Paslanmaz
çeliklerle
çali¸smak
dswsdddssda
8e
yazan
Pierre-Jean
Cunat
by
Pierre-Jean
Cunat
ISBN 978-2-87997-181-0
978-2-87997-186-5
Diamant Building ·Bd A. Reyers 80 ·1030 Brussels ·Belgium ·Tel. +32 2 706 82 67 ·Fax -69 ·e-mail [email protected] ·www.euro-inox.org
Materials and
Series,Cilt
Volume
2
Malzemeler
ve Applications
Kullanımları Serisi,
2
PASLANMAZ ÇELI˙KLERLE ÇALIS¸MAK
yazan
Pierre-Jean CUNAT
I
Euro Inox
Euro Inox, paslanmaz çelik için Avrupa pazarını
geliştirme birliğidir.
Euro Inox’un üyeleri arasında şunlar bulunmaktadır:
• Avrupadaki paslanmaz çelik üreticileri
• Ulusal paslanmaz çelik geliştirme birlikleri
• Alaşım elementi endüstrilerini geliştirme birlikleri.
Euro Inox‘un öncelikli hedefi, paslanmaz çeliklerin
eşsiz özellikleri hakkındaki bilinci oluşturmak ve
paslanmaz çeliklerin hem mevcut uygulamalardaki
hem de yeni pazarlardaki kullanımını daha ileri
götürmektir. Bu amaç doğrultusunda Euro Inox,
mimarların, tasarımcıların, uzmanların, imalatçıların ve
son kullanıcıların malzemeyi daha iyi tanıyabilmeleri
için konferanslar ve seminerler organize etmekte, basılı
ve elektronik formatta kılavuzlar yayımlamaktadır.
Euro Inox ayrıca teknik araştırmaları ve pazar
araştırmalarını da desteklemektedir.
Telif hakkı uyarısı
Bu çalışma telif haklarına tabidir. Euro Inox, herhangi
bir dilde çeviri, yeniden basım, resimlerin, ifadelerin
ve yayımın yeniden kullanımı konusundaki bütün
hakları elinde tutmaktadır. Bu yayımın hiçbir kısmı,
telif hakkı sahibi olan Euro Inox, Lüksemburg’un yazılı
izni olmaksızın yeniden üretilemez, bilgi deposunda
saklanamaz ve hiçbir şekilde elektronik, mekanik,
fotokopi, kayıt veya diğer yöntemlerle herhangi bir
biçime aktarılamaz. İhlaller, ihlalden kaynaklanan
maddi zararların yanı sıra maliyetlerin karşılanması ve
avukatlık ücretlerini de dâhil edecek biçimde Fransız
ve/veya Lüksemburg telif hakları yasası kapsamında
yasal işleme tabi tutulacaktır.
Pierre-Jean CUNAT, Fransız telif hakları yasasına ait
11 Mart 1957, 3 Temmuz 1985 ve aşağıdaki: Art. L121-1
ila L121-9, Art. L122-1 ila L122-12, Art. L123-1 ila L123-12
kanun ve tüzükler kapsamında işbu çalışmanın yazarı
olarak tanımlanmaktadır.
Tam üyeler
Acciai Speciali Terni
www.acciaiterni.it
Acerinox
www.acerinox.com
Aperam
www.aperam.com
Outokumpu
www.outokumpu.com
Ortak üyeler
Acroni
www.acroni.si
British Stainless Steel Association (BSSA)
www.bssa.org.uk
Cedinox
www.cedinox.es
Centro Inox
www.centroinox.it
ConstruirAcier
www.construiracier.fr
Industeel
www.industeel.info
Informationsstelle Edelstahl Rostfrei
www.edelstahl-rostfrei.de
International Chromium Development Association
(ICDA)
www.icdacr.com
International Molybdenum Association (IMOA)
www.imoa.info
Nickel Institute
www.nickelinstitute.org
Paslanmaz Çelik Derneği (PASDER)
www.turkpasder.com
Stowarzyszenie Stal Nierdzewna
www.stalenierdzewne.pl
SWISS INOX
www.swissinox.ch
İçindekiler
Paslanmaz çeliklerle çalışmak
Birinci Baskı 2013
Giriş
ISBN 978-2-87997-186-5
Önsöz
© EDP Sciences ve Euro Inox 2013
1.
İngilizce çeviri ISBN 978-2-87997-181-0
1.1 Korozyon biçimleri
Flemenkçe çeviri ISBN 978-2-87997-182-7
1.2 Paslanmaz çelik ailesi
Lehçe çeviri ISBN 978-2-87997-185-8
Paslanmaz çelikler
1.3 Paslanmaz çelik kalitesinin seçilmesi
1.4 Isıl İşlem
Yayımcı
EDP Sciences
17 avenue du Hoggar
P.A. de Courtaboeuf
BP112
1.5 Ticari olarak bulunabilir paslanmaz çelik mamuller
2. Paslanmaz çeliklerle çalışmak
2.1 Kesme – Termik kesme
2.2 Mekanik işleme
2.3 Soğuk şekillendirme
2.4 Sıcak şekillendirme
91944 Les Ulis Cedex A
3. Birleştirme işlemleri
France
3.1 Kaynak
Tel.:+33 1 69 18 17 62 / Fax: + 33 1 69 86 07 65
3.2 Sert lehimleme ve yumuşak lehimleme
www.edpsciences.org
3.3 Yapıştırma
Euro Inox
3.4 Mekanik birleştirme
Tescil Edilmiş Merkezi:
4. Yüzey durumu
st
21 Century Building
4.1 Yüzeyin karakterizasyonu
19, rue de Bitbourg
4.2 Yüzey hazırlığı ve işlemleri
1273 Luxemburg, Lüksemburg Büyük Dükalığı
5. Testler ve muayeneler
Tel.: +352 26 10 30 50 Fax: +352 26 10 30 51
5.1 Metalürjik testler ve muayeneler
Yönetim Ofisi:
5.2 Mekanik testler
Diamant Building, Bd. A. Reyers 80
6. Ekler
1030 Brussels, Belçika
6.1 Paslanmaz çeliklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri
Tel.: +32 2 706 82 67 Fax: +32 2 706 82 69
6.2 Paslanmaz çeliklerin tanımlanması ve gösterimi
[email protected]
www.euro-inox.org
6.3 Dizin, akronim ve kısaltmalar
6.4 Resimlere ait referans liste ve atıflar dizini
6.5 Bibliyografik referanslar
Yazan ve koordine eden
Bildirim
Pierre-Jean Cunat, Joinville-
EDP Sciences ve Euro Inox bu kitapta verilmekte olan bil-
Le-Pont (France),
gilerin teknik açıdan doğru olduğunu temin etmek için
Destekleyen kurum:
her türlü çabayı göstermiştir. Fakat, okuyucuların burada
“Compagnons du Devoir du Tour de France”
mevcut materyali sadece genel bilgi amaçlı olarak algıla-
Türkçe çeviri
Euro Inox üyeleri ve çevirmen işbu kitap içerisinde sunulan
Dr. Caner Batıgün
bilgilerin kullanımı sonucunda meydana gelecek herhangi
ODTÜ Kaynak Teknolojisi ve Tahribatsız Muayene
bir kayıp, hasar veya yaralanmaya bağlı hiçbir yükümlülük
Araştırma/Uygulama Merkezi, Ankara, Türkiye
veya sorumluluk kabul etmeyeceklerini özellikle bildirirler.
ması tavsiye edilmektedir. EDP Sciences yayın hakemleri,
1
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Gözden geçirilmiş baskıya ait giriş
K
uşku yoktur ki, demir ve onunla çalışma tarzı, insanlığın doğaya karşı
üstün gelmesinde ve gücünü artırmasında
önemli bir rol oynamıştır. Genelde yaygın
olan düşünce, Hititler ve Kafkasya halklarının M.Ö. 1700’lere uzanan geçmişte, hematitten demir çıkartmayı bilmekte oldukları
şeklindedir. Bununla birlikte, esasen demir
ve karbon alaşımı olan dökme demir M.S.
1300’lerden önce ortaya çıkmamışken, çeliğin endüstriyel anlamda üretimi sadece
XIX. yüzyılda gerçekten önem kazanmaya
başlamıştır. Günümüzde çelik, ağır sanayide iyi tanınıp yaygın kullanılıyor olmasına
rağmen, küçük ve orta ölçekli girişimcilerde
ve küçük atölyelerde halen daha bilgi ve uzmanlık eksiklikleri mevcuttur. İşte bu ihtiyacı karşılamak amacıyla 1998 yılında “Çelikle
çalışmak – ustalar ve teknisyenler için bir
kılavuz” isimli el kitabı yayımlanmıştır.
Paslanmaz çeliklerin tarihçesi ise daha
yakın zamanlı olup, endüstriyel anlamdaki
ilk gelişmeler yaklaşık 1910 tarihlidir. Bu tarihten itibaren, paslanmaz çelikler olağanüstü korozyon dirençleri, çekici görünüşleri ve
yüzey durumlarının dayanıklı olması bakımlarından iyice tanınmışlardır. Yine de, korozyon ve oksitlenme direncinin dahil olduğu
sadece paslanmaz çeliklerin kendine özgü
problemleri hakkında değil, yapı malzemesi
olarak kullanılmaları için gerekli diğer bütün
karakteristik özellikleriyle birlikte yüksek sıcaklıktaki mekanik dayançları, fakat özellikle
de çeşitli soğuk ve sıcak şekillendirme teknikleri ve farklı birleştirme metotlarıyla işlem
görebilme kapasiteleri hakkında daha detaylı
bilgiye duyulan ihtiyaç sürmektedir.
Halihazırda kitap içerisinde de bahsedildiği gibi, “Paslanmaz çeliklerle çalışmak” bu
malzemelerle ilgili genel anlamda temel bir
2
bilgiyle beraber, seçim ve uygulamalar için
gereken temel teknik bilgiyi sağlamayı amaçlamakta ve bilginin kolay ulaşılabilir ve pratik
tarzda sunulmasına çaba göstermektedir.
Son olarak bu yayım, Société d’Ingénierie,
de Recherce, de Prospective et d’Edition genel müdürü Roger Drouhin’in (†) bilirkişiliği
ve gayretleri olmadan gerçekleşemezdi.
“Paslanmaz çeliklerle çalışmak” el kitabı,
bu örnek işbirliğinin sonucu olup kuşkusuz
belirlenen hedefe ulaşacaktır.
Pierre-Jean CUNAT
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Önsöz
P
aslanmaz çeliklerin erken tarihçesi,
kroma ve bu metalin 1797’de keşfedilmesinde öncülük eden Fransız kimyacı
Nicolas Louis Vauquelin’in (1763-1829) çalışmalarına dayanmaktadır.
Demir-krom alaşımlarının “paslanmaz”
özellikleri ilk önce Berthier tarafından
1821’de gözlenmiştir.
Bununla birlikte, demir-krom alaşımları üzerindeki ilk sistematik çalışmalar
Fransa’da L. Guillet (1904) ve Almanya’da
W. Giesen’e (1909) ait olanlardır.
çelik mamuller kullanılmıştır. Bunların en ün-
1909’da Guillet, Fe-Cr ve Fe-Cr-Ni alaşım-
kullanılan iç ve dış yüzeylerle bağlantılı çev-
ları üzerindeki çalışmanın sonuçlarını yayım-
resel bir halka ile kiriş kollarından ibaret çu-
lamış ve bunları yapılarına göre martensitik
buk sistemidir. Bu uygulamada, paslanmaz
(%13 Cr), ferritik (%17 Cr) veya östenitik (%18
çelik hem mekanik özellikleri hem de koroz-
Cr - % 8 Ni) şeklinde sınıflandırmıştır.
yon direnci için seçilmiştir. Önceki örnekte
lülerinden bir tanesi, Avrupa’da imal edilmiş
% 18 Cr - % 9 Ni alaşımı saclardan inşa edilmiş
New York’daki Chrysler binasının çatısıdır.
Kentsel ve deniz karışımı karaktere sahip
olan New York’un agresif atmosferine rağmen, çatı günümüzde neredeyse seksen yıllık
servis ömrü sonrasında halen daha mükemmel durumdadır.
Aynı zaman aralığına (1926-1930) uzanan
başka bir örnek, Londra’daki Saint Paul katedralinin kubbe tabanını güçlendirmekte
Bu laboratuvar çalışmaları, 1910 sonrası-
olduğu gibi malzeme halen daha mükemmel
na kadar endüstriyel imalat tarafından takip
durumda olup fonksiyonunu tam olarak yeri-
edilmemiştir.
ne getirmeye devam etmektedir.
