
analize sahiptirler ancak daha yüksek oranda karbon ve daha düşük oranda krom
içerirler.Bu nedenle ısıl işlemle sertleştirilebilirler.403,410,416 ve 420 bu grupta yeralan
en tipik ürünlerdir.
Çift fazlı (Dupleks) paslanmaz çelikler hemen hemen eşit miktarda östenit ve ferrit
içeren bir mikroyapının oluşturulması ile elde edilirler. Bu çelikerin tam olarak %24
krom ve %5 nikel içerirler.Numaralama sistemi 200,300 veya 400 ile tanımlanan
grupların hiç birisine girmez.
Çökelme yoluyla sertleşebilen paslanmaz çelikler alüminyum gibi katı çözeltiye girme
ve yaşlandırma (çökeltme) ısıl işlemi ile çeliğe sertleşebilme olanağı sağlayan alaşım
elementleri içerirler. Bu çelikler ayrıca; martenzitik,yarı östenitik ve östenitik tip
çökelme yoluyla sertleşebilen paslanmaz çelikler olmak üzere alt gruplara ayrılırlar.
Bu çalışmada kullanılan AISI304 paslanmaz çeliğin bir östenitik paslanmaz çelik
olması dolayısıyla sadece östenitik paslanmaz çelikler detaylı olarak incelencektir.
2.1.1 Östenitik Paslanmaz Çelikler
Gerek kullanım, gerekse alaşım kalitelerinin çokluğu açısından en zengin grup ostenitik
çeliklerdir. Manyetik olmayan bu çelikler hem oda sıcaklığında hem de
yükseksıcaklıklarda yüzey merkezle kübik kafese sahip ostenitik içyapılarını
koruduklarından,normalleşltirme ve sertleşltirme ısıl işlemi yapılamaz. Tavlanmış halde
süneklikleri, toklukları ve şekillendirilebilme kabiliyetleri düşük sıcaklıklarda bile
mükemmeldir.Mukavemetleri ancak soğuk şekillendirme ile artırılabilir. Ostenitik
paslanmaz çelikler genellikle %16 ile %26 krom, %35’e kadar nikel ve %20’ye kadar
mangan içerirler.Nikel ve mangan temel ostenit oluşturucularıdır.
Tablo 2.1 Östenitik paslanmaz çelik kaliteleri ve kimyasal bileşimleri
2XX serisinde, en çok %7 nikel, %5 ile %20 arasında mangan bulunur ve azotun ostenit
içinde çözünürlüğü sayesinde dayanım artırılabilir. Katı çözeltide bulunan kristal
kusurların içine yerleşen azot, ostenit iç yapının mukavemetini artırır. 3XX serisi ise
daha fazla nikel ve en çok %2 mangan içerir. 301 ve 304 kaliteleri en az alaşımlı olan
türlerdir ve 3XX serisinin temel alaşımları olarak kabul edilirler.
Mükemmel şekillendirilebildiği, sünekliği ve yeterli korozyon dayanımı ile 304 kalite
ostenitik çelik en yaygın olarak kullanılan paslanmaz çeliktir. Tavlanmış 3XX serisi
çeliklerin akma dayanımı 200-275 Mpa arasında iken yüksek azotlu 2XX serisinde
akma dayanımı 500 MPa değerine kadar yükselir. Bu çeliklerde korozyonu önlemek
için gerekli olan kromun ferrit yapıcı etkisi, ostenit yapıcı alaşım elementleri katılarak
giderilir.
Şekil 2.1 Östenitik paslanmaz çeliğin mikroyapısı
304 kalite çeliklere molibden katılarak 316 ve 317 kaliteleri üretilir ve klorürlü ortamda
noktasal korozyona dayanım sağlanır. 309 ve 310 kaliteleri gibi yüksek kromlu
alaşımlar yüksek sıcaklıklarda ve oksitleyici ortamlarda kullanılır. Yüksek oranda
nikelli alaşımlar ise indirgeyici asidik ortamlarda tercih edilirler. Ancak bu amaçla,
kuvvetli bir ostenit yapıcı olmasına karşın karbon miktarı artırılamaz, çünkü bu element
karbür oluşturarak korozyon dayanımını zayışatır. Bunun yerine aynı zamanda
oksitleyici ve indirgeyici asitlere de dayanıklı olan nikelden yararlanılır. Yüksek oranda
nikel, yaklaşık %6 azot ve %20 azot içeren alaşımlara süperostenitikler de denir. 321 ve
347 kalitelerde karbonu stabilize etmek ve dolayısıyla yüksek sıcaklıkta tanelerarası
korozyonu önlemek amacıyla titanyum ve niyobyum eklenir. “L“ ve “S” uzantıl
alaşımlarda (304L, 309S gibi) tanelerarası korozyonu önlemek için karbon oranını
düşük tutma yoluna gidilmiştir. Ostenitik paslanmaz çeliklerde mukavemeti artırmak
için genellikle soğuk şekillendirmeden yararlanılır. Bu çeliklerde pekleşme,
ferritiklerden daha fazladır. Bu arada şekil değiştirme martenziti de oluşabilir ve
malzeme manyetiklik kazanır. Mukavemeti artırmak için bir diğer yol da alaşımlama
yapmaktır. Bu açıdan karbon ve azot en etkili elementlerdir. Kükürtsüz olan korozif
ortamlarda ostenitik çelikler, ferritiklerden daha iyi sonuç verirler. Molibden katılması
ile organik ve çeşitli mineral asitlere karşı dayanımları artar. Tam ostenitik çelikler ısıya
ve asitlere dayanıklı, yüksek sıcaklık özellikleri iyi olan malzemelerdir. Ancak sıcak
yırtılma eğilimi gösterirler. Ostenitik çelikler sünek ve toktur, ayrıca ısı etkisiyle
sertleşmedikleriden, kaynak bağlantıları için uygundur, ancak ısınan ve soğuyan
bölgede karbür çökelmesi oluşmaması için stabilize edilmiş türleri seçilmelidir.
Tablo 2.2 Östenitik paslanmaz çelikler
Öte yandan ısı iletimleri düşük, genleşmeleri yüksek olduğundan kaynakta çarpılmayı
önlemek için ısı girdisi düşük tutulmalıdır.Ostenit fazı içeren çeliklerde en büyük sorun,
krom karbür çökelmesidir. Kritik sıcaklıklar olarak nitelenen 400 ile 850°C arasında
yüksek enerjili tane sınırları boyunca ayrışarak yan yana dizilen kromca zengin
karbürler, malzemenin korozif ortamlarda bulunması halinde tanelerarası korozyona ve
tane ayrılmasına yol açarlar. Bunun nedeni karbür bünyesine geçen krom nedeniyle, katı
çözeltideki krom miktarının korozyona dayanıklılık sınırının (<%12)altına
düşmesidir.Bunu engellemek için;
• Çeliğe stabilizatörler katılarak, içyapı kararlı hale getirilir. Bunlar, karbona ilgileri
kromunkinden fazla olan titanyum, tantal ve niyobyum gibi elementlerdir. Bu sayede
karbon, yüksek sıcaklıklarda dahi kromkarbüroluşturmayacak şekilde bağlanır.
• ELC (extra low carbon - çok düşük karbonlu) çelikler kullanılabilir. Ostenitik
çeliklerde 650°C sıcaklıkta çözünebilen karbon miktarı yaklalık %0.05’tir. Karbon
miktarı bu değerden az olursa çözünen karbon, karbür oluşlturamaz.
• Çözme tavı uygulanabilir. 1050-1150°C arasında tavlayarak çökelmiş karbürler
çözündürülür. Hızlı soğutularak yeniden çökelme önlenir.
2.2 Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Kabiliyeti
Östenitik paslanmaz çelikler % 16-26 Cr, % 10-24 Ni+Mn, % 0.40'a kadar
C ve düşük miktarda Mo, Ti, Nb ve Ta gibi diğer alaşım elementlerini içerir.
Cr ve Ni+Mn oranları arasındaki denge, % 90-100 östenitten oluşan bir mikro
yapının elde edilebileceği şekilde oluşturulmuştur. Bu alaşımlar, geniş bir
sıcaklık aralığında sahip oldukları yüksek tokluk ve yüksek dayanım değerleri
ile ön plana çıkarlar ve 540°C'a kadarki sıcaklıklarda oksidasyona karşı
dayanım gösterirler. Bu grupta yeralan malzemelerin başında 302, 304,
310, 316, 321 ve 347 gelmektedir. Tablo 2.3'de, yukarıda belirtilen ve
bunların dışında kalan diğer östenitik paslanmaz çeliklerin nominal kimyasal
analiz değerleri yeralmaktadır. Bu çelikler için geliştirilen dolgu malzemeleri
genellikle ana metal ile benzer yapıdadır. Ancak birçok alaşım için, sıcak
çatlak oluşumunu engellemek amacıyla, düşük miktarda ferrit içeren bir
mikro yapının oluşmasına olanak sağlayan dolgu malzemeleri kullanılır (Bu
konu daha detaylı olarak ilerideki bölümlerde ele alına- caktır). Bu şartı
gerçekleştirebilmek için 308 türü dolgu malzemeleri 302 türü çeliklerin, 304 ve
347 türü dolgu malzemeleri ise 321 türü çeliklerin kaynağında kullanılır. Diğer
çelik türleri ise kendilerine benzer yapıdaki dolgu malzemeleri ile kaynak
edilebilirler.347 türü çelikler 308H türü dolgu malzemeleri ile de kaynak
edilebilir. Bu türdeki dolgu malzemeleri örtülü elektrod, dolu tel ve özlü tel
olarak üretilir. 321 türü dolgu malzemeleri ise sınırlı olarak, sadece dolu tel ve
özlü tel olarak üretilmektedir.
Östenitik paslanmaz çeliklerin kaynağında başlıca üç kaynak problemi ile
karşılaşılır. Bunlar sırası ile; (1) ısının etkisi altında kalan bölgede "Krom
Karbür" oluşması sonucu meydana gelen hassas yapı, (2) kaynak
dikişinde görülen "Sıcak Çatlak" oluşumu ve (3) yüksek çalışma
sıcaklıklarında karşılaşılan "Sigma Fazı" oluşumu riskleridir.
Tablo 2.3 Östenitik paslanmaz çeliklerin normal kimyasal analiz değerleri
2.2.1 Krom Karbür Oluşumu
Isının etkisi altında kalan bölgenin 427-871°C sıcak- lığa kadar ısınan bölümünde
yeralan tane sınırlarında çökelen ve taneler arası korozyonu hızlandıran krom
karbürler burada "Hassas Yapı" oluşmasına neden olurlar (Şekil 2.2 ve 2.3). Bu
oluşum sırasında bir miktar krom çözeltiden tane sınırlarına doğru yer değiştirir ve
bunun sonucunda bu bölgesel alanlarda krom miktarında azalma olacağı için
korozyon dayanımı düşer.
Şekil 2.2 Kromun yer değiştirerek krom karbür oluşturması
Şekil 2.3 18 Cr / 8 Ni (0.10 C)'lu Paslanmaz Çeliğin Tane Sınırlarında OluşanKarbür Çökelmesi (x 1200)
2.2.2 Sıcak Çatlak Oluşumu
Sıcak çatlamanın temel nedeni; kükürt (S) ve fosfor (P) gibi elementlerin oluşturduğu
ve tane sınırlarında toplanma eğilimi yüksek olan düşük erime sıcaklığına sahip
metalik bileşimlerdir. Bu bileşimler, eğer kaynak dikişinde veya ısının etkisi altında
kalan bölgede bulunuyorsa, tane sınırlarına doğru yayılırlar ve kaynak dikişi
soğurken ve çekme gerilmeleri oluş- tuğunda çatlamaya neden olurlar.
Sıcak çatlak oluşumu, dolgu metalinin ve ana metalin kimyasal analizinin östenitik
matriksde düşük miktarda ferrit içeren bir mikro yapı elde edilecek şekilde
ayarlanmasıyla önlenebilir. Ferrit, kükürt ve fosfor bileşimlerini kontrol altında
tutabilen ve ferritik- östenitik yapıya sahip olan tane sınırları oluşturarak sıcak çatlak
oluşumunu engeller. Bu sorun "S" ve "P" miktarlarının çok düşük seviyelerde
tutulması ile de giderilebilir, ancak bu durumda, çeliklerin üretim maliyetleri belirgin
bir şekilde artacaktır.
Sıcak çatlama riskine karşı dayanım elde edebilmek için yapıdaki ferrit miktarının en
az % 4 olması öneril- mektedir. Ferritin varlığı AWS A4.2'ye göre kalibre edilen
manyetik ölçüm aletleriyle sağlıklı bir şekilde belirlenebilir. Bunun dışında; dolgu
malzemesinin ve ana metalin kimyasal analizi biliniyorsa, çeşitli diyagramlar
kullanılarak da bir tahminde bulunmak mümkündür. Bu diyagramlardan en bilineni
ve en eski olanı 1948 yılında SCHAEFFLER tarafından geliştirilen "Schaeffler
Diyagramı"dır. Bu diyagramda Cr eşdeğeri yatay eksende, Ni eşdeğeri ise dikey
eksende yeralmaktadır.
(Cr) eş = % Cr + % Mo + 1.5 % Si + 0.5 % Nb
(Ni) eş = % Ni + 30 % C + 0.5 % Mn
Schaeffler Diyagramı çok uzun yıllar kullanılmasına karşın, azotun (N) etkisini
hesaba katmaması ve diyagramdan elde edilen verilerin, konusunda bilgili birkaç
ölçüm uzmanı tarafından belirlenen ferrit yüzdeleri ile farklılıklar göstermesi
nedeniyle günümüzde etkinliğini kaybetmiştir.
Şekil 2.4 Katılaşma Faz Sınırlarını da İçeren WRC-1992 Diyagramı
(Ni) eş = % Ni + 30 % C + 30 % N + 0.5 % Mn
Ferrit numaraları, özellikle düşük seviyelerde, ferrit yüzdeleri ile yakın değerlere
sahiptir. Günümüzde en sık kullanılan ve en sağlıklı sonucu veren diyagram Şekil-
6'da belirtilen WCR-1992 Diyagramı'dır. ASME şartnamelerinin 1994-1995 kış
döneminde yayınlanan eklerinde WCR-1992 Diyagramı WCR-DeLong
Diyagramı'nın yerini almıştır. Kabul edilen bu en son diyagramda krom ve nikel
eşdeğerleri aşağıdaki for- müllerle hesaplanmaktadır.
(Cr) eş = % Cr + % Mo + 0.7 % Nb
(Ni) eş = % Ni + 35 % C + 20 % N + 0.25 % Cu
Görüldüğü gibi nikel ve krom eşdeğerleri Schaeffler ve WCR-DeLong
Diyagram'larındakinden daha farklı olarak hesaplanmaktadır.
Ferrit numarası diyagramın nikel eşdeğerini gösteren ekseninden sağa doğru yatay,
krom eşdegerini gösteren ekseninden yukarıya doğru dikey çizgiler çizerek bulunur.
Yatay ve dikey doğruların kesiştiği noktadan geçen çapraz çizgiler ferrit numarasını
vermektedir.
WCR-1992 ve WCR-DeLong Diyagramları 308 gibi sık kullanılan paslanmaz
çelikler için benzer değerler verir. Ancak WCR-1992 Diyagramı, özellikle yüksek
alaşımlı malzemelerde, yüksek manganlı östenitik tipteki ya da östenitik-ferritik
yapıdaki çift fazlı paslanmaz çelikler gibi daha seyrek kullanılan alaşımlarda daha
kesin ve doğru sonuçlar vermektedir.
Ferrit numarası, ferritin manyetik olma özelliğinden yararlanılarak kaynak metali
üzerinden ölçülebilir. Bunun için ticari olarak satışa sunulan ve AWS A4.2'ye göre
kalibre edilmiş olan ve ferrit numarasının direkt olarak okunabildiği manyetik ölçüm
cihazlarından, ferritscoplardan ve benzeri cihazlardan yararlanılabilir.
Ferrit miktarının sıcak çatlak oluşumundan korunmak için gereken orandan daha
yüksek olmamasında ve belirli güvenlik sınırları içerisinde tutulmasında yarar vardır.
Çünkü ferrit, bazı korozif ortamlarda, malze- melerin korozyon dayanımını düşürür
ve yapıdaki aşırı ferrit miktarı süneklik ve tokluğu azaltır.
2.2.3 Sigma Fazı Oluşumu
"Sigma Fazı", çok sert (700-800 Vickers), manyetik olmayan ve gevrek yapıya sahip
metallerarası bir bileşiktir. Röntgen ışını ile yapılan analizde bileşiminin yaklaşık
olarak % 52 krom ve % 48 demirden oluştuğu ancak bunun yanında molibden gibi
diğer alaşım elementlerini de içerebildiği görülmüştür. Sigma fazı, kromlu veya
krom-nikel esaslı paslanmaz ve ısıya dayanıklı çeliklerin kaynak bölgesinde oluşur.
Saf östenitik bir yapıdaki sigma fazı oluşum hızı, östenitik kütle içerisinde ferrit
içeren yapıdakine oranla daha düşüktür.
Sigma fazı ile krom karbür çökelmesi birbirinden tamamen farklı iki oluşumdur.
Sigma fazı kırılganlığı
650-850°C sıcaklıklar arasında görülür ve bu sıcaklık aralığında kalma süresi ile
oluşan yapının yoğunluğu arasında yakın bir ilişki vardır. Faz dönüşüm hızının en
yoğun olduğu sıcaklık 720°C civarındadır. Yapıda bulunan ferrit miktarının % 3-4 ile
sınırlı tutulması durumunda, östenit tanelerinin etrafı ferrit ile çevrilemeyecek ve
kırılganlık riski önlenecektir . Buna karşın ferrit miktarının % 12'yi geçmesi ile
birlikte esneklik kabiliyeti hızla azalacaktır (Şekil 2.5).
Şekil 2.5 20 Cr / 10 Ni'li ve % 3 Ferrit İçeren Paslanmaz Çelik (x 1700)
Ferritin sigma fazına dönüşmesi sonucu kaynak dikişinde oluşan çatlama eğilimini
ölçmeye yönelik olarak gerçekleştirilen deneye ait veriler Şekil 2.6'daki grafikte
belirtilmiştir.
Şekil 2.6 Farklı Sıcaklıklarda Isıl İşlem Uygulanan ve 780°C'da 300 Saat Süresince Tutulan, 20 Cr/10 Ni ve1 Nb'lu Ostenitik Bir Yapıda Bulunan Ferrit
Miktarının Gösterdiği Etki
Ferrit içerikleri % 3 ile % 12 arasında değişen ve 20 Cr, 10 Ni ve 1 Nb'lu bir
elektrodun kullanıldığı beş farklı deney parçası hazırlanmıştır.
