Çeliklerin kaynağında kaynak kabiliyeti ısıl işlem ilişkisinin incelenmesi

Abstract

Bir tasarımda, öncelikle ihtiyaç duyulan parçanın hangi biçimde olacağı belirlenir. Konstrüksiyon aşamasında malzemeden beklenen özellikler de ortaya çıkar. Bu özelliklerin belirlenmesi aşamasından sonra ise uygun malzeme seçimi yapılır. Çelik, sanayide oldukça geniş kullanım alanına sahip bir malzeme grubudur. Çeliğin özellikleri ısıl işlemler yardımıyla değiştirilebilir. Bu değişimler parçanın biçimi ve malzemenin kimyasal bileşimi, fiziksel özellikleri, mekanik dayanımı gibi özellikleri ile sınırlıdır. Isıl işlem uygulamalarında parça, işlem sıcaklığına kadar ısıtılır. Burada işlemin gerçekleşmesine yetecek kadar bir süre beklenir ve daha sonra uygun bir soğuma hızı ile soğutulur. Isınma hızı, ulaşılan sıcaklık ve soğuma hızı gibi malzemenin iç yapışım direkt olarak etkileyen parametreler kontrol edilirse, istenen yapı elde edilmiş olur. Tabii ki malzemenin kimyasal bileşimi yapıyı etkileyen en temel parametredir. Kaynak, yaygın olarak kullanılan bir imalat yöntemidir. Bir parçaya kaynak işlemi uygulandığında, o parça ısı veya basınç etkisi altında kalır. Bazı hallerde ise her iki etkinin de aynı anda uygulanması söz konusu olur. Kaynak yöntemi birleştirme amaçlı, tamir, kaplama ve kesme amaçlı olarak oldukça yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Kaynak yönteminde kullanılan malzemelerden en yaygın olanı çeliktir. Kaynak işlemi sırasında açığa çıkan yüksek ısı, malzeme olarak kullanılan çeliğin özelliklerine etki eder. Bu etki malzemeden beklenen bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerin değişmesine neden olur. Bu özellik değişimlerini engellemek ve malzemede homojen bir yapı sağlamak için bazı önlemler almak gerekir. Bu önlemlerin en başında da özellik değişimine yol açan ısınma ve soğuma hızlarının kontrol altına alınması gelir. Bu ise kaynak parametrelerinin kontrol edilmesiyle ve ilave önlemler alınarak sağlanır. Eğer bir malzemenin kaynak kabiliyetinden söz etmek gerekirse, ilave bir önlem almadan kaynak işleminin uygulanması anlaşılır. Kaynak bölgesinin yapısı ana malzemenin yapısından farklı olmamalıdır. Bu sağlandığı takdirde ideal bir işlem yapılmış olur. Bunu sağlamak için kaynak öncesi veya sonrası tavlama, bilinen en ekonomik ve yaygın önlemdir. Bazı malzemelerin kaynağı oldukça zor olduğundan kaynak boyunca tavlama işlemi yapılması da mümkündür. Tavlama sıcaklığının belirlenmesine etki eden faktörler olarak malzemenin kimyasal bileşimi, kalınlığı ve uygulanan kaynak yöntemi sıralanabilir. Malzemenin kaynak sırasındaki davranışları ile ısıl işlem sırasındaki davranışları arasında paralellik kurarak kaynak bölgesinde istenen özelliklerin elde edilmesinin mümkün olduğu şimdiye kadar yapılan araştırmalarda görülmüştür. Bu araştırmalar incelenmiş ve yapılan deneylerde gerçeğe en yakın sonuçlar verenler ortaya konulmuştur. Böylece pratikteki uygulamalar için gerçekleşme olasılığı yüksek tahminler yapılmıştır. Bunun sonucu olarak oluşacak yapı, işleme başlamadan belirlendiği için bu yapıyı, alınacak önlemlerle istenilen hale getirmek mümkün olmuştur. Bu araştırmalar sonucu, malzemenin kalınlığına ve kimyasal bileşimine göre uygun çalışma şartlarının belirlenebilmesi için bazı tedbirler de önerilmiştir.

First, the shape of the needed work piece is determined. The properties of the material come out during construction phase. The appropriate work piece is selected after these properties are determined. Steel is a material that has been widely used in the industry. The properties of steel can be changed by heat treatment. These changes are restricted by the shape, chemical composition, physical properties, mechanical strength of the material. During heat treatment applications, the work piece is heated until the process temperature. Then, it is halted until the process has completed and then the work piece is cooled with an appropriate cooling rate. The desired structure can be obtained, if the parameters that are directly effecting the material microstructure like heating rate, attained temperature and cooling rate, are controlled. Naturally, the chemical composition of material is the main parameter effecting the structure. Welding is a common production process. When welding process is applied to a work piece, that work piece is exposed to heat or pressure. In some circumstances, both heat and pressure can be applied together. Welding has a wide range of application such as connection, repair, coating and cutting/In welding operations, the work piece is usually steel. The heat generated during welding operation effects the properties of the steel used as a work piece. This affect causes a change in the expected physical and chemical properties of the material. In order to avoid these changes and to achieve homogeneity some precautions must be taken. Major precaution is to control the heating and cooling rate, that causes changes in the properties of material. This can be secured by controlling welding parameters and taking additional precaution. The weldability of material is to weld a material without taking additional precautions. The structure of the welded area shouldn't be different than the work piece material. This make the ideal process possible. Preheating and postheating are the most economical and common processes used for this purpose. In some circumstances such as welding a..jnaterial...that has poor weldability, annealing during welding is possible. The chemical composition of material, thickness, applied welding process are the factors that determine the annealing temperature. The researches carried out up to now, state that the behavior of the material during welding and heat treatment show a similar trend. These researches are examined and the results of the experiments that reflect actual situations are presented. Thereupon, estimations that are most likely to occur in practice, are made. Since the structure attained after welding is determined before hand, it is possible to achieve the desired structure by taking precautions. With the help of this research, the appropriate working conditions are determined by the material thickness and chemical composition of the material.