Alüminyum Alaşımlarının Kaynağı Kimya Dersi Konu Anlatımı İçerik

ALÜMİNYUM VE ALAŞIMLARININ KAYNAĞI

Alüminyum ve alaşımları günümüzde yaşamımıza girmiş yaşamın ayrılmaz bir malzemesi haline gelmiştirHafifliği,iyi ısı ve elektrik iletkenliği ve korozyona karşı dayanıklılığı nedeniyle;gıda endüstrisi,kimya endüstrisi,otomotiv ve gemi endüstrisi, makine ve cihaz yapımı ile mimari ve inşaat yapımında geniş çapta bir kullanma alanına sahiptir Çeşitli endüstri dallarında kullanılan başlıca alüminyum ve alaşımları Tablo-1’de gösterilmiştirBu alaşımların günümüzde birleştirilmesi %50 nispetinde kaynakla yapılmaktadır

ENDÜSTRİDEKİ KULLANMA ALANLARI

MALZEME

OTOMOTİV

MAKİNE YAPIMI

CİHAZ YAPIMI

İNŞAAT VE MİMARİ

Al 99,9Al 99,5

-

-

XX

-

Al Mn

-

-

XX

XXX

Al Mg Mn

XX

X

XX

XX

Al Mg 3

XX

-

XX

XX

Al Mg 4,5 Mn

XXX

XX

XXX

-

Al Mg Si 0,5

X

X

-

XX

Al Mg Si 1

XX

XX

-

XX

Al Zn Mg 1

XXX

XXX

-

X

Tablo-1: Çeşitli endüstri kollarında kullanılan başlıca alüminyum ve alaşımları

Alüminyum ve alaşımlşarını cıvata ve perçinleme yoluyla birleştirme dışında kullanılan birleştirme yöntemleri;kaynak,lehimleme ve yapıştırmadırBugün bu yöntemler çeşitli endüstri kollarında geniş çapta kullanılmakta,bazen de lehimleme,yapıştırma ve nokta kaynağı birlikte kombine edilmektedir

Alüminyum ve alaşımlarının kaynağı,normal çeliğin kaynağına nazardan birçok farklılıklar gösterirÇeliğin kaynağına göre daha zor ve sorunludurBunun için malzemeyi ve özelliklerini (fiziksel ve metalurjik) çok iyi tanımak ve ona göre önlemler almak gerekir

Alüminyum ve alaşımlarının kaynak kabiliyetine aşağıdaki etkenler tesir ederBunlar sırasıyla;

a- Saf alüminyum 658 ° C gibi düşük bir sıcaklıkta ergimesine rağmen,yüzeyimdeki oksit tabakası (Al 2 O 3 ) 2050 ° C gibi yüksek bir sıcaklıkta ergir

Alüminyumun oksijene karşı ilgisi fazla olduğundan,yüzeyinde hemen 0,1 mikron kalınlığında Al 2 O 3 oluşur ve bu oksit tabakası aynı zamanda yüzeye kimyasal bileşiklere karşı bir dayanıklılık kazandırırFakat bu tabakanın mevcudiyeti alüminyum ve alaşımlarının kaynağını zorlaştırırKaynak yapılırken yüzeyde bulunan Al 2 O 3 tabakasının ergitilmesine çalışılırken (2050 ° C), bundan çok daha düşük sıcaklıkta ergiyen alüminyum dökülür ve kaynak çubuğundan düşen damlalar kaynak yapılacak esas metal ile birleşemezOnun için kaynaktan önce bu tabakanın oluşmaması için önlemler almak gerekir

b- Alüminyum ve alaşımları yüksek bir ısı iletim katsayısına sahiptirBunun için kaynak yerinde ısı yoğunluğunu sağlamak için daha fazla ısı girdisine ihtiyaç vardırDiğer taraftan,alüminyum ve alaşımlarında,çeliğe nazaran daha geniş bir bölge ısının tesiri altındadırŞekil-1’de alüminyum ile çeliğin kaynağındaki isotermler gösterilmektedirAyrıca saf alüminyumda yüksek ısı iletimi dolayısıyla ergimiş kaynak banyosu soğuyup çabuk katılaştığından,dikişte gözenekler oluşur

