Sürtünme Kaynağı

Sürtünme Kaynağı Nedir ?

Sürtünme kaynağı, kaynak yöntemi ile birleştirilmek istenen parçaların birbirlerine sürtünerek ortaya çıkan ısı enerjisi ile kısmi olarak yüksek sıcaklıklara çıkarılıp birleştirilmesi yöntemine verilen isimdir. Bu yöntemde ortaya çıkan ısı enerjisinin yanında basınç da uygulanmaktadır. Sürtünme kaynağı bir katı hal kaynak yöntemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Orijinal ismi Friction Welding ‘tir.

Katı hal kaynaklarının en büyük avantajı, birleştirilecek malzemelerin ergime olmadan yapılmasıdır. Erime işlemi olmadığı için parçaların kristal yapılarında istenmeyen değişiklik meydana gelmez. Bu değişiklik olmadığı için de, ürünlerin birleştirme sonrasında mekanik özellikleri düşmez.

Sürtünme kaynağı ilk olarak Rusya’da ortaya çıkmıştır. Rusya’dan sonra A.B.D. de bu yöntem uygulanmaya başlamış ve çok hızlı bir şekilde otomasyona adapte edilmiştir. Yöntem, otomatik makineler yardımı ile yapılmaya çok müsaittir.

Android Uygulamamızı Google Play’den Yükleyebilirsiniz. Eski Uygulamayı Telefonunuzdan Kaldırabilirsiniz.

MetalurjiMalzemeNet
MetalurjiMalzemeNet
Developer: Murat Kulaç
Price: Free

 

Sürtünme Kaynağı Nasıl Yapılır ?

Meydana gelen sürtünme kuvvetleri, çoğunlukla sabit bir parça ile yüksek devirde döndürülen diğer bir parçanın temas etmesi ile meydana gelir. Bir parça sabit, diğeri ise yüksek devirlerde dönerek iki parçanın temas noktasında yüksek sıcaklıklara ulaşılır. Ulaşılan bu sıcaklık birleştirilmek istenen malzemelerin ergime sıcaklığı değildir. Bu sıcaklık, sıcak şekillendirme yazımızda da belirttiğimiz gibi, sürtünme kaynağı yapılmak istenen metalin ergime sıcaklığının yarısından fazladır.

Bu sıcaklığa örnek vermek gerekir ise, 1500 °C derecelik ergime sıcaklığına sahip bir metal, sürtünme kaynağı yöntemi ile birleştirilmek istenir ise, tam birleştirme noktasında sıcaklık minimum bu derecenin yarısına çıkarılmalıdır. Yani 750 °C derece ve üzerine bu işlem yapılabilir. Malzemeler tam erimeden basınç yolu ile birleştirildikleri için bu yöntemlere katı hal kaynağı denilmektedir.

İşlem Basamakları


Aşağıdaki işlem basamakları incelendiğinde bu kaynak yönteminin nasıl yapıldığı açıkça görülebilmektedir. Öncelikle 1 numaralı şekle bakarsanız, sağ taraftaki parçanın sabit, sol taraftaki parçanın ise eksenel bir şekilde döndüğünü görebilirsiniz.

Sürtünme Kaynağı

Sürtünme Kaynağı İşlem Basamakları

Sol taraftaki parça belirli bir devire ulaştıktan sonra, sağ taraftaki sabit ve dönüş yapmayan parçaya değdirilir. Sürtünme kaynağı da tam burada başlar. 2 numaralı şekilde görüleceği gibi, temas sağlandıktan sonra git gide parçalar arasındaki sıcaklık, sürtünme kuvvetlerinin etkisi ile yükselir. Parça, sıcak dövme sıcaklığına ulaştıktan sonra dönme durdurulur.

Dönme işlemi durduktan sonra 3. adıma geçilir. Bu adımda her iki parça da sabit durmaktadır. Ancak; şekilden de göreceğiniz üzere, her ikisi de birbirlerine doğru bir basınç ile bastırılır. Bu baskı kuvveti neticesinde, birleştirilecek malzeme grubu ergime sıcaklığına ulaşmadan birleştirilmiş olmaktadır. Birleştirme, parçaların uç kısımlarının hamur kıvamına geldiğinde meydana gelmektedir.

