Kaynak; malzemelerin bir araya getirilerek parçalar arasında sürekliliğin sağlandığı bir birleştirme işlemidir. Bu tanım tüm mühendislik malzemeleri için geçerli olmasına rağmen, günümüzde metal ve alaşımlarının yanısıra termoplastikler için geçerlidir. İşlem, birleştirilen iş parçaları arasındaki metalürjik sürekliliği içerir. Kaynak işleminden sonra metalürjik süreklilik bu iki malzeme grubunun atomlarının, araya hiçbir yabancı atomun giremeyeceği şekilde, tek bir grup altında toplanmasıyla meydana gelir [3]. Metalürjik süreklilik sadece metalin ve atomların yapısıyla tanımlanamaz. Aynı zamanda süreklilik mekanizmasını oluşturan tanelerin kafes sistemi içindeki atomlarının düzenini ve dizilim şekillerini incelemek gerekir.

 

Katı halde metalürjik sürekliliğin sağlanmasını sağlayan birinci mekanizma; atomların birbirlerine yeterli derecede yakınlaşmalarını sağlamaktır. Böylece karşı çekimin etkisinden yararlanılmış olur. Aynı zamanda yabancı atomlar yakalanmış olur. Bu mekanizma soğuk veya sıcak deformasyonla gerçekleştirilebilir. Bunlara basınç kaynağı, ultrasonik kaynak, direnç kaynağı veya sürtünme kaynağı örnek verilebilir. Eğer atomlar arasındaki yakınlaşma soğuk deformasyon ile sağlanmışsa, kaynak işleminden sonra kristal kafes yapısı deforme olmuş, diğer bir ifadeyle distorsyona uğramış olarak kalır. Eğer şekil değiştirme sıcak olarak yapılmışsa metalik süreklilik yeniden kristalleşmeyle tekrar sağlanır. Yeniden kristalleşme yöntemi birleşme bölgesinin her iki tarafında da ortak bir yönlendirme oluşturur. Mikroyapı bazında bu işlem birleştirilen elemanlar için ortak bir tanecik ağı olarak açıklanabilir [3].

 

Metalürjik sürekliliğin sağlanmasını sağlayan ikinci mekanizma ise; bağlantıyı oluşturacak iş parçalarından gelen atomların sıcaklık ve basınçla karşılıklı olarak yayınarak birbirlerinin kristal kafes sistemlerine geçmeleri şeklinde gerçekleşen olay difüzyon mekanizmasıdır. Bu olay difüzyon kaynak yönteminin ana temasını oluşturur. Fakat bu olayda sadece difüzyon rol oynamaz. Sıcaklık ve basınç altında oluşan yeniden kristalleştirme olayının da etkisi vardır. Eğer lehimleme veya lehim kaynak işleminde olduğu gibi birleşme arayüzeyinin bir tarafında sıvı, diğer tarafı katı halde bulunuyorsa, yayınma olayı sıvı taraftaki atomların arayüzeyi geçmelerine ve katı taraftaki kristal kafes sisteminin atomlarının içine yerleşmelerine izin verir. Bu durumda yayınma olayı birleşme arayüzeyi boyunca çok ince bir alaşım bölgesi meydana getirir. Diğer taraftan katı tarafın atomları da birleşme arayüzeyinden sıvı tarafa geçebilir. Fakat bu atomlar sıvı içinde eriyerek onun kimyasal bileşimine ancak ihmal edilebilecek kadar bir etki yaparlar. Lehimlemede oluşan bu işlemler sıvı fazdaki bir malzemenin erime noktası çok daha yüksek bir malzeme üzerinde katılaşmasıyla da tanımlanır. Ayrıca belirtmek gerekir ki, yayınma işlemi metalürjik sürekliliğin sağlanmasında esas olarak yer almasa da birleşme bölgesinin iki tarafında farklı kimyasal bileşimlerin bulunduğu durumlarda kendini belli eder [3].

 

Üçüncü bir mekanizma ise; ana metal, kaynak metali ve kaynak koruma yönteminin karışımından oluşmuş kaynak banyosu sıvısının, kendi çıkış yeri olan veya en azından erimesine katkı sağlayan, katı halde bulunan ana metal üzerinde katılaşması sonucuna dayanır. Bu durumda metalürjik süreklilik tercihli yönlenme ile sağlanır. Bu olayda katılaşan sıvı kaynak banyosunun atomları ergime bandından başlayarak katı haldeki ana metalin kristal kafes sisteminin dizilim biçimine uyarlar. Böylece kristal kafes yapısındaki tanecik ve tanecikleri ayıran birleşme bölgeleri ana metal ve sonradan katılaşan sıvı kaynak banyosu için ortak hale gelir. Mikroyapı bazında bu olay ana metalin taneciklerinin ergime bandını süreksizliğe uğramadan geçerek birleşmeyi oluşturması şeklinde tanımlanabilir. Bu durum ana metalin tamamen veya kısmen erimesin yer aldığı bütün kaynak işlemlerinde görülmektedir. Söz konusu kaynak işlemlerine ergitme kaynağı adı verilir [3].