Daha sonra bu deney parçaları 980-1100°C arasındaki farklı sıcaklıklarda
östenitleştirilmiş, 730°C'da 300 saat boyunca tutulmuş ve sigma fazı oluşturularak
kırılgan hale getirilmiştir.
Buradan da görülmektedir ki; ferrit miktarındaki artışa bağlı olarak esneklik (darbe
dayanımı) azalmakta ve ferrit yüzdesi ne olursa olsun östenitleştirme sıcaklığın- daki
artış dikiş üzerinde olumlu bir etki yaratmaktadır.
Şekil 2.7 ve Şekil 2.8’de; 25 Cr / 20 Ni'li, ısıya dayanıklı bir elektrodla
gerçekleştirilen ve farklı zaman dilimleri süresince dönüşüm sıcaklığında tutulan
bağlantılara ait içyapı fotografları yeralmaktadır. Görüldüğü gibi, parçanın 780°C'da
100 saat süre ile tulması durumunda sigma fazı çizgileri oluşmaya başlamıştır (Şekil
2.7) ve yine aynı sıcaklıkta gerçekleştirilen 500 saatlık bir tutma işlemi
sonucunda ise çökelen sigma fazı izlerinin çok daha yoğun olduğu görülmektedir
(Şekil-2.8).
Şekil 2.7 25 Cr / 20 Ni (0.10 C)'lu Elektrod Kullanılmıştır. 780°C'da 100 Saat Isıl İşlem Uygulanmış ve Sigma Fazı Çizgileri Oluşmaya Başlamıştır (x 1600).
Buradan da anlaşıldığı gibi, kaynak işlemi sırasında banyonun çok hızlı soğuması ve
katılaşması nedeni ile sigma fazı kolay oluşamaz. Bu sorun esas olarak ferrit içeriği
çok yüksek olan bir kaynaklı bağlantının kaynak işleminden sonra uzun süre
yüksek sıcaklık değer- lerinde kalacak bir çalışma ortamlarda kullanılması
durumunda karşımıza çıkar.
Şekil 2.8 25 Cr / 20 Ni (0.10 C)'lu Elektrod Kullanılmıştır. 780°C'da 500 Saat Isıl İşlem Uygulanmış ve Sigma Fazı Çizgileri Artarak İyice Belirgin Hale
Gelmiştir (x1600).
Sigma fazı konusunda yapılan araştırmalardan elde edilen sonuçlar aşağıda
belirtilmiştir.
a- Sigma fazının oluşumu 750°C'da, 650°C'dakinden daha çabuk meydana gelir.
750°C'da 30 saat gibi bir zamana gereksinim varken bu süre 650°C'da 1 haftaya
çıkar.
b- Sigma fazı oluşumu soğuk şekil değiştirme ile hızlanır.
c- Sigma fazı oluşumuna kuvvetli olarak etki eden elementler ; molibden (Mo),
krom (Cr), niobyum (Nb) ve silisyum (Si)'dur.
d- Sigma oluşumunu kuvvetlendiren elementlerin miktarı yüksek ise, belirli
şartlar altında, kaynağa bağlı olmadan ve ısıl işlem uygulamadan da sigma fazı
meydana gelebilir.
e- Sigma fazı, 950-1100°C sıcaklıklar arasında belirli bir süre tavlandıktan sonra,
suda hızlı olarak soğutularak giderilebilir.
f- Sigma fazının giderilmesi için uygulanan ısıl işlemden sonra oluşan yapıdaki
ferrit miktarı, ısıl işlem uygulanmamış yapıdakine oranla daha azdır.
g- Ferrit miktarı, parçaya 1150°C'da homojenleştirme tavlaması uygulanarak daha da
düşürülebilir. Bu durumda ferrit mikro toplanmalar şeklinde oluşur.
h- Isıl işlem uygulanmamış 19 Cr / 9 Ni /1.5 Mo tipi çeliğe ait kaynak bölgesinin
yapısında bulunan
% 15 ferrit sigma fazına dönüşünce, kaynak dikişinin mukavemet özelliklerinde
aşağıda belir- tilen değişmeler meydana gelir :
- Çekme dayanımı yükselir, akma sınırı düşer.
- Uzama, büzülme ve çentik dayanımları önemli derecede azalır.
- 24 saat 750°C'da tavlanmış olan kaynak bölge- sinin 0°C'daki çentik dayanımı,
650°C'da bir hafta tavlanan kaynak yerinin çentik dayanımı ile hemen hemen
aynıdır. Buna karşın, yapısında
% 12 ferrit bulunan kaynak bölgesinin çentik dayanımının 1/10'u kadardır. Aradaki
bu fark, yüksek sıcaklıklarda daha da azalmaktadır.
i- 300-400°C'ın üzerinde oldukça iyi çentik değerleri elde edildiği için, yüksek
işletme sıcaklığında çalışan konstrüksiyonlarda, sigma fazının neden olduğu
gevrekleşmeden korkulmamalıdır.
k- Sigma fazının neden olduğu kırılganlık, kaynak bölgesinin tavlama yapılmadan
önceki durumunda içerdiği ferrit miktarına bağlıdır. Eğer kaynak bölgesi
başlangıçta % 6.5 ferrit içerirse, sigma dönüşmesi çentik darbe dayanımının
azalmasına neden olmaz. Burada ferrit miktarı az olduğu için, ferrit östenitik yapı
içerisinde ağ şeklinde değil, izole edilmiş odacıklar halinde meydana gelir. Bu yolla
elde edilen sigma, yapıya bir süneklik kazan- dırmaktadır.[1]
2.3 Östenitik Paslamaz Çeliklerde Kullanılan Kaynak Prosesleri
Paslanmaz çelikler ve ısıya dayanıklı çelikler bazı sınırlamalar hariç, alaşımsız ve
düşük alaşımlı çeliklerde kullanılan ergitme ve basınç kaynak yöntemleri ile kaynak
yapılabilir. Paslanmaz ve ısıya dayanıklı çeliklerin kaynak işlemi kaynak yapılacak
ana metalden beklenen özelliklere, örneğin; korozyon ve ısı dayanımına, göre
değişiklik gösterebilir. Kullanılacak kaynak malzemesi ana metalle aynı
kompozisyonda veya bazı uygulamalar için daha yüksek alaşımlı olmalıdır.
Östenitik paslanmaz çelikler için en çok uygulanan kaynak yöntemleri şunlardır;
Manuel metal ark kaynağı (MMAW)
Gaz tungsten ark kaynağı (GTAW)
Plazma ark kaynağı (PAW)
Laser ışın kaynağı (LBW)
Elektron ışın kaynağı (EBW)
Gaz metal ark kaynağı (GMAW)
Yakma alın kaynağı (FW)
Sürtünme kaynağı (FSW)
Özlü tel elektrotla ark kaynağı (FCW)
Örtülü metal ark kaynağı (SMAW)
Toz-altı ark kaynağı (SAW)
Direnç nokta kaynağı (RSW)
Kabartılı nokta kaynağı (PW)
Direnç dikiş kaynağı (RSEW)
Elektro cüruf kaynağı (ESW)
Saplama Kaynağı (SW)
Östenitik paslanmaz çelikler de kendi aralarında; standart östenitik paslanmaz
çelikler,tam östenitik paslanmaz çelikler, ferritik-östenitik (dupleks) paslanmaz
çelikler olmak üzere 3 gruba ayrılmaktadır ve her bir türün kaynağı için dikkat
edilmesi gereken bazı hususlar vardır.
Bu hususlardan bazıları şunlardır;
A1 – Standart Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı;
Kaynak metali % 4 ile % 12 (5 -15 FN) delta ferrit içerir, bu nedenle sıcak
çatlağa karşı dirençlidir
Kaynaklı birleştirmelerden, manyetik olmaması, yüksek korozyon direncine
sahip olması veya düşük sıcaklıklarda tokluk gibi özelliklerin istenmesi
durumunda tamamen östenitik kaynak metalleri seçilmelidir.
Ana metalle yapılan karışım %40’ın altında tutulmalıdır ve delta-ferrit oranını
çok fazla düşürmemek için, mümkünse kaynak esnasında azot emilimi düşük
tutulmalıdır.
Ön ısıtma yapılmamalıdır, pasolar arası sıcaklık en fazla 150°C olmalıdır.
Ark başlangıçları kaynak ağzı içinde yapılmalıdır.
Delta-ferrit manyetiktir bir fazdır.
Cr-Ni’li östenitik paslanmaz çelikler Cr-Ni-Mo’li östenitik paslanmaz
çeliklerle birleştirilebilir fakat korozyon direnci dikkate alındığında aynı
bileşimdeki kaynak malzemesi tercih edilmelidir.
A2 – Tam Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı ;
Tam östenitik kaynak metallerinde, sıcak çatlak eğiliminin yüksek olduğu bu
tür çelikleri kaynak yaparken unutulmamalıdır. Bunların yanında şu noktalara
dikkat edilmelidir.
Kaynak bölgesinin kesinlikle çok temiz olması gerekir, sıcak-çatlağa neden
olan kükürt v.b. maddelerin kaynak bölgesine girmesine izin verilmemelidir.
Kraterleri doldurulmalı, gerekirse taşlanarak çıkartılmalıdır,
Uzunlamasına oluşabilecek çatlakları önlemek için kök paso yeterli kalınlıkta
yapılmalıdır.
Tasarım esnasında lokal gerilimler oluşturmaktan ve kalın kesitli malzeme
kullanımından kaçınılmalıdır.
Tane boyunu küçük tutabilmek ve kaynaklı birleştirmedeki kaynak sonrası
gerilimleri düşük tutabilmek için büyük kaynak banyosundan ve yüksek ısı
girdisinden kaçınılmalıdır.
Bu durum,
- Sınırlı bir ısı girdisi (en fazla 10 -15 kJ/cm) demektir.
- Düz kaynak dikişi yapmak veya çok sınırlı bir salınım yapmaktır,
- Ön ısıtma yapılmamak, pasolar arası sıcaklık en fazla 130 (150)°C'de olmasıdır.
F - A - Ferritik-Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı;
Delta-ferrit ve östenit olmak üzere iki fazlı olan bu tür çeliklere dubleks
paslanmaz çelikler denir. Bu çelikler ergitme kaynakları ile birleştirilebilir.
Kaynaklı birleştirmeler en fazla 250°C’ye kadar çalışabilir. 475°C’de kırılgan
fazların oluşması nedeniyle 250°C ile 900°C arasındaki sıcaklıklarda tokluğu
düşer.
Kaynak metalindeki delta ferrit oranını sınırlandırmak için, ana metalle aynı
oranda azot (N)-alaşımına sahip kaynak malzemelerinde, nikel miktarı ana
metalinkinden biraz daha yüksektir. Nikel oranı düşük paslanmaz çeliklerle
yapılan birleştirmelerde karışım % 40’ın altında tutulmalıdır. İlave metal
kullanılmadan kaynak yapmak, yalnız çözündürme tavı ve arkasından su
verme işlemi yapılırsa mümkündür.
Ön tav yapılmadan kaynak yapılmalı, pasolar arası sıcaklık 250°C’yi
(yaklaşık % 23 Cr içeren çeliklerde) veya 150°C’yi (yaklaşık % 25 Cr içeren
çeliklerde) aşmamalıdır.
Östenitik paslanmaz çeliklere göre biraz daha yüksek ısı girdisi seçilebilir.
Kullanılan kaynak yöntemine ve malzeme kalınlığına göre; %23 Cr içeren
çeliklerde, 5 - 25 kJ/cm ısı girdisi ile, %25 Cr içeren çeliklerde 2 – 15 kJ/cm
ısı girdisi ile kaynak yapılabilir.
Yüksek miktarda delta-ferrit içeren çelikler, hidrojen çatlağına meyillidir. Bu
nedenle kaynak esnasında hidrojen emilimi mümkün olduğunca düşük
tutulmalıdır (elektrodlar kullanılmadan önce kurutulmalı ve hidrojen içeren
gazlar kullanılmamalıdır).
Bu çalışmada,AISI304 östenitik paslanmaz çeliğin kullanıldığı çeşitli kaynak
uygulamalarında,yukarıda sıralanan yöntemler arasından; Manuel metal ark kaynağı
(MMAW) , gaz tungsten (volfram) ark kaynağı (GTAW) ve sürtünme kaynağı
(FSW) yöntemleri kullanılmıştır. Bu nedenle, sadece bu üç kaynak yöntemi detaylı
olarak anlatılacaktır.
2.2.4 Manuel (Elle) Metal Ark Kaynağı Yöntemi
Bu yöntemde, kaynakla birleşecek parçalar resimlerine göre hazırlanır, kaynak
ağızları açılır, parçalar aşağıda göreceğimiz pozisyon aparatları veya herhangi
bir montaj şekli ile tespit edilir ve böylece aralarında bırakılan mesafe en elverişli
olarak kabul edilen ölçüde tutulmuş olur.
Kullanılacak kaynak makinesine en uygun cins ve çapta bir veya birkaç tip elektro d
daha evvel seçilmişt ir. Bu seçim için ana kriterle rin tayini çok önemlidir.
2.2.4.1 Parça Kalınlığına Göre Elektrod Çapının Seçilmesi
Şalümo ile kaynağın aksine olarak, belirli bir zamanda ark kaynağı ile temin edilecek
ısı miktarının parçanın kütlesine bağlı olmadığı inancı çok yaygındır. Bu inanç
ancak bazı sınırlar içinde doğrudur.
Zira pratikte öyle bir kalınlık vardır ki onu belirli çapta bir elektrodla kaynak
etmek imkânsızdır şöyle ki delinme ve yanma çentiklerinden kaçınmak için bu çapın
gerektirdiği akım şiddetinin altına inmek veya elle kaynakta mümkün olmayan
hızla İlerlemek gerekir.
Bunun aksine küçük çaplı elektrodlarla kalın parçaların kaynağı ve hatta dolgusu hiç
tavsiye edilmez, zira azami amperajları ile bile bu elektrodlar iyi bir nüfuziyet elde
etmek imkânını vermezler. Ana metale intikal eden bütün ısı burada çabuk dağılır;
bunun dışında, ergime banyosu ve kenarlarının çok çabuk soğuması su alma
hadiselerini meydana getirebilir; parçalar rijit olarak bağlı ise bunlar, bilhassa
muayyen bazı elektrod klasları ile, çatlaklara kolaylıkla götürebilir.
Şekil 2.9
Şekil 2.9'daki grafik, standart elektrod çapları ile rasyonel şekilde kaynak
edilebilecek çelik kalınlıklarının azami ve asgari sınırlarını gösterir. Bunlar aynı
düzlemdeki sacların birbirleriyle kaynağı içindir. Aşağıdaki tablo, soğuk parça
üzerinde yatay kaynakta, sac kalınlığına göre elektrod çapı ile ortalama
amperajları verir.
Şekil 2.10 Parçaların e kalınlığına göre kaynak akım şiddeti
2.2.4.2 Dikişin Şekil ve Pozisyonuna Göre Elektrod Çapının Seçimi
- Köşe kaynaklarında elektrod çapını, sacların kalınlığından çok dikiş kalınlığı tayin
eder. Özellikle kök pasosu 4 mm'den büyük çapta elektrodla kaynak
edilmemelidir zira aksi halde kök kenarlarına nüfuziyet bakımından erişmek güç
olur. Keza ısı dağılma oranları da burada rol oynar şöyle ki aynı sac kalınlıkları ile
iç köşe dikişinde, V dikişine nazaran daha kalın, dış köşe dikişinde ise daha ince
elektrod kullanılır.
- Küçük damlalar halinde meydana getirilmiş bir dikiş (küçük çaplı elektrod,
düşük akım şiddeti veya büyük ilerleme hızı), iri damlalar halinde yığılmış bir
dikişten (kalın çaplı elektrod, kuvvetli akım şiddeti veya yavaş ilerleme hızı) daima
daha bombelidir.
Bu kaide şu mülâhaza ile de desteklenir: küçük damlalar, büyüklerden
daha hızlı katılaştıklarından, yayılmaya vakit bulamazlar.
Dik bir yüzey veya tavanda ergimiş bir metal damlası buralarda ancak küçük olması,
yani şariyet kuvvetlerinin ağırlığa galip gelmesi şartıyla tutunabilir. Bu itibarla
dik yüzey veya tavanda kaynakta küçük kesitli dikişler çekip çabuk katılaşmalarını
temin etmek gerekir: küçük çaplı elektrod kullanmak, yatay kaynağa nazaran daha
düşük amperajla veya daha büyük ilerleme hızı ile çalışmak uygundur.
Bu andan itibaren kaynakçının çalışması başlar. Bu çalışma en iktisadî şartlar altında
mümkün olan en iyi birleşmeyi elde etmekten ibarettir. İşlem el ile yapıldığından
bazen telâfisi çok pahalı ve hatta imkânsız kusurlar olabilir. Bu itibarla kaynakçı
yüksek ölçüde meslekî sorumluluk hissine sahip bir kişi olmalı ve çalışması
esnasında farkına vardığı kusurlara bizzat işaret etmelidir.
Kaynak işlemi aşağıdaki sırayı takip eder:
1) Akım şiddetinin ayarı. Her elektrod çapı için, imalâtçı, kutu etiketi
üzerinde elektrodun kullanılmasına elverişli asgari ve azami akım
şiddetlerini vermiştir. Böyle bir yazının bulunmaması halinde aşağıdaki
tecrübî formülün kullanılması ile mesele kabaca halledilir:
A=50 (D-1)
Burada A, amper cinsinden akım şiddeti; D de elektrodun mm cinsinden
çekirdek çapıdır. Bir başka yakın formül de çekirdek çapı milimetresi basına 35-
40A hesap etmektir.
Örtünün kalınlık ve cinsi ile kaynak pozisyonuna göre akım şiddetinde böylece
hesap edilmiş şiddete nazaran ± %30 kadar değişmeler gerekebilir.
Yazılı asgari akım şiddetinin altında çalışıldığında dış bükey ve çirkin, zayıf
nüfuziyetli ve biçimsiz nihayî kraterli bir dikiş elde edilir. Dikişte gözenek
bulunması ve cüruf girmesi tehlikesi vardır.
Azami akım şiddetinin üstünde, ergime püskürmeli, dikiş intizamsız ve
nüfuziyet tehlikeli şekilde derin olur, dikişte boşluk ve çatlaklar bulunur,
kenarlarında da yanma çentikleri görülür. Nihai krater şekilsiz olup dikişin
kendisi gibi boşluk ve çatlakları haiz olur. Mekanik karakteristikler zayıflar
ve şekil değiştirmeler fazla olur.
Akım şiddeti bilhassa sacların kalınlıklarına bağlıdır şöyle ki aynı elektrod
çapında şiddet, ince parçalarda daha az, kalın parçalarda daha yüksek olur. Keza
akım şiddeti kaynak pozisyonuna bağlı olarak da değişir. Bu pozisyon, ergimiş
metalin cazibe (yerçekimi) ile akmasına yardımcı olduğundan A akım şiddetini
düşürerek metalin katılaşmasının hızlandırılması tavsiye edilir:
-Yatay pozisyonda A yazılı ortama akım şiddetine göre %10’a kadar;
-Aşağıdan yukarı dik kaynakta %10’- %20’ kadar
-Dkey düzlemde yatay ve tavan kaynaklarında %5-15 kadar azaltılmalıdır.
