Çelik levhaların ergitmeli alın kaynak birleştirmelerinde açısal çarpılmaya etki eden faktörlerin incelenmesi

Abstract

ÖZETÇELİK LEVHALARIN ERGİTMELİ ALIN KAYNAK BİRLEŞTİRMELERİNDE AÇISAL ÇARPILMAYA ETKİ EDEN FAKTÖRLERİN İNCELENMESİKaynak yöntemleri iş parçalarına lokal ısıtma yaparak birleştirme gerçekleşmektedir. Birleşme bölgesinin her noktasında heterojen ısıtma ve soğutma olduğundan, kaynak bölgesinde heterojen genleşme ile büzülme meydana geldiğinden iç gerilmeler oluşur. Termal gerilmelerin etkisi ile birleştirilen iş parçasında istenmeyen kalıcı şekil değişimleri olur. Bu şekil değişimlerden biri de kaynaklı parçalarda meydana gelen açısal çarpılmalardır. Bu çalışmada özlü kaynak tel yöntemi ile kaynak edilen St 37 levhalarında kaynak parametrelerinin açısal çarpılma üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kaynak ilerleme hızının, ark geriliminin tel besleme hızının, koruyucu gaz üfleme debisinin, elektrod açısının ve dikiş boyunun çarpılma üzerindeki etkilerini gösteren grafikler çizilmiştir. Ayrıca açısal çarpılma üzerinde dikiş geometrisinin önemli etkisi olduğundan incelenen kaynak parametrelerinin dikiş geometrisi üzerindeki etkileri de araştırılmıştır. Yapılan deneylerden elde edilen genel sonuçlar aşağıda maddeler halinde açıklanmıştır:1. Özlü tel kaynaklarında tel besleme hızı ile kaynak akım şiddeti arasında lineer bir ilişki mevcuttur. Akım şiddeti tel besleme hızına paralel olarak artmakta ve azalmaktadır.2. Tel besleme hızı arttıkça açısal çarpılma genelde azalmaktadır. Ancak tel besleme hızı 7,5 m/ dk hızının üzerine çıkartılınca açısal çarpılmada artış tespit edilmiştir.3. En düşük açısal çarpılma 7,5 m/ dk tel sürme hızında elde edilmiştir.4. Kaynak ilerleme hızı 6 mm/ s değerine kadar olması halinde açısal çarpılma çok az artış göstermektedir. Kaynak ilerleme hızı 6 mm/ s üzerine çıkınca çarpılma azalmaktadır.5. Minimum açısal çarpılma 7 mm/ s kaynak ilerleme hızında elde edilmiştir.6. Ark gerilimi kaynak ilerleme hızı ile beraber açısal çarpılma üzerinde etkili olduğu kanıtlanmıştır.7. Kaynak dikiş uzunluğu arttıkça kaynak çarpılması artmıştır.8. Koruyucu gaz üfleme debisi arttıkça açısal çarpılma miktarı artmıştır.9. Elektrod açısı 70o’den 110o’ye arttırıldığında açısal çarpılma sürekli azalmıştır.İÇİNDEKİLERÖNSÖZ ............................................................................................................................... iİÇİNDEKİLER ............................................................................................................................. iiÖZET ................................................................................................................................ ivABSTRACT .................................................................................................................................. vSEMBOLLER .................................................................................................................. viKISALTMALAR ........................................................................................................................ viiŞEKİL LİSTESİ ............................................................................................................ viiiTABLO LİSTESİ ........................................................................................................................ xii1.GİRİŞ .............................................................................................................................. 11.1. Literatür Özeti............................................................................................................. 11.1.1. Giriş .................................................................................................................. 11.1.2. Kaynak yöntemleri ........................................................................................... 11.1.3. Elektrik ark kaynak yöntemlerinde iş parçalarında sıcaklık oluşumu ve termal büzülmeler .................................................................................................................. 21.1.4. Kaynakta büzülmeye bağlı oluşan iç gerilmeler .............................................. 51.1.5. Kaynaklarda meydana gelen çarpılmalar ....................................................... 121.1.5.1. Enine büzülmeler ..................................................................................... 131.1.5.2. Boyuna büzülmeler .................................................................................. 131.1.5.3. Dönme çarpılmaları .................................................................................. 131.1.5.4. Açısal çarpılmalar .................................................................................... 