3. 3 Kaynaklı Birleşimler

Transkript

1 3. 3 Kaynaklı Birleşimler Aynı ya da benzer alaşımlı metallerin ısı etkisi yardımıyla birleştirilmesine kaynak denir. Lehimleme ile karıştırılmamalıdır. Kaynakla birleştirmenin bazı türlerinde, benzer alaşımlı bir ilave metal de kullanılır (elektrod veya tel). Kaynaklı birleşimler çözülemeyen, belirli bir malzeme tasarrufu sağlayan, estetik getiren, ancak kalifiye işçi ve kontrol hizmeti gerektiren birleşimlerdir. Başlıca iki kaynak grubu vardır: -Ergitme kaynakları: gaz kaynağı, elektrik arkı kaynağı -Basınç kaynakları: ateş kaynağı, direnç kaynağı (küt, punto, kordon kaynak) Kaynak yöntemleri ve makinaları konusunda ayrıntılı bilgi için H. Deren, E.Uzgider, F. Piroğlu ve Ö. Çağlayan'ın Çelik Yapılar kitabına bakınız. Gaz kaynağı, kesme işlemlerinde çok kullanılır: otojen kesme gibi. Elektrik arkı kaynağı: birleştirmelerde kullanılan başlıca türdür.

2 Manyetostriksiyon olayı: erimiş metal daima elektroddan kaynaklanacak parçaya gider.

3 Kaynaklama işleminin metalin dokusuna etkisi, kaynağa uygun çelik kalitesi: Bütün bu bölgelerde: doku değişiklikleri (yeniden kristalleşme), faz değişimleri (ayrışma, fosfor vb. elemanların heterojen dağılımı), tavlanma, yaşlanma, kimyasal oluşumlar... meydana gelir. Ana metal ve elektrodlar bazı kimyasal ve mekanik özellikler göstermek zorundadır kaynağa uygun kalitede çelik! Ülkemizde, t 20 mm olmak koşuluyla St. 37 kaynağa elverişli; St.52 ise özel ve pahalı kaynak yöntemleriyle kaynaklanabilir. St. 37 hadde profillerinde de, kükürt-fosfor yığılma bölgelerinden kaçınmak gerekir:

4 Kaynakta Hatalar Boşluk (gözenek) ve yabancı maddeler: İki parçanın birleştirilmesi çoğu zamanda tek bir geçişle (paso) gerçekleştirilemez. Bir öncekinin cürufu kaldırılmadan bir sonraki çekilirse..., hava kabarcıkları, su buharı... Bağlantı hatası:(girişim) δ 0 ise, yapışma kaynak Çatlaklar: En önemli hata! Çelikte karbon (C) ve fosfor (P) gibi elementlerin oranı yüksekse, rötreye engel olunmamışsa,...

5 Kaynakta Rötre (=Büzülme) Kaynakta rötre, önüne geçilmesi olanaksız bir olaydır ve kaynaklı yapıların projeleme, yapım ve davranışlarını şartlandıran baş etkendir. Kaynakta kullanılan ısıl işlemler kaynak dikişinin kendisinde ve komşu ana metalde uyuşmayan ısınma ve soğutma olayları yaratır, elastoplastik şekil değiştirmeler oluştururlar.

6 Kaynaklı bir yapıda ana bir kural: birleşimlerin sayısını en aza indirerek ve bunlarda kaynak kesitini mümkün en küçük değerde tutarak rötre etkisini azaltmaktır. Ayrıca kaynaklama sırası öyle seçilir ki birleştirilen parçalar en uzun bir süre serbest kalsınlar. Bir ızgara döşemede kaynaklama sırası: Ters sıra izlenirse, rötreden ileri gelen parazit gerilmeler büyük değerler alırlar. Uzun bir kaynak dikişinde ortadan başlanıp her iki uca aynı anda (2 işçi) ilerlemelidir.

7 Rötreden ileri gelen parazit gerilmeleri ortadan kaldırmak için bazı yöntemler vardır: Ön ısıtma: Sonradan ısıtma: 150 ~ (2.5 dak /mm 30 dak.) Bütün elemanda! Pahalı ve bazen yapının büyüklüğü dolayısıyla olanaksız. Kaynak dikişlerinin kontrolü: - Numune alarak tahrip edici deneyler: tesadüfi - Işınla (x veya γ) gözleme pahalı (önemli yapılarda) radyoskopi ve radyografi Ülkemizde durum

8 Kaynak Dikişi Türleri TS 'ye göre Ergitme kaynağında Kaynak Dikişi Türleri üç türlüdür: -Küt kaynak dikişleri -Alın kaynak dikişleri -Köşe kaynak dikişleri KÜT kaynak Dikişleri Birleştirilen parçaların uç uca ya da ucundan başka bir parçaya eklenmesinde kullanılır. Çok kullanılan küt kaynak dikişleri aşağıda gösterilmiştir.