Buna karşılık bazı hallerde ya arkın nüfuziyetinin veya cürufu itmek için
dinamizminin arttırılması istenir. Nitekim yukarıdan aşağı dik kaynakta A, %20
kadar arttırılır.
Bilhassa kök pasolarının kaynağında (V,X dikişlerinde) amperaj, bir taraftan iyi bir
nüfuziyet elde edecek şekilde, öbür taraftan da yapışma olmadan elektrod
metalinin akmasını temin edip altta damla teşekkülünü önleyici şekilde
olacaktır. Kök pasoda amperaj, müteakip pasolarınkinden düşük olacaktır. Alın
ve dış köşe kaynaklarında, iç köşe kaynağına nazaran amperaj yine düşük olur.
Alın dikişlerinin aksine olarak iç köşe dikişlerinin ilk pasosunda, İyi bir
nüfuziyet elde etmek için, müteakip pasolarınkinden daha yüksek amperaj
kullanılır. Burada bir hususa bilhassa dikkati çekmek yerinde olur: kaynakçı,
makinesindeki ampermetrenin gösterdiği değerlerden daima şüphe etmelidir.
Bunlar bir kaç sebepten doğru olmayabilir: şebeke gerilimi normal
gerilimden düşük olur ki bu hal memleketimizde sık görülür; makine eskimiş
olabilir; kaynak devresinde temaslar iyi olmaz; ark gerilimi normalin
üstünde olur (demir tozlu elektrodlar). Şüpheye düşüldüğünde ampermetre
prensesi ile kontrol edilmelidir. İleride, her pozisyonda kaynak uygulamasının
ayrıntılarında daha fazla bilgi verilecektir.
2) Ark gerilimi (veya çalışma gerilimi). Kaynak esnasında E ark gerilimi arkın
uzunluğu, elektrodun çapı ve cinsi ve kaynak akım şiddetine göre değişir.
Yazılı ortalama akım şiddetlerinde yumuşak veya hafif alaşımlı çelik
elektrodlarında
E (volt) = 2 (D -I- 9) ampirik formülü ark geriliminin büyüklük
mertebesini verir.
ISO normu, kaynak makinelerinin ayar aksamı için A'ya bağlı olarak
aşağıdaki formülü tavsiye eder (formül 600'A'ya kadar tatbik edilmek üzere) :
E(volt)=20+0.04A(amp)
3) Arkın tutuşturulması ve devamlılığının sağlanması. Bu konuda evvelce kâfi
temel bilgi verildi. Buna ek olarak aşağıdaki hususları kaydedelim :
-Arkın tutuşturulması «emin» olmalı, yani her istendiğinde tekrarlanabilmeli.
Kaynakçı bunu, elektrod ucunu parça üzerine ya vurarak ya da sürterek temin
eder. İkinci şekil, bilhassa bazik elektrod kullanıldığında daima tercih edilmeli;
bazik elektrodla çalışıl- dığında elektrodun birleşme yerinin dışında
tutuşturulması kat'î olarak tavsiye edilir. Bu elektrodlarla tutuşturma kibrit
çakar gibi olacaktır (Şekil 2.11).
Keza bazik elektrodlarla yarıda kesilmiş bir kaynağa devam edildiğinde,
devama başlamadan evvel, elektrod ucunda hasıl olmuş kraterin yok edilmesi,
yani çekirdek teli ile örtünün aynı düzleme getirilmesi gereklidir.
Kaynak dikişinin sonunda krateri mümkün olduğukadar kısa ark boyu ile ve küçük
dairesel, yavaş elektrod hareketleri ile (Şekil 3.3) doldurmalı ve elektrodu dikiş
yönünde çabuk yukarı çekmelidir.
Şekil 2.11
Aksi halde kaynak banyosu kenardan akabilir. Elektrod normal uzunlukta arkla
parçaya dik olarak çekildiğinde daima derin bir krater, yani dikişte delik hasıl
olur ki bundan mutlaka kaçınmak gerekir. Yatay kaynak dışındaki pozisyonlarda
kaynakta da aynı şekilde hareket edilmelidir. Tavan kaynağında tutuşturmada
güçlük çekildiğinde ark evvelâ bir yatay parça üzerinde tutuşturulur, elektrodun
ucu kızardığında tavana dönülür.
- Ark uzunluğu en fazla elektrodun çekirdek çapına eşit olmalıdır; arkın
kısa tutulması, bilhassa bazik elektrod kullanıldığında, daima tavsiye edilir.
Bazik elektrodlarda ark çekirdek çapının yansı uzunluğunda olacaktır. Çok
uzun bir ark ergimiş metali havanın oksijen ve azotundan korumaz. Ayrıca
metal iri damlalar halinde düşer, bunlar da ana metale kaynak olmadan patlar
ve dolayısıyla kaybolur. Kaynak metali oksitli ve gözenekli olur. Mamafih bazı
hallerde ark, nispeten az metal yığarak parça mevziî olarak ısıtılmak
İstendiğinde bilerek uzatılır. Örneğin:
a) Başlangıçta, soğuk bir parça üzerinde kaynağa başlandığında yapışmadan
kaçınmak için;
b) Yarıda bırakılmış bir dikişe devamda (Şekil 2.12), yeniden başlama noktasında
fazla kalınlıktan kaçınmak için: Şekil 3.4 bu eylemi doğru uygulamanın yolunu
gösterir.
Şekil 2.12
-Bazen, örtünün iyi merkezlenmemiş olmasından bunun ergimesi fısıltılı olur.
Bu takdirde elektrodu pense içinde yarım devir çevirmek, mahzuru önlemek için
kâfidir.
-Pasonun sonunda ark hiç bir zaman elektrod hızla çekilerek
söndürülmemelidir. Zira aksi halde metal yokluğundan krater çok büyük olur.
Gerektiğinde, birkaç milimetre geri gelerek çukurluğu «beslemek» uygun olur.
Yüksek emniyetin arandığı birleşmelerde «göz» veya çatlak başlangıçlarını,
kaynağa devam etmeden önce taşlayarak yok etmek dahi gerekebilir.
Puntalama
Kaynağın doğru ve muntazam şeklide uygulanabilmesi için dikiş ilerledikçe
kenarların birbirlerine nazaran durumu değişmemeli, aralarındaki açıklık hep
aynı kalmalıdır. Bunu temin etmek için (maalesef çoğu zaman ihmal edilen)
puntalama işlemine başvurulur. Böylece kaynak edilecek kenarlar en müsait
pozisyonda tespit edilmiş olur.
Parçaların uzunlukları kalınlıklarının 30 mislinden az ise veya başka özel
bir tespit şekli kullanılırsa puntalama gerekmez.
Tespiti güç veya ağır parçalarda puntalamadan evvel bunların uygun aralığa
getirilebilmesi için meselâ işkenceler kullanılır. Bazı hallerde de bu
işkencelerin takılabilmesi için parçalara, sonradan kaldırılan köşebent parçaları
ve mümasili büteler kaynak edilir.
Puntalama, muntazam aralıklarla yapılan oldukça ince ve kısa dikişlerden ibarettir.
Punta aralıkları, bilhassa soğuma çekmesi ile ilgili olarak, parça kalınlıklarına
bağlıdır. Genel olarak aşağıdaki değerler uygulanır :
Kalınlık 5 mm'den az ise aralık, kalınlığın 30 misli, kalınlık 5 mm'den fazla
ise aralık, kalınlığın 20 misli.
Puntaların kalınlığı, kaynak esnasında çatlayıp kopmaları önleyecek
mertebede olmalıdır; uzun puntalar (mesela 20 mm) kalın puntalara tercih
edilir. Zira ince uzun puntalar yapıldığında esas birleştirme dikişinin
kaynağı sırasında bunlar ergir. Aksi halde bunları atlamak gerekir.
Atlanmazsa yer yer, çirkin görünüşlü fazla yükseklikler hasıl olur.
Büyük emniyetin arandığı konstrüksiyonlarda, birinci paso ilerledikçe
puntaların tamamen taşlanması önemle tavsiye edilir: böylece her türlü
boşluk, cüruf kaçması, nüfuziyet kusuru vesaire önlenmiş olur.
V kaynak ağzı açılmış sacların arka tarafına erişilebildiğinde puntalamanın
arkadan yapılması uygun olup böylece sacların aynı seviyede tutulması da
sağlanmış olur.
Puntaların yapılış sırası bunların, parça kenarlarını yaklaştırmaya çalışan
çekmeleri göz önüne alınarak tayin edilir. Düz bir hat boyunca giden
kaynaklarda bu sıra Şekil 2.13'deki gibi, dairesel birleştirmede de Şekil
2.14'daki gibi olmalıdır.
Şekil 2.13 Şekil 2.14
Puntalama daima, kaynakta kullanılacak elektrodla aynı örtü tipinde
elektrodla yapılmalıdır. Bu tedbir bilhassa bazik elektrodlar kullanıldığında
önemlidir.
Puntalamanın esas kaynakla farkı, uygulaması sırasında kenarların soğuk
oluşurdadır. Bu itibarla oldukça yüksek bir amperajla çalışmak gerekir:
puntalar daha iyi nüfuz eder ve ince saclarda bunlar mümkün olduğu
kadar yassı olur. Parçaların nispeten kalın olması halinde dikiş
pasolarında kullanılan elektroddan daha küçük çaplı elektrod
kullanmakla kaynak ağzının dibinde nüfuziyetten emin olunur. Rijit
konstrüksiyonda, E 6013 elektrodu kullanılsa bile, punta için E 6018 tavsiye
edilir.
2.2.4.3 Kaynağın Yapılışı
2.2.4.3.1 Kaynakçının Pozisyonu
Her işte olduğu gibi burada da kaynakçı, hareketlerine tam hâkim
olabileceği en rahat pozisyonda çalışmalıdır. Parçayı münasip yüksekliğe
getirmek veya büyük parçalarda kaynakçıyı dikiş yerinin yanına ulaştırmak
için kaybedilecek dakikalar esas kaynak işlemi sırasında fazlasıyla telâfi edilir
zira bu takdirde kaynakçı daha çabuk ve daha iyi çalışacaktır. Eğer bir baş
maskesi kullanmıyorsa kaynakçı mümkün olduğu kadar sol dirseğini masa
veya parçaya dayayabilmeli, el maskesi, arkın gücüne göre, kaynaktan
20 ile 40 cm mesafede bulunmalıdır; daha uzak tutulursa ergime banyosunu
iyi kontrol edemez; daha yakı nda ise cam çabuk kirlenir ve bir kaç saat
çalışmadan sonra kullanılmaz hale gelir. Pense kablosu, ağırlığı ile kaynakçıyı
yormamalıdır. Onu omzunun üstünden geçirmeli veya daha iyisi, münasip bir
yere aşmalıdır. Ve nihayet, iyi cüruf temizlemesi (çekiçleme, fırçalama)
için kaynak yerinin iyi aydınlatılması gerekir.
2.2.4.3.2 Parçanın Pozisyona Getirilmesi
Bundan maksat, kaynağa hazır bir birleşmeyi, kaynakçı için en rahat
ve en uygun pozisyona getirmek yani ona en çabuk ve en emniyetli
neticeyi almak imkânını veren çalışma pozisyonuna getirmektir. Genel
olarak yatay kaynak her bakımdan en müsait pozisyon olduğuna göre
birleşmeyi, dikiş ilerledikçe hep yatay pozisyonda tutan tertiplere mümkün
olduğu kadar başvurulur.
Şekil 2.15
Şekil 2.16 Şekil 2.17
Bunun için motorla veya elle dönen ve çevrildikten sonra tespit edilebilen
tertipler kullanılır (Şekil 2.15, 2.16, 2.17). Şekil 2.18'deki döner kaynak tablası
bunun klasik örneklerinden biri olup bu tabla, kendi aksı etrafında döndüğü gibi
istenilen açıya da ayarlanabilir. Dönüş hızı da maksata göre değiştirilebilir.
Şekil 2.18
2.2.4.3.3 Elektrodun Tutuş Meyili
-Esas itibariyle elektrod, kaynak düzlemine dikey bir düzlemde (Şekil
2.19), köşe kaynaklarında da açının orta düzleminde (Şekil 2.20) hareket
edecektir. Aksi halde Şekil 2.21'de görüldüğü gibi bir tarafta çentik etkisi
yapan yanmalar hasıl olur.
Şekil 2.19 Şekil 2.20 Şekil 2.21
Birbirinden farklı kalınlıkta iki parçanın kaynağında kalınlık farkı en
kalın sacın dörtte birinden fazla değilse, belirli bir güçlük çıkmaz.
Kalınlık farkı bundan daha fazla ise elektrod çapı, kalın sacta hala
nüfuziyet temin ederken ince sacı yakmayacak (fazla ergitmeyecek)
şekilde seçilecektir. Aynı şey akım şiddeti için de söylenir. Elektroda
münasip bir meyil vererek kalın sacın diğerinden daha fazla ısınması
temin edilecektir (Şekil 2.22) (daha emin yoldan iyi netice almak için kalın
parçanın bir oksi-asetilen şalümosu ile 200-300oC'a ısıtılması tavsiye edilir).
Şekil 2.22 Şekil 2.23
Şekil 2.24
Dar pasolar halinde dolgu yapıldığında veya çok pasolu köşe kaynaklarında da
yine esas kaideye uyulur şöyle ki elektrod burada da bir evvelki paso sırası ile
parçanın açı ortasında tutulur (Şekil 2.23 ve 2.24).
-Elektrodun, kaynağın ilerleme yönü ile yapacağı açı çoğu zaman 60 ile
70o arasında
(Şekil 2.25) olmakla beraber elektrod tipi ve birleşme şekline göre 45 ile
90oC arasında da değişebilir. Her özel duruma uyacak bir genel kaide vaz
etmek güçtür. Ancak, burada da uyulması gereken esas prensip, yukarıdan
aşağı dik kaynaklar dışında, bu açının, cürufun arkın önüne akmasını
önleyecek şekilde olmasıdır (Şekil 2.26).
Şekil 2.26 Şekil 2.27
Elektrod çok yatık tutulacak olursa ergimiş metal damlaları gereken yere
düşmez ve dikiş intizamsız olur.
2.2.4.3.4 Cürufun temizlenmesi.
İster çok pasolu kaynak, ister ters yönde dikiş, isterse de yarıda kesilmiş bir kaynağın
devamı olsun,'hiçbir zaman cüruf üzerine metal damlatılmayacaktır. Cüruf, sivri
kaynakçı çekici ve tel fırça ile, bunlar yetmiyorsa çekiç ve keski ile, itinalı şekilde
temizlenecektir. Ancak, bundan evvel tamamen katılaşması beklenecektir. Cüruf ne
kadar soğuk olursa o kadar kolay kalkar; evvelce gördüğümüz gibi de
görevlerinden biri dikiş metalinin soğumasını yavaşlatmaktır. Bu itibarla
temizlik eylemine zamanında evvel girişilmemelidir.
2.2.4.3.5 Elektrod hareketleri
Elektrod, dikiş daima, cürufla örtülü kalacak şekilde hareket ettirilecektir.
Kaynak işleminin devamınca bu cüruf hiçbir zaman kaldıramayacaktır.
Sadece krater ve onun biraz gerisi temizlenecektir. Ark yeniden
tutuşturulduğunda cüruf tekrar sıvılaşır ve ergime banyosunu korur. Çok yüksek bir
ilerleme hızı cürufun sonradan temizlenmesini güçleştirir. Dikişler ne kadar düz
veya içbükey, tırtıllar ne kadar düzgün ve iki yan kenarları çukursuz olursa cüruf
o kadar kolay temizlenir. Her pozisyonda uygulama özelliklerine geçmeden önce
genel olarak tatbik edilen elektrod hareketlerini görelim:
2.2.4.3.5.1 Uzunlamasına Çekme, Dar, Tırtıllı paso
Elektrod bir düz hat üzerinde, yanlara sallandırılmadan, dikiş kesintisiz
olacak şekilde seçilmiş bir hız ve akım şiddeti ile çekilir. Elde edilen dikişin
genişliği, yaygınlığına göre, kullanılan elektrodun çekirdek çapı ile onun iki
misli kadardır. Bu yolla en az elektrod boyunun 8/10'u ile iki misli arasında
uzunlukta bir dikiş elde edilir.
-İnce sacların kaynağında, kaynak ağzı içinde kök pasosunda ve bilhassa ağız
aralığı fazla tutulduğunda, kökün iki kenarının iyice ergidiğinden emin olmak
için bir ileri geri hareket, bir yanlara sallanma hareketi ile beraberce tatbik
edilir. İnce örtülü elektrodlarla köşe kaynaklarında da ayni şekilde hareket edilir.
-Bir de elle otomatik adı verilen ve elektrodu parça ile temas ettirerek kalemle
çizgi çizer gibi çekilen bir dikiş vardır ki daha çok, açının bir gayd teşkil
ettiği tek pasolu köşe kaynaklarında ve ancak bazı örtülü elektrodlarla
uygulanabilir.
2.2.4.3.5.2 Geniş, Yanlamasına Sallantılı Paso
Şekil 2.29 bunu açıklıkla izah eder. Dikişin genişliği, çekirdek çapının üç ilâ dört
misli olup bir elektrodla, boyunun üçte biri ile yarısı arasında uzunlukta değişen
dikiş elde edilir. Sallantı hareketi, cürufu itecek şekilde, geriye doğru bükümlü
olacak ve büküm, örtünün kalınlığı, dolayısıyla cürufun yoğunluğu ve neticede
temizlenme güçlüğü oranında fazla olur.
Sallantı hareketinin iki ucunda biraz durulması kaynak ağzı kenarlarının daha
emin şekilde ergimesini sağlar. Bu takdirde daha düz bir tırtıl elde edilir. Aynı
akım şiddetinde geniş paso, dar pasoya nazaran, parçayı daha çok ısıtır ve
dolayısıyla nüfuziyet bir ölçüde daha derin olur.
Şekil 2.28 Şekil 2.29
Dikey düzlemde yatay kaynaklarda buna yakın elektrod hareketi tatbik edilir(Şekil 2.30).
2.2.4.3.5.3 Üçgen veya Kademeli Paso (Şekil 2.31)
Aşağıdan yukarı dik kaynaklarda, orta kalınlıkta ve kalın saclarda uygulanır.
Kaynak ağzı içinde elektrodla ağız çevresi takip edilerek birbiri üstüne
tabakalar teşkil edilir.
Tavan kaynaklarında uygulanan spiral paso da (Şekil 2.33) bu nevidendir.