131.1.5.5. Eğilme (bombe oluşumu) ......................................................................... 141.1.5.6. Burkulmalar.............................................................................................. 141.1.6. Kaynaklarda açısal çarpılma deneyleri ve çarpılmanın ölçülmesi ................ 141.1.7. Açısal çarpılmanın mekanizması ................................................................... 161.1.8. Alın kaynaklarında dikiş geometrisinin açısal çarpılmaya etkisi ................... 171.1.9. Elektrik ark kaynaklarında dikiş geometrisine tesir eden kaynak parametreleri ............................................................................................................ 221.1.10. Birinci dereceden ayarlanabilen kaynak parametrelerinin açısal çarpılmaya tesiri .......................................................................................................................... 271.1.10.1. Kaynak akım şiddetinin açısal çarpılmaya tesirleri ............................... 271.1.10.2. Kaynak ark geriliminin açısal çarpılmaya tesirleri ................................ 301.1.10.3. Kaynak ilerleme hızının açısal çarpılmaya tesirleri ............................... 311.1.10.4. Kaynak net birim dikiş enerjisinin açısal çarpılmaya tesirleri ....... 321.1.11. İkinci dereceden ayarlanabilen kaynak parametrelerinin açısal çarpılmaya tesiri .......................................................................................................................... 351.1.11.1. Tel sürme hızının açısal çarpılmaya tesiri .............................................. 351.1.11.2. Kaynakta elektrot açısının açısal çarpılmaya tesiri ................................ 361.1.11.3. Koruyucu gaz üfleme debisinin açısal çarpılmaya tesiri........................ 381.1.12. Kaynak yöntemleri ve uygulamaları ............................................................ 402.MATERYAL VE YÖNTEM........................................................................................ 452.1. Deneysel Çalışmada Kullanılan Malzeme, Cihazlar ve Düzenekler ........................ 452.1.1. Deney malzemeleri......................................................................................... 452.1.2. Kaynak makinesi, kaynak robotunun ve kaynak makinesinin özellikleri ...... 472.1.3. Kaynak işlemleri ............................................................................................ 492.1.4. Komparatörler ve yapılan ölçümler ............................................................... 512.1.5. Metalografik incelemeler ............................................................................... 553.BULGULAR VE TARTIŞMA ..................................................................................... 563.1. Tel Besleme Hızının Kaynak Akım Şiddeti ile Olan İlişkisi ................................... 563.2. Tel Besleme Hızının Açısal Çarpılmaya Etkisi ........................................................ 573.3. Kaynak İlerleme Hızının Açısal Çarpılma Üzerindeki Etkisi .................................. 623.4. Ark Geriliminin Açısal Çarpılma Üzerindeki Etkisi ................................................ 663.5. Dikiş Uzunluğunun Açısal Çarpılma Üzerindeki Etkisi .......................................... 683.6. Gaz Üfleme Debisinin Açısal Çarpılma Üzerindeki Etkisi ...................................... 693.7. Elektrod Açısının Açısal Çarpılma Üzerindeki Etkisi .............................................. 713.8. Kaynak Salınım Hareketinin Açısal Çarpılma Üzerindeki Etkisi ............................ 723.9. ITAB Maksimum Sertliğinin Açısal çarpılma Üzerindeki Etkisi ............................ 753.10. V Alın Kaynaklarında Ağız Açısının Açısal Çarpılmaya Etkisi ............................ 784.SONUÇLAR ................................................................................................................. 80KAYNAKLAR ........................................................................................................................... 83

ABSTRACTINVESTIGATION OF FACTORS WHICH EFFECT THE ANGULAR DISTORTION OF FUSION BUTT WELDED STEEL PLATESThe angular distortion is a major problem in butt welded plates. The angular distortion is mainly caused by the non-uniform extension and contraction through thickness direction due to the temperature gradient. The principal factors affecting the degree of welding angular distortion are: material properties, weld joint type and welding parameters. This thesis presents the results of an investigation concerning the effects of welding parameters including arc voltage, welding speed, wire feeding rate, electrode angle, weld length and shielding gas flow rate on the angular distortions for flux cored arc welding (FCAW) process on-plate welding and V joining of St 37 steel