Sheffield’li İngiliz metalürji uzmanı Harry
Daha etkileyici konstrüksiyonlar arasında
Brearley nin adı, martensitik paslanmaz çe-
1985’de Paris’de La Villette Bilim ve Endüstri
liklerin 1913’deki ilk endüstriyel imalatı ile
Şehrinde inşa edilen Geode’den bahsetmek
birlikte anılmaktadır.
özellikle kayda değerdir.
Halihazırda adı geçen kişilere ilave ola-
Bu, 1.5 mm kalınlığında % 17 Cr - % 11.5
rak, 1900 ve 1915 arasında paslanmaz çelik
Ni - % 2 Mo östenitik paslanmaz çelikten ya-
elde etmek için yürütülen başlıca çalışma-
pılmış 6433 adet üçgenden oluşan 36 metre
lar arasında Fransa’da A. Portevin (1909) ve
çapında bir küredir. Tamamlanmış yapıda ta-
Almanya’da P. Monnartz, B. Strauss ile E.
mamen olağanüstü bir yansıtma kabiliyeti ve-
Maurer’inkiler (1912) tanınmaktadır.
recek istenilen etkiyi elde etmek üzere, “ayna
Bahsedilen bu zaman aralığında çok sayı-
parlatma” yüzey durumu uygulanmıştır.
da laboratuar çalışması yapılmışken, yaklaşık
Son olarak, Brüksel’de bulunan 1958’de
yarım yüzyıl sonrasına kadar gerçek endüst-
inşa edilmiş Atomiumun dış yüzeyi 2005 yı-
riyel ölçekte paslanmaz çelik üretilmemiştir.
lında tamamen yenilenmiştir. Bu sefer kapla-
Geliştirilmelerinde karşılaşılan en büyük zor-
ma için 1.2 mm kalınlığında X2CrNiMo17-12-2
luk, özellikle krom ve karbon gibi bazı alaşım
/ 1.4404 kalite paslanmaz çelik sacdan kesil-
elementlerinin hassas kontrolüdür.
miş ve kıvrılmış yüzlerce üçgen kullanılmıştır.
1920’lerin sonlarından itibaren, mimari
Üçgenler, düzgün bir yüzey elde etmek ve do-
uygulamalarda farklı biçimlerdeki paslanmaz
layısıyla yabancı parçacıkların yapışmasına
3
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
karşı direnç sağlamak amacıyla elektro parla-
ğıntılı bir hale gelmesi gerektiği önerilmiştir.
tılmıştır. Açıkçası, bu teknik aynı zamanda te-
Bu nedenle, “Compagnons du Devoir”e kat-
mizlikte kolaylığı arttırmakta ve çekici, kalıcı
kılarından dolayı minnetle şükranlarımı su-
bir ayna yüzey temin etmektedir.
narım.
André Malicot’un dikkatli ve titiz koordinasyonuyla birlikte ticari birliğin uzman elemanları Messrs. Prusvot, Robinet ve Gaubert
tarafından özel uygulamalara ait bir dizi özel
koşula işaret edilmiş, “Paslanmaz çeliklerle
çalışmak” kitabının gelecekteki versiyonlarının bu malzemelerle birlikte atölye zemininde
karşılaşılan gerçek problemlere çok daha ba-
4
Pierre-Jean CUNAT
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
1 Paslanmaz çelikler
1.1 Korozyon biçimleri
Metallerin ve alaşımların çevredeki ortamla
Pasiflik olgusunun kararlı biçimde meydana
etkileşmesi sebebiyle değişim göstermesine
gelebilmesi için, paslanmaz çelik en az % 11
korozyon adı verilmektedir. Bu saldırı metal
seviyesinde krom içermek zorundadır. Ayrıca
yüzeyinde, yani çevre ile olan sınırda başla-
bu seviyedeki kromla beraber, pasif film örne-
makta ve içeriye doğru farklı mekanizmalar
ğin bir çizik sebebiyle bölgesel biçimde hasar
vasıtasıyla ilerlemektedir.
gördüğünde, kendisini çok sayıda farklı ortam
Korozyona direnen metalik malzemeler
içerisinde iyileştirebilme temel özelliğine sa-
arasında paslanmaz çelikler, pasiflik olarak
hiptir. Bununla birlikte, paslanmaz çelik kali-
bilinen olgu sebebiyle çok sayıda ortam içe-
tesi ilgili ortam için zayıf seçildiyse, pasiflikte
risinde mükemmel direnç göstermektedirler.
bozulma meydana gelir ve malzeme korozyo-
Paslanmaz çelikler, yüzeylerinde meydana
na uğrar.
gelen ve alt tabakaya sıkıca bağlanmış halde
bulunan ve metal ile az ya da çok saldırgan
Korozyonun birkaç karakteristik tipi bulunmaktadır, bunlar aşağıda özetlenmiştir.
çevresi arasında doğrudan teması engelleyen
çok ince bir pasif film veya pasif tabaka ile çevrelerinden korunurlar.
Resim 1: Parlak tavlama
hattı – muayene standı
5
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Resim 2: Atomium
Brussels. Yenilenen
küreler artık 1.2 mm
kalınlıkta X2CrNiMo1712-2/1.4404 kalite
paslanmaz çelikten
yapılmış sandviç
panellerle kaplanmıştır.
- Brüksel (B)
Düzenli korozyon
Tam olarak söylemek gerekirse, düzenli koroz-
içerisindeki paslanmaz çeliklere ait davranış-
yon sadece paslanmaz çelik aktif durumday-
ları veren korozyon tablolarında toplanmıştır.
ken, yani pasif tabaka kararsızken, görülmek-
Sonuç olarak, bu veriler çeliklerin maruz kalıp
tedir. Bu durumda çözünme bütün yüzeyde
kullanılacağı mümkün olan bütün ortamlar için
düzenli biçimde meydana gelerek malzeme
geçerli değildir. Bunlar sadece malzemenin ilk
kalınlığındaki incelmenin ve ağırlık kaybının
seçiminde yönlendirici bir kılavuz vazifesi gör-
kurallı olmasını sağlamaktadır.
mekte olup, bu seçim bir korozyon uzmanı ile
Düzenli korozyon ile ilgili veriler, genelde ya-
görüş alış verişi yapılarak doğrulanmak zorun-
bancı maddeler içermeyen farklı asit ortamları
dadır.
Bölgesel korozyon
Paslanmaz çelikler, çukurcuk korozyonu, aralık
korozyon çatlaması olarak adlandırılan dört tür
korozyonu, taneler arası korozyon ve gerilmeli
bölgesel korozyon tipine maruz kalabilirler.
Çukurcuk korozyonu
6
Bu tip saldırı, çelik yüzeyinde çok sınırlı bir
runmaktadır. Pasif filmde bölgesel yırtılma
bölgede meydana gelmekte olup, bu böl-
görülür ve kendiliğinden iyileşme meyda-
ge haricindeki yüzey pasif bir film ile ko-
na gelmezse bir korozyon çukuru oluşa-
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
rak metalin sonuçta tamamen delinmesine
ması amacıyla, çukurcuk potansiyeli kullanı-
yol açabilir. Bu nedenle, hakim olan servis
labilmektedir. Bunun için, tipik NaCl içeriği
koşulları için uygun kalitede bir paslanmaz
1.2 g/l den daha az (yani molaritesi* 0.02 M
çeliğin seçilmesi yoluyla bu olayın meydana
seviyesinde) ve pH değeri 6.6 olan 25 °C deki
gelmesine engel olmak önemlidir (Şekil
musluk suyunda Tablo 1.1.1 de verilen sonuç-
1.1.1).
lar elde edilmiştir.
Çukurcuk korozyonu geliştirecek en yatkın
Çok daha korozif 70 °C deki deniz suyunda
ortam türü, şüphesiz deniz suyudur. Fakat
NaCl içeriği 30 g/l (yani 0.5 M) olup, elde edi-
“musluk” suyu veya “tatlı” su olarak adlan-
len sıralama Tablo 1.1.1 de verilmektedir.
dırılanlar da saldırgan olabilirler. Çukurcuk
korozyonuna direnci etkileyen parametreler
şunlardır:
• malzemenin yüzey durumu (pürüzlülüğün
düşük olması yararlıdır);
• esas alaşım elementleri, yani, krom,
molibden ve nikel;
• metal içerisinde bulunan metal-dışı
kalıntıları değiştirebilen “ikincil”
elementler.
Elektrokimyasal bakımdan incelendiğinde,
Çukurcuk: Anot
* yüksek Cl– konsantrasyonu
* düşük pH
Oksidasyon
Serbest yüzey: Katot
*yüksek pH
*yüksek O2 konsantrasyonu
İndirgeme
O2
anodik polarizasyon eğrisinde bir alaşım için
OH–
aşıldığında bölgesel korozyonun başlayabilCl–
diği kritik bir çukurcuk potansiyeli değerinin
H+
karşı gösterdiği direnç bakımından sıralan-
Kalite :
standart gösterim
EN 10088-2
X6Cr17 / 1.4016
X3CrTi17 / 1.4510
X2CrMoTi18-2 / 1.4521
X2CrNi19-11 / 1.4306
X2CrNiMo22-5-3 / 1.4462
X2CrMoTi29-4 / 1.4592
: oksijen molekülü
Cl– : klorür iyonu
e
M+
ğin, musluk suyu, deniz suyu) bu tür saldırıya
O2
OH– : hidroksit iyonu
mevcut olduğu gösterilebilmektedir. Farklı
çelik kalitelerinin verilen bir ortam için (örne-
Şekil 1.1.1 – Bir
çukurcuğun, klorür
içeren bir ortam
içerisinde büyümesinin
şematik gösterimi
H+
: hidrojen iyonu
M+
: metal iyonu
e
: elektron
Direnç indeksi
(çukurcuk potansiyelinin fonksiyonu)
Musluk suyu
2.5
4.5
7.0
5.0
Deniz suyu
0.5
2.0
1.0
4.0
6.0 (Çukurcuk yok)
Tablo 1.1.1 – Farklı
paslanmaz çeliklerin
musluk suyu ve deniz
suyundaki çukurcuk
korozyonu direnci
(*) Mol, bir gram-formül ağırlığındaki madde miktarıdır. Herhangi bir maddenin bir molü, 6.1023 (Avogadro sayısı)
molekül veya atom içermektedir. Eskiden bir gram molekül olarak adlandırılmaktaydı. Bir çözeltinin molaritesi,
1 litre çözelti içerisinde çözünen maddenin mol sayısı olarak ifade edilen konsantrasyondur.
7
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Aralık korozyonu
Aralık
Serbest yüzey: Katot
*yüksek pH
*yüksek O2 konsantrasyonu
İndirgeme
H
rı parça veya montaj tasarımı sebebiyle veya
Cl– : klorür iyonu
servis esnasında oluşan birikintilerin mevcu-
: hidrojen iyonu
M+ : metal iyonu
–
Cl
H+
Adından da anlaşılabileceği gibi, bu tip saldı-
OH– : hidroksit iyonu
H+
O2
M+
+
O2 : oksijen molekülü
Cl–
OH–
Cl–
M+
e
: elektron
diyeti nedeniyle meydana gelen aralıklarda
veya sınırlanmış boşluklar içerisinde görülmektedir (Şekil 1.1.2). Bir aralık içerisindeki sı-
e
nırlandırılmış veya yarı kapatılmış bölge, kimAralık-oyuk: Anot
* düşük pH
* düşük O2 konsantrasyonu
* yüksek Cl–, M+, H+
konsantrasyonu
Oksidasyon
Şekil 1.1.2 – Klorür içeren bir ortamdaki aralık
korozyonunun şematik gösterimi
yasal maddelerin toplanmasını ve ortamın
asitliğinin giderek artmasını destekleyerek,
pasif filmin bu bölgesel daha saldırgan ortam
içerisinde bozulmasını kolaylaştırmaktadır.
Bu bölge içerisindeki pH*, “depasivasyon pH”
İç taraf
Düz taban:
tortu
biriktirme
Küresel veya
Dış taraf
Kaynak
Kaynak
Aralık
eliptik
taban
olarak adlandırılan kritik bir değere ulaştığında korozyon başlamaktadır. Korozyonun baş-
Paslanmaz
çelik
destek
Paslanmaz
çelik etek
Yarıçap
verilmiş
taban
Kaynaklar
ladığı ilk andan önceki kuluçka süresi, aralığın
şekline (ciddiyetine) bağlıdır. Depasivasyon
pH değeri, bir alaşımın aralık korozyonuna di-
2: Daha iyi
1: Kötü
3: En iyi
Şekil 1.1.3 – Kaynaklı kap tabanı tasarımları
renme kabiliyetini karakterize etmek için kullanılmaktadır. Depasivasyon pH değeri ne kadar az ise, korozyon direnci o kadar yüksektir.