Şekil 2.31 Şekil 2.33
Şekil 2.32
2.2.4.4 Paso Şeklinin Seçimi
Bu konu, ilerde göreceğimiz şekil değişimleri ve gerilmeler konularına bağlıdır.
Ancak şimdiden aşağıdaki kaideyi tekrarlayalım:
- Uzun kaynaklarda uzunluk yönünde şekil değişmeleri veya
gerilmelerden
korkulduğunda dar pasolar tercih edilecektir.
- Genişlik yönünde şekil değişmelerinin ve gerilmelerin daha önemli olduğu
kısa kaynaklarda (bilhassa çubuk ve yassı profil demirlerinin uç
kaynaklarında) geniş veya kademeli pasolar tercih edilecektir.Ancak burada,
yassı çubuk ve profillerin dik kaynaklarında, bir çelişki göze çarpıyor şöyle
ki bu çubuk ve profillerin geniş paso gerektirmelerine karşılık dik
kaynaklarda, gördüğümüz gibi dar pasolara yer verilecektir.
Şekil 2.34
Çelişkinin üstünden gelmek için şöyle hareket edilir (Şekil 2.34): evvela bir
dar aşağıdan yukarı kök pasosu, sonradan, damlaların tutunmasına mani
olacak mevzii fazla ısınmaları önlemek üzere Şekil 2.34'teki sırada yine
aşağıdan yukarı geniş pasolar çekilir.
2.2.5 Sürtünme Kaynağı
Sürtünme kaynağı uzun yıllardan beri bilinmesine rağmen teknolojisi ve
uygulamaları son zamanlara dayanmaktadır. Sürtünme kaynağı uçak ve uzay
sanayii parçalan, kesme takımları, ziraat makineleri, otomotiv parçaları, petrol
yatağı malzemeleri, çöp bidonları, askeri ekipmanlar, miller, bimetalik malzemeler
ve diğer özel uygulamalarda kullanılmaktadır. Yöntem, farklı ve aynı özellikte- ki
malzemelerin kaynağında tam ergime oluşmadan birleşmeyi sağlayarak bir avantaj
oluşturmaktadır.
Endüstriyel uygulamaları 1950'Ii yıllara kadar giden sürtünme kaynağı ile
ilgili ilk patentler 1900'lere kadar dayanmaktadır, tik olarak Leningrat'ta çeşitli
işletmelerde ve makine bakım ve onarım tesislerinde uygulanmaya başlanmıştır.
İkinci dünya savaşı yıllarında da Almanya ve A.B.D. da plastik malzemelerin
kaynağında kullanılmıştır. Rusya'da konuyla ilgili araştırmalar yürütülmüş,
A.B.D. da ise 1962 yılında sürtünme kaynağı düzenlenerek atalet kaynağı
geliştirilmiştir. Sürtünme kaynağı uygulamalarının büyük bir kısmını dairesel
kesitli miller ve borular oluşturmuştur. Sürtünme kaynağı; elektrik enerjisi veya
diğer kaynaklardan ısı enerjisi uygulanmadan iş parçasının yüzeyleri arasındaki
mekanik dönme hareketinin ısı enerjisine dönüşmesiyle kaynak için gerekli ısının
elde edilerek yapıldığı bir katı hal kaynak tekniğidir. Sürtünme kaynakları,
ara yüzey kaynak sıcaklığına ulaşana kadar sabit bir iş parçasıyla dönen bir iş
parçasının sabit veya belirli olarak artan basınç altında yapılır ve sonunda dönme
durdurularak kaynak tamamlanır. Sürtünme ısısı iş parçasının ara yüzey sıcaklığını
hızla artırarak ergime derecesinin altında bir değere getirir ve plastik sıcaklık
oranında ısınan bölgeye uygulanan basıncın etkisi altında birleştirme meydana gelir.
2.2.5.1 Sürtünme Kaynağı Uygulama Prensipleri
Katı-hal birleştirme tekniklerinden olan sürtünme kaynağında birleştirme ergimeye
bağlı olmadan birleştirilecek parçaların ara yüzeylerinde meydana gelir. Sürtüne
kaynağı üç aşamada gerçekleşir. Birinci aşamada malzeme ara yüzeyleri düşük
yük altında temas haline getirilir ve deformasyon işlemi sürtünme aşınması ile
yönlendirilir. İkinci aşamada uygulanan yükler yavaşça artırılır, kaynaklanacak
parçaların ara yüzeyleri boyunca önemli ölçüde sürtünme ısısı oluşur ve
gerilme sertleşmesi ve yumuşaması işlemlerinin bir değerine ulaşılır. Üçüncü
aşamada ise sürtünme ısısı üretimi sona erer, kaynaklanacak parçaların ara
yüzeylerinin her iki tarafında ısınan malzemeye uygulanan gerilme yavaşça
artırılır ve çapaklar alınır.
Yöntemin başlangıcından bitimine kadar ara yüzey basınç altındadır. Kaynak
esnasında uygulanan basınç sabit parça, hareketli parça veya dönen her iki parça
tarafında sağlanır.
Sürtünme kaynağı işleminde genelde sıcaklık arttığında kesme ve akma
mukavemetleri düşer. Sürtünme kaynağında yüzey tabakaları kırılıp atıldığında
önemli bir plastik akma olur. Sonuçtaki sıcaklık bölgesel ergimenin başladığı
sıcaklığa ulaşır. Bu olayların hepsi saniyeler içerisinde meydana gelir. Bütün
ergitme kaynakları kalıntı gerilmelerin üretilmesine sebep olmaktadır. Bu
gerilmeler malzemenin ergime sıcaklığından daha düşük sıcaklıklardaki ısıl
çevrimlerden kaynaklanmaktadır.
Şekil 2.35
2.2.5.2 Sürtünme Kaynak Çeşitleri
2.2.5.2.1 Sürekli Tahrikli Sürtünme Kaynağı
Sürekli tahrikli sürtünme kaynağı, direk sürtünme kaynağı olarak da bilinmektedir.
Gerekli olan enerji sürekli bir tahrik grubu tarafında sağlanır. Parçalardan biri
motor ünitesine bağlanır ve sabit bir hızda döner, diğer parça eksenel bir basınçla
temas ettirilir. Yeterli derecede ısı girdisi sağlandığında dönme frenleme etkisi ile
mümkün oldukça kısa sürede durdurulur. Kaynak kuvveti yığma maksadıyla artırılır
ve numune soğumaya bırakılır. Bu yöntem genelde Avrupa'da kullanılmaktadır.
2.2.5.2.2 Volan Tahrikli Sürtünme Kaynağı
Volan tahrikli sürtünme kaynağı, atalet kaynağı olarak da bilinmektedir.
Parçalardan biri volana bağlanır. Volan belirlenen hızda ivmelendirilir. Böylece
dönme enerjisi bu volan üzerinde toplanmış olur ve sürtünme kaynağının kendi
kendine frenlemesiyle parçaya iletilir. Kaynak kuvveti eksenel olarak
uygulandığında dönmesi serbest bırakılan parça diğer parça ile döner ve volan
enerjisi parça ara yüzeyinde sürtünmeye harcanır. Volan hızı azalırken, kaynak
bölgesi ısınır ve ısı yayılır. Volan tama- men durdurulduktan sonra basınç etki
ettirilir. Bu yöntem özellikle A.B.D. de uçak ve uzay sanayiinde kullanılmaktadır.
Tablo 2.5’ de atalet kaynağı kaynak parametreleri görülmektedir.
2.2.5.2.3 Kombine Kaynak Yöntemi
Kombine kaynak yöntemi atalet kaynağıyla direk sürtünme kaynağının ortaklaşa
kullanıldığı bir metoddur. Büyük kapasiteli parçaların birleştirilmesinde kullanılır
Volan sürtünme kaynağında direk sürtünme kaynağına göre avantajları aşağıda
verilmiştir. Bunlar:
• Daha dar bir ITAB oluşur
• Daha seri üretim yapılır
• Daha düşük güç gerekir
• Daha basit ekipman gerekir.
Şekil 2.36 Şekil 2.37
Tablo 2.5 Atalet kaynağında kaynak parametreleri (6,11)
2.2.5.3 Sürtünme Kaynak Makinaları ve Malzeme Temizliği
Sürtünme kaynak makinaları yatay ve düşey olabilen sabit; torna ve matkap gibi
dönen kısımları bulunan temel talaşlı üretim makinalarına benzemektedir.
Makinanın büyüklüğü kullanılan yığma basıncı miktarına göre değişmektedir.
Makina ana gövde, tahrik ünitesi, numune bağlama ünitesi, dönme ve yığma
mekanizması, frenleme sistemi, kontrol ve kumanda elemanlarında oluşmaktadır.
Sürtünme kaynağında diğer kaynak yöntemlerinde olduğu gibi temizlik açısından
özel bir uygula- ma gerekmez. Genelde alevle kesilmiş yüzeyler, gres, boya ve
diğer bulaşıklar kaynağın yapılmasını engellemez. Yüzeyde bulunan pas ve
kaplama kaynak işleminde problem oluşturmaz. Ancak kalın oksit tabakalardan,
yüzeyde bulunan derin çizik ve deliklerden kaçınılmalıdır. Özellikle oksit
tabakalarının sorun olduğu (Al-Çelik) gibi farklı metallerin kaynağında yüzey
temizliği önemlidir.
2.2.5.4 Kaynak Parametreleri
Bütün kaynak yöntemlerinde olduğu gibi bu kaynak yönteminde de kaynak
parametrelerinin kon- trolünün optimum düzeyde olması kaynağın kalitesini
artıracaktır. Kaynak parametreleri; dönme hızı, sürtünme basıncı, yığma basıncı,
sürtünme süresi, frenleme süresi ve yığma süresidir. Kaynak parame- treleri
malzeme cinsine göre değişmektedir. Dönme hızı ITAB 'in genişliğine etki eder.
Çelikler için çevresel hız 1.2-1.8 m/s arasında önerilmektedir. 1.2 m/s'nin
altındaki hızlarda düzensiz bir yığılma olur. Yüksek hızlarda ise kaynak
bölgesi aşırı ısınır ve metalurjik dönüşümler meydana gelebilir. Sürtünme ve
yığma basıncı malzemenin geometrisine ve malzemenin özelliklerine bağlıdır.
Sürtünme basıncı ara yüzeydeki oksit filmlerini elimine edecek, yüzeylerin
atmosfer ile ilişkilerini kesebilecek ve yüzeylerde düzenli bir ısıtmayı
sağlayacak biçimde seçilmelidir. Yığma basıncı malzemelerin akma sınırına
bağlıdır. Yüksek tutulduğunda aşırı sıcak şekillenmeye, düşük tutulduğunda
ise yetersiz kaynaklanmaya neden olur. Farklı malzemelerde yığma basıncı daha
düşük mukavemetli olana göre seçilir. Genelde yumuşak çelikler için sürtünme
basıncı 30-60 MPa yığma basıncı 75-140 MPa yığma basıncı 100-420 MPa
arasında seçilebilir. Sürtünme ve yığma süresi; malze- meye göre değişir. Bu süre
sürtünen yüzeylerdeki kalıntı ve pislikleri uzaklaştırabilecek aynı zamanda kaynak
bölgesini gerekli kaynak sıcaklığına en kısa zamanda ulaşmasını sağlayacak
biçimde ayarlan- malıdır. Zamanın az veya çok olması malzemenin ısınmasını
etkileyeceğinden dolayısıyla kaynağın kalitesini de etkileyecektir.
2.2.5.5 Bağlanma Mekanizması
Bağlanma mekanizması iki aşamada gerçekleşir. Dönme aşaması (sürtünme) ve
yığma ve baskı aşamasıdır. Dönen yüzeyler arasında bir temas sağlandığında farklı
temas noktalarında yapışma mey- dana gelir. Süreç içerisinde oksit filmleri
kırılır ve çıplak temas yüzeyleri artarak bunlar arasında kuvvetli atomsal
bağlanma oluşur. Sürekli dönme ile gerilmeler oluşur ve moment artar. Sonuçta
karşılıklı yüzeylere metal transferi olur. Ara yüzeyde güçlü bir metal
plastisitesi meydana gelir. Farklı metallerde ise durum biraz daha farklıdır.
Burada malzemelerin fiziksel, mekanik, yüzey ener- jisi, kristal yapısı, karşılıklı
çözünebilirlik ve metaller arası bileşik oluşması, bağlanma mekanizmasında
önemli faktörlerdir. Difüzyon ve mekanik karışma sonucu ara yüzeyde bazı
alaşımlar oluşabilir. Kilitlenme bağlanmada etkili olabilmektedir.
2.2.5.6 Kullanma Alanları ve Uygulanan Malzemeler
Sürtünme kaynağı genellikle farklı malzemelerin kaynağında kullanılmaktadır.
Bir çok demir ve demir dışı malzemeler sürtünme kaynağı ile birleştirilebilir.
Ayrıca sürtünme kaynağı farklı termik ve mekanik özelliklere sahip metallerin
kaynağında kullanılabilir ki bu malzemelerin diğer kaynak yön- temleri ile
kaynaklanmaları zordur. Sürtünme kaynağında, dövülebilen ve kuru sürtünme
özellikleri iyi olmayan bütün malzemeler kolaylıkla kaynaklanabilir. Kuru
yağlama sağlayan alaşım elementleri bağlantı bölgesi kaynak sıcaklığına
erişmesini engeller. Demir bazlı malzemeler, düşük karbonlu çelik- ten yüksek
alaşımlı çeliklere kadar kaynaklanabilmektedir. Paslanmaz çelikler, sinterlenmiş
çelikler verilen uygun kaynak parametrelerinde rahatlıkla kaynaklanabilirler. Isıl
işlem görmüş paslanmaz çelikler diğer yüksek alaşımlı çelikler gibi
kaynatılmaları zordur.
Aşağıdaki bazı sınırlamalardan dolayı metal ve alaşımlar bu yöntem ile
kaynaklanamazlar.
• Bütün dökme demirlerdeki serbest grafit sürtünme sıcaklığını azaltır.
• İçerisinde % 0,3'ün üzerinde Pb bulunan bronz ve pirinçlerde sürtünme sıcaklığını
sınırlar.
• %0,3'ün üzerinde S ve Pb bulunan otomat çelikleri sürtünme sıcaklığını sınırlar.
• Yüksek derecede anizotropik malzemeler geçiş bölgesinde kırılganlığa yol açar.
• Yapısında hazır olarak grafit, MnS, serbest Pb gibi zayıflatıcı faz bulunan
malzemeler.
1991 yılında Manufacturing Tech. Inc. tarafından uçak motoru alaşımları ve
parçaları için 200 ton- luk büyük sürtünme makînası tasarlanmıştır. Bunun yanı sıra
uzay endüstrisi için değişik sürtünme kay- nak makinalan tasarlanmıştır. Uzay
sanayii kaynakları süper alaşımlar, bimetalikler, paslanmaz çelik- ler ve alüminyum
malzemelerden yapılmıştır. Bu malzemelerin bazılarının alışılmış yöntemler ile kay-
natılmaları zor veya çoğu zaman imkansız olabilmektedir. Ancak sürtünme
kaynağı metodu ile kay- natılmaları mümkün olmaktadır.
A.B.D. de otomotiv endüstrisi sürtünme kaynağı uygulamalarındaki artışta 9O'lı
yıllarda ve endüstri tarihinde önemli rol oynar. Otomotiv sanayiinde sürtünme
kaynak uygulamaları dengeleyici yaylar, motor valfleri, tork konventer kaplan, fren
kalibretörleri, su pompaları, kumanda parçaları, dingiller, eksantrik milleri,
havalandırma akümülatörleri, U- birleştirmeler ve bezeri çalışmaları içerir.
Sürtünme kaynağı makinası üretiminde birincil sebep olarak otomotiv endüstrisi
için hava yastığı parçaları gösterilmektedir. Bu alanda başarılı malzeme
kombinazyonları alüminyum, düşük karbonlu çelik ve paslanmaz çelik
alaşımlarıdır. Sürtünme kaynağı hava yastığı patlayıcılarının üretiminde anahtar
kaynak metodu olmuştur. Kısmi nüfuziyet ve iyi bir ITAB elde edilmiştir.
Sürtünme kaynağı güvenilir ve tekrar edilebilir bir yöntemdir. Ayrıca teknolojisi
ve kullanımında da büyük artış olmak- tadır. Otomotiv endüstrisi ve hava yastığı
üretiminde iyi sonuç veren bir işlemdir. Bu yöntem geleceğin hava yastığı
patlayıcılarında etkin rol oynayacaktır. Tablo 2.6’da malzemelerin ve malzeme
kombinasyonlarının sürtünme kaynağına uygunluğu görülmektedir.
Tablo 2.6 Malzemelerin sürtünme kaynağına uygunluğu
2.2.6 Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW) – TIG Kaynağı
Şekil 2.38 Gaz tungsten ark kaynağının prensibi
TIG (Tungsten İnert Gaz) veya WIG (Volfram İnert Gaz) prosesi olarak da
bilinen GTAW prosesi, yukar daki şekilde gösterilmektedir. Metali eritmek için
gereken enerji, bir elektrik ark huzmesi tarafından sağlanmaktadır. Ark, tungsten
veya tungsten alaşım bir elektrot ile iş parçası arasında, asal veya hafif indirgeyici
bir atmosfer altında yanar. Paslanmaz çelikler her zaman DCEN (doğru akım elektrot
negatif) veya DCSP (doğru akım düz kutuplama) modunda kaynaklanırlar. Bu
tarz kutuplamada, elektronlar iş parçasına çarparak nüfuziyetin artmasına sebep
olurlarken, genellikle toryum katkılı tungstenden (% 2 ThO2) yapılan elektrot,
çok az aşınmaya maruz kalmaktadır. Bir dolgu metali kullanılması gerektiğinde, bu
ya çıplak tel çubuk veya otomatik kaynak için makaraya sarılı tel biçimindedir. Ark
bölgesini çevredeki havadan koruyan asal gaz akış , çok kararlı bir arkın
muhafaza edilmesini sağlamaktadır. Koruyucu gazlar, ana malzemenin cinsine bağlı
olarak, genelde argon (Ar), helyum (He) ve hidrojen (H2)
karışımlarından meydana gelmektedir.