 

Özetlemek gerekirse; kristal yapıdaki metalürjik sürekliliğin sağlanmasında yukarıda sayılan üç yöntem de ayrı ayrı veya birlikte rol oynamaktadır. Bunlar: mekanik kuvvetle deformasyonla atomların yakınlaşmasını sağlamak, difüzyon + yeniden kristalleştirme ve tercihli yönlenme aracılığıyla kristallere ortak bir yön kazandırma işlemleridir.

 

Lehim ile birleştirme ise iki veya daha fazla metalik malzemenin kendileri ergimeden, ergime derecesi daha düşük bir ilave metalin diğer bir ifadeyle lehim alaşımının ergimesiyle birleşirse, bu işleme “lehimleme” adı verilir. Lehimleme işlemi yapılırken ayrıca bir dekapan kullanılır. İşlem sırasında birleştirilecek parçalar ergimemektedir. Lehimlemede çalışma sıcaklığına kadar ısıtılan ana malzeme yüzeyine düşen bir damla lehim alaşımı yüzeyde yayılmaya başlar ve katılaşmadan sonra yüzeyler arasında birleşmeyi sağlar. Daha önce de belirtildiği üzere; buradaki birleşme bir difüzyon olayıdır. Ana malzemenin atomları lehim alaşımına ve lehim alaşımındaki bazı atomlar esas metale difüzyon yoluyla geçer. Lehimleme işlemi kendi arasında uygulama sıcaklığına ve kullanılan lehim alaşımına bağlı olarak yumuşak ve sert lehimleme olarak ikiye ayrılır. Uygulama sıcaklığı 450^oC’nin altında gerçekleştirilen yumuşak, üzerindeki sıcaklıktaki uygulama ise sert lehim olarak tanımlanır [4].

 

 