Çevresel kaynak Tam nüfuz etmeyen
çevresel kaynak
Destek
halkası
Aralık
Aralık
Boru 1
Aralık
Boru 2
Aralık
Boru 2
Boru 1
Çevresel kaynak
Kök nüfuziyeti
iyi (aralık yok)
Boru 1
Boru 2
Önemli paslanmaz çelik kalitelerinin standart
bir çözelti içerisindeki depasivasyon pH değerleri Tablo 1.1.2 de verilmektedir.
Aralık korozyonu şu yollarla önlenebilir:
a) ekipmanı aralıklardan kaçınacak biçimde
1: Kötü
(tasarım)
2: Kötü
(uygulama)
3: İyi
(tasarım ve uygulama)
uygun tasarlamak (Şekil 1.1.3 ve 1.1.4);
b) servis esnasında oluşan katı birikintileri
Şekil 1.1.4 – Alın kaynaklı borular
(tortu) sistematik biçimde gidermek;
Depasivasyon pH
1
1.1
1.2
1.8
2.1
2.5
3.0
Asitlik
Çok yüksek
Yüksek
Orta
Kalite : Standart gösterim
EN 10088-2
X2CrNiMo22-5-3 / 1.4462
X2CrMoTi29-4 / 1.4592
X1NiCrMoCu25-20-5 / 1.4539
X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404
X5CrNi18-10 / 1.4301
X3CrTi17 / 1.4510
X6Cr17 / 1.4016
Tablo 1.1.2 - Önemli paslanmaz çelik kalitelerinin standart bir çözelti içerisindeki
depasivasyon pH değerleri
8
(*) pH, su bazlı bir çözeltinin asitliğinin veya hidrojen
iyonu miktarının bir ölçüsüdür. 7 seviyesindeki bir pH
nötral bir ortama karşılık gelirken, örneğin 3 gibi çok
düşük bir değer asidik bir ortamı, 7’den daha büyük
değerler ise alkali veya bazik çözeltileri göstermektedir.
pH, logaritmik bir skala üzerinde değişecek şekilde
tanımlanmıştır. Yani pH değerindeki bir birim
değişim, konsantrasyonda on-katlık bir farka karşılık
gelmektedir.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Ortam:
Cl–, 60 °C
c) metale zayıf yapışarak aralık
Pasif tabaka
oluşturabileceğinden, lastik bağlantıları
kullanmaktan kaçınmak;
d) malzemenin uygun seçilmesi. Özellikle
östenitik paslanmaz çelikler (Fe-Cr-Ni
Gerilme
Gerilme
alaşımları) ferritik kalitelere (Fe-Cr
alaşımları) kıyasla daha iyi direnç
göstermektedirler. Bununla birlikte, aralık
korozyonuyla savaşmak için kullanılan
esas alaşım elementi molibdendir. Bu
kapsamda, Fe-%18 Cr-%2 Mo ferritik
paslanmaz çeliği, Fe-%18 Cr-%8 Ni
Çatlak çekirdeği
Gerilmeli korozyon çatlamasının başlaması
Ortam: Cl–, ..., 60 °C
Şekil 1.1.5 – Gerilmeli
korozyon çatlamasının
şematik gösterimi
östenitik alaşımına kıyasla daha iyi bir
dirence sahiptir.
100 m
Gerilmeli korozyon çatlaması
Gerilmeli korozyon çatlaması, mekanik bir
yük ile korozif bir ortamın bileşiminin çatlakların başlamasına yol açabildiği bir prosestir.
Çatlama, bazen uzun bir kuluçka süresinin
ardından başlayıp sonradan hızla ilerleyebilmekte ve ilgili ekipmanın kırılmasına yol
açmaktadır (Şekil 1.1.5). Bu olgu, çatlamanın
Taneler arasından
Taneler içerisinden
Taneler içerisinden
tesisatın hayatını tehdit eder boyuta ulaşmasından önce çoğunlukla zor tespit edilebilmektedir. Gerilmeli korozyon çatlamasının
görülmesinden kaçınmak için alınacak önlemler şunlardır:
a) mümkün olduğu durumlarda, ferritik
kalitelerin kullanılması. Bunlar genellikle
bu tür korozyona karşı hassas değildir;
b) ortamın saldırgan (agresiv) olduğu
c) ekipmanın servise alınmasından önce
durumlarda, ya bir dupleks östenitik-
kalıntı gerilmelerinin gerilme giderici bir
ferritik kalitenin veya yüksek oranda nikel
işlem ile azaltılması ve servis yüklerinin
ve molibden içeren östenitik bir alaşımın
sınırlandırılması (özellikle titreşimler, ısıl
kullanılması;
genleşme vb. sebepleriyle).
9
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Taneler arası korozyon
Bazı malzemeler 500 ve 800 °C arasına ısı-
a) Östenitik alaşımlar (Fe-Cr-Ni veya Fe-Cr-
tıldıklarında, tane sınırları “hassaslaşır” ve
Ni-Mo) için, seçilen kalitenin ya düşük bir
takiben korozif bir ortama maruz bırakıldık-
karbon oranına sahip (C < % 0.03) olması
larında tercihen bu bölgeler saldırıya uğrar.
veya titanyum gibi “stabilize” edici bir
Bu durum çoğunlukla kaynak işlemleri esna-
element içermesi.
sında bu sıcaklık aralığına maruz kalan ısıdan
b) Ferritik alaşımlar için, (Fe-Cr veya Fe-Cr-
etkilenmiş bölgede (HAZ) (Şekil 1.1.6) meyda-
Mo), titanyum veya niyobyumla stabilize
na gelmektedir. Taneler arası korozyonu ön-
edilmiş bir kalitenin seçilmesi zorunludur.
c) Bir paslanmaz çelik hassaslaştığı
lemek için birkaç çözüm yolu mevcuttur:
taktirde, bir tavlama işlemini takiben
gerçekleştirilen hızlı soğutmayla iç yapısı
yenilenebilir. Bu amaçla kullanılan uygun
sıcaklıklar, ferritik malzemeler için 700 ila
800 °C, östenitik kaliteler için ise 1050 °C
dır.
Krom karbür Cr23C6
a
A
Tane sınırı
B
a
Cr23C6: % 95 Cr – % 5 C
% Cr
Tane sınırı
(Cr23C6 krom karbür
ekseni)
Kesit a a
Tane A
Tane B
% 18 Cr
% 11 Cr
Kromca fakirleşen bölge
10
Cr23C6
Kromca fakirleşen bölge
Şekil. 1.1.6 - X5CrNi1810 / 1.4301 tipinde bir
paslanmaz bir çelikte,
tane sınırlarındaki krom
fakirleşmesi sebebiyle
meydana gelen taneler
arası korozyona
hassaslaşmanın şematik
gösterimi.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Yüksek sıcaklıkta korozyon
Gerçekte, “yüksek sıcaklık” bölgesini tarif
ve klor gazı sayılmaktadır. “İndirgeyici” gaz-
eden mutlak bir tanım yoktur. Fakat, pas-
lar ise, hidrojen, hidrojen-sülfür (H2S), karbon
lanmaz çeliklerin tipik uygulamaları için alt
monoksit (CO), hidrokarbonlar, amonyak vb.
eşiğin genellikle 500 °C civarında olduğu dü-
içeren gazlardır. Sıvı haldeki tuzlar, paslan-
şünülür. Bu aralıkta, korozyon mekanizmaları
maz çeliklere karşı oksitleyici veya indirgeyi-
atmosferin oksitleyici potansiyeline bağlı ola-
ci olabilirler. Son olarak, bazı sıvı metaller de
rak farklılık göstermektedir. Yüksek düzeyde
doğrudan alaşımsızlama etkisiyle korozyona
“oksitleyici” gaz atmosferleri arasında hava,
sebep olabilirler.
oksijen, su buharı, kükürt ve oksitleri (SO2 ve
SO3), karbondioksit (CO2), azot oksitler (NOx)
“Oksitleyici” atmosferler
Paslanmaz çelikler oksitleyici bir atmosfer
ısı değişimi şartları altında daha iyi perfor-
içerisinde ısıtıldığında, kromun mevcudiyeti
mans sergilemesinin sebebi de buna dayan-
koruyucu bir kabuk oluşmasına yol açmak-
maktadır. Östenitin ısıl genleşme katsayısı,
tadır. Bu tabaka, krom oksit bazlı Cr2O3 olup
ferritinkinin yaklaşık 1.6 katı iken, kabuk ta-
bazen FeCr2O4 gibi bir spinel tabakası ile ör-
bakasınınki çok daha küçüktür. Tablo 1.1.3
tülmüştür.
oksitleyici atmosferler içeren uygulamalar
Oksit ve metal altlık arasındaki ısıl genleşme farkı, özellikle servis koşulları sık dön-
için tavsiye edilen maksimum servis sıcaklıklarını vermektedir.
güsel ısı değişimleri içerdiğinde kabuğun
kalıcılığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Esasen, ferritik (Fe-Cr) kalitelerin östenitik
(Fe-Cr-Ni) alaşımlara kıyasla ciddi döngüsel
Kalite
EN 10088-2
Standart gösterim
Östenitik kaliteler
X5CrNi18-10 / 1.4304
X8CrNi25-21 / 1.4845
Ferritik kaliteler
X6Cr17 / 1.4016
X2CrMoTi29-4 / 1.4592
Sınırlayıcı servis sıcaklığı
(°C)
Sürekli
Döngüsel
930
1150
870
1030
820
870
1090
1170
Tablo 1.1.3 - Oksitleyici
atmosferler içerisindeki
ferritik ve östenitik
paslanmaz çelikler
için tavsiye edilen
maksimum servis
sıcaklıkları
11
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
En az % 2 ve imkan dahilinde % 5 veya 6 ora-
dayken yaklaşık 1000 °C a ulaşabilmekte ve
nında alüminyum ile beraber az miktarda
gaz, azot oksitler (NOx), hidrokarbonlar (HC),
sezyum, lantanyum ve/veya itriyum ilavesi,
uçucu organik bileşikler (VOC) ve karbon mo-
güçlü ve yüksek miktarda koruyucu bir alümi-
noksit (CO) içermektedir. Bütün bu gazlar,
na kabuk tabakası üretmektedir. Örneğin, %
katalitik reaksiyon ile CO2, H2O, N2 ve O2 gibi
20 Cr ile beraber alüminyum ve bu tür nadir
“kirletmeyen” gaz türlerine dönüştürülmek-
toprak elementi ilaveleri içeren ferritik ala-
tedir.
şımlar, otomobil egzoz gazı arıtma sistemleri
için metal katalizör altlığı olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamada sıcaklık, motor tam hız-
“İndirgeyici” atmosferler
“İndirgeyici” atmosferler arasında en bilinen
mış amonyak içerisinde 1100 °C ye kadar iyi
türler, karbonlamayı destekleyebilen karbon
direnç gösterdiği tespit edilmiştir.
monoksit veya hidrokarbonca zengin olan-
Sıcaklığı 800 °C üzerinde olan hidrojen
lardır. Kroma ek olarak, nikel ve silisyum da
sülfür içeren atmosferlerde, düşük sıcaklıkta
bu tip saldırıya karşı direnci arttırmak için
eriyen bir Ni/Ni3S2 ötektik fazı oluşturduğun-
etkili olan alaşım elementleridir. Ve bunla-
dan nikel zararlıdır. Burada en iyi sonuçlar
rın birleşik etkisi, % Ni + 9 x % Si formülü ile
ferritik kalitelerle elde edilmektedir.
verilen bir indeks tarafından sayısal olarak
Son olarak, basınç, hidrojen içeren at-
ifade edilmektedir. Düşük sıcaklıkta gerçek-
mosferlerde hidrojen emilme riski bakımın-
leşen genel bir karbonlama biçimi de “metal
dan önemli bir rol oynamaktadır. Basıncın
tozlanması” olarak bilinen olaydır. Burada,
300 bar civarında, sıcaklığın 600 °C üzerinde
gazdan çökelen karbonun aşırı miktarda emi-
olduğu durumlarda genellikle % 12 Cr içeren
limi sebebiyle yüzeydeki metal ufak parçalara
martensitik kaliteler kullanılmaktadır.
ayrılmaktadır.