Paslanmaz çelikler için kullanıldığında, bu prosesin başlıca avantajlar aşağıdaki
gibi özetlenebilir:
• Dar bir erime bölgesine sebep olan, konsantre bir s kaynağı ;
• Çok kararlı bir ark ve küçük boyutlu durgun bir kaynak banyosu. Sıçrantı yok ve
yardımcı toz (flux) gerekmediğinden oksidasyon kalıntılar da mevcut değil. Bu
sayede son temizlik işlemleri fazlasıyla basit;
• Metalurjik kalite mükemmel, nüfuziyet ve kaynak deseni her pozisyonda hassas
biçimde kontrol edilebilir;
• Hatasız ve gözeneksiz kaynaklar;
• Elektrot aşınması çok az
• Öğrenmesi kolay
Genelde iş parçası kalınlık aralığı , 0.5 mm ila 3.5 / 4.0 mm’dir. [2]
3. ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN ÇEŞİTLİ KAYNAK
UYGULAMALARI VE KAYNAK BÖLGESİNDE MEYDANA GELEN
MEKANİK,ISIL VE MİKROYAPISAL DEĞİŞİKLİKLER
Bilindiği üzere AISI304 paslanmaz çelikler,mükemmel bir şekillendirilebilirlik,
korozyon dayanımı ve kaynak kabiliyetine sahip alaşımlar olup endüstride çok
yaygın kullanılan bir malzemedir. AISI304 paslanmaz çeliği endüstrideki kaynak
uygulamalarında genel olarak,özellik ve kimyasal bileşim bakımından kendine daha
yakın olan diğer paslanmaz çelik serileri ya da kendisiyle aynı seri içinde olan diğer
paslanmaz çeliklerle sağlıklı olarak kaynak edilebilmektedirler.Ancak bu
çalışmada,AISI304 paslanmaz çeliğinin sadece kendi serisine ait ya da farklı
serilerdeki diğer paslanmaz çeliklerle kaynağı incelenmemiş,aynı zamanda bir kazan
çeliği olan 17Mn4 (P295GH) çeliği ve AISI1020 karbon çeliği gibi kendisinden daha
farklı kimyasal bileşimlere ve özelliklere sahip çeliklerle kaynağı da
incelenmiştir.Buradaki amaç AISI304’ün kendisinden farklı özelliklerdeki çeliklerle
kaynak edilmesi sonucu nasıl bir mikroyapıya,korozyon dayanımına ve mekanik
özelliğe sahip olacağını görmektir.
Bu çalışmayla ilgili olarak ilk etapta AISI304 paslanmaz çeliği ile AISI1020
çeliği,Gaz Volfram Ark Kaynağı (TIG) kaynak yöntemi ve 3 adet farklı kalitede
kaynak elektrodu (AISI 308L,AISI 309L ve AISI 316L) kullanılarak kaynak
edilmiştir.Daha sonra bu kaynak edilen iki farklı malzemelerin kaynak ara
yüzeylerinin mikroyapıları, kaynaklı bölgenin çekme dayanımıi değerleri ve
korozyon davranışı ile ilgili deneysel veriler elde edilmiştir.
Bir sonraki etapta,benzer bir amaçla AISI304 paslanmaz çeliği bu kez 17Mn4
(P295GH) kazan çeliği ile TIG kaynağıyla kaynak edilmiştir. Bu çalışmada ise
yalnızca ER319L kalite kaynak elektrodu kullanılmıştır. 7Mn4 (P295GH); EN 10028
Kısım 2'ye uygun olarak üretilen karbon-manganez çeliğidir ve çalışma sıcaklığı
yüksek olan buhar kazanları, basınçlı kaplar,boru devreleri, vs. nin yapımında
oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. ER309L, paslanmaz çeliklerle alaşımsız
ve düsük alaşımlı çeliklerin TIG kaynağında kullanılan östenitik paslanmaz çelik
kaynak telidir ve 300˚C'ye kadar isletme sıcaklıklarına maruz kaynaklarda
kullanılabilir.
AISI304 (X5CrNi18-10) östenitik paslanmaz çelik malzemelerin alasımsız veya
düşük alasımlı çeliklerle kaynağı sık karşılaşılan bir durumdur. Kaynaklı birleştirme
işlemi sonrası kaynak bölgesinde farklı akma mukavemetine sahip bölgelerin
bulunması sonucu bir uyumsuzluk ortaya çıkar.Ayrıca ergimis kaynak metalinin
etkisiyle esas metalde ısıtesiri altında kalan bölgeler (ITAB) oluşur. Bu çalışmanın
amacı farklı bölgelerde oluşan uyumsuzlukların kırılma mekaniği açısından
incelenmesidir.
Yukarıda bahsedilen çalışmalardan farklı olarak;kalın sacların kaynak edilmesinde
sıkça kullanılan bir yöntem olan sürtünme kaynağının (FSW) AISI304 paslanmaz
çelik saclara uygulanması sonucu kaynak bölgesinde elde edilen mikroyapılar da
incelenmiştir. Bilindiği üzere, AISI304 östenitik paslanmaz çelikler;ısı değiştirgeci
ve kimyasal reaktör gibi yüksek sıcaklık bileşenlerinin bulunduğu enerji
santrallerinde,yüksek sıcaklıkta mekanik özellikerini kaybetmemeleri ve mükemmel
bir korozyon dayanımına sahip olmaları nedeniyle çok yaygın kullanılırlar. AISI304
östenitik paslanmaz çeliklerin kaynağında bir şekilde, ısı etkili sensitizasyona bağlı
gerilmeli korozyon çatlakları ve kaynak bölgesinde bozulmalar meydana
gelmektedir. Sürtünme kaynağı bize, katılaşmaya ve yeniden kristalleşmeye bağlı
olarak meydana gelen kalıntı gerilmelerin,distorsiyonun,çatlakların ve
makrosegragasyonların minimuma indirildiği bir kaynak imkanı sunmaktadır. Bu
kaynak yöntemi, erime sıcaklıkları nispeten daha düşük olan alüminyum ve
magnezyum alaşımlarında uygulanmış ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Sürtüme
kaynağının,erime sıcaklıkları yüksek olan paslanmaz çelikler ve yumuşak çeliklerde
de uygulanabilirliği son zamanlarda derinlemesine incelenmiş ve bu yöntemi
geliştirmeye yönelik araştırmalar yapılıp raporlar sunulmuştur.Bu çalışma sonucunda
ise sürtünme kaynağı ile birleştirilen AISI304 paslanmaz çeliklerin mikroyapı
karakteristiğini ortaya çıkartılmıştır.
Çalışmada son olarak, çeşitli kalınlıklardaki AIS304 paslanmaz çelik ve düşük
karbonlu çeliklerin,çoklu paso metoduyla kendi aralarında kaynak edilmesi
sonucunda ortaya çıkan kalıntı gerilmeler irdelenmiştir.Bilindiği gibi,kaynaktaki
yoğun ısı kontsantrayonuna bağlı olarak,kaynak eksenine yakın bölgeler siddetli bir
ısıl döngüye maruz kalırlar, bu durum kaynak bölgesinde,homojen olmayan plastik
deformasyonlar ve kalıntı gerilmelerin olumasına neden olur.Endüstride farklı
kalınlıklarda saclar kullanılmaktadır ve bu saclar genel olarak çoklu paso kaynak
metodu ile kaynak edilmektedir. Çoklu paso kaynağı metodu uygulanırken,atılan her
pasoyla birlikte malzeme içinde kalıntı gerilmeler de artmaktadır. Bu deneysel
çalışmada, atılan her pasosuyla birlikte meydana pgelen ısıl döngü ve çapraz kalıntı
gerilmeler ,deneyde kullanılan 6mm,8mm ve 12mm’lik AISI304 paslanmaz ve düşük
karbonlu çelik plakaların kaynak dikişleri için tek tek ölçülmüştür. Kalıntı
gerilmelerin ölçülmesi için X-ray kırınım metodu kullanılmıştır.Kaynak yöntemi
olarak ise Manuel Metal Ark Kaynağı (MMAW) yöntemi kullanılmıştır.Bu
çalışmada, paslanmaz çeliklerin ve karbon çeliklerinin kaynak dikişlerinde çıkılan en
yüksek sıcaklıklar karşılaştırılmıştır.Kaynak dikişlerinin yığılmasıyla birlikte gelişen
kalıntı gerilmeler,değişen maksimum çekme gerilmesi değeri ve kaynak dikişlerinde
çıkılan maksimum sıcaklar ile meydana gelen kalıntı gerilmeler arasındaki ilişkinin
muhakemesi yapılmıştır.
3.1 AISI304 Östenitik Paslanmaz Çeliğin ve 7Mn4 (P295GH) Kazan
Çeliğinin Kaynağındaki Uyumsuzluğun İncelenmesi
Çalışmamızda; 17Mn4 (P295GH) kazan çeliği ve AISI304 paslanmaz çelik,
ER309L ostenitik kaynak elektrodu kullanılarak kaynak edilmiştir. Kaynak
yöntemi olarak TIG kaynak yöntemi seçilmiştir. Kaynaklı levhalardan çıkarılan
numuneler üzerinde sertlik taraması ve çekme deneyi yapılmıştır. Kaynak
bölgesinde kırılma tokluğu davranışını incelemek için tek taraftan çentikli eğme
deney numuneleri ile J-integrali değerleri ASTM E 1737-96 ya göre hesaplanmıştır.
Kaynaklı numune üzerinde değişik bölgelere gerinim ölçer (genlik duygacı)
yapıştırılarak tek eksenli çekme yapılmış ve plastik deformasyonun
başlamasının engellendiği bölgeler saptanmıştır.
3.1.1 Deneysel Çalışma
150 mm x 300 mm ölçülerinde ve 8 mm kalınlığındaki çelik levhalar V kaynak ağzı
açılarak TIG (GTAW) yöntemi ile kaynaklanmıştır (Şekil 1).
Şekil 3.1 Üç Pasoda Gerçekleştirilen Kaynağın Şematik Gösterimi
Kaynak parametreleri olan voltaj, akım ve kaynak hızı her paso için ayrı olarak
Tablo 1'de verilmiştir.
Tablo 3.1 Kaynak Parametreleri
Kaynak bölgesinde karşılaşılan farklı akma mukavemeti değerleri bir uyumsuzluk
yaratır. Uyumsuzluk katsayısı M,
Kaynak .Metali / Esas.Metal
olarak hesaplanabilir. Bu hesaplama sonucu AISI304 için M=1,52, 17Mn4 için
M=1,14 uyumsuzluk değerleri bulunmuştur. AISI304 ile kaynak dolgu metali
arasındaki uyumsuzluk 17Mn4-kaynak metali arasındaki uyumsuzluktan daha
fazladır.
Kaynakla birleştirilmiş levhaların üst ve alt yüzeyleri freze ile düzeltildikten sonra tel
erozyon cihazı ile kesilerek çekme ve J kırılma tokluğu değerlerini tespit etmek için
ASTM E 1737-96 standardına göre deney numuneleri çıkarılmıştır [2]. Çekme
deneyi için kesilen parçalar tornalanarak silindirik çekme deneyi numunesi haline
getirildi (Şekil 3.2).
Çekme deneyleri ve kırılma tokluğu deneyleri SHIMADZU AG50kNG marka
üniversal test cihazı ile gerçekleştirildi. Çekme deneyi sonuçları ile üretici firma
verileri Tablo 3.2’de karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Şekil 3.2’de çekme deneyi
sonucu elde edilen mühendislik gerilme şekil değişimi eğrileri gösterilmiştir.
Kaynakla birleştirilmiş levhaların üst ve alt yüzeyleri freze ile düzeltildikten sonra tel
erozyon cihazı ile kesilerek çekme ve J kırılma tokluğu değerlerini tespit etmek için
ASTM E 1737-96 standardına göre deney numuneleri çıkarılmıştır [2]. Çekme
deneyi için kesilen parçalar tornalanarak silindirik çekme deneyi numunesi haline
getirildi (Şekil 3.1).
Çekme deneyleri ve kırılma tokluğu deneyleri SHIMADZU AG50kNG marka
üniversal test cihazı ile gerçekleştirildi. Çekme deneyi sonuçları ile üretici firma
verileri Tablo 3.1’de karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Şekil 3.2’de çekme deneyi
sonucu elde edilen mühendislik gerilme şekil değişimi eğrileri gösterilmiştir.
Şekil 3.2 Çekme Deneyi Sonuçlarına Göre Mühendislik Gerilim-Şekil Değişim
Eğrileri
Şekil 3.3 Kaynaklı Numune Üzerine Vickers Micro Sertlik Taraması
Şekil 3.4 17Mn4 Kaynak Metali Geçiş Bölgesi Eds Çizgisel Element Analizi
en yüksek sertliğe sahip olduğu görülmüştür. Bu sonuç çekme mukavemeti ile
benzerlik göstermektedir. Isı tesiri altında kalan bölgelerde yani esas metalin kaynak
dolgusuna yakın olan kısımlarında sertlik değerlerinin esas metalin sertlik
değerleriyle aynı olduğu bulunmuştur. ITAB sertliği esas metalden farklı değildir ve
kaynak metaline geçerken sertlik değerleri ani olarak değişmektedir. Demir, krom,
nikel ve mangan elementlerinin elektron mikroskobu altında EDS (Energy
Dispersive X-ray Spectroscopy) metodu ile çizgisel taraması yapılmıştır (Şekil 3.4).
Elektron mikroskobunda görüntü üzerinden enerji dağılımı yöntemi ile kaynak metali
ile esas metal arasında 4 mm genişliğinde bir bölgede element taraması gerçekleş-
tirildi. Geçiş bölgesinde taranan elementlerin ağırlıkça yüzdesi çok ani değiştiği için
difüzyonun çok dar bir bölgeyi kapsadığı, yani difüzyonun çok sınırlı olduğu
görülmektedir. Kaynaklı numunelerin yüzeyleri dağlandıktan sonra elektron
mikroskobunda (SEM) çekilen fotoğrafların esas metalin
Şekil 3.5 17Mn4 Kaynak Metali Geçiş Bölgesi
kaynak metalinden keskin hatlarla ayrıldığını göstermesi bu durumu doğrulamaktadır
(Şekil3.5). Kırılma tokluğu deneyi için seçilen numuneler üzerinde tel erozyon cihazı
kullanılarak V çentikler açıldı. Çentikler değişik numunelerde 5 ayrı bölgede 30˚
açıya sahip 1 mm genişliğinde 2 mm derinliğinde olacak şekilde açılmıştır (Şekil
3.6).
Kırılma tokluğu deneyi öncesinde çentiklerin ucunda üç nokta eğme yüklemeli
yorulma deneyi ile toplam başlangıç çatlak boyu (a0) 4 mm olacak şekilde yorulma
çatlakları oluşturuldu. Kırılma tokluğu deneyi, yükleme-boşaltma metodu ile
yapılmıştır. Komplians metodu olarak da bilinen bu metotta numune üç nokta eğme
deneyindeki gibi yüklenir ve yükleme sırasında çatlak ağzı açılma miktarları
ekstansometre ile ölçülür. Önceden belirlenen aralıklarla yük bir miktar
boşaltılıp tekrar arttırılır. ASTM E 1737-96 standardında tavsiye edildiği şekliyle
Yük çatlak açılma miktarı eğrileri kullanılarak J kırılma tokluğu çatlak ilerlemesi
(Da) eğrileri elde edilmiştir.
Kaynaklı birleştirmelerde mukavemet uyumsuzluğu nedeniyle ITAB civarında
plastik deformasyonun engellenmesini ölçmeye yönelik beş değişik bölgeye
yerleştirilmiş gerinim ölçer ile çekme deneyi yapılmıştır. Nominal gerilmeye bağlı
olarak değişen gerinim ölçerden elde edilen şekil değişimi değerleri grafik olarak
gösterilmiştir (Şekil 3.6). Nominal gerilme; deney yükünün numune kesit alanına
bölünmesiyle bulunan gerilme değeridir. Gerinim ölçer (Strain-gage) çok küçük bir
elektrik direncidir ve yapıştırıldığı noktadaki elastik şekil değişimi miktarını ölçmede
kullanılır. Plastik deformasyonun başlaması ile bu direnç kopar ya da yapıştığı
yerden kurtulur. Plastik deformasyonun başlangıcını belirlemek için beş adet gerinim
ölçer aynı numune üzerine yapıştırılarak çekme deneyi gerçekleştirildi. Tek eksenli
çekme deneyi sırasında gerinim ölçerlerden alınan şekil değişimi değerleri sabit
zaman aralıkları ile çekme cihazı durdurulmadan kaydedilmiştir.
Şekil 3.6 Esas Metal Kaynak Metali ve Geçiş Bçlgeleri Üzerinde Açılan
Çentikler ve Yorukma Çatlağıyla Birlikte Toplam Başlangıç Çatlağının
Gösterimi
Şekil 3.7 Beş Değişik Bölgeye Ait J-İntegrali Kırılma Tokluğu Değerleirnin
Değişimi
Şekil 3.8 Nominal Gerilmeye Bağlı Değişik Bölgelerdeki Şekil Değişimi
3.1.2 Sonuç
Kaynaklı birleştirme sonucu yapılan sertlik taraması, esas metalde ısı tesiri altında
kalan bölgelerde sertlik değişiminin belirgin olmayacak kadar az olduğunu
göstermektedir. Üç değişik biçimdeki metal farklı sertlik değerlerine sahiptir ve
birleşim yerlerinde sertlik değerlerindeki azalma ya da artma çok dar bir alanda
olmaktadır. Seçilen kaynak parametreleri özellikle 17Mn4 tarafında muhtemel
yüksek sertliğe sahip bir bölgenin oluşmasını engellemiştir.
Gerinim ölçerek yapılan çekme deneyi sonuçlarına göre, Şekil 9’da farklı akma
mukavemetlerinin yaratmış olduğu uyumsuzluk etkisiyle plastik deformasyon ilk
önce 17Mn4 ve kaynak metalinde daha sonra bu iki bölge arasındaki ITAB da
başlamaktadır. AISI304 ile kaynak metali arasındaki ısı tesiri altında kalan bölgede
de plastik deformasyonun başlamasının gecikmesi gözlenmektedir. Plastik
deformasyonun engellenmesi malzemenin gevrek davranış göstermesine sebep olur.
Bu sonuç, esas metalle kaynak metali arasında kalan bölgede malzeme içerisinde var
olan veya oluşabilecek bir çatlak malzemenin yüksek yüklerde tehlikeli bir gevrek
hasara uğramasına sebep olacaktır.
J-integrali kırılma tokluğu deneylerine göre çatlak ilerlemesine karşı en düşük
direnci kaynak metali göstermektedir. Kaynak metali - esas metal geçiş bölgeleri ise
kaynak metalinden daha iyi, esas metallerden daha kötü bir çatlak ilerlemesine karşı
direnç göstermektedir. Bu sonuç, kaynak bölgesinde malzeme içerisinde var olan
veya sonradan oluşan bir çatlağın daha düşük yüklerde kolaylıkla ilerleyip
malzemeyi hasara uğratacağını gösterir.