Şekil-2:Alüminyum ve çeliğin TIG kaynağında ısının yayılışı (isotermler)

c- Yüksek elektrik iletkenliği nedeniyle elektrik direnç kaynağında sorunlar ortaya çıkmaktadır (Q=Rl 2 t)

d- Yüksek ısıl genleşmeden ötürü,kaynak sırasında meydana gelen distorsyonlar (çarpılmalar ve kendini çekmeler) büyük olurDolayısııyla gerekli önlemler alınmadığı zaman,gerilme çatlakları oluşurAlüminyum ve alaşımları ile %0,15 karbonlu çeliğin fiziksel özellikleri karşılaştırmalı olarak Tablo-2’de gösterilmektedir

Malzeme

Yoğunluk (g/cm 3 )

Ergime Noktası ( ° C)

Elektrik İletkenliği (m/ W mm 2 )

Isı İletkenliği (J/cmsK)

Isıl Genleşme (m/mmK)

Saf Al

2,7

658

35

2,2

2,4x10-5

Al Mg 5

2,63

520-630

16,5

1,2

2,35x10-5

Al Mg Si

2,7

600-640

31

1,8

2,3x10-5

%0,15 C’lu

2,8

530-645

18,5

1,6

2,4x10-5

Çelik

7,85

1510

9,3

0,5

1,1x10-5

Tablo-2: Alüminyum ve alaşımlarının fiziksel özelliklerinin %0,15 karbonlu çelikle karşılaştırılması

e- Alüminyum ve alaşımları doğal sert,soğuk olarak sertleştirilmiş veya ayrışma sertleşmesine tabi tutulmuş bulunurBunların kaynak kabiliyeti de farklılıklar gösterir Tablo-3’te başlıca alüminyum alaşımlarının kaynak kabiliyetleri görülmektedir

Kaynağa Uygunluğun Değerlendirilmesi

Alaşımlar

Düşünceler

Çatlaksız

Saf Alüminyum

Yüksek ısı iletimi nedeniyle gözenek oluşumu eğilimi vardır

Çok iyi kaynak kabiliyeti

Al Mg Mn

Yüksek mukavemet söz konusu değildir

İyi kaynak kabiliyeti

Al Mg 3 Al Mg 5

Konstrüksiyonda kullanılır

Al Mg +,5 Mn

Al Mg S (yumuşak)

Al Zn 4,5 Mg 1

Sertleştirilmiş durumda kaynaklanırKaynaktan sonra soğuk olarak sertleşirİlave kaynak malzemesi olarak: S-Al Si 5,Kalın kesitlerde: S-Al Mg 5, S-Al Mg 4,5 Mn S-Al Zn3 Mg4 (sertleştirilmiş)

Al Mg S (sertleştirilmiş)

Genellikle soğuk sertleştirilmiş durumda kaynaklanırArkasından sıcak olarak bekletilirİlave kaynak malzemesi olarak S-Al Si 5, S-Al Mg 4,5 Nn

Çatlama hassasiyeti

AlCu Mg

AlZnMg Cu

Kaynak yapılamayanlar

Talaş kaldırma kabiliyetlerini iyileştirmek için kurşun katılan alaşımlar,basınçlı dökümler

Tablo-3: Alüminyum ve alaşımlarının kaynak kabiliyeti

f- AlMn,AlSi,AlCu ve AlMg gibi katılaşma entervali geniş olan alaşımlarda sıcak çatlamanın oluşumu eğilimi vardırSıcak Çatlaklar genellikle solidüs çizgisinin (eğrisinin) üzerinde ve katılaşma aralığında meydana gelirBunun için bu alaşımlarda,katılaşma aralığı dar olan alaşım grupları seçilmelidirAyrıca çatlamaya karşı hassas olmayan ilave kaynak malzemesinin (tel veya elektrod) kullanılması gerekir

g- Gerilme çatlakları da kuvvetli kendini çekmeler sonucu solidüs eğrisinin altında meydana gelirBu çatlaklar,uygun bir konstrüktif şekillendirme,kaynak sonrası ısıl işlemler, kaynak yöntemi ve tekniği uygulanarak önlenir