Nitrürleme, yüksek sıcaklıkta metal yüzeyiyle temas altında parçalanan amonyağın
ürettiği atomik azot ile birlikte reaksiyon sayesinde meydana gelebilmektedir. Azotun titanyum, alüminyum ve kroma karşı güçlü ilgisi bulunduğundan, metal içerisinde tercihen
nitrürler oluşturmaktadır. Nitrürlemeyi sınırlayacak biçimde yeterli seviyede koruyucu
bir oksit kabuk tabakası sağlayabilmek için
genellikle % 35 den daha fazla nikel içeriği
gerekmektedir. Bununla birlikte, % 21 Cr - %
11 Ni ve seryum içeren bir kalitenin, parçalan-
12
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
1.2 Paslanmaz çelik ailesi
Başlıca paslanmaz çelik aileleri
Aşağıdaki tablo, ticari anlamda mevcut,
(A.O.D) konverteri içerisinde rafinasyon,
yani, pazar ihtiyaçlarının hacimsel olarak %
bant veya Steckel haddehanesinde sıcak
90’ını karşılayacak biçimde büyük miktar-
haddeleme, ilk tavlama, sürekli paklama,
larda imal edilen temel paslanmaz çelik ai-
Sendzimir tipinde haddehanede soğuk had-
lelerini özetlemektedir. Yüksek verimli ima-
deleme, sürekli son tavlama, ve sonlama iş-
lat rotası tipik olarak, elektrik ark ocağı ile
lemlerini kapsamaktadır.
eritme, argon – oksijen – dekarbürizasyon
• Martensitik kaliteler
Su verme esnasında östenitten martensite dönüşme
kabiliyeti bulunan paslanmaz çeliklerdir.
Bileşimine ve ısıl işleme bağlı olarak elde edilen
sertlik değeri 40 ila 60 HRC aralığında olabilir
– karbon ≥ % 0.1
– % 12 ila 18 krom
• Ferritik kaliteler
– % 0.02 ila 0.06 karbon
– % 0 ila 4 molibden
– % 11 ila 29 krom
Bu kalitelerin akma sınırı (YS) tipik olarak 250 ila
380 N/mm2, çekme dayancı (UTS) 410 ila 700 N/mm2
uzama değerleri ise, % 20 ila 32 aralığındadır.
Genel olarak bir ısıl işlemle sertleştirilemezler.
• Östenitik kaliteler
– % 0.015 ila 0.10 karbon
– % 0 ila 4 molibden
– % 7 ila 25 nikel
– % 17 ila 20 krom
Bu kalitelerin akma sınırı (YS) tipik olarak 215 ila
360 N/mm2, çekme dayancı (UTS) 600 ila
800 N/mm2, uzama değerleri ise % 40 ila
55 aralığındadır. Sünekliklerinin yüksek olması bu
malzemelere şekillendirme bakımından dikkate
değer bir kapasite sağlamaktadır.
• Isıya dirençli östenitik kaliteler
Bu alaşımların mekanik özellikleri sıradan östenitik
kalitelerinkine benzemektedir. Bununla birlikte,
karbon oranlarının daha yüksek olması sebebiyle
yüksek sıcaklıkta dayançlarını iyi muhafaza ederler.
– karbon ≤ % 0.2
– % 11 ila 22 nikel
– % 19 ila 26 krom
• Dupleks östenitik-ferritik kaliteler
– % 0.02 karbon
– % 3 molibden
– % 22 krom
– % 5.5 nikel
Tipik bileşim
Bu kaliteler çok yüksek bir akma sınırı (YS)
(> 620 N/mm2) ve çekme dayancı > 800 N/mm2 ile
beraber % 40 dan daha fazla bir uzama değerine
sahiptirler.
Tablo 1.2.1 –Başlıca
paslanmaz çelik aileleri
13
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Piyasada bulunabilen başlıca paslanmaz çelik kalitelerine ait mekanik özellikler çeliklerin standart gösterimleriyle beraber Tablo
1.2.2 de verilmektedir.
Tablo 1.2.2 – Çeşitli
paslanmaz çeliklerin
tavlanmış durumdaki
mekanik özellikleri
Avrupa gösterimi
(EN 10088-2)
İsim
Numara
AISI (1)
veya ticari
Amerikan
gösterimi
Ortalama mekanik özellikler
UTS (2)
% 0.2 YS (3)
El. (%) (4)
Martensitik paslanmaz çelikler
X20Cr13
1.4021
X30Cr13
1.4028
X46Cr13
1.4034
550
420
340
24
600
340
24
650
400
23
Ferritik paslanmaz çelikler
X6Cr13
1.4000
410S
480
330
26
X2CrTi12
1.4512
409
410
250
32
X2CrNi12
1.4003
510
370
27
X8Cr17
1.4016
430
500
340
26
X3CrTi17
1.4510
430Ti
450
300
30
X2CrMoTi18-2
1.4521
444
540
380
27
Östenitik paslanmaz çelikler
X10CrNi18-8
1.4310
301
740
320
50
X5CrNi18-10
1.4301
304
630
300
52
X2CrNi18-9
1.4307
304L
620
310
50
X2CrNi19-11
1.4306
304L
600
300
50
X6CrNiTi18-10
1.4541
321
610
280
48
X4CrNi18-12
1.4303
305
580
250
52
Molibden içeren östenitik paslanmaz çelikler
X5CrNiMo17-12-2
1.4401
316
620
340
48
X2CrNiMo17-12-2
1.4404
316L
610
310
45
X6CrNiMoTi17-12-2
1.4571
316Ti
610
310
47
X1NiCrMoCu25-20-5
1.4539
904L
650
340
40
840
620
30
620
310
50
Dupleks östenitik-ferritik paslanmaz çelikler
X2CrNiMo22-5-3
1.4462
Isıya dirençli östenitik paslanmaz çelikler (EN 10095)
X15CrNiSi20-12
1.4828
X12CrNi23-13
1.4833
309S
630
330
45
X8CrNi25-21
1.4845
310S
600
300
42
(1) AISI: Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü (American Iron and Steel Institute).
(2) UTS: Çekme dayancı (N/mm2).
(3) % 0.2 YS: % 0.2 uzama sınırı (N/mm2).
(4) El. (%): 80 mm boyda meydana gelen uzama oranı (%).
14
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Başlıca uygulamalar
Farklı kalitelere ait en karakteristik uygulamalar aşağıda verilmektedir.
Östenitik paslanmaz çelikler (% 0.015 – 0.1 C, % 17 – 20 Cr, % 7 – 25 Ni, % 0 – 4 Mo)
Başlıca uygulamalar, gıda maddelerinin de-
standart malzeme teşkil etmekte ve ev ile il-
polanması ve işlenmesi, toplu yiyecek içecek
gili kaplar ve gereçlerde geniş ölçüde kulla-
hizmeti ve hastane teçhizatı ile ilgilidir. Aynı
nılmaktadır.
zamanda kimya mühendisliği teçhizatı için
Ferritik paslanmaz çelikler (% 0.02 – 0.06 C, % 11 – 29 Cr)
% 11 Cr içeren çelikler, atmosferin orta sevi-
gereçlerinin imalatıdır. % 29 Cr içeren ala-
yede saldırgan olduğu otomobil egzoz sis-
şımlar, olağanüstü korozyon direncine sahip-
temlerinde kullanılmaktadır. % 17 Cr içeren
tirler ve esasen deniz suyu ile temasta kulla-
kalitelerin başlıca kullanım alanı, ev alet ve
nılırlar.
Dupleks östenitik-ferritik paslanmaz çelikler
En yaygın kullanılan dupleks kalite, standart
tı, kimya ve deniz dibi (offshore) mühendisli-
Avrupa gösterimi X2CrNiMo22-5-3 / 1.4462
ği teçhizatı ile ilgilidir.
olan % 0.02 C – % 22 Cr – % 5.5 Ni - % 3 Mo
alaşımıdır. Başlıca uygulamaları, kağıt imala-
Martensitik paslanmaz çelikler (C ⬎ % 0.1, % 12 – 14 Cr)
Birçok yalın karbon çeliği gibi, bu alaşımlar
bir sertlik temin etmektedir. İlgili kaliteye
su verilmiş ve menevişlenmiş halde kullanıl-
bağlı olarak, esas uygulamaları kesici aletler
maktadırlar. Bu durum, son mamulde amaç-
ve ameliyat aletleri içindir.
lanan kullanıma mükemmel uyum sağlayan
15
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
1.3 Paslanmaz çelik kalitesinin seçilmesi
Paslanmaz çelik seçimine ait çeşitli kriterler
Bir paslanmaz çelik kalitesinin seçimi, genel-
– Paslanmaz çelikleri temizlemek, dezenfek-
likle, tasarlanan uygulama için işlevsel ge-
te etmek ve sterilize etmek kolaydır:
reksinimlerin karşılanması, imal edilebilirlik
ve bu amaçla kullanılan maddelere karşı
ve maliyet etkinliğini içeren bir dizi kritere
mükemmel dirence sahiptirler (örneğin
dayanmaktadır. Genel anlamda paslanmaz
sterilize etmek için kullanılan yüksek ba-
çelikler için uygun olan temel faktörler aşa-
sınçlı buhar).
ğıdadır:
– Toplam maliyetleri düşük (mülkiyet veya
– Korozyon direnci ve genel dayanıklılık:
kullanım süreci maliyeti):
Paslanmaz çelikler çok çeşitli ortam türle-
Ekipman satın alma fiyatı ve kullanım sü-
rine karşı mükemmel korozyon direncine
reci bakım maliyetleri dikkate alındığında,
sahiptirler.
paslanmaz çelik etkin maliyetli bir malzemedir.
– Yüksek sıcaklıklarda yüksek mekanik dayanç ve düşük sıcaklıklarda olağanüstü
– Geri dönüştürülebilirlik:
dayanç ve süneklik:
Paslanmaz çelikler, başlangıçtaki malze-
Paslanmaz çelikler, sıfır altı sıcaklıklardan
mede bulunan kalite seviyesinin aynısını
1000 °C üzerine kadar çok geniş bir sıcaklık
elde edecek şekilde etkin biçimde ve %
aralığında mükemmel dayanç, süneklik ve
100 geri dönüştürülebilirler.
tokluk değerlerine sahiptirler.
Yukarıdaki kriterlerin birleşimi, paslanmaz
– Çekici görünüm:
çeliklerin aşağıdaki uygulamalar dahil olmak
Paslanmaz çelik, başlıca özelliklerinden
üzere tarımsal ürün, gıda ve meşrubat işle-
birisi uzun ömürlü görünümü olan modern
me endüstrilerinde yaygın olarak kullanımını
bir malzemedir.
sağlamaktadır:
– meyve suları,
– Uygulanmasının kolaylığı:
– bira (işlenmesi ve dağıtımı),
Paslanmaz çelikler kolayca biçimlendirilip
– çikolata,
(çekme, kenar biçimlendirme, vb.) birleşti-
– domates (hasat ve işlenmesi),
rilebilirler (kaynak, yapıştırıcı ile bağlama,
– balık (taşınması ve işlenmesi),
vb.).
– peynir (sağımdan son koşullandırmaya),
– şarap (üzüm hasadı, şaraplaştırma,
– Paslanmaz çelikler gıda maddelerinin
16
depolama).
tadını değiştirmezler:
Aynı zamanda, taşıt araçlarında (raylı taşıtlar,
Bu, tarımsal ürün, gıda ve meşrubat
vagonlar, kamyon tankları, donduruculu kon-
işleme endüstrileri için önemli bir özellik-
teynerler, otobüs gövdeleri, vb.), kimya ve pet-
tir.
rokimya mühendisliğinde, petrol endüstrisinde,
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
elektronikte (elektron tabancaları için manye-
bir örnek olduğu çok sayıda günlük nesnede
tik olmayan parçalar, cam-metal sabitleme iğ-
kullanılmaktadır.
neleri) ve inşaat endüstrisinde (perde beton-
Yukarıdaki temel kriterlere dayanarak,
lama, asansör kafesleri, yürüyen merdivenler,
aşağıda verilen uygulamalar listesi ve uygun
çatılar, duman kanalları, dış mekan mobilya-
çelik kaliteleri daha önce tarif edilen beş ana
ları vb.) de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu
paslanmaz çelik ailesine göre sınıflandırıla-
liste hiçbir şekilde eksiksiz değildir ve paslan-
rak hazırlanmıştır.
maz çelikler aralarında madeni paraların iyi
Hangi özel durumlarda bir paslanmaz çelik seçilmelidir
(beş aileye göre)
Östenitik paslanmaz çelikler (% 0.015 – 0.1 C, % 17 – 20 Cr, % 7 – 25 Ni, % 0 – 4 Mo)
• Süt depolama tankları
– X5CrNi18-10 / 1.4301
• Beyaz şarap depolama tankları
– X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404
• Küçük bira fıçıları
– X5CrNi18-10 / 1.4301
• Toplu yiyecek içecek hizmeti, hastane,
• Şehir içi ve şehirler arası otobüs gövdeleri
– X5CrNi18-10 / 1.4301
• Duman kanalları
– X5CrNi18-10 / 1.4301
– X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404
– X1NiCrMoCu25-20-5 / 1.4539
Teknolojiye bağlı olarak (sabit, esnek,
yiyecek maddelerinin taşınması, vb. için
tek veya çift duvarlı, yoğuşmalı veya
kullanılan gereçler
yoğuşmasız, yakıt tipi, vb.).