Deneyler sonucunda plastik deformasyonun en çok ısı tesiri altında kalan bölgelerde
engellendiği ve kaynağın tam ortasının kırılma tokluğu açısından en kritik bölge
olduğu görülmüştür. Bu çalışmada seçilen kaynak yöntemi ve parametreleri, özellikle
17Mn4 esas metalinin ısı tesiri altında kalan bölgesinde olası bir martenzit dönüşümü
ve yüksek sertliğe sahip bir ITAB oluşumu meydana getirmemiştir. [3]
3.2 AISI304 Paslanmaz Çeliklerde Sürtünme Kaynağı Esnasında Meydana
Gelen Mikroyapısal Değişiklikler
Östenitik paslanmaz çelikler;ısı değiştirgeci ve kimyasal reaktör gibi yüksek sıcaklık
bileşenlerinin bulunduğu enerji santrallerinde,yüksek sıcaklıkta mekanik özellikerini
kaybetmemeleri ve mükemmel bir korozyon dayanımına sahip olmaları nedeniyle
çok yaygın kullanılırlar. Östenitik paslanmaz çeliklerin kaynağında bir şekilde, ısı
etkili sensitizasyona bağlı gerilmeli korozyon çatlakları ve kaynak bölgesinde
bozulmalar meydana gelmektedir. Sürtünme kaynağı bize, katılaşmaya ve yeniden
Kıristalleşmeye bağlı olarak meydana gelen gerilmelerin,distorsiyonun,çatlakların ve
makrosegragasyonların minimuma indirildiği bir kaynak imkanı sunmaktadır. Bu
kaynak yöntemi, erime sıcaklıkları nispeten daha düşük olan alüminyum ve
magnezyum alaşımlarında uygulanmış ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Sürtüme
kaynağının,erime sıcaklıkları yüksek olan paslanmaz çelikler ve yumuşak çeliklerde
de uygulanabilirliği son zamanlarda derinlemesine incelenmiş ve bu yöntemi
geliştirmeye yönelik araştırmalar yapılıp raporlar sunulmuştur. Araştırmacılar
sürtünme kaynağı ile birleştirilen AISI304 paslanmaz çeliklerin mikroyapı
karakteristiğini ortaya çıkartıp bunları raporlarında belirtmişlerdir.
3.2.1 Deneysel Çalışma
Bu çalışmada ana malzeme olarak biri 2mm diğeri ise 6mm olan iki adet AISI304
kalite paslanmaz plaka kullanılmaktadir.Bu malzemelerin nominal kimyasal
bileşenleri Tablo 1’de belirtilmiştir.
Tablo 3.2 - 2mm ve 6mm kalınlığındaki AISI304 çeliklerin nominal kimyasal
bileşenleri
Türü KalınlıkKimyasal Analiz Değerler (Wt%)
Cr Ni Si Mn C P SAISI304 2mm 17,93 8,28 0,47 0,78 0,072 0,030 0,005AISI304 6mm 18,10 8,56 0,59 1,08 0,040 0,032 0,003
Sürtünme kaynağı 2mm ve 6mm’lik plakalara ayrı ayrı uygulanmış olup,takım
olarak,yatayla 3.5 derecelik açıya sahip polikristal kübik boron nitrat (PCBN) takım
kullanılmıştır.
Kaynak parametresi olarak takım ilerleme hızı ve dönme devri;
Dönme hızı (rpm) İlerleme Hızı (mm/s)
2mm AISI304 plaka için; 1300 4,5
6mm AISI304 plaka için; 550 1,3
olarak seçilmiştir.
Sürtünme kaynağı sonrası kaynak bölgesinde oluşan mikroyapılar; optik mikroskop
(OM) , transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve oryantasyon görüntüleme
mikroskobu (OIM) ile gözlemlenmiştir.
3.2.2 Sonuç ve Muhakeme
2mm ve 6mm kalınlığa sahip AISI304 plakalar sürtünme kaynağı yöntemiyle kaynak
edilmiştir. Kaynak edilen bölgelerin kesit görüntüsü bize gösteriyor ki; 2mm
kalınlıktaki plakamızda SZ ve TMAZ bölgesinin arasında kalan bölgeyi sınırlayan
çizginin etrafında bazı tünel-tipi kusurlar mevcuttur.Ancak 6mm kalınlığındaki
plakada bu tip bir hata gözükmemektedir.
Şekil 3.9 - 2mm’lik plakanın kaynak kesit görüntüsü
Şekil 3.10 - 6mm’lik plakanın kaynak kesit görüntüsü
Her iki kaynağın da OIM ve TEM mikroskobuyla elde edilen görüntüleri bize
gösteriyorki; SZ ve TMAZ bölgelerinin mikroyapısı,sürtünmeyle ortaya çıkan ısının
eşlik ettiği yoğun bir plastik deformasyon vasıtasıyla ,sırasıyla yeniden
kristalleşmesi ve dönüşüm geçirmesiyle karakteristik yapısını elde etmiştir. Bu
durum sürtünme kaynağıyla birleştirilmiş alüminyum alaşımlarının kaynak
bölgesindeki mikro yapı karakteristisliğiyle büyük benzerlik göstermektedir.
Şekil 3.11 - 6mm’lik plakanın kaynak bölgesindeki BM,SZ ve TMAZ fazlarının
mikroskobik görüntüleri
Her iki sürtünme kaynağında da sertlik,hiç etkilenmemiş bölge olan BM bölgesinden
TMAZ bölgesine doğru artmaktadır. En yüksek sertlik değeri ise TMAZ bölgesinde
ölçülmüştür. SZ bölgesinin sertliği ise TMAZ bölgesine göre biraz düşüktür. SZ
bölgesi BM bölgesine nazaran daha ufak tane boyutuna sahiptir. TMAZ bölgesi ise
SZ bölgesine göre daha iyi bir tane boyutuna sahiptir.
Bu da; dinamik yeniden kristalleşme ve dönüşüm prosesinde oluşan yoğun
dislokasyonlarının ve alt sınırların, SZ ve TMAZ bölgelerinin BM bögesinden daha
yüksek bir sertliğe sahip oluşunun nedenini açıklamaktadir.
3.2.2.1 Sürtünme Kaynağı Esnasında Sigma Fazı Oluşumu
OIM ve TEM mikroskopları gösteriyorki , 2mm’lik AISI304 plakanın östenit
matrisindeki SZ bölgesinin ilerleme tarafında (AS) ,tane sınırları boyunca ve bu
tanelerin üçlü kesişme bölgelerinde yaklaşık 1µm’lik boyutta ferrit fazları
oluşmuştur. Bu ferrit fazlarının sürtünme kaynağı (FSW) esnasında çıkılan yüksek
sıcaklıklardan dolayı oluştuğu düşünülmektedir.
Şekil 3.12 OIM mikroskobu ile elde edilen 2mm’lik plakanın kaynak bölgesi
mikroyapısı (beyaz bölge – ferrit , gri bölge – östenit)
Şekil 3.13 - 2mm 304 plakanın TEM mikroskobuyla elde edilmiş kaynak
bölgesinde oluşan delta-ferrit fazı görüntüleri
6mm’lik AISI304 plakanın mikroyapı karakteristiğini ele alırsak,bu plakada SZ
bölgesinin ilerleme tarafında oluşan ferrit fazı yerine sigma fazı oluştuğu
görülmektedir.Bu durumun haricinde iki plakanın da mikroyapı karakteristiği nitelik
bakımdan birbirleriyle özdeştir.
6mm’lik AISI304 plakada aynı zamanda SZ bölgesinin ilerleme tarafında bantlı
yapıların olduğu gözlemlenmiştir. OIM , TEM görüntüleri ve EDS analizleri
sonucunda ise bu bantlı yapıya sahip bölgelerde ferritin aksine küçük sigma
fazlarının ortaya çıktığı görülmüştür.
Şekil 3.14 6mm’lik plakanın kaynak
bölgesinde oluşan bantlı yapının optik mikroskopta, sigma fazının TEM
mikroskobundaki görünüşü
2mm’lik AISI304 plakada sürtünme esnasında gözlemlenen ferrit oluşumu, 6mm’lik
AISI304 plakada görülen sigma fazının,kaynak esnasında östenit matrisinde oluşan
delta-ferrit fazından ayrışarak ortaya çıkmış olabileceğini doğrular niteliktedir.
Bu iki plakada da kaynak bölgesinin mikroyapısında gözlemlenen ayrı fazların
oluşmasının en büyük nedeni kalınlıkları ve bu kalınlığa bağlı olarak farklılık
gösteren ısı dönüşümleridir. 2mm’lik plaka daha ince olduğundan soğuma hızı daha
yüksektir ve ferrit hızlı soğuma nedeniyle direkt olarak çökelmektedir. Ancak 6mm
kalınlığındaki plaka nispeten daha yavaş soğuma hızına sahip olduğundan östenit
matris içindeki ferrit, kısmi olarak sigma fazına ayrışmaktadır. Bu ortaya çıkan sigma
fazı kaynak bölgesinin korozif özelliklerini kötüleştirir ancak gerilme özelliklerini
çok az etkiler. [4]
3.3 Farklı Dolgu Mazlemeleri Kullanılarak ,Gaz Volfram Ark Kaynağı
Metodu ile Üretilmiş, AISI 304 Paslanmaz ve AISI 1020 Karbon Çelik
Arasındaki Farklı Kaynakların Mikroyapısı, Mekanik Özellikleri ve Korozyon
Davranışı
Bu çalışmada gaz volfram ark kaynağı AISI 304 paslanmaz çeliği ile AISI 1020
karbon çelik plakaları, AISI 308L, AISI 309L ve AISI 316L kaynak telleri
kullanarak birleştirmek için kullanılmıştır.Kullanılan bütün kaynak tellerinde,kaynak
metali ca. 350 HV olmak üzere aynı derecede sertlik sergilemiştir. Bu değer AISI304
paslanmaz çelik ve karbon çelik ana metalininkinden da yüksektir.Bu da kaynak
metalinin oldukça güçlü olduğunu gösterir.Kaynak metallerinin aşınma hareketi bir
potansiyodinamik yöntemle araştırılmıştır.Numuneler labortuvar ortamında
27°C’de doyurulmuş, 3.5 wt% NaCl içeren çözeltide test edilmiştir. AISI 309L
kaynak teliyle üretilmiş kaynak metalin çukurlaşma potansiyeli sırasıyla,AISI 308L
ve AISI 316L kaynak tellerinden üretilmiş kaynak metallerininkinden daha
yüksektir. Aynı zamanda kaynak metallerinin kimyasal bileşenleri ve mikroyapısı
incelenmiştir.Bu çalışmada farklı kaynak telleriyle üretilmiş kaynak metallerinin
çukur aşınma direnci,kaynak metalinin ostenit matrisi içindeki delta Ferrit
içeriğinden ve kimyasal bileşenlerden hesaplanan çukurlaşma direnci eşdeğer
katsayısı açısından ele alınmıştır.
Tayland’da karbon çelik boru;suyu ev ve endüstri kullanımına ulaştırmak için
paslanmaz çelikten yapılmış su tanklarına kaynatılır.Farklı metallerin eklenmesinden
kaynaklanan galvanik aşınma, elektrokimyasal şekilde meydana gelir ve suda mevcut
klorid iyonlar gibi etkin iyonlar tarafından arttırılabilir. Karbon çelik ve paslanmaz
çelik arasındaki benzer olmayan kaynak işlemi, aynı zamanda kömürle ısınan
kazanlarda ve diğer endüstri ekipmanlarında bulunur. Kömürle ısınan kazanlarda
nispeten düşük derecede kullanılan ucuz ferritik parça ve nispeten daha yüksek ısıda
kullanılan östenitik parça genellikle kaynak yapılarak imal edilir. Kaynak,yüksek
dereceli ısıya maruz kaldığında karbon çelik,paslanmaz çeliğin dönüşüm zamanından
önce bozulmaya meyillidir. Bu kaynağın yüksek ısıdan kaynaklanan aşınması,
bozulmanın sebeplerinden biridir.Farklı kaynak işlemi için konvensiyonel kaynak
metodu elle yapılan metal ark kaynağı şeklinde uygulanabilir.
Sürtünme kaynağı ve yayılma bağı gibi eklenen diğer teknikleri kullanma olasılığı
üzerine çalışılmaktadır. Gaz volfram ark kaynağı (GTAW)paslanmaz çelik kaynağı
için, özellikle 1 ila 6 mm civarında kalınlık için ve boru kaynağında sağlam geçiş
olarak, en etkileyici tekniklerden biri olarak görülür. Bu çalışmanın amacı, farklı
metalleri, ostenitik paslanmaz çeliği, düşük karbon çeliği eklemek için GTAW
metodunu kullanmaktır. Kaynak teli seçimi kaynatma özelliklerinin geliştirilmesinde
önemli bir rol oynadığı için, özellikle aşınmada, 3 farklı kaynak teli kullanılır. Farklı
kaynak telleriyle üretilen kaynakların mikroyapısı ve özellikleri arasındaki ilişkisi,
hem mekanik hem de aşınma safhasında, en uygun olanı seçme amacıyla
araştırılmıştır.Yüksek ısı aşınması bu proje için sonraki çalışma olarak
planlandığından, kaynakların su ile meydana gelen aşınma hareketi şuan ki çalışmada
işlenmektedir.
3.3.1 Malzemeler ve Kaynak Prosesi
2 mm kalınlığında AISI 304 paslanmaz çelik ve AISI 1020 paslanmaz çelik
çalışmada kullanılan ana metallerdir. Kullanılan kaynak telleri paslanmaz çelikler
olan AISI 308L AISI 309L ve AISI 316L’dir. Bunların kimyasal bileşenleri tablo 1’
de gösterilmektedir. AISI 309 L kaynak telinin krom içeriğinin, çalışılan dolgu
malzemeleri içerisinde en yüksek oran 22wt% olduğu not edilmelidir. AISI 308 ve
AISI 316 kaynak tellerinin krom içerikleri 17-21wt% olmak üzere aynıdır. Mo, 2-2.5
wt%içeriğinde AISI 316L kaynak teline alaşımlanmıştır. Ana metaller 150
×100×2mm3 ölçülerinde boyutlandırılmak üzere kesilmiştir. Ek yeri kare çizgi
şeklindedir. Kaynak 55-105 A ve 12+/-2 V kaynak akımıyla gtaw kullanılarak
yapılmıştır.Koruyucu gaz,argon, 9 litre/dk akış hızıyla muhafaza edilmiştir.Kaynak
hızı 65 mm/dk da muhafaza edilmiştir. Kaynak metallerinin kimyasal bileşenleri
emisyon spektroskopisi kullanılarak ölçülmüştür.
Tablo 3.3: Çalışılan ana metaller ve kaynak tellerinin kimyasal bileşenleri
3.3.1.1 Metalografik inceleme
Kaynağın mikroyapısını incelemek için ,0.3-μm Al2O3 tozunu takiben kaynak
örnekleri SiC kağıdıyla parlatılmıştır. 2 %v/v nital, karbon çeliğin mikroyapısını
ortaya çıkarmak için kullanılmıştır. Paslanmaz çeliğin mikroyapısını gözlemlemek
için numuneler 100 ml damıtılmış suyla karıştırılan, 10 gr ogzalik asit içinde 6
voltluk akımda dağlanmıştır.
3.3.1.2 Mekanik deney
2 N ağırlığında vicker sertliği deney aparatı, sertliği ölçmek için kullanılmıştır.
Ölçümler, karbon çelik ana metali, ısıdan etkilenen bölge üzerinde, karbon çelik
tarafında, kaynak metalinde, paslanmaz çelik tarafındaki ısıdan etkilenen bölgede ve
paslanmaz çelik ana metali üzerinde yapılmıştır. Çapraz gerginlik testi için test
edilmiş numunenin,dikey ekseni kaynak dikişine, kaynak metaline, iki taraftan ısıdan
etkilenen bölgeye ve ana metallere hizalanarak kesilmiştir. Numunenin gerginlik
testindeki şematik hali şekil 1 de gösterilmektedir.
3.3.1.3 Potansiyodinamik test
Potansiyodinamik yöntemi kaynak metallerinin aşındırıcı hareketini incelemek için
kullanılmıştır.Kaynak metallerini içeren kaynaklı numuneler, 20 × 30 × 2mm
boyutlarında kesilmiştir. 0.3 μm Al2O3 içeren tozu takiben, SiC kağıdıyla numuneler
potansiyodinamik deney parlatılmıştır,damıtılmış suda durulanıp ultrasonik şekilde
alkolle temizlenmiştir ve havayla kurutulmuştur. Polimerik kaplama, kaynak
metallerinin 20 x 5 mm2 lik alanı hariç, numuneleri kaplamak için
kullanılmıştır.Deneyde bu alan deney çözeltisine maruz bırakılmıştır ve numune
daha sonra işleyen elektrot olarak iş görmüştür.Referans elektrodu Ag/AgCl türünde
olduğundan, platin kablo, karşı elektrot olarak kullanılmıştır. Test çözeltisi 27°C’ de
3.5 wt% NaCl içeren sulu çözeltidir.
Şekil 3.15 Şematik olarak çekme testi numunesi Şekil 3.15 Çekme numunesinin şematik görünümü
3.3.1.4 Sonuçlar ve Muhakeme
Mikroyapı Şekil 2 AISI 1020 karbon çeliğin ve AISI 304 paslanmaz çelik ana
metallerinin mikroyapısını göstermektedir.Karbon çelik ana metalinin mikroyapısı
0.18-wt% değerinde hipotektoid düşük karbon metalinin tipik mikroyapısı olan eş
eksenli ferrit ve perlittir.Ostenit taneleri ikizlerle, paslanmaz çelik ana metalinin tipik
mikroyapısı olarak gözlenmiştir.Bu iki metal kaynatıldıktan sonra, karbon çelik ve
kaynak metali arasındaki yüzeyde,kaynak metalinde, kaynak metalle paslanmaz
çeliğin arasındaki yüzeyde, mikroyapı 3. ve 4. şekillerde gösterilmiştir.Bu şekillerde
bütün kaynak telleriyle üretilmiş karbon çelik ana metali ve kaynak metali arasındaki
sınırlar açıkça görülmektedir.Diğer yandan, mikroyapının içinde paslanmaz çelikle
kaynak metali arasındaki yüzeyde bütün kaynak telleri için bir süreklilik
gözlenmiştir.
AISI 309L kaynak teli tarafından üretilen kaynak metali için ostenit matrisin içinde
delta ferritinin devamlı dendriti gözlemlenmiştir. Delta ferritinin daha az kesintisiz
dentriti, AISI 308L kaynak teliyle üretilmiş kaynak metali içinde bulunmuştur. AISI
316L kaynak teliyle üretilen kaynak metali durumunda, delta ferritinin kırık
dentritleri,ostenit matris içinde dağıtılmıştır. AISI 309 L kaynak teliyle üretilen
kaynak metali içindeki ostenit matris içinde, delta ferritinin kırılmasının, AISI 308L
ve AISI 316L kaynak telleriyle üretilen kaynak metalinden daha fazla olduğu
gözlenmiştir.