9 ALIN Kaynak Dikişleri Parçaların birleşim yerleri bir düzlemde yan yana getirilerek yapılan kaynak dikişleridir. KÖŞE Kaynak Dikişleri Birleştirilecek parçaların oluşturdukları açının içinin kaynakla doldurulmasıyla elde edilir (t 4).

10 Kaynak Dikişlerinde Hesap Büyüklükleri (TS. 3357) (a) kaynak dikişi kalınlığı: -Küt kaynak dikişlerinde, (a) kaynak dikişi kalınlığı olarak; uç uca birleştirilen parçalarda, parçalardan ince olanın kalınlığı (a=t min ), ucundan başka bir parçaya bağlananlarda ise ucundan bağlanan parçanın kalınlığı alınır. -Alın kaynak dikişlerinde:

11 -Köşe kaynak dikişlerinde, (a) kaynak dikişi kalınlığı olarak, dikiş en kesiti içine çizilen ikizkenar üçgenin yüksekliği alınır. Profillerde sınırlamaların özel hallerine dikkat edilmelidir!

12 Köşe kaynak dikişlerinde (a) kalınlığının küçük seçilmesi elektrodların harcanması yönünden ekonomiktir. a'nın 2 kat artması için harcanan elektrod 4 kat! Ayrıca rötre! (l) Kaynak Dikişi Boyu: Kaynak dikişlerin boyu olarak görünen l boyları değil l = l 2a olarak hesaplanan çalışan boyları alınır. Böylece başlangıç ve bitiş kraterlerinin zayıf özellikleri bertaraf edilmiş olur.

13 Küt kaynak dikişlerinde, l = l olsun isteniyorsa, kaynak dikişi bakır ya da alüminyum levha üzerinde dışa taşırılmalıdır. Taşan kısımlar sonradan tıraşlanır. Dinamik karakterli yüklerde bu işlem zorunludur. Köşe kaynak dikişlerinde, dikişin konumuna göre, l = l a olabilir ve l hesap uzunluğu için, kuvvet doğrultusunda alt ve üst sınırlar verilmiştir: a l 100a (TS. 3357)

14 (F k ) Kaynak Dikişi Alanı: Tek bir dikiş için: Birkaç dikiş için: bağıntılarıyla hesaplanır. F k =a l F k = a i l i

15 (I k ) Kaynak Dikişi Eylemsizlik (Atalet) Momenti: (y i değerlerinin alınış şekline dikkat!) Önce kaynaklı birleşimin G k ağırlık merkezi belirlenir. Seçilen bir X,Y eksen takımına göre, G k (X G,Y G ) koordinatları: Y G = F ki Y i F ki X G = F ki X i (simetri ekseni varsa X F G belli) ki G k ya göre yeni koordinatlar: x, y belirlenir. Sonra: bulunur. Verilen örnek şekil için:

16 (W k ) Kaynak Dikişi Mukavemet Momenti : W kx = I kx y max (Eksene dik tek dikişte: W kx = al2 6 ; ) Kaynak Dikişlerinin Hesabı (TS. 3357'ye göre yapılır)

17 Yalnız Normal Kuvveti (N) ya da, yalnız Kesme Kuvveti (Q) varsa : (P= N Q durumu) (*:Yalnız basınç taşıyan kolonların kafa ve taban levhalarına birleşimlerinde, bu levhalar kolon eksenine dik ve yeterli kalınlıkta ise, kaynak hesabında kuvvetin gerçek değeri yerine dörtte biri alınabilir.) Normal Kuvvet (N)+ Kesme Kuvveti (Q) durumunda: (* : Küt kaynaklarda kıyaslama gerilmesi hesabı gerekmez.)

18 Yalnız Eğilme Momenti (M) etkisindeki birleşimler:

19 Kesme Kuvveti (Q) +Normal Kuvvet (N) + Eğilme Momenti (M) durumu:

20 Aşağıda belirtilen durumlarda kıyaslama gerilmesi (σ v ) hesabı gerekmez.

21 Eğilme çubuklarının boyuna ekleri: boyun dikişleri başlık levhalarının boylama dikişleri, gövde levhası boyuna etki:

22 Kaynaklı Birleşimlerde Emniyet Gerilmeleri (TS. 3357) Not: Hadde profilleri eklerinde küt kaynaktan olanaklar ölçüsünde kaçınılmalıdır.

23

24

25

26 Momentin göz önüne alınmasını gerektiren bir birleşim örneği:

27

28 Örnek 3. 6

29

30 Örnek 3. 7 Şekilde yük ve ölçüleri verilen kaynaklı birleşimin (St. 37), (YD.1-H):

31

32 Örnek 3. 8 Şekilde yük ve ölçüleri verilen kaynaklı birleşimde gerekli kontrolleri yapınız (YD.2-HZ), (St. 37).

33

34 Örnek 3. 9 Şekilde krokisi verilen kaynaklı birleşimde gerekli kontrolleri yapınız (St. 37).

35

36

37 Örnek Şekilde şematik olarak verilen kaynaklı birleşimde gerekli kontrolleri yapınız ve bilinmeyenleri belirleyiniz (St. 37).

38

39

40

41