– X5CrNi18-10 / 1.4301
• Sıcak su tankları
– X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404
– X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404
– X2CrNi18-9 / 1.4307
– X6CrNiMoTi17-12-2 / 1.4571
• Eviye ve lavabo ünitesinin tamamı
– X5CrNi18-10 / 1.4301
• Bulaşık makinesi tekne kısmı ve kapak
astarı
– X5CrNi18-10 / 1.4301
• Pişirme gereçleri
– X5CrNi18-10 / 1.4301
• Çatal-bıçak-kaşık ve tabaklar
– X5CrNi18-10 / 1.4301
17
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Ferritik paslanmaz çelikler (% 0.02 – 0.06 C, % 11 – 29 Cr)
– X2CrTi12 / 1.4512
• Evle ilgili gereçler: çamaşır makinesi ve
– X2CrTiNb18 / 1.4509
kurutucu tamburları, bulaşık makinesi
tekne kısmı
• Kurutucu-kızdırıcı boruları (elektrik
– X6Cr17 / 1.4016
santralleri)
– X3CrTi17 / 1.4510
• Lavabo ve lavabo üniteleri
– X6Cr17 / 1.4016
• Buharlaştırıcı ve tekrar ısıtıcı boruları ve
– X3CrTi17 / 1.4510
şeker rafinasyon kazanları
– X3CrTi17 / 1.4510
• Çatal-bıçak-kaşık, tabaklar, tava kapakları
– X6Cr17 / 1.4016
• Duman kanalları
– X2CrMoTi18-2 / 1.4521
• Otomobil hortum kelepçeleri
– X2CrMoTi29-4 / 1.4592
– X6Cr17 / 1.4016
• Dekoratif otomobil süsleri
• Deniz suyunu tuzdan arındırma fabrikaları
– X6Cr17 / 1.4016
için kullanılan borular
– X2CrMoTi29-4 / 1.4592
– X6CrMo17-1 / 1.4113
– X6CrMoNb17-1 / 1.4526
• Taşıma bandı zincirleri
– X6CrNi17-1 / 1.4017
• Çamaşır makinesi kazanları
– X3CrTi17 / 1.4510
• Yapı elemanları, konteyner çerçeveleri,
• Sıcak su tankları
vagonlar, huniler, şehir içi ve şehirler
– X2CrTi17 / 1.4520
arası otobüs gövdeleri
– X2CrMoTi18-2 / 1.4521
– X2CrNi12 / 1.4003
• Otomotiv egzoz sistemleri
• Madeni paralar
– X6Cr17 / 1.4016 düşük karbon oranlı
Dupleks östenitik – ferritik paslanmaz çelikler
En yaygın kullanılan dupleks kalite, standart
Avrupa gösterimi X2CrNiMo22-5-3 / 1.4462
olan % 0.02 C – % 22 Cr – % 5.5 Ni – % 3 Mo
alaşımıdır. Bunun başlıca uygulamaları aşağıdaki gibidir:
• Kimya mühendisliği
– PVC fabrikaları için ısı eşanjörleri
– organik asitleri işleyen ekipman
– tanklar ve borular
• Kağıt imalatı
– basınçlı kaplar
– eczalandırma üniteleri
18
– kazanlar
– kraft hamuru kazanları
• Deniz dibi (offshore) mühendisliği
– spiral dikişli borular
– ateşe dirençli duvarlar
• Çeşitli
– elektrostatik çöktürücüler için plakalar
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Martensitik paslanmaz çelikler
(C ⬎ % 0.1, % 12 – 14 Cr)
Birçok yalın karbon çeliği gibi, bu alaşımlar
su verilmiş ve menevişlenmiş halde kullanılmaktadırlar. Bu durum, son mamulde amaçlanan kullanıma mükemmel uyum sağlayan
bir sertlik temin etmektedir. İlgili kaliteye
bağlı başlıca uygulamaları aşağıdaki gibidir:
• Bıçak ağızları
– X20Cr13 / 1.4021
– X30Cr13 / 1.4028
– X46Cr13 / 1.4034
• Kağıt endüstrisi için makas bıçakları
– X30Cr13 / 1.4028
• Kompresör membranları, yaylar
– X20Cr13 / 1.4021
• Ameliyat aletleri
– X30Cr13 / 1.4028
– X46Cr13 / 1.4034
Isıya dirençli östenitik paslanmaz çelikler
Fırın parçaları, ısı eşanjörleri
– X12CrNi23-13 / 1.4833
– X8CrNi25-21 / 1.4845
Brülörler
• Fırın çanları
– X15CrNiSi20-12 / 1.4828
• Otomobil egzoz manifoltları
– X15CrNiSi20-12 / 1.4828
– X12CrNi23-13 / 1.4833
19
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
1.4 Isıl işlem
Martensitik paslanmaz çelikler
Martensitik paslanmaz çelikler, genelde
tamamen çözündürmeye müsaade edecek
% 11.5 ile 18 aralığında krom ve % 0.15 ile
biçimde yeterince uzun olmak zorundadır.
% 1.2 arasındaki seviyelerde karbon içermek-
Takiben gerçekleştirilen ortam sıcaklığına
tedirler. Kayda değer bir uygulama alanı, kesi-
soğutma işlemi, bir dakikadan daha kısa sü-
ci aletlerin imalatıdır. Bu malzemelerin teslim
recek biçimde etkin olmak zorundadır. İnce
halindeki mikro yapıları genellikle ferrit içe-
kesitler için doğal veya basınçlı hava ile so-
risinde düzenli biçimde dağılmış karbür par-
ğutma çoğunlukla yeterli olmaktayken, yak-
çacıkları içermektedir. Buna karşın, bazı ince
laşık 5 mm’den fazla kalınlıklarda yağda hızlı
şeritler su verilmiş durumda sunulmaktadır.
soğutma gerekmektedir. Soğutmadan sonra
Dolayısıyla, örneğin kesici aletlerde kulla-
krom karbürler görülüyorsa, ya östenitleme
nımdan önce krom karbürsüz tam martensitik
sıcaklığı çok düşük veya bekletme süresi çok
bir iç yapı elde etmek için normalde su verme
kısa demektir. Bu durumda, martensitin kar-
ve menevişleme yapmak gerekmektedir.
bon içeriği azalacağından, sertlik çok düşük
Tamamen martensitik bir içyapı ortaya
çıkarmak için, metali tek fazlı östenit bölge-
cektir.
sine, krom ve karbon içeriğine bağlı olarak
Yüksek karbonlu kalitelerde, östenit oda
genelde 900 °C seviyelerinde Ac3 dönüşüm
sıcaklığına soğutulurken tamamen martensi-
noktası üzerine ısıtmak gereklidir. Cr oranı
te dönüşmez ve kalıntı östenitin mevcudiye-
% 11.5 ile 13.5 ve karbon içeriği % 0.15 den
ti genel sertliği düşürür. Dönüşüm, yaklaşık
az olan alaşımlar için Ac3 noktası 920 °C civa-
–80 °C de yapılan bir sıfır altı işlem yardı-
rında bulunmakta ve östenitleme işlemi 950
mıyla etkin biçimde tamamlanabilmektedir.
ile 1100 °C arasında gerçekleştirilmektedir.
Hızlı soğutma esnasında ortaya çıkan ısı
Karbon içeriği % 0.15 ile 0.5 arasında ve krom
şoku, gevrekleşmeye yol açabilen iç gerilme-
seviyesi % 12 ila 16 olduğunda, Ac3 850 ile
ler oluşturmaktadır. Bu nedenle, süneklik ve
900 °C arasında yer almakta ve östenitleme
tokluğu geliştirebilmek üzere, 150 ila 300 °C
işlemi yine 950 ile 1100 °C aralığında yürütül-
de birkaç saat ısıtmayı kapsayan bir gerilim
mektedir. C içeriği % 0.6 ila 1.2 ve Cr içeriği %
giderme işlemi yapılmaktadır. 400-600 °C sı-
17 ila 18 olan kaliteler için, Ac3 830 ve 860 °C
caklık aralığından kesinlikle kaçınmak gerek-
arasındadır ve su verme işlemi 1000 ve 1050
mektedir. Bu aralıkta, krom karbür çökelmesi
°C arasındaki sıcaklıklardan gerçekleştiril-
ve bununla beraber alaşımı taneler arası ko-
mektedir. Son olarak, C miktarı % 0.2’den az
rozyona hassas kılabilen kromca fakir bölge-
ve Cr miktarı % 12 ila 18 olan ve aynı zamanda
ler görülebilmektedir.
% 1.5 ila 5 Ni içeren, 950 ve 1000 °C aralığında östenitlenip Ac3 çizgisi 800 ve 900 °C arasında yer alan, dördüncü bir paslanmaz çelik
kategorisi mevcuttur.
Östenitleme sıcaklığındaki bekletme süresi kalınlığa bağlıdır ve bütün krom karbürleri
20
olacak ve korozyon direnci de zarar görebile-
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Ferritik paslanmaz çelikler
Ferritik paslanmaz çelikler metalürjik bakımdan tamamen aynı değillerdir. Çünkü, bazıları bütün sıcaklıklarda ferritik kalmakta,
yarı-ferritik adı verilen kaliteler ise yüksek
sıcaklıklarda % 30 a varan nispette östenit
oluşturabilmekte ve bu östenit soğuma esnasında martensite dönüşmektedir. Ayrıca, yarı
ferritik kaliteleri kapsayan stabilize edilmemiş
alaşımlarda 900-950 °C sıcaklık aralığında
bekletmeyi takiben gerçekleştirilen yavaş soğutma, krom karbürlerin çökelmesine ve tane
sınırlarının kromca fakirleşmesi sebebiyle
taneler arası korozyona karşı hassaslaşmaya
neden olabilmektedir. Yarı-ferritik alaşımların
sünekliği ve korozyon direnci 750 ve 850 °C
arasında ısıl işlem yaparak eski haline getirilebilmektedir. Burada ısıl işlem süresi mamul
kalınlığına bağlı olmakla beraber milimetre
başına bir veya iki dakika gibi bir değer tavsiye edilmektedir. Bunu takiben gerçekleştirilen
soğutma işlemi, özellikle 475 °C sıcaklık aralığı
civarında gevrekleşmeden kaçınmak üzere yeterince hızlı olmak zorundadır. Gerçekte, 400
ve 500 °C sıcaklıkları arasında, ferritik matriks
birbirine kıyasla yüksek ve düşük krom içeriğine sahip iki ayrı hacim merkezli kübik (h.m.k.)
faza ayrışmaktadır. Burada reaksiyon hızı 475
°C da maksimum seviyeye ulaşmaktadır. % 11
Cr içeren ferritik kaliteler buna karşı neredeyse hiç hassas değilken, % 17 Cr içeren alaşımlarında bu olgu hafif miktarda görülmektedir.
Buna karşın, % 25 Cr içeren malzemeler ise
yüksek miktarda eğilim göstermektedirler.
Cr oranı % 25’den fazla olan kaliteler, 500
ve 800 °C arasında gevrek karakterli kromca
zengin sigma fazı oluşturmaya karşı da hassastırlar. Bu faz, 1000 °C da yaklaşık yarım
saatlik bir ısıl işlem ve takiben gerçekleştirilen
hızlı soğutmayla tekrar çözelti içerisine geri
alınabilmektedir.
Yarı ferritik % 17 Cr alaşımları, 850 ve
1100 °C arasında yer alan iki fazlı bir östenit
+ ferrit bölgesine sahiptir. Alaşım bu bölgede
bekletildiği taktirde, oda sıcaklığına kadar
soğutma esnasında martensit ortaya çıkacaktır. Gerçekte, bu malzemelerde martensit
nedeniyle görülen gevrekleşme sadece görecelidir. Yalnızca korozyon direncine zarar
vermekle kalmayıp yüksek gerilmeler altında
taneler arası kırılmayı da destekleyen tane
sınırlarındaki krom karbür mevcudiyetiyle
kıyaslandığında, martensit oluşumu daha
az zararlıdır. Yarı ferritik kalitelerde (örneğin
X6Cr17 / 1.4016) krom karbür, nitrür veya karbonitrür çökeltileri sebebiyle gevrekleşme
900-950 °C üzerindeki sıcaklıklarda bekletme sonrasında ortaya çıkmaktadır. Bu olgudan, doğru dengelenmiş bir alaşım kimyası
vasıtasıyla kaçınılabilmektedir. Bunun için,
ara yer elementleri olan karbon ve azotun
toplam miktarını % 0.020’yi aşmayacak biçimde sınırlandırılmak ve bunları sıvı fazdan
katılaşma gerçekleşirken TiN nitrürler oluşturan titanyumla ve/veya niyobyumla bağlamak
zorunludur. Her iki element de katı fazda karbonitrürler oluşturmaktadır.