(a) (b)
Şekil 3.16 AISI 1020 karbon çeliği(a) ve AISI 304 paslanmaz çelik ana
metalinin(b) mikroyapısı
Şekil 3.17 Karbon çelik(CS) ve kaynak metali(WM) ara yüzeyinde(a), kaynak
metalinde(WM) ,kaynak metali(b) ve paslanmaz çeliğin(SS) ara yüzeyindeki(c),
AISI 308L(sol sütun) ve AISI 309L(sağ sütun) kaynak telleriyle üretilmiş
kaynakların mikroyapısı
Şekil 3.18 Karbon çelik(CS)ve kaynak metali (WM) arasındaki yüzeyde(a) AISI
316 kaynak teliyle üretilmiş kaynağın mikroyapısı,(b)kaynak metal, kaynak
metalle paslanmaz çelik (SS) arasındaki ara yüzey(c)
Tablo 3.4, Emisyon spektroskopisiyle ölçülen farklı kaynak telleriyle üretilmiş
kaynak metallerinin kimyasal bileşenlerini gösterir. Diğer kaynak tellerinden üretilen
kaynak metallerine kıyasla, AISI 309L kaynak teliyle üretilen kaynak metalinin krom
içeriğinin 25.8 wt% olmak üzere en yüksek olduğu görülmüştür. AISI 316 kaynak
teliyle üretilmiş kaynak metalinin krom içeriği 20.5 wt% olup, AISI 308L kaynak
teliyle üretilen metalin krom içeriği olan 18.4 wt% oranından biraz daha yüksektir.
AISI 308L kaynak teliyle üretilmiş kaynak metalinin içinde Mo, çok küçük miktarda
bulunurken, AISI 316L kaynak teliyle üretilmış kaynak metalinde Mo, 0.76 wt%
oranında bulunmuştur.
Tablo 3.3 ile kıyaslanacak olursa, her bir kaynak teliyle üretilen kaynak metalindeki
krom içeriği, bu kaynak teli için tipik krom içeriği aralığındadır.Mo, bu kaynak teli
içinde alaşım elementi olarak görülmemesine rağmen, 0.15-wt% oranında molibden’
in AISI 309L kaynak teliyle üretilmiş kaynak metalinde bulunduğu not edilmelidir.
Tablo 3.4 Farklı kaynak telleriyle oluşan kaynak metallerin kimyasal bileşenleri
3.3.1.4.1 Mekanik Davranış
Şekil 3.19, farklı türlerdeki kaynak tellerinden üretilmiş kaynakların sertlik profilini
göstermektedir.Bu profilde, kaynak,kaynak metali, karbon çelik tarafında ısıdan
etkilenen bölge, paslanmaz çelik tarafında ısıdan etkilenen bölge, karbon çelik ana
metali ve paslanmaz çelik ana metali olmak üzere 5 bölgeye ayrılabilir.Herhangi bir
kaynak teli kullanmanın, profile aynı şeklini verdiği anlaşılmıştır. Bu herhangi bir
bölgedeki kaynak telinden üretilen kaynakların sertliğinin aynı olacağını
göstermektedir. Paslanmaz çelik tarafında ısıdan etkilenmiş bölge bandının genişliği
1 mm iken, karbon çelik tarafında 8 mm’dir. Kaynak metallerİnİn sertliğinin 350 HV
olduğu görülmüştür.Bu değer paslanmaz çelik (200HV) ve karbon çeliği (150HV)
ana metalinin değerinden daha yüksektir.
Şekil 3.19 Kaynak metalinin merkezine göre pozisyon (mm)
Universal çekme testi için üstünde çalışılan bütün numunelerin kırılmaları, Şekil
3.19’de gösterildiği gibi karbon çelik ana metali üzerindedir. Bu çekme testi
sonuçları her çeşitteki kaynak telinden yapılmış kaynak metallerinin oldukça güçlü
olduğunu gösterir. İlginçtir ki, kırılma karbon çelik üzerindeki epey yumuşak kısım
olan ısıdan etkilenen bölge üzerinde gerçekleşmez, bunun yerine karbon çelik ana
metalinin üzerinde gerçekleşmiştir.
Şekil 3.20: Çekme numunesinin kırılması
3.3.1.4.2 Korozyon Davranışı
Farklı kaynak telleriyle yapılmış kaynak metallerinin kutuplaşma kıvrımları Şekil
3.21’de gösterilmektedir. Farklı çeşitteki kaynak tellerinden yapılan kaynak
metallerinin oyulma ve korozyon potansiyelleri Şekil 3.22’de gösterilmektedir. Bu
iki şekilden anlaşılacağı gibi karbon çelik ve paslanmaz çelik arasındaki farklı
kaynak işleminde, paslanmaz çelikten kaynak teli kullanmak, kaynak metalinin
aşınma potansiyelini AISI 304L paslanmaz çelik ana metalininkiyle aynı seviyeye
yükseltmektedir. Potansiyelin bu değeri karbon çelik ana metalinin aşınma
potansiyelinden hayli yüksektir.
AISI 309L kaynak telliyle yapılmış kaynak metalinin ve paslanmaz çelik ana
metalinin korozyona uğrama potansiyelleri aynıdır ve AISI 308L ve AISI 316L
kaynak telleriyle yapılmış kaynak metallerininkinden daha yüksektir. Herhangi bir
kaynak teliyle yapılmış kaynak metalinin oyulma potansiyelinin, AISI 304L
paslanmaz çelik ana metalininkinden daha düşük olduğu anlaşılmıştır.AISI 309 L
kaynak teliyle yapılmış kaynak metalinin oyulma potansiyeli sırasıyla AISI 308L,
AISI 316L kaynak teliyle yapılmış kaynak metalininkinden daha yüksektir.
Şekil 3.21 AISI 304 paslanmaz çelik ve AISI 1020 karbon çelik ana metalinin
kutuğlaşma kıvrımları (sırasıyla 304B ve 1020B olarak belirtilmiştir.) ve AISI
308L, 309L ve 316L kaynak telleriyle yapılmış kaynak metaller (sırasıyla 308L,
309L and 316L olarak belirtilmiştir.)
Şekil 3.22 AISI 304 paslanmaz çelik ve AISI 1020 karbon çelik ana metallerinin
(sırasıyla 304B ve1020B olarak.) AISI 308L, 309L 316L kaynak telleriyle
üretilmiş kaynak metallerinin 308L, 309L, 316L çukurlaşma ve aşınma
potansiyelleri
Bir tartışma konusu olarak paslanmaz çelik özellikle Cr ,Mo ve N gibi bazı yararlı
elementlerle alaşımlandığı için çukurlaşma yenimine karşı dirençlidir. Çukurlanma
yenimi direncinin derecesi ve bu elementlerin içeriği arasındaki ilişki aşağıdaki gibi
formule edilir ve çukurlaşma direnci eşdeğer katsayısı olarak bilinir.
Çukurlaşma direnci eşdeğer katsayısı = (wt%Cr) + 3.3 (wt%Mo) + 16 (wt%N).
Tablo 3.4’ten AISI 309L, 316L ve 308L kaynak telleriyle üretilmiş kaynak
metallerinin çukurlaşma direnci eşdeğer sayıları sırasıyla 25.3, 23.0 ve18.6 olarak
hesaplanmıştır.Rapor edilen sonuçlara göre 309L kaynak teliyle yapılmış kaynak
metali , farklı tiplerdeki kaynak telleriyle yapılmış kaynak metalleri arasında en
yüksek çukurlaşma aşınması potansiyelini sergiler.
Bu kaynak metali aynı zamanda en yüksek çukurlaşma direnci eşdeğer katsayısı ve
ostenit matris içindeki en yüksek delta Ferrit içeriğine sahiptir.AISI 308 L ve AISI
316L kaynak telleriyle yapılmış kaynak metallerine gelince, AISI 316 kaynak teliyle
yapılmış kaynak metallerine kıyasla, AISI 308L kaynak teliyle yapılmış kaynak
metalinin çukurlaşma aşınması potansiyelinin daha yüksek olduğu gözlenmiştir.AISI
308L kaynak teliyle üretilmiş çukurlaşma direnci eşdeğer sayısı ,AISI 316L kaynak
teliyle üretilmiş kaynak metallerininkinden daha azdır.Önceki kaynak metalinin delta
ferrit içeriği sonrakinden daha fazladır.Artan çukur aşınma direnci, kaynak
metalindeki delta ferrit içeriğini arttırmasından dolayı önemlidir.Mikroyapı hali
ise;ostenit matris içindeki delta ferrit içeriği arttıkça çukurlaşma aşınması
potansiyelininde arttığı görülmektedir.Ostenit matris içindeki delta ferrit içeriğinin
değişmesine yol açarak, lazer yüzey eritme tekniğiyle eritilip katılaştırılan AISI 304
L paslanmaz çeliğin durumuyla kıyaslandığında, 3.5 wt% NaCl içeren çözeltide
ostenit matris içindeki delta ferritinin artmasıyla,çukurlaşma yenimi potansiyelinin
arttığı gözlemlenemiştir.Ayrica çukurların paslanmaz çelikteki Mns kalıntılarının
ortak bölgelerinde başladığı rapor edilmiştir. Çukurlaşmanın başlamasını azaltmanın
bir yolu MNS bölgelerinin azaltılmasıdır. Delta ferritin içindeki sülfür çözünürlüğü,
ostenit matrisin içindekinden daha fazla olduğu için ostenit matris içindeki delta
ferriti attırılarak Mns kalıntıları azaltılmalıdır ve böylce çukur aşınma direnci
arttırılmalıdır.[5]
3.4 AISI 304 Paslanmaz Çeliği ve Düşük Karbonlu Çelikleri Çoklu-Paso
Kaynağı ile Kaynağında Kaynak Dikişindeki Sıcaklık Dağılımı ve Kalıntı
Gerilmeler
Kaynakla birleştirme yöntemi güvenilir ve verimli bir metal birleştirme yöntemi
olmanın yanında hemen hemen endüstrinin her alanında kullanılmaktadır. Çok çeşitli
metaller kaynak yöntemi kullanılarak birleştirilmektedir. Endüstride kullanılan
birçok yapısal malzemenin arasında; AISI304 paslanmaz çeliği ve düşük karbonlu
çelikler birçok cazip özelliğine bağlı olarak en yaygın kullanım alanına sahip olan
mazlemelerdir.Diğer kaynak prosesleri arasında ise Manuel Metal Ark Kaynağı
(MMAW) prosesi ise üretim,bakım ve tamiri açısından elverişli olup çoğu endüstri
alanında yaygın olarak uygulanmaktadır.
Kaynak esnasındaki ısı yoğunluğuna bağlı olarak kaynak çizgisine yakın bölgeler bir
çok ısıl dönüşümlere maruz kalmaktadır. Bu ısıl dönüşümler,malzemede uniform
olmayan bir ısınmaya ve soğumaya neden olurlar.Bu durum da, kaynak bölgesinde
homojen olmayan bir plastik deformasyon ve kalıntı gerilmelerin oluşmasına yol
açar. Kaynak bölgesinde kalıntı gerilmelerin baş göstermesi kaynaklı ürünün hasara
uğrama ihtimalini arttırmaktadır. Kalıntı gerilmeler genel olarak zarar verici olup,
kaynağın yorulma hasarına uğrama ihtimalini arttırmaktadır.
Endüstride çeşitli kalınlıklara sahip saclar kullanılmaktadır ve nispeten daha kalın
olan saclar çoklu paso kaynağı yöntemiyle kaynak edilmektedir. Bir çoklu paso
kaynağı uygulamasında , malzemenin maruz kaldığı ısıl dönüşümler kaynakta atılan
paso sayısıyla ölçülmektedir. Atılan her paso ile birlikte kalıntı gerilme miktarı da
değişmektedir. Kaynak esnasında, atılan her pasodan sonra birleşme bölgesindeki
kalıntı gerilmelerle beraber termal dönüşümlerin ölçülmesi, kalıntı gerilmelerin atılan
her pasoyla birlikte nasıl değişime uğradığını anlamamız açısından faydalıdır. Bu
durum da kaynak esnasında uygulanacak işlemlerin ve yöntemin optimizasyonunu
mümkün kılmaktadır.
Bu çalışmada, AISI304 paslanmaz çeliğe ve düşük karbonlu çeliğe MMAW kaynağı
uygulanması esnasında atılan pasoyla meydana gelen kalıntı gerilemelerin
incelenmesi açısından 6,8 ve 12mm kalınlıklarında kaynak ağızları kullanılmıştır. Bu
malzemelerin oda sıcaklığındaki karakteristik özellikleri ve buna bağlı değerler tablo
1.2’de verilmiştir. Kaynak yönüne dik olarak etki eden enine kalıntı gerilmeler,atılan
her pasodan sonra,kaynak dikişinin üst ve alt yüzeylerinde X-Ray kırınım methodu
kullanılarak ölçülmüştür. Kaynak işlemi esnasında,atılan her pasodan sonra oluşan
kalıntı gerilmede gözlemlenen değişimi anlamak ve açıklayabilmek amacıyla iki
yüzeye de eşit mesafede olan kaynak dikişinin orta düzlemindeki ısıl dönüşümler
ölçülmüştür. Bu orta düzlemde ölçülen ısıl dönüşümler kaynağın kökündeki ve üst
yüzeyindeki sıcakları ortaya çıkarması açısından dikkate alınabilir.
Yapılan bir çok çalışmada çoklu paso kaynağı sonrasında birleşmede meydana gelen
kalıntı gerilmeler açığa çıkarılmıştır.Ancak MMAW kaynak prosesine dair kalıntı
gerilmelerin deneysel ölçümlerine (kaynak işlemi boyunca atılan her pasodan sonra
yapılan sıcaklık ölçümleriyle birlikte) ait raporlara literatürde pek fazla
rastlanmamaktadır.
Gerçek bir çoklu paso kaynağı uygulamasında,atılan bir pasodan sonra diğer pasoya
geçebilmek için,kaynak edilen plakanın ,bir geçiş sıcaklığı olan 175-200˚C’ye kadar
soğumasına izin verilmektedir.Yapılan bu araştırmada ise kaynak edilecek
plakaların,sonradan atılan pasonun yığılmasından önce,oda sıcaklığına kadar
soğumasına izin verilmiştir. Plakada atılan her pasodan sonra , geçiş sıcklığı
esnasında ölçülmeye elvrerişli olmayan kalıntı gerilmeler oda sıcaklığında
ölçülmüştür. Buna bağlı olarak kalıntı gerilme ölçümleri geçiş sıcaklığındaki
ölçümlere nazaran daha yüksek çıkmıştır.Ancak, oda sıcaklığı ve geçiş sıcaklığı
arasında, malzemenin sahip olduğu kalıntı gerilmelere etki eden Young modülü gibi
özellikerinde gözle görülür bir değişim yaşanmamıştır.
6,8 ve 12mm’lik kaynak altıklarındaki aralıksız kaynak dikişi yığılmasına bağlı
olarak ortaya çıkan sıcaklık dağılımlarına ait deneysel ölçümler henüz yayınlamıştır.
Şimdiki çalışmada ise çoklu paso yöntemiye kaynak edilen 6,8 ve 12mm’lik
plakalara atılan her pasoyla birlikte meydana gelen kalıntı gerilmeler boyunca oluşan
sıcaklık dağılımı incelenerek tartışılmıştır.
3.4.1 X-Işınım Kırınım Yöntemiyle Kalıntı Gerilmelerin Ölçülmesi
X-ışını kırınımı metodu kalıntı gerilimlerin bulunmasında oldukça doğru sonuçlar
veren bir yöntemdir. Kristal yapı içerisinde bulunan atomik düzlemler arasındaki
mesafe, uygulanan gerilimler veya malzeme içerisinde kalan kalıntı gerilimler
sayesinde uzayıp kısalır. Bu mesafenin artması o bölgede oluşan bir çekme gerilimi
ifade ederken mesafenin azalması ise basma gerilimlerin varlığınıgösterir. X-ışını
kırınımı yönteminde malzemeye gönderilen X-ışınları malzeme içerisindeki kristal
düzlemlerden yansır. Bu sırada malzemeye gelen ışınların yönü değiştirilerek en çok
yansımanın oluştuğu açı bulunur. Bulunan açı ve Bragg yasası kullanılarak iki
atomik düzlem arasındaki mesafe hesaplanır. Malzeme içerisinde kalıntı gerilimler
mevcutsa bu mesafe parçanın gerilim olmayan haline göre farklılık gösterir. Bu
farklılık kullanılarak parçanın içerisinde kalan kalıntı gerilimler hesaplanabilir.
Şekil 3.23 X-Işını kırınım yöntemi
Yöntem,mikro ve makro kalıntı gerilmeleri tahribatsız olarak blirleyebilen tek
yöntemdir. Milimetre seviyesinde yüksek uzaysal çzöünürlüğe ve mikron
seviyesinde nüfuziyet çözünürlüğüne sahiptir ve 50 µm derinliğe kadar var olan
kalıntı gerilmeler ölçülebilmektedir.Daha derinlerdeki ölçümler için tabaka kaldırma
işlemine gereksinim duyulur.
3.4.2 Deneysel Çalışma
Bu deneysel çalışmada 150 x 150mm ebatlarında (6,8 ve 12mm kalınlıklarında) 2
adet plaka aralarında ‘V’ kaynak dikişi uygulanarak 282,5 x 150mm ebatlarında
bitmiş bir plaka elde etmek üzere kullanılmıştır. Bu iki plaka boydan boya
kaynatılmadan önce aralarında 2.5mm uniform bir açıklık bırakılarak uçlarından
puntalanmıştır. Deneylerde kullanılan kaynak altlıklarının boyutsal detayları ve ısıl
dönüşümler ölçmek üzere yerleştirilmiş termokuplların konumların şekil 2’de
verilmiştir. Deney boyunca meydana gelen sıcaklık değişimleri X-Y grafik
kaydediciler ile kaydedilmiştir.
Şekil 3.24 Deneylerde kullanılan plakaların boyutsal detayları
Hem AISI304 paslanmaz çeliğinde hem de düşük karbonlu çeliğin kaynağında, 6,8
ve 12mm’lik kaynak altlıklarına sırasıyla 2,3 ve 4 adet paso atılmıştır. Bu deneysel
çalışmada birbiri ardına atılan kaynak dikişleri Şekil 3.25’te gösterilmiştir. Kaynak
altıklarının arasında bulunan eksene paralel olarak uzanan kaynak dikişleri “boyuna
dikiş” tekniği kullanılarak elde edilmiştir. A noktasında başlayan kaynak pasoları B
noktasında sona ermiştir. Kök paso kaynağı 2.5mm çapında flux örtülü kaynak
eletroduyla ardın gelen diğer paso kaynakları ise 4mm kalınlığında flux örtülü
elektrod kullanılılarak MMAW kaynak yöntemi ile kaynak edilmiştir. Kaynak
esnasındaki voltaj ve akım ise kaynak devresine bağlı bir adet voltmetre ve
ampermetre ile ölçülmüştür. Her kaynak pasosunun atılma süresi kaydedilerek,
kaynak uzunluğu üzerinden kaynak hızı belirlenmiştir.
