kay2013 modern kaynak teknolojİlerİ...
TRANSCRIPT
ELEKTRON IŞIN KAYNAĞI(Electron Beam Welding - EBW)
Kaynak Teknolojisi Programı
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN
KAY2013MODERN KAYNAK TEKNOLOJİLERİ I
Elektron Işın Kaynağı
Elektron ışın kaynağı (EIK), yoğunlaştırılmış elektron ışınının oluşturduğu enerjinin,
metallerin birleştirilmesinde kullanılan bir prosestir.
Elektronların açığa çıkması, hızlandırılması ve bir noktada yoğunlaştırılması elektron
ışın tabancasıyla yapılır.
Elektron ışın kaynağı; geleneksel kaynak yöntemleri ile elde edilmesi zor olan teknik
karakteristikleri elde etmek için kullanılan modern bir teknolojidir. Bu kaynak
yöntemiyle düşük ısı girdisi, düşük kalıntı gerilmeler distorsiyonlar ve ayrıca minimum
mikro yapısal değişimlerin elde edilebildiği yegane kaynak yöntemidir.
Elektron ışın kaynak tezgâhında, elektronlar 150.000 km/s'den daha yüksek hızda
elektron tabancasından fırlatılırlar. Elektrik ve manyetik alanlar kullanılarak, elektron
ışını istenilen yere odaklanır ve dar bir elektron ışın demeti elde edilir. Elde edilen bu
ışın kaynak edilecek yere yönlendirilir.
Yüksek hızdaki elektronlar kaynak edilecek parça tarafından engellendiği için sahip
oldukları kinetik enerji ısı enerjisine dönüşür ve malzeme ile temas ettiği yerleri ergitir.
Ergimiş metallerin birbiriyle teması, birleşmeyi sağlar. Hava ya da herhangi bir gaz
elektronların ışın formunu bozduğu için, kaynak işlemi yüksek vakum altında yapılır
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 1
Elektron Işın Kaynağı Elemanları
Elektron ışın kaynağı tezgâhları iki ana kısımdan oluşur; elektron tabancası ve vakum
hücresi. Elektron tabanca sistemi; elektrik kontrolü, vakum hücresi, birkaç kademeli
pompalama sistemini içerir.
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 2
Elektron Işın Kaynağı - Avantajları
Elektron ışın kaynağının en önemli avantajlarından birisi, elektrik ark kaynağında
gerekli olandan daha az bir toplam ısı girdisi ile kaynak yapılabilmektir. Isıdan
etkilenen bölgede (HAZ- Heat affected zone) çok düşük ısı girişi iş parçasında daha
az bir termal etki fark edilmektedir. EBW’de kaynak için vakum ortamı kullanılır. Bu
yöntemin avantajları olarak;
1. Kaynak esnasında minimum distorsiyon ve çekme,
2. Kaynak işlemiyle mekanik özelliklerin değişmemesi,
3. Kaynak bölgesindeki bileşenlerde ısıya duyarlılığı azaltması,
4. Ark kaynak işlemi ile kaynaklanamayan farklı metallerin kaynatılabilme
5. Refrakter malzemelerin kaynağının yapılabilmesi,
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 3
Elektron Işın Kaynağı – Avantajları devamı
6. Diğer kaynak yöntemlerine nazaran kaynak hızının daha yüksek oluşu,
7. Toplam üretimde zamandan ve maliyetten avantaj sağlaması,
8. Kaynak genişliğinin ve nüfuziyetinin ayarlanabilmesi,
9. Yüksek enerji yoğunluğu ve kontrol edilebilir ışın boyutu ve bölgesi sayesinde
benzer veya farklı metallerin kaynağına en uygun kaynak yöntemi olması,
10.Vakumsuz elektron ışın kaynağının direk olarak atmosferde yapılabilir olması,
11.Ayrıca tel besleme sistemine de adapte edilebiliyor olması, delik ve boşluk
problemlerinin uygun şekilde kaynakla birleştirilmesine olanak vermesi,
12.Elektron ışın kaynağı ile kaynak işleminde diğer kaynak yöntemlerinde olduğu
gibi kaynak bölgesinde bir dönüşüm meydana gelmemesidir
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 4
Elektron Işın Kaynağı - Dezavantajları
Elektron ışın kaynağı diğer kaynak yöntemleri ile karşılaştırıldığında, yatırım maliyetiaçısından ve vakum pompası gerektirdiğinden dolayı daha pahalı bir kaynakyöntemidir. Fakat yüksek enerji yoğunluğu ile diğer yöntemlerin toplam ürün adedinebakıldığında o kadar da pahalı olmadığı görülecektir.