Ferritik kalitelere dahil edilebilecek diğer
bir alaşım grubu, yüksek sıcaklıktaki iç yapıları % 50’ye varan miktarda östenit içeren ve
ortam sıcaklığında ferrit ve % 10 martensitten
ibaret olan çift fazlı ferritik-martensitik malzemeleri kapsamaktadır. Bu alaşımlar için uygulanan ısıl işlem, son içyapıda gereken ölçüde
martensit üretmek amacıyla ihtiyaç duyulan
östenit miktarını oluşturmak üzere tasarlanmıştır. Kalıntı östenit mevcudiyetini önlemek
için, soğutma hızı 20 °C/saat den daha yüksek
olmak zorundadır.
21
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Östenitik paslanmaz çelikler
Çözündürme tavlaması
Çözündürme tavlamasının amacı, ortam sıcak-
tirilmektedir. Bu sıcaklıkta bekletme süresi,
lığında tamamen homojen bir östenitik yapı
kalınlığın milimetresi başına bir ila üç dakika
elde etmektir. Tavlama işlemi, kaliteye bağlı
seviyesinde olup bunu takiben havada veya su
olmak üzere 1000 ila 1150 °C da gerçekleş-
içerisinde çok hızlı soğutma uygulanmaktadır.
“Anti-ferrit” işlemi
Östenitik paslanmaz çeliklerde belirli bir
Bu kalıntı ferrit, 1150 °C da 36 saat bekletip,
miktarda yüksek sıcaklık delta ferrit fazı ka-
ardından fırında 1050 °C’a yavaşça soğutul-
labilir. Bu faz genel olarak zararlı olmamakla
duktan sonra ortam sıcaklığına hızla soğu-
birlikte, 550 ve 900 °C arasında sigma fazı
tularak giderilebilmektedir.
oluşumu nedeniyle gevrekleşebilmektedir.
Gerilim giderme işlemleri
Bir parçanın imalatı esnasında uygulanan
a) 200 ve 400 °C arasında bir sıcaklıkta uzun
çeşitli işlemler, ekipmanın bulunduğu ortam-
süre bekletme (kalınlığın her milimetresi
daki servis ömrü üzerinde kötü etkiye sahip
için 10 ila 20 dakika) ve takiben yavaş
olabilen iç gerilmeler üretebilirler; örneğin
soğutma. Bu işlem, herhangi bir faz
gerilmeli korozyon çatlaması gibi. Bu kalıntı
dönüşümüne yol açmama avantajına
gerilmeleri ortadan kaldırmak veya azaltmak
için iki tür gerilme giderici işlem uygulanabilmektedir:
sahiptir.
b) Taneler arası korozyona eğilimi olmayan
kaliteler için yaklaşık 850 °C da kısa süre
bekletme (kalınlığın her milimetresi için
yaklaşık 3 dakika).
22
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Dupleks östenitik-ferritik paslanmaz çelikler
Çözündürme tavlaması
Dupleks östenitik-ferritik paslanmaz çelikler
aralığında kalma süresi mümkün olduğunca
için çözündürme tavlaması işleminin amacı,
kısa tutulmak zorundadır. Molibden içeren
intermetalik fazlar veya diğer çökelti par-
kalitelerde, tehlikeli bölge 1050 °C’a kadar
çacıkları mevcut olmadan, oda sıcaklığında
uzanmaktadır. Dolayısıyla tavsiye edilen
genellikle kabaca % 50 östenit ve % 50 fer-
tavlama sıcaklığı, molibdensiz alaşımlar için
rit elde etmektir. Özellikle dupleks kaliteler
yaklaşık 1050 °C ve bu element mevcut oldu-
içerisindeki ferritin de 475 °C gevrekleşmesi
ğunda ise 1100 °C dır. Bu hatırda tutularak,
olgusuna hassas olması sebebiyle, soğuma
östenit ve ferritin gerekli hacimsel oranlarına
esnasında intermetalik fazların çökelmesin-
göre sıcaklık 1000-1150 °C aralığında seçil-
den kaçınmak gerekmektedir. Sigma fazı
mek zorundadır.
oluşma riskini sınırlamak için, 950 ila 700 °C
Kaynak sonrası ısıl işlem
Dupleks östenitik-ferritik paslanmaz çelikler
bozmaktadır. Burada, ferrit içeriğinin % 90
taneler arası korozyona karşı hassas olma-
ve üzerinde bulunmasına çok rastlanmak-
dıklarından, gerçekte kaynak sonrası ısıl iş-
tadır. Yeniden daha dengeli bir faz karışımı
lem gerektirmezler. Bununla beraber, kaynak
oluşturabilmek için “çözündürme tavlaması”
işlemi, özellikle de ilave metal kullanılmadan
bölümü altında tarif edilen bir çözündürme
yapılan tek pasolu bir proses, kaynak bağlan-
tavlaması işleminin gerçekleştirilmesi tavsi-
tısındaki östenit ve ferrit arasındaki dengeyi
ye edilmektedir.
23
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
1.5 Ticari Olarak Bulunabilir Paslanmaz Çelik Mamuller
Başlıca ayrım genellikle yassı (dünya paslanmaz çelik tüketiminin yaklaşık % 85’i) ve uzun
mamuller (dünya paslanmaz çelik tüketiminin yaklaşık % 15’i) arasında yapılmaktadır.
(Tablo 1.5.1 ve 1.5.2).
Hurda
Cr, HC – Fe Cr
paslanmaz
şarjları
çelik
Hurda
karbon
çeliği
Ferro-Nikel
(Molibden)
Tablo 1.5.1 – Rulo
haldeki paslanmaz çelik
şerit mamullerin temel
imalat yolu
Resim 3: Faaliyet halinde
bir dilme hattı
Elektrik ark ocağı
Rafinasyon: AOD konvertörü
(argon – oksijen – karbonsuzlaştırma)
Pota rafinasyonu
(stabilize edicilerin ilavesi, deoksidasyon vb.)
Tablo 1.5.2 - Paslanmaz
çelik uzun mamullerin
temel imalat yolu
Cr, HC – Fe Cr
şarjları
Hurda
paslanmaz
çelik
Hurda
karbon
çeliği
Ferro-Nikel
(Molibden)
Sürekli döküm (yassı kütükler)
Elektrik ark ocağı
Sıcak haddeleme
(sürekli band haddehanesi, Steckel haddehanesi)
Rafinasyon: AOD konvertörü
(argon – oksijen – karbonsuzlaştırma)
Tavlama ve paklama
Soğuk haddeleme (Sendzimir haddehanesi)
Tavlama ve paklama
Parlak tavlama
İnce pasolu haddeleme
Sonlama: -soğuk haddelenmiş rulolar
-boyuta kesilmiş saclar
-dilinmiş şeritler
24
Pota rafinasyonu
(stabilize edicilerin ilavesi, deoksidasyon vb.)
Sürekli döküm (kalın kütükler)
Sıcak haddeleme
(sürekli ince ve kalın çubuk haddehanesi)
Soğuk işlem (kaba taşlanmış, mekanik
işlenmiş, ince taşlanmış, çekilmiş vb. kare
çubuklar, çekilmiş teller)
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Yassı mamuller
Yassı mamuller dünya paslanmaz çelik tüke-
ve X6CrMo17-1 / 1.4113 ferritik kaliteleri sık-
timinin yaklaşık % 85’ini temsil etmektedir.
lıkla soğuk işlenmiş durumda kullanılmakta-
Bunlar, aşağıdaki alt gruplara ayrılabilirler:
dırlar. Bu durum, mekanik dayançları kontrollü soğuk işlemle önemli ölçüde artırılabilen
• Aşağıdakileri içeren rulo halde bantlar:
X10CrNi18-8 / 1.4310, X5CrNi18-10 / 1.4301
– sıcak haddelenmiş bant; kalınlığı
ve X2CrNiN18-7 / 1.4318 östenitik alaşımları
için hatta daha da geneldir.
2.0 mm’den 13.0 mm’ye kadar,
Bu farklı dayanç seviyeleri, uygun mik-
– soğuk haddelenmiş bant; kalınlığı
3.0 mm’den 8.0 mm’ye kadar olanlarla
tarlarda soğuk haddeleme yoluyla elde edil-
birlikte 1000 mm genişliğe kadar
mektedir. Sınıf C850 kabaca çeyrek haddele-
sunulabilen ve kalınlığı en düşük
me sertliğine, sınıf C1000 yarı sertliğe, sınıf
50 μm’ye kadar olan ekstra-incelikte
C1150 üççeyrek sertliğe ve sınıf C1300 ise tam
bantlar.
sertliğe, yani izin verilen maksimum soğuk
En yaygın bant genişliği 1250 mm olmakla
haddeleme indirimine karşılık gelmektedir.
beraber, bazı kalınlıklarda 1500 mm genişliğe
Bu yassı mamuller alıcıya çok çeşitli yüzey
kadar ve istisna durumlarda da 2000 mm ge-
durumlarında sunulabilmektedirler. Bunların
nişlikte olanlar bulunabilmektedir.
başlıcaları şunlardır:
• Kalınlığı 150 mm’ye ve genişliği yaklaşık
• N°. 1 sonlama, sıcak haddelenmiş bir
4000 mm’ye kadar olan saclar ve levhalar.
bandın tavlama ve paklamadan sonraki
En büyük hacmi, toplam yassı mamul kul-
yüzey durumuna karşılık gelmektedir (1D
durumu).
lanımının % 75’inden fazlasını tek başına
temsil eden soğuk haddelenmiş bantlar kar-
• N°. 2 sonlama, soğuk haddelenmiş bir
bandın tavlama ve paklamadan sonraki
şılamaktadır.
Bu mamuller, ya tavlanmış (ferritikler) veya
çözündürme işlemine tabi tutulmuş ve su ve-
yüzey durumuna karşılık gelmektedir (2D
durumu).
rilmiş (östenitikler, dupleks kaliteler) durumda veya daha yüksek akma ve çekme dayancı
elde etmek üzere soğuk işlenmiş durumda
kullanılmaktadır. Gerçekte, X6Cr17 / 1.4016
Standart
gösterim
EN 10088-2
C700
farklı soğuk işlem dereceleri için çekme
dayancı UTS (N/mm2)
C850
C1000
C1150
X6Cr17 / 1.4016
700/850
850/1000
X6CrMo17-1 / 1.4113
700/850
C1300
850/1000
X10CrNi18-8 / 1.4310
850/1000
1000/1150
1150/1300
1300/1500
X5CrNi18-10 / 1.4301
850/1000
1000/1150
1150/1300
1300/1500
X2CrNiN18-7 / 1.4318
850/1000
1000/1150
Tablo 1.5.3, en temsili
ferritik ve östenitik
kaliteler için soğuk
işlenmiş durumda
elde edilen mekanik
özellikleri vermektedir.
25
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
• N°. 2B sonlama, pürüzlülüğü azaltmak ve
parlaklığı ince-paso haddeleme yoluyla
dolayısıyla parlaklığı arttırmak için yapılan
artırılan çok düzgün bir yüzey vermektedir
“ince-paso” haddelemeden sonraki 2D
(2R durumu).
durumuna karşılık gelmektedir (2B durumu).
Yukarıdaki yüzey durumlarına ek olarak, par-
• Parlak tavlanmış sonlama, son tavlama
latılmış (2G durumları), fırçalanmış saten (2J
işleminin kontrollü bir atmosfer (bir azot-
durumları) ve dağlanmış (deri, tuval, vb. – 2M
hidrojen karışımı veya saf hidrojen) altında
durumları) gibi diğer çok çeşitli sonlamalar da
yapılması yoluyla elde edilmektedir. Bu işlem,
mevcuttur (Şekil 1.5.1).