Ergime tam anlamıyla olmadığı için, birleştirme prosesi basınç ile tamamlanır. 4. şekle bakarsanız sürtünme kaynağı prosesinin tamamlandığını görebilirsiniz. Ancak; basınç kuvvetlerinin etkisi ile, kaynak dikişi kademeli bir şekilde durmaktadır. Bu nedenle bu kademenin istenmediği durumlarda tıraşlanarak düz bir yüzey elde edilir. Tıraşlama işlemi genellikle tornalama ile yapılmaktadır.

Daha önce de söylediğimiz gibi, yöntem katı hal olarak görüldüğü için, proses sırasında herhangi bir koruyucu gaz, ilave meta ya da dekapan kullanımına gerek yoktur.

Yöntem Çeşitleri Nelerdir ?

Yöntem temel olarak 2 farklı çeşit ile karşımıza çıkar. Bunlardan ilki sürekli tahrik ile çalışan makineler ile yapılan yöntemdir. Diğeri ise, volan parçası ile yapılan sürtünme kaynak prosesidir. Sürekli tahrik ile çalışılan yöntem, bir önceki paragraftaki yöntemdir. Yani, dönen parçaya sürekli bir güç verilebilir. Tabi ki belirttiğimiz gibi, kaynak sırasında dönüş tamamen durur ve basınç ile işlem tamamlanır.

Volan ile yapılan kaynak işleminde ise, dönen parça bir volana bağlanmaktadır. Proses başladıktan sonra, parça belirli bir hıza kadar döndürülür. İşlem başlamadan, volana verilen güç, yani tahrik tamamen kesilir. Ancak volanda biriken enerji sayesinde, güç artık kesilse dahi dönme devam eder. Böylelikle basınç uygulamasına gerek kalmadan ya da daha düşük bir basınç ile kaynak işlemi tamamlanır.

Sürtünme Kaynağı Avantaj ve Dezavantajları

Sürtünme kaynağı yönteminin avantajları aşağıda sıralandığı gibidir ;

  • Diğer kaynak yöntemlerine kıyasla daha az enerji gereksinimi bulunmaktadır.
  • Farklı malzemelerin kaynakları yapılabilmektedir.
  • Birleştirilen yüzeylerde meydana gelen sürtünmelerden dolayı, yüzeyde cüruf ya da pislik bulunmaz.
  • ITAB – Isı Tesiri Altında Kalan Bölge çok dardır.
  • Dikiş bölgesi, kaynak sırasında uygulanan basınç ve hızlı soğuma sayesinde ince taneli bir mikro yapıya sahip olur.
  • Dikiş üzerinde meydana gelen malzeme yığılması genellikle çok azdır. Bu da, işlem sırasında dikişin oksitlenmesini önlemektedir.

Yöntemin dezavantajları aşağıda sıralandığı gibidir ;

  • Parça geometrisi yöntemi sıralayan etkenlerin başında gelmektedir. Çünkü, belirli bir eksende simetrik olması istenir.
  • Birleştirilecek yüzey alanları çok büyük olmamalıdır. Bu, aşırı motor gücü ve enerji sarfiyatına neden olmaktadır.
  • Çoğunlukla dairesel kesitli parçaların birleştirilmesinde kullanılmaktadır.
  • Makine ve donanımların ilk alım maliyetleri yüksektir.

Sürtünme Kaynağı Nerelerde Kullanılır ?

Sürtünme kaynağı yönteminde genellikle aynı özelliklere sahip malzemeler birleştirilmelidir. Çünkü en iyi kaynak kalitesi benzer özellikteki malzemeler ile gerçekleşebilmektedir. Ancak; bu yöntemin avantajlarından biri olarak farklı tipteki ürün grupları da birbirlerine minimum hata ile kaynatılabilir. Bu malzemeler aşağıdaki gibidir ;

Sürtünme kaynağı, otomobil endüstrisinde aks, mil, boru ve şanzıman parçalarının birleştirilmesinde, makine imalat sektöründe flanşlar, fittingsler, boru, mil gibi parçaların kaynağında, havacılık ve takım uçları endüstrisinde kendisine kullanım alanı bulmaktadır.

Kaynaklar

https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/faq-what-is-friction-welding

https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/friction-welding

https://www.interfacewelding.com/inertia-welding-process/#inertia-steps

https://en.wikipedia.org/wiki/Friction_welding

Yorum Yaz