1. Parça ve takım hazırlığı maliyeti ark kaynağından daha fazladır. Çünkü birleştirmeboşluğu ve pozisyonu elektron ışınının spot boyutu ile ilişkilidir, bu da süreyi ve maliyetiartıracaktır.
2. Kullanılan vakum odası, iş parçası boyutunu kısıtlar,
3. Ulaşılabilecek maksimum nüfuziyet 25-30 mm kalınlıklar için 60-165 kV’luk bir makineile sınırlandırılmıştır,
4. Ergitme kaynak yöntemleri ile farklı metallerin kaynağındaki problemler bu yöntemdede ortaya çıkabilir,
5. Vakum odası, malzeme dizaynı veya tasarımını kısıtlar,
6. Az sayıdaki parçaların üretiminde süre daha da artacaktır,
7. Kaynakta bir problem ise, sade karbonlu çeliklerin kaynağında vakum ortamındaergiyikte meydana gelen, metalin orijinal bünyesindeki gazlar, gözenek oluşumunaneden olur. Eğer kirli, paslı metaller kullanılmışsa işlem uygun değildir.
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 5
Elektron Işın Kaynağı - Faydaları
1. Kaynaklanmış parçalar için düşük enerji kullanımı;
2. Minimum çarpılma;
3. Erime bölgesini (MZ) ve ısıdan etkilenen bölgeyi daraltır (HAZ);
4. 0,05 mm'den 200 mm'ye (0,002 inç'den 8 inç'e), tek geçişte derin kaynak nüfuzusağlar;
5. Yüksek kaynak hızı;
6. Yüksek termal iletkenliğe sahip metallerin dahi kaynaklanması;
7. Farklı erime noktalarına sahip metallerin kaynaklanması;
8. Vakum işlemi nedeni ile temiz ve yeniden üretilebilir bir çevre sağlar;
9. Titanyum, zirkonyum ve niyobyum gibi oksijene ilgisi yüksek malzemelerin doğalkaynağı
10. İşletim koşullarının güvenilirliği ve yeniden üretilebilirliğini garantileyen ekipmanprosesi;
11. Otomatik modda büyük üretim miktarlarının düşük maliyet ile kaynaklanması ve
12. Parçalar çoğunlukla kaynak sonrası durumda, herhangi bir alt işleme gerekduyulmadan kullanılabilir.
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 6
Elektron Işın Kaynağı – Uygulama
Alanları
1. Havacılık
2. Jet motor parçaları
3. Yapı parçaları
4. Transmisyon parçaları
5. Sensörler
6. Enerji üretimi
7. Uzay
8. Titanyum tanklar
9. Sensörler
10.Vakum sistemleri
11.Tıbbi
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 7
12.Otomotiv
13.Transmisyon parçaları
14.Dişliler
15.Turbo şarj parçaları
16.Elektrik/elektronik sanayileri
17.Bakır malzemeli parçalar
18.Nükleer
19.Yakıt depolama
20.Yapı parçaları
21.Vanalar
22.Araçlar
23.Araştırma merkezleri
Elektron Işın Kaynağı – Uyguladığı
Malzemeler
1. Bakır parçalar
2. Süper iletken parçalar
3. Çeşitli
4. Yüksek termal iletkenliğe
sahip olanlar da dahil
tüm metaller
5. Çelik ve paslanmaz
çelik
6. Alüminyum ve alaşımları
7. Bakır ve alaşımları
8. Nikel alaşımlar ve
refrakter metaller
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 8
9. Titanyum ve alaşımları
10.Zr, Mo, Ta, Hf, W, Nb, vb.
11.Erime noktaları birbirinden
farklı metallerin
kaynaklanması
12.Bakır- çelik
13.Bakır- nikel alaşımları
14.Çelik- nikel alaşımları
15.Tantal- volfram
Elektron Işın Kaynağı
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 9
Elektron Işın Kaynağı – Enerji Transferi
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 10
İş Parçasındaki Enerji Transferleri;
Yandaki şekilde iş parçasındaki enerji
dönüşümü görülmektedir. Şekilde işleme
bölgesinde elektronların yüksek bir hızda
yer değiştirdiği görülmektedir.
Bu olayda sadece ortaya kaynak için
gerekli ısı dönüştürülmez, aynı zamanda
ısıl radyasyon ve ısıl dağılım tarafından da
ısı serbest bırakılır.
Elektron Işın Kaynağı – Vakum
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 11
Elektron Işın Kaynağı – Tezgah Sistemleri
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 12
Elektron Işın Kaynağı
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 13
Elektron Işın Kaynağı (EIK)
Electron Beam Welding (EBW)
Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 14