Şekil 3.25 6,8 ve 12mm’lik plakada sıralanmış kaynak dikişleri
Bu deneysel çalışmada, kaynak altığı ilk önce bir kaynak platformuna puntalanmıştır.
Bu düzenleme ile kaynak altığının en üst yüzeyinin ve en alt yüzenin büyük bir kısmı
çevresel koşulların olumsuz etkisine maruz kalmıştır.Kaynak esnasında meydana
gelen ısıl dönüşümler ayrıca kaydedilmiştir. İlk pasonun yığılmasından sonra, kaynak
altığı oda sıcaklığına kadar soğutulmuştur. Daha sonra altlık, alt ve üst
yüzeylerindeki kalıntı gerilmelerin ölçülmesi amacıyla platformdan alınmış ve daha
sonra tekrar puntalanmıştır. Daha sonra bir sonraki paso uygulanmış ve kaynak
esnasındaki sıcaklık dağılımı kaydedilmiştir. Kaynak pasosu atılması esnasındaki
sıcaklık dağılımının ölçülmesi ve paso atıldıktan sonraki kalıntı gerilmelerin
ölçülmesi ile devam eden prosedür bütün kaynak dikişleri için uygulanmıştır.
AISI304 plakaya ait kaynak parametreleri; kaynak voltajı (V), kaynak akımı (I) ve
kaynak hızı (v)Tablo 2’de gösterilmiştir.Benzer deneysel parametreler ise düşük
karbonlu çelik plaka için Tablo 3’te gösterilmiştir. MMAW prosesindeki ark
verimini (η) tetkik etmek üzere kaynakta her mm’de alınan ısı miktarı; Q= ηVI/v
bağıntısı ile hesaplanmıştır. (Tablo 3.5 ve Tablo3.6)
Tablo 3.5 Kaynak metalinin yığılması esnasında AISI340 paslanmaz çelik plaka için kaynak parametreleri
Tablo 3.6 Kaynak metalinin yığılması esnasında düşük karbonlu çelik plaka için kaynak parametreleri
Aynı deneysel çalışma 6mm kalınlığındaki ikinci bir düşük karbonlu kaynak
altığında da tekrarlanarak , deneysel sonuçların tekrarlanabilirliği saptanmıştır.
3.4.3 Sonuçlar ve Muhakaeme
3.4.3.1 Plakalardaki Isıl Dönüşümler
Bütün kaynak dikişlerinin yığılması (çökelmesi) esnasında her iki plakada da (sağ ve
sol) ısıl döngüler saptanmıştır. İkinci pasonun atılması esnasında,sol tarafta bulunan
12mm’lik AISI304 paslanmaz plakadaki ısıl döngüler Şekil 3.26’te verilmiştir.
Şekil 3.26 12mm AISI304 paslanmaz plakadaki ısı dağılımı
(ikinci paso – sol plaka)
Tablo 3.7’de paslanmaz çelik plakada ve Tablo 3.8’te düşük karbonlu çelik için elde
edilen ısıl döngülerin gerçekleştiği çeşitli pasolarda çıkılan en yüksek sıcaklıklar
verilmiştir. Eğer en yüksek sıcaklık verilerinin deneysel sonuçların belirli bir
noktasından saptanması uygun değilse, biribirine komşu bölgelerden grafik
enterpolasyon yöntemi uygulanarak saptanabilir. Çıkılan maksimum sıcaklık
değişimlerinin mesafeye bağlı olarak düzleştiği noktalarda bu enterpolasyonu
uygulamak mümkündür.
Tablo 3.7 Pasoların atılması esnasında AISI304 paslanmaz çelikte çıkılan maksimum sıcaklıklar
Tablo 3.8 Pasoların atılması esnasında düşük karbonlu çelikte çıkılan maksimum sıcaklıklar
3.4.3.1.1 AISI304 Paslanmaz Çeliğinde ve Düşük Karbonlu Çelikte Çıkılan
Maksimum Sıcaklıklar Arasındaki Farklar
8mm’lik paslanmaz çelik kaynak altılığında, 1,2,3 ve 4 No’lu ölçüm bögelerinde
(Tablo 3.8), 2. pasonun atılması esnasındaki ortalama maksimum sıcaklık sırasıyla
636,463,350 ve 305˚C olarak saptanmıştır. 8mm’lik düşük karbonlu çelikten kaynak
altlığında ise ilgili değerler; 607,466,390 ve 337˚C (Tablo 3.9) ölçülmüştür.Kaynak
eksenine yakın olan 1 No’lu ölçüm noktasında da görüldüğü gibi paslanmaz çelik
kaynak altlığında çıkılan maksimum sıcaklık, düşük karbonlu çelikten daha
yüksektir.( AISI304 çelik 636˚C ve düşük karbonlu çelik 607˚C). Fakat buna
rağmen 2,3 ve 4 No’lu ölçüm noktalarında düşük karbonlu çeliğin maksimum
sıcaklık değerleri AISI304 paslanmaz çeliğine göre edaha yüksek çıkmaktadır.
Bunun sebebi ise düşük karbonlu çeliğin ısıl iletkenliğinin AISI304 paslanmaz
çeliğinkinden yüksek olmasıdır.Düşük karbonlu çeliğin bu özelliğinden dolayı
kaynak bölgesindeki ısı enerjisi hızlı bir şekilde diğer bölgelere dağılarak ilk başta
düşük karbonlu çelikteki maksimum sıcaklığın AISI304 paslanmaz çelikten daha
düşük ölçülmesine neden olmuştur. Bu tipte bir maksimum sıcaklık dağılımı diğer
kaynak altlıklarının kaynak pasolarında görülebilir.
8mm’lik düşük karbonlu çelik kaynak altlığında, 1 No’lu ölçüm noktasında, 1.,2. ve
3. pasoların atılması esnasında ölçülen maksimum sıcaklıklar sırasıyla 542,607 ve
610˚C’dir. Bu üç pasonun atıldığı esnada kaynaktaki ısı girdisi sırasıyla 0.719,1.256
ve 1.581 kJ mm-1 olarak saptanmştır (Tablo 3.6). 8mm’lik AISI304 paslanmaz
çeliğinde ise 1 No’lu ölçüm noktasında , atılan 1.,2. Ve 3. pasolardan sonra ortalama
maksimum sıcaklıklar sırasıyla 543,607 ve 610˚C ölçülmüştür. Buradaki ısı girdisi
değerleri ise sırasıyla 0.690,1.110 ve 1.258kJ mm-1 olarak saptanmıştır (Tablo 3.5).
Bu değerlerden görülüyorki, AISI304 paslanmaz çeliğik kaynak altlığındaki düşük
ısı girdisine rağmen , düşük karbonlu çeliğinkine nisepeten daha yüksek maksimum
sıcaklık değerlerine sahiptir. Bu da AISI304 paslanmaz çeliğinin, düşük karbonlu
çeliğe nazaran daha düşük bir ısıl iletkenliğe sahip olmasından ileri gelmektedir.
3.4.3.2 Plakalardaki Kalıntı Gerilme Dağılımları
Kalıntı gerilme ölçümleri bütün kaynak pasoları atıldıktan sonra uygulanmıştır.
Örneğin Şekil 3.27’de, ikinici paso atıldıktan sonra,6mm kalınlığındaki AISI304
paslanmaz çeliğindeki kalıntı gerilme ölçümleri görülmektir.
Şekil 3.27 6mm AISI304 paslanmaz plakadaki kalıntı gerilmeler
(ikinci paso sonrası)
Burada kaynağın kök kısmındaki ve en üst yüzeyindeki kalıntı gerilme değerleri
gösterilmiştir. AISI304 paslanmaz kaynak altlığın ve düşük karbonlu çelik
paslanmaz kaynak altlığın kök kaynağına ait, kaynak eksenine çeşitli mesafelerde
olan noktalarındaki kalıntı gerilme değerleri ise sırasıyla Tablo 3.9 ve Tablo 3.10’da
verilmiştir.
Tablo 3.9 Atılan çeşitli pasolardan sonra AISI304 paslanmaz çelik plakada ölçülen kalıntı gerilme değerleri
Tablo 3.10 Atılan çeşitli pasolardan sonra düşük karbonlu çelik plakada ölçülen kalıntı gerilme değerleri
3.4.3.2.1 Deneysel Verilerin Tekrarlanabilirliği
Deneysel verilerin tekrarlanabilirliğini tesis etmek ve elde edilen sonuçları
karşılaştırmak amacıyla 2 adet 6mm düşük karbonlu kaynak altlığı üstünde kalıntı
gerilme ölçümleri yapılmıştır.
2 numaralı düşük karbonlu çelik kaynak altlığına ait kaynak parametleri Tablo 3.6’da
verilmiş olup, kaynak pasoları atılması esnasında saptanan maksimum sıcaklıklar ise
Tablo 3.8’de verilmiştir.
Tablo 3.6’dan görüldüğü üzere kaynak dikişlerinin yığılması esnasında 1 ve 2
numaralı 6mm’lik düşük karbonlu çelik kaynak altlığında ölçülen ısı girdisi hemen
hemen aynıdır. Aynı şekilde kaynak pasoların atılma esnasında çıkılan en yüksek
sıcaklık değerleri de benzerdir.
Son paso atıldıktan sonra,1 ve 2 nolu 6mm düşük karbonlu çelik plakadaki kalıntı
gerilme değerleri ise Şekil 3.28’de gösterilmiştir.Buradan da görülmektedirki her iki
plakanın da kalıntı gerilme değerleri birbirleriyle çok yakın bir şekilde eşleşmektedir.
Bu sonuçlarla beraber deneysel sonuçların tekrarlanabildiği kanıtlanmıştır.
Şekil 3.28 Birinci ve ikinci 6mm plakadaki kalıntı gerilmeler (son paso sonrası)
3.4.3.2.2 Maksimum Gerilmenin Paso Sayısıyla Birlikte Değişimi
Şekil 3.26’da bütün AISI304 paslanmaz çelik kaynak altlıklarının kök kısmındaki
kalıntı çekme gerilmeleri büyüklüklerinin atılan her pasoyla birlikte yavaş yavaş
düştüğü görülmektedir. Örneğin 12mm’lik AISI304 paslanmaz plakaya atılan 1.,2.,3.
Ve 4. Pasolar sonrası ölçülen maksimum kalıntı çekme gerilme değerleri sırasıyla;
276,248,221 ve 193 Mpa olarak ölçülmüştür (Değişik kaynak pasoları atıldıktan
sonra 12mm’lik AISI304 paslanmaz çelik kaynak altığının kök tarafında oluşan
kalıntı gerilme dağılımı Şekil 3.29’da gösterilmiştir.). Ayrıca 6mm’lik ve 8mm’lik
düşük karbonlu plakalarında kaynak dikişlerinin yığılması esnasında maksimum
kalıntı çekme gerilmesi değerlerinin kademeli olarak düştüğü gözlemlenmiştir
(Şekil 3.29) . 12mm’lik düşük karbonlu çelik kaynak altlığında ise daha değişik bir
durum gözlemlenmiştir. Burada , atılan ilk paso ve ikinci paso arasında kalıntı çekme
gerilme değerlerinin düştüğü daha sonra atılan 3. pasoda bu değerlerin sabit kaldığı
ve 4. paso da ise yükseldiği görülmüştür.
Şekil 3.29 12mm kalınlığındaki AISI304 paslanmaz çelik plakanın kök
kısmındaki kalıntı gerilmeler. (1.,2.,3. ve 4. pasodan sonra)
Yukarıdaki gözlemlerden şu sonucu çıkarıyoruz ki , genel olarak ,hem AISI304
paslanmaz çelik plakanın hem de düşük karbonlu çelik palakanın kök kısmındaki
kaynaklarında meydana gelen kalıntı çekme gerilmesi, artarak devam eden pasolarla
birlikte azalmaktadır. İlk paso esnasında kaynak dikişi,kaynak altlığının kök
kısmındaki yüzeye yakın olarak uzanmaktadır. Bu duruma bağlı olarak, kaynağın
kök kısmındaki yüzey,üst yüzeyle karşılaştırıldığında kök kısmındaki ısıl döngüler
üst yüzeydekinden daha şiddetli olacaktır. Ardından gelen pasolarla birlikte arttığı
gözlenen sıcaklık, kaynağın üst yüzeyindeki kalıntı gerilmelerin kademe kademe
artmasında ve kalıntı gerilmelerin kaynak altlığında tekrar bir dağılıma uğramasında
başrolü oynamaktadır. Ayrıca ilave pasolarla birlikte gözlenen bu sıcaklık, kaynağın
üst yüzeyinde henüz meydana gelen kalıntıları kısmı olarak tavlamaya uğratacaktır.
Bu sebeplerden dolayı,üst yüzeydeki kalıntı gerilmelerin artmasına karşılık kök
kısmındaki kalıntı gerilmeler kademeli olarak düşer.Bu üst yüzeydeki kalıntı
gerilmelerin artışı,12mm’lik AISI304 paslanmaz çelik kaynak altlığı için Şekil
3.30’da gösterilmiştir.
Şekil 3.30 12mm kalınlığındaki AISI304 paslanmaz çelik plakanın üst
yüzeyindeki kalıntı gerilmeler. (1.,2.,3. ve 4. pasodan sonra)
3.4.3.2.3 Kaynak Edilen Plakalardaki Kalıntı Gerilme Örnekleri
. Atılan ilk pasonun kaynak metalinin yığılmasından sonra 6mm’lik paslanmaz çelik
ve düşük karbonlu plakaların kaynağının kök kısmında meydana gelen kalıntı
gerilmeler karşılaştırılmıştır.Ve bu karşılaştırmadan sonra; kalıntı gerilmelerin
paslanmaz çelik plakada,düşük karbonlu çelik plakaya nazaran daha büyük bir alana
dağıldığı görülmüştür.
Atılan ilk pasodan sonra oluşan kalıntı gerilmelerin,8mm ve 12m’lik paslanmaz
çelikte,düşük karbonlu çelik plakadan daha büyük bir alana dağıldığı Tablo 3.9 ve
Tablo 3.10 ’nun karşılaştırılmasında görülmüştür.
3.2.4.3.1.1 kısmında,kaynak eksenine yakın bölgelerdeki kaynak sıcaklıkların
paslanmaz çelik plakada yüksek olduğu görülmüştü. Buna ek olarak paslanmaz
çeliklerin ısıl genleşme katsayısı düşük karbonlu çeliklere nazaran daha yüksektir.
Bu iki sebepten dolayı AISI304 paslanmaz çelik plakalardaki kalıntı gerilmeler daha
geniş bölgelere yayılmıştır.
Benzer şekilde,6mm’lik ve 12mm’lik paslanmaz çelik ve düşük karbonlu çelik
plakaların kaynağınd, son paso atıldıktan sonra kök kısmın meydana gelen kalıntı
gerilmelerin dağıldığı bölgelerin bir karşılaştırması yapılabilmektir. Son paso
atıldıktan sonra,6mm’lik düşük karbonlu çelik plaka ve 12mm’lik AISI304
paslanmaz çelik plakada meydana gelen kalıntı gerilmelerin dağıldığı bölgelerin
genişliğinin hemen hemen eşit olduğu görülmektedir. Buradan, atılan ilk pasolardan
sonra,düşük karbonlu çelik plakadaki kalıntı gerilmelerin, AISI304 paslanmaz çelikle
kıyaslandığında daha dar bir bölgeye dağıldığı ancak son paso atılana kadar
dağılımın oluştuğu bölgelerin hemen hemen birbirine eşit olduğu gözlemlenmiştir.
Bu durumun muhtemel sebebi olarak da, paslanmaz çelik plaka ile kıyaslandığında,
düşük karbonlu çelik plakadaki ısı girdisinin kaynak esnasında daha fazla olduğu
gösterilmektedir. Ayrıca düşük karbonlu karbonlu çelik plakanın ısıl iletkenliğinin
AISI304 paslanmaz çelik plakadan yüksek olmasına bağlı olarak, kaynak
bölgesindeki ısı enerjisini daha hızlı bir şekilde farklı bölgelere taşıması da bu
durumun başka bir sebebi olarak gösterilebilir.
Şekil 3.31 6mm kalınlığındaki paslanmaz çelik plaka ve düşük karbonlu çelik
plakanın kök kaynaklarındaki kalıntı gerilmeler. (ilk pasodan sonra)
3.4.3.2.4 Plaka Kalınlıklarının Kalıntı Gerilmelere Etkisi
Şekil 3.32’de , 6,8 ve 12mm’lik AISI304 paslanmaz çelik plakalarda kaynak
esnasında saptanmış olan kalıntı gerilme örnekleri ayrı ayrı karşılaştırmıştır. Aynı
şekilde düşük karbonlu çelik için yapılan karşılaştırmalar ise Şekil 3.33’de
verilmiştir.
Şekil 3.32 - 6,8 ve 12mm kalınlığındaki AISI304 paslanmaz çelik plakanın kök
kısmındaki kalıntı gerilmeler (son paso)
Şekil 3.30’da ,maksimum kalıntı çekme gerilmeleri,6mm ve 8mm’lik paslanmaz
plaka için birbirlerine yakın gözükürken,12mm’lik paslanmaz plakada bunlara
nazaran daha düşük olduğu görülmektedir.[6]
Şekil 3.33 - 6,8 ve 12mm kalınlığındaki düşük karbnlu çelik plakanın kök
kısmındaki kalıntı gerilmeler (son paso)
4. KAYNAKÇA
[1] John M. Gerken, Damian Kotecki, (1990), “Stainless Steels
Properties - How to Weld Them - Where to Use Them” , The Lincoln Electric
Company
[2] Pierre-Jean Cunat (2007), “Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı” (Malzemeler ve
Kullanımları Serisi Cilt 3) Bölüm 2 , Euroinox – The European Stainless Steel
Development Association
[3] Bahadır U., Dr Hakan Ç., Prof. Dr. Tevfik A. v.d.,(2005),”İki Farklı Çeliğin
Kaynağındaki Uyumsuzluğun İncelenmesi” , Mühendis ve Makina Cilt:48 Sayı:573
[4] Hiroyuki K., Seung H.C.P., Yutaka S.S. v.d.(2008),”Microstructural Evolution in
304 Austenhitic Stainless Steel during Friction Stir Welding”, Materials Science
Forum Vols. 580-582 pp 9-12
[5] W. Chuaiphan, S. Chandra-ambhorn, B. Sornil v.d.,(2009),” Microstructure,
Mechanical and Corrosion Behaviour of Dissimilar Weldments between AISI 304
Stainless Steels and AISI 1020 Carbon Steels Produced by Gas Tungsten Arc
Welding Using Different Consumables”, Key Engineering Materials Vols. 410-411
pp 533-541
[6] S.Murugan, Sanjai K.R, P.V Kumar v.d.,(2001),”Temperature Distribution and
Residual Stresses due to Multi-pass Welding in Type 304 Stainless Steel and Low
Carbon Steel,