KAYNAKLAR

1. Aydın, M., Gavas, M., Yaşar, M., and Altunpak, Y., “Üretim Yöntemleri ve İmalat Teknolojileri”, 5. Ed., Seçkin Yayıncılık, 560 (2022).
2. Norrish, J., “Advanced Welding Processes”, Woodhead Publishing, Cambridge, UK, 279 (2006).
3. Granjon, H., “Fundamentals of Welding Metallurgy”, Woodhead Publishing, 210 (1991).
4. Uzun, H., “Sert Lehimleme Prensipleri”, Değişim Yayınları, 251 (2002).
5. Selahaddin ANIK, “Kaynak Tekniği El Kitabı”, Gedik Eğitim Vakfı Kaynak Teknolojisi Eğitim Araştırma Ve Muayene Enstitüsü, 222 (1991).
6. U. Dilthey, “Welding Technology 1 Welding and Cutting Technologies”, Aachen University, 26 (2005).
7. Dilthey, U., “Welding Technology 2, Welding Metallurgy”, (2005).
8. Norrish, J., “Welding automation and robotics”, Advanced Welding Processes, Elsevier, 218–246 (2006).
9. Singh, R., “Welding automation”, Applied Welding Engineering, Elsevier, 187–201 (2020).
10. Singh, R., “Codes, specifications, and standards”, Applied Welding Engineering, Elsevier, 385–402 (2020).
11. F. Eichhorn, “Aspects of Mechanisation, Automation and Utilisation of Robot Welding”, Automation and Robotisation in Welding and Allied Processes, Pergamon, (1985).
12. Lübbert, U., “Automation of wig-welding”, IFAC Proceedings Volumes, 10 (13): 87–90 (1977).
13. Tapıcı, U. Ç., “Robotla kaynak uygulaması için fikstür tasarımı ve kaynak distorsiyonlarının analizi”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, (2006).
14. Yumurtacı, S. and Mert, T., “Robotik kaynak sistemleri ve gelişme istikametleri”, Kaynak Teknolojisi IV. Ulusal Kongresi, 44 (526): 32–40 (2003).
15. Rong, Y. K. and Zhu, Y., “Computer-Aided Fixture Design”, CRC Press, 496 (1999).
16. Rong, Y., Huang, S., and Hou, Z., “Advanced Computer-Aided Fixture Design”, Academic Press, 414 (2005).
17. Jeffus, L., “Welding and Metal Fabrication”, Cengage Learning, 800 (2011).
18. Larry Jeffus, “Welding Principles and Applications”, 5. Ed., Cengage Learning, 904 pages (2002).
19. Jeyaprakash, N., Haile, A., and Arunprasath, M., “The Parameters and Equipments Used in TIG Welding: A Review”, The International Journal Of Engineering And Science, 2319–1813 (2015).
20. Internet: Right, R. D., “Benefits of Automating TIG Welding with Robots”, https://robotsdoneright.com/Articles/benefits-of-automating-tig-welding-with-robots.html (2023).
21. Xu, Y., Yu, H., Zhong, J., Lin, T., and Chen, S., “Real-time seam tracking control technology during welding robot GTAW process based on passive vision sensor”, Journal Of Materials Processing Technology, 212 (8): 1654–1662 (2012).
22. Chen, S. B., Zhang, Y., Qiu, T., and Lin, T., “Robotic welding systems with vision-sensing and self-learning neuron control of arc welding dynamic process”, Journal Of Intelligent And Robotic Systems: Theory And Applications, 36 (2): 191–208 (2003).
23. Shen, H. Y., Ma, H. B., Lin, T., and Chen, S. B., “Research on weld pool control of welding robot with computer vision”, Industrial Robot: An International Journal, 34 (6): 467–475 (2007).
24. Smith, J. S. and Lucas, J., “A vision-based seam tracker for butt-plate TIG welding”, Journal Of Physics E: Scientific Instruments, 22 (9): 739–744 (1989).
25. Yu, J.-Y. and Na, S.-J., “A study on vısıon sensors for seam trackıng of heıght-varyıng weldment. Part 1: mathematıcal model”, Mechatronics, 7 (7): 599–612 (1997).
26. Yu, J.-Y. and Na, S.-J., “A study on vision sensors for seam tracking of height-varying weldment. Part 2: Applications”, Mechatronics, 8 (1): 21–36 (1998).
27. Chen, S. B., Lou, Y., Wu, L., and Zhao, D., “Intelligent methodology for sensing, modeling and control of pulsed GTAW : Part 1 : Bead-on-plate welding”, Welding Journal, (2000).
28. Kuo, H.-C. and Wu, L.-J., “An image tracking system for welded seams using fuzzy logic”, Journal Of Materials Processing Technology, 120 (1–3): 169–185 (2002).
29. Shen, H., Lin, T., Chen, S., and Li, L., “Real-Time Seam Tracking Technology of Welding Robot with Visual Sensing”, Journal Of Intelligent & Robotic Systems, 59 (3–4): 283–298 (2010).
30. Ttulankar, R. W. and Dehankar, S. S., “Automation in Sheet Metal Tig Welding Process: A Case Study”, International Journal Of Engineering Trends And Technology, 4 (July): (2013).
31. Baghel, P. K. and Nagesh, D. S., “Pulse TIG welding: Process, Automation and Control”, Journal Of Welding And Joining, 35 (1): 43–48 (2017).
32. Sudhakar, R., Sivasubramanian, R., and Yoganandh, J., “Effect of automated MIG welding process parameters on ASTM A 106 Grade B pipe weldments used in high-temperature applications”, Materials And Manufacturing Processes, 33 (7): 749–758 (2018).
33. Sholokhov, M. A. and Buzorina, D. S., “Calculation of mode parameters of wall bead deposition in downhand multi-pass gas-shielded welding”, The Paton Welding Journal, 7: 61–65 (2013).
34. Skuba, T. G., Dolinenko, V. V, Kolyada, V. A., and Shapovalov, E. V, “Algorithm of technological adaptation for automated multipass mig/mag welding of items with a variable width of edge preparation”, The Paton Welding Journal, 1: 14–20 (2013).
35. Tsaryuk, A. K., Ivanenko, V. D., Moravetsky, S. I., Gavrik, A. R., Strizhius, G. N., Nimko, M. A., Mazur, S. I., Trojnyak, A. A., Derkach, O. V, and Kuran, R. I., “Technology of repair welding of boiler unit assemblies without postweld heat treatment”, The Paton Welding Journal, 9: 37–43 (2012).
36. Vereshchago, E. N. and Kostyuchenko, V. I., “Instability of mode in circuit with capacity and electric arc supplied by direct current source”, The Paton Welding Journal, 8: 42–46 (2014).
37. Li, Z., Zhang, Q., Li, Y., Yan, X., and Srivatsan, T. S., “An analysis of gas metal arc welding using the lyapunov exponent”, Materials And Manufacturing Processes, 28 (2): 213–219 (2013).
38. Narwadkar, A. and Bhosle, S., “Optimization of MIG Welding Parameters to Control the Angular Distortion in Fe410WA Steel”, Materials And Manufacturing Processes, 31 (16): 2158–2164 (2016).
39. Devakumaran, K. and Ghosh, P. K., “Thermal Characteristics of Weld and HAZ during Pulse Current Gas Metal Arc Weld Bead Deposition on HSLA Steel Plate”, Materials And Manufacturing Processes, 25 (7): 616–630 (2010).
40. Smith, P., “Fabrication, Assembly, and Erection”, The Fundamentals of Piping Design, Elsevier, 171–189 (2007).
41. Naidu, D. S., Ozcelik, S., and Moore, K. L., “Gas Metal Arc Welding: Modeling”, Modeling, Sensing and Control of Gas Metal Arc Welding, Elsevier, 9–93 (2003).