SICAK İŞLEM
AOD
Ham
maddeler
Pota rafinasyonu
Elektrik ark ocağı
Sıcak haddeleme
Sonlanmış sıcak
hadde mamuller Sonlama haddehanesi
(paklanmamış)
Pürüzleme
haddehanesi
Bandaj haddehanesi
Sürekli döküm
Sıcak haddelenmiş rulolar 7 sonlama 5 pürüzlendirme Yeniden
standı
ısıtma fırını
standı
Taşlama
SOĞUK İŞLEM
Ferritik
Sıcak haddelenmiş ruloların işlenmesi
Kontrollü atmosfer
altında Kumlama ve paklama hattı
tavlama
Rulolar
Tavlama, kumlama ve paklama hattı
Östenitik
İmkan dahilinde ikinci haddeleme
Soğuk haddeleme +
ısıl işlem
İNCE PASO
Saclar
HADDELEME
+ SONLAMA
Şekil 1.5.1 – Paslanmaz
çelik yassı mamullerin
imalatında takip edilen
yol
26
SEVKİYAT
İnce dilinmiş şeritler
Rulolar
Soğuk
bitirilmiş
mamuller
Parlak tavlama hattı
İNCE PASO
HADDELEME
Tavlama ve paklama hattı
Sendzimir
haddehanesi
Aşındırma
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Uzun mamuller
Uzun mamuller, dünya paslanmaz çelik tüke-
lere dekoratif parlatma adı verilen işlem ya-
timinin yaklaşık % 15’sini temsil etmektedir.
pılabilmektedir. Çapları 2 den 16 mm’ye ka-
Bunlar, tipik olarak çubuklar, teller, standart
dar olan tel ve tel çubuklar çoğunlukla soğuk
kesitler (yuvarlak, kare, dikdörtgen) ve özel
perçinler (bağlayıcılar) için kullanılmaktadır.
kesitlerden (açılı demirler, U, T ve I kirişleri)
Yapı endüstrisi, çapları 2 ve 5 mm arasında-
ibarettir. Bu mamuller, sıcak haddelenmiş du-
ki telleri dekoratif amaçlarla kullanmaktadır.
rumda, imkan dahilinde kabuk giderme, kabuk
Diğer taraftan, arduvaz (kayağan taşı) kanca-
soyma, vb. gibi farklı ısıl ve mekanik işlemler-
ları 2.4 ila 2.7 mm çapındaki tellerden yapıl-
den sonra veya soğuk işlemlerden (çekme,
maktadır.
Paslanmaz çelik uzun mamullerin imala-
mekanik işleme, taşlama, parlatma, vb.) sonra
tında takip edilen yol, Şekil 1.5.2 de gösteril-
alıcıya sunulabilirler.
Yuvarlak ve köşeli çubuklardaki en yay-
miştir.
Şekil 1.5.2 – Paslanmaz
çelik uzun mamullerin
imalatında takip edilen
yol
gın çap aralığı, 2’den 45 mm’ye kadardır.
Çapı 10 mm’ye eşit ve daha ince olan mamul-
ERİTME
Depoda
otomatik
inceleme
SICAK HADDELEME
Elektrik
ocağı
Sıcak sonlama
haddehanesi
Sonlanmış sıcak
hadde mamuller
Doldurma sepeti
Hurda
Toz giderme
Elektrotlar
Sürekli
döküm
Elektrik ark ocağı
Boşaltma potası
Tekrar
ısıtma fırını
O2
Ar
AOD
rafinasyonu
Çubuk
Kalın kütükler haddehanesi
Kesme
Tekrar
ısıtma fırını
İnce
kütükler
Boşaltma potası
Pota rafinasyonu
Pürüzlendirme
haddehanesi
(ince ve kalın kütükler)
Çubuklar
Yuvarlak çubuklar
Tekrar Yuvarlak
ısıtma çubuk
fırını haddehanesi
27
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Borular
Borulardaki en geniş kategoriye, bandların
sek frekanslı indüksiyon tekniğiyle kaynak-
sürekli kaynaklanması ile imal edilenler kar-
lanmaktadır. Kaynaktan sonra genellikle par-
şılık gelmektedir. Bunlar başlıca, sıvıların ta-
latılırlar.
şınması amacıyla (“korozyon” boru sistemi),
Geniş bir yelpazede standartlaştırılmış
dekoratif amaçlar için (“dekoratif” boru siste-
boyutlar mevcuttur, en yaygın olanlar şunlar-
mi) ve yapı elemanı olarak kullanılmaktadır.
dır :
Korozyon boru sistemleri genellikle TIG
(tungsten inert gaz) yöntemi veya kalın ölçülerde plazma veya laser yöntemleri kullanılarak
sürekli kaynaklanmaktadırlar. Bu borular, hemen her zaman yuvarlak kesitlidirler.
Diğer taraftan dekoratif boru sistemleri,
yuvarlak, kare veya dikdörtgen kesitlerden
birine sahip olabilirler. Borular, yukarıda
bahsedilen üç yöntemden birisiyle veya yük-
28
• yuvarlak kesitler için : 10 ila 168.3 mm dış
çap, 0.5 ila 2.0 mm kalınlık ;
• kare kesitler için : 12 ila 80 mm kenar uzunluğu, 1.0 ila 2.0 mm kalınlık ;
• dikdörtgen kesitler için : büyük kenar uzunluğu 20 ila 100 mm; küçük kenar uzunluğu
6 ila 40 mm; 1.0 ila 2.0 mm kalınlık.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
2 Paslanmaz çeliklerle çalışmak
2.1 Kesme – termik kesme
Burada geçen “kesme” terimi, daha kar-
lanılmıştır. Kesme işlemi, makasla kesme,
maşık bir yapı üretmek amacıyla müteakip
zımbalama, dişleme, testereyle kesme vb.
biçimlendirme ve/veya birleştirme (örne-
gibi mekanik yöntemlerle ya da örneğin bir
ğin kaynakla) işlemleri için sac veya yarı
plazma torcu veya laser ışını kullanarak ter-
işlenmiş sac elde etmek üzere uygulanan
mik yöntemlerle yapılabilmektedir.
bütün farklı metotları tarif etmek için kul-
Resim 4: Hidrolik giyotin
makas
29
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Makasla kesme
Düz-bıçaklı makasla kesme
Düz-bıçaklı makasların kesme kapasitesi,
kadar olmak zorundadır. Makasla kesme iş-
genellikle yumuşak çelikler için verilmekte-
lemi sacın kenarına yakın gerçekleştirilecek-
dir. Paslanmaz çelikler, özellikle de östenitik
se, bu kural çok sıkı uygulanmak zorundadır.
kaliteler (Fe-Cr-Ni alaşımları) için daha büyük
Sac-ortası kesimler için daha büyük tolerans
kesme kuvvetleri gerekli olduğundan, verilen
mümkündür. 1.5 mm kalınlıkta sac için tav-
bir makine için müsaade edilen azami kalın-
siye edilen aralık 0.07 mm’dir. 1.5 mm’den
lık, yumuşak çelik için olan değerin yaklaşık
daha büyük kalınlıklar için 0.1 mm seviyesin-
% 70’idir. Örneğin 5 mm kalınlıkta yumuşak
de bir aralık iyi bir ortak nokta sergilemekte-
çelik sac kesme kabiliyetine sahip bir düz-
dir. Sac düzlemi ile bıçak kenar yüzü arasın-
bıçaklı makas, paslanmaz çelikler için en fazla
daki kesme açısı veya eğim, 0° 30’ den 2° ye
3.5 mm kalınlıkla sınırlanacaktır (Şekil 2.1.1).
kadar değişebilir. Çoğunlukla, 1° 30’ değeri
Bıçaklar arasındaki boşluk, ± 0.01 mm to-
uygulanmaktadır.
leransla beraber sac kalınlığının % 4 ila 7’si
Hareketli bıçak
Sıkıştırma
En fazla 2°
Destek
İş parçası
Aralık: Sac kalınlığının
% 4 ila 7’si
Şekil 2.1.1 - Düz-bıçaklı
makasla kesmenin
mekaniği
30
Sabit bıçak
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Makas bıçakları için tavsiye edilen malzeme-
Makasla kesme işleminden sonra, kesilen
ler, su verilmiş takım çelikleri veya krom ala-
kenarın incelenmesi iyi bir muayene yönte-
şımlı çeliklerdir. Bileme işlemleri arasındaki
midir. Aralık doğru olduğu taktirde, bıçak nü-
ömrü artırabilmek için bunlar parafin mumu
fuziyetine karşılık gelen düzgün kesilmiş üst
veya viskozitesi yüksek yağ ile hafifçe yağ-
kenar kalınlığın % 40’ını, alttaki kırılmış veya
lanmalıdır.
yırtılmış kısım ise geriye kalan % 60’ı teşkil
Bütün kirlenme risklerinden, özellikle de
etmelidir. Aralık çok dar ise, kırılan kısım
demirce zengin parçacıklarla kirlenmeden
bütün kenar alanını kaplamakta, buna karşın
kaçınmak amacıyla, bir takım ile paslanmaz
çok geniş olduğu taktirde ise metal aşırı lo-
çeliğin temasını kapsayan bütün işlemlerde,
kal gerinilme beraber bir çapak oluşturacak
genel olarak bıçakların sadece bu malzemele-
biçimde iki bıçak arasında akmaktadır.
rin kesilmesine tahsis edilmesi zorunludur.
Sac, dar şeritler elde etmek üzere makasla
kesilecekse, şeritlerin genişliği kalınlığının
en az 30 katı olmalıdır. Dolayısıyla, 1 mm kalınlığında bir sac için izin verilen asgari şerit
genişliği 30 mm olacaktır.
Makasla kesme ekipmanı bakımından, sac
baskı presinin sac yüzeyine zarar vermesini
(çizikler baskı izleri, vb.) engellemeye özen
göstermek zorunludur. Özellikle ince saclarda, sıkıştırma çeneleri lastikle kaplanmalıdır.
Dilme
Dilme, rulo haldeki malzemenin birkaç dar
Yatay aralık için verilen ortalama değer, şerit
şeride kesilmesi işlemini içermektedir. Bu
kalınlığının % 5’idir. Paslanmaz çelik kalite-
yönteme ait tipik bir uygulama, kaynaklı bo-
sine ve şerit kalınlığına bağlı olarak, dilme
ruların imalatı için şerit üretimidir (şerit, çok
hızı 60’dan 200 mm/dakikaya kadar değiş-
merdaneli bir biçimlendirme sistemi içeri-
mektedir. Şerit kesim kenarlarında çapak
sinde şekillendirilerek kenarları boyuna kay-
oluşmasını önlemek için, dairesel bıçaklar
nakla birleştirilmektedir). Başarılı bir kesim
üzerinde keskin bir kenar muhafaza edilme-
elde etmek için, dairesel dilme bıçaklarının
lidir. Bıçak ömrünü artırmak için çözünebilir
yatay aralıklarının ve dikey bindirme mesa-
yağ veya parafin bazlı bir yağlayıcının kul-
fesinin uygun biçimde ayarlanması şarttır.
lanılması tavsiye edilmektedir. Bıçaklar için
Pekleştirilmiş bir östenitik paslanmaz çelik
tavsiye edilen malzemeler, düz-bıçaklı ma-
veya su verilmiş haldeki martensitik bir kali-
kasla kesmedekilerle aynıdır.
te, dikey bindirme mesafesi ve şerit kalınlığı
arasında küçük bir oran gerektirmektedir.
31
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Parça çıkartma (Blanking)
Presle kesme
Şekil 2.1.2 – Dikdörtgen
sac parçalarının presle
kesilmesi
Zımba
Paslanmaz çeliklerden parça çıkarmak için,
Zımba
Sac kalınlığı
Sac kalınlığı
yumuşak çeliklere kıyasla daha güçlü presler gerekmektedir. Kesimi kolaylaştırmak
için, zımba veya kalıptan birisi merkez ve
kenar arasında yaklaşık sac kalınlığına eşit
eksenel bir mesafe farkı oluşturabilmek üzere eğik bir açıyla mekanik işlenebilir. Zımba
Kalıp
ve kalıp arasındaki boşluk, iş parçası kalınlı-
Kalıp
ğının % 5 ve 10’u arasında olmak zorundadır
(Şekil 2.1.2).
Sac parçası
Sac parçası
Döner makasla kesme
Döner kesiciler, dilme işleminde olduğu gibi
Şekil 2.1.3 – Döner
makasla kesme
birbiri üzerine binmek zorundadırlar. Bu yöntem, tank tabanları için büyük çaplı dairesel
Üst kesici
sac parçalarının veya büyük ölçekli sac parçalarının kesilmesi için kullanılmaktadır. 4
mm’ye kadar kalınlıklar için imal edilebilen
Merkezleme aleti
Dairesel
sac parçası
en büyük çap yaklaşık 2 m’dir. Genelde uygulanan aralık değeri, dilme için kullanılanla aynı seviyededir. Dairesel şekilleri imal
etmek için, kesme noktası sac parçasının
ortasına yerleştirilen bir merkezleme aleti tarafından yönlendirilmektedir. Bu mer-
Merkez mili
kezleme sisteminin sıkıştırması sonucunda
kalan baskı izi, daha sonradan giderilmek
Kesim
zorundadır veya daha iyisi vantuzlu bir yasAlt kesici
tık yardımıyla bunun meydana gelmesinden
kaçınılmalıdır (Şekil 2.1.3).
32
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Dişleme
Dişleme, mekanik bir kesme tekniğidir.