plates. Metallographic studies were also done to reveal the effect of the weld bead on the angular distortion. The following results were obtained from the tests:1. In the FCAW process, welding current is causally related to wire- feed speed. As the wire-feed speed is varied, the welding current will vary in the same direction. This relationship is commonly called the” burn-off’ characteristic of the FCAW process.2. Angular distortion decreases with the wire feeding rate up to the 7.5 m/ minute speed. After this critic speed the distortion starts increasing.3. The angular distortion slightly increases up to 6 mm/ s welding speed. If the welding speed increases over the 6 mm/ s speed the distortion starts decreasing.4. The minimum angular distortion is obtained at the 7 mm/ s welding speed.5. An increase in voltage results a higher angular distortion due to increase in longitudinal and transverse contraction stresses.6. Arc voltage and welding speed has an interactive effect on angular distortion.7. The angular distortion increases with the welding length.8The angular distortion is a major problem in butt welded plates. The angular distortion is mainly caused by the non-uniform extension and contraction through thickness direction due to the temperature gradient. The principal factors affecting the degree of welding angular distortion are: material properties, weld joint type and welding parameters. This thesis presents the results of an investigation concerning the effects of welding parameters including arc voltage, welding speed, wire feeding rate, electrode angle, weld length and shielding gas flow rate on the angular distortions for flux cored arc welding (FCAW) process on-plate welding and V joining of St 37 steel plates. Metallographic studies were also done to reveal the effect of the weld bead on the angular distortion. The following results were obtained from the tests:1. In the FCAW process, welding current is causally related to wire- feed speed. As the wire-feed speed is varied, the welding current will vary in the same direction. This relationship is commonly called the” burn-off’ characteristic of the FCAW process.2. Angular distortion decreases with the wire feeding rate up to the 7.5 m/ minute speed. After this critic speed the distortion starts increasing.3. The angular distortion slightly increases up to 6 mm/ s welding speed. If the welding speed increases over the 6 mm/ s speed the distortion starts decreasing.4. The minimum angular distortion is obtained at the 7 mm/ s welding speed.5. An increase in voltage results a higher angular distortion due to increase in longitudinal and transverse contraction stresses.6. Arc voltage and welding speed has an interactive effect on angular distortion.7. The angular distortion increases with the welding length.ABSTRACTINVESTIGATION OF FACTORS WHICH EFFECT THE ANGULAR DISTORTION OF FUSION BUTT WELDED STEEL PLATESThe angular distortion is a major problem in butt welded plates. The angular distortion is mainly caused by the non-uniform extension and contraction through thickness direction due to the temperature gradient. The principal factors affecting the degree of welding angular distortion are: material properties, weld joint type and welding parameters. This thesis presents the results of an investigation concerning the effects of welding parameters including arc voltage, welding speed, wire feeding rate, electrode angle, weld length and shielding gas flow rate on the angular distortions for flux cored arc welding (FCAW) process on-plate welding and V joining of St 37 steel plates. Metallographic studies were also done to reveal the effect of the weld bead on the angular distortion. The following results were obtained from the tests:1. In the FCAW process, welding current is causally related to wire- feed speed. As the wire-feed speed is varied, the welding current will vary in the same direction. This relationship is commonly called the” burn-off’ characteristic of the FCAW process.2. Angular distortion decreases with the wire feeding rate up to the 7.5 m/ minute speed. After this critic speed the distortion starts increasing.3. The angular distortion slightly increases up to 6 mm/ s welding speed. If the welding speed increases over the 6 mm/ s speed the distortion starts decreasing.4. The minimum angular distortion is obtained at the 7 mm/ s welding speed.5. An increase in voltage results a higher angular distortion due to increase in longitudinal and transverse contraction stresses.6. Arc voltage and welding speed has an interactive effect on angular distortion.7. The angular distortion increases with the welding length.8. The angular distortion increases with the shielding gas flow rate.9. The angular distortion decreases for lower gun angles.