Burada malzeme, genişliği takım düzeni
tarafından belirlenen bir hat boyunca uzaklaştırılmaktadır. Takım düzeni, sabit bir ka-
Şablon
Aşağı-yukarı hareket
eden yuvarlak zımba
Sac parçası
Daire
dilimi şablonu
Dikey yönde
sabit kalıp
lıp içerisinde ileri geri çalışan bir zımbadan
ibaret olup her vuruşta hilal şeklinde kesilmiş bir parça ayırmaktadır. Dişleme gerçekte
Takımın
izlediği hat
Adım
Hilal şeklinde
kesilmiş parçalar
tekrarlanan bir zımbalama yöntemi olup, burada birbirini takip eden darbeler arasındaki
adımlar sac kalınlığına bağlı bir fonksiyon
halinde belirlenmektedir. Bir kılavuz şablon
eden zımba vuruşlarına ait izleri göstermek-
veya bir sayısal kontrol sistemi kullanarak
te olup, bunlar genellikle ince taşlama ile
hassas bir kesim hattı izlenebilmektedir.
giderilebilmektedir (Şekil 2.1.4).
Şekil. 2.1.4 - Dişleme
Kesilen sac parçası kenarları, birbirini takip
Zımbalama ve perfore etme
Zımbalama ve perfore etme, çoğunlukla
dır. Zımba ile açılmış delikler her zaman sac
saclarda delik açmak için kullanılmaktadır.
kalınlığı ile beraber artan belirli bir derecede
Burada minimum delik çapı sac kalınlığının
koniklik gösterirler.
en az iki katı ve komşu delikler arası mesafe
Yağlayıcı, sadece kesim işleminin kolaylaş-
çapın en az yarısı kadardır. Paslanmaz çelikle-
tırılması için değil aynı zamanda darbe etki-
ri zımbalamak için kullanılan kuvvetler, yumu-
siyle takımların yapışmasını da engellemek
şak çeliklerinkinden belirgin ölçüde yüksek
üzere seçilmek zorundadır.
olup, aralarındaki oran yaklaşık olarak bunla-
Kuvvet kolu ile çalışan manuel zımbalama
rın çekme dayançları nispetindedir. Çelik tipi-
makinaları, 2 mm parça kalınlığıyla sınırlı-
ne ek olarak bu kuvvetler aynı zamanda zımba
dırlar ve çok düşük bir verime sahiptirler.
ve kalıp arasındaki etkin boşluğa, aynı anda
Mekanize zımbalama presleri, genelde ço-
zımbalanacak delik sayısına ve zımbalama hı-
ğunlukla kılavuz kovanlı düz silin-
zına da bağlıdır (Şekil 2.1.5).
dirik zımbalarla donatılmışlardır.
Zımba ve kalıp arasındaki boşluk C, sıra-
Sayısal denetimli (NC) zımbalama
sıyla d ve D olarak gösterilen bunların çapları
makineleri, çok gelişkin bir verim-
arasındaki farktır ve bu nedenle C = D - d şek-
lilik sunmakta ve delik konumla-
linde verilmektedir. Rutin çalışmalar için bu
mada mükemmel bir hassasiyet
boşluk C = 0.12 t ilişkisiyle tanımlanmakta-
garantilemektedirler
dır. Burada, t iş parçası kalınlığıdır. “Hassas”
seviyesinde). Zımba deliği kenar
zımbalama için C = 0.07 t ye karşılık gelen
açısı en fazla 3° dir.
daha küçük bir boşluk kullanılmak zorunda-
Şekil 2.1.5 –
Zımbalamanın
prensibi
d
Zımba
(± 0.03 mm
D
3° en fazla
Kalıp
33
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Testereyle kesme
El testeresiyle kesme
Paslanmaz çelikler el testeresiyle kolayca
terenin yukarı kaldırılması veya üzerindeki
kesilebilmektedirler. Testere bıçağı ve metal
baskının hafifletilmesi tavsiye edilmektedir.
arasındaki temasın itme hareketi esnasında
Santimetre başına 7 ve 12 arasında dişe sahip
sağlanması zorunludur ve pekleşmeden ka-
testere bıçakları için en yüksek hız dakikada
çınmak için dönüş hareketi esnasında tes-
50 itme hareketi seviyesindedir.
Kollu testere makinesiyle kesme
Kollu testere makineleri gidip gelme şeklin-
testere bıçakları kullanılmaktadır. Bu yolla
de hareket eden dikey bıçaklara sahiptirler.
kesilebilen sac kalınlığı en fazla 2.0 mm ci-
Paslanmaz çelikler için kısa ve ince-dişli
varındadır.
Dairesel freze bıçağıyla kesme
Bu teknik, özellikle şekilli kesitlerin ve boru-
önlemek üzere korunmak zorundadır. İnce
ların hassas biçimde kesilmesi için kullanıl-
cidarlı kesitlerin deforme olmasını önlemek
maktadır. Takım, birkaç milimetre kalınlığın-
için, kesit içerisine uygun şekilli tahta gö-
da dairesel bir freze bıçağıdır. Farklı açılarda
bekler yerleştirilmelidir. Kesim profili, birkaç
kesmeyi sağlamak için takım tutucusunun
kesit veya borunun beraber bağlanmasını
değişebilen yönelime sahip olması şarttır.
temin edebildiği taktirde işlemin verimi artı-
Paslanmaz çelik parçaların yüzeyleri, sıkış-
rılabilmektedir.
tırma sistemi tarafından zarar verilmesini
Aşındırıcı diskle kesme
Bu teknik, başlıca alan kesme işlemlerinde
sınırlandırılmalıdır. Bu mümkün olmadığı
uygulanmakta ve sadece kısa kesimler için
taktirde, kesim kenarları boyunca lokal pak-
kullanılabilmektedir. İş parçasındaki ısınma-
lama ve pasivasyon işlemleri gerçekleştiril-
yı en aza indirmek ve oksitlenmeden kaçın-
mek zorundadır.
mak için, disk tarafından uygulanan baskı
Şerit testereyle kesme
34
Şerit testereyle kesme, en yaygın kesme
uyarlanmıştır. Paslanmaz çelik kalınlığı ve
tekniği olup, 0.8 den 8 mm’ye kadar metal
kalitesine bağlı olarak, şerit hızı 15’den 40
kalınlıklarında düz kesme işlemleri için iyi
m/dakikaya kadar değişmektedir. En yüksek
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
hızlar, sadece ince ölçüdeki saclarda kulla-
Şerit testere ile kesme aynı zamanda çu-
nılmakta olup, 1.5 mm’den büyük kalınlıklar
bukların kesimi için de iyi bir biçimde adap-
için uygulanan hızlar 15-30 m/dk aralığında
te edilmiş olup, ileri-geri hareketli testereye
sınırlandırılmıştır. Yağlayıcı kullanmak ge-
göre daha yüksek bir verim sağlamaktadır.
rekli değildir, fakat metal talaşını atmak ve
Bu durumda, şerit hızı genel östenitik ala-
aşırı ısınmayı önlemek için kesme bölgesi-
şım X5CrNi18-10/1.4301 için 30 m/dk’dan
ne sürekli biçimde basınçlı hava üflenmesi
başlamakta, östenitik kolay işlenir kalite
zorunludur. Verimi artırmak için, ince sac
X10CrNiS18-09/1.4305 için 40 m/dk’ya, ferri-
parçaları beraber paketlenip aynı anda kesi-
tik kolay işlenir kalite X10CrS17/1.4104 için 45
lebilmektedir.
m/dk’ya kadar artmaktadır.
Su jetiyle kesme
Bu metotta, 0.2 mm ila 0.5 mm’lik garnet taşı
meldir. Yöntem kolayca otomasyona uyarla-
veya korundum aşındırıcı parçacıkları içeren
nabilmekte olup, esnekliği sayesinde küçük
yüksek basınçta (2000 ila 5000 bar) bir su
seri kesim işlemleri için gayet uygundur.
jeti, malzeme yüzeyine dik açıda duran kalib-
Kesme hızı kalınlıkla orantılı olmadığından,
re edilmiş bir nozül içerisinden atılmaktadır.
paslanmaz çelik saclar için kullanıldığında
Yana doğru ilerleme hızı 20 cm/dk seviyesin-
verimi artırabilmek için yaklaşık 10 mm ka-
dedir. Su jeti, küçük bir çapa sahiptir ve ses
lınlığında paketler oluşturarak kesim yapmak
hızının iki ila üç katı kadar olan yüksek hızı
tavsiye edilmektedir.
sebebiyle elde edilen kesim kalitesi mükem-
Termik kesme
Oksi-asetilen torcuyla kesme
Bu yöntemden sadece konuyu tamamlamak
rikalarında tipik olarak yaklaşık 200 mm ka-
amacıyla bahsedilmektedir. Bu yöntem,
lınlığındaki sürekli döküm paslanmaz çelik
önemli ölçüde oksitlenme ve geniş ölçekte
yassı kütüklerin kesilmesinde yaygın olarak
ısıdan etkilenmiş bölge oluşturduğundan
toz-katkılı oksiasetilenle kesme kullanıl-
paslanmaz çeliklerin kesilmesine başarısız
maktadır. Bu durumda, yüzey oksidasyonu
biçimde adapte edilmektedir. Bununla bir-
ve ısıdan etkilenmiş bölgedeki metalürjik
likte, bazı durumlarda acil durum çözümü
dönüşümler önemli değildir.
de olabilmektedir. Bunun aksine, çelik fab-
35
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Plazma arkıyla kesme
Bu teknikte, metal sınırlandırılmış bir plazma jetinin çok yüksek sıcaklığı (10000 ila 20000 °C)
sebebiyle lokal olarak eritilmektedir (Şekil
2.1.6). Plazma, en yaygın elde edildiği kaynak-
Şekil 2.1.6 - Plazma
arkıyla kesmenin
prensibi
ları argon, argon-hidrojen karışımları, azot ve
basınçlı hava olan şiddetli biçimde iyonize edilmiş bir gazdır. Kullanılan gaza ve paslanmaz
çelik türüne bağlı olarak, oksitlenme derecesi
ve kenar kirlenmesi miktarı değişebilmektedir.
Genellikle, yaklaşık 0.5 mm derinliğe kadar yapılan basit taşlama, ısıdan etkilenmiş bölgenin
giderilmesi için yeterlidir. Kesme işlemi su altında gerçekleştirildiğinde, oksitlenme miktarı
azalmakta ve önemli miktarda yüksek hızlar
tenitik paslanmaz çelik saclar için tipik kesme
Su
Katot
(Toryum
katkılı W)
mümkün olmaktadır. 3 mm kalınlığındaki ösPlazma gazı
Plazma gazı
Su
– Kutup
hızı yaklaşık 3.5 m/dk dır. Dişleme yöntemi
istisna tutularak mekanik kesme yöntemleriyle
kıyaslandığında, metal kaybı fazladır. Bundan
başka, kesim kenarı dik olmayıp giderilmesi
ilave taşlama gerektiren hafif bir kenar açısına
İlerleme yönü
sahiptir. İlave taşlama, aynı zamanda ısıdan
etkilenmiş bölgenin giderilmesi için de gerek-
Nozül
mektedir.
Plazma jeti
+ Kutup
Sıçrantılar
Sıvı metal
Laser ışınıyla kesme
Laser, yoğun bir ışık demeti üreten bir cihazdır (LASER = Light Amplification by Stimulated
Gaz girişi
(CO2, N2, He)
Perfore düz ayna
Pencere
Yansıtıcı ayna
Emission of Radiation = uyarılmış ışıma yayıLaser
boşluğu
nımı yoluyla ışığın güçlendirilmesi). Kaynakta
olduğu gibi kesme için de iki tür ışın ortamı
kullanılmaktadır. Bunlar, yayınım ortamı bir
CO2-N2-He karışımı olan CO2 laserleri ve yayınım ortamı “itriyum-alüminyum-garnet” olan
YAG laserleridir. Laser ışınıyla kesme işlemi,
Odak uzaklığı
f
Laser ışını
Çap . 20 mm
Odaklayıcı
mercek
Nozül
Kesilmemiş iş parçası
Şekil 2.1.7 - CO2 laser
ışınıyla kesmenin
prensibi
36
ya yüksek hızlara ulaşmayı sağlayan sürekli
Koruyucu veya
ışın modunda, veya ısıdan etkilenmiş bölge
proses gazı
(N , O )
Odak noktası 2 2
Kesilmiş iş parçası
genişliğini sınırlayan darbeli modda uygulan-
İlerleme yönü
maktadır. CO2 laserleriyle (Şekil 2.1.7) kullanılabilen güç aralığı 0.5’den 3 kW’a kadarken,
YAG laserleri 2 kW ile sınırlandırılmıştır ve dolayısıyla kesme hızları da sınırlanmaktadır.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Laser ışınının üretim kaynağı ne olursa ol-
için, laser ışını nozül içerisinde iyi biçimde
sun, ışın ya ayna-bazlı optik bir yönlendirme
merkezlenmiş olmalı ve ışın ya iş parçası üst
sistemi (CO2 laserleri) veya optik bir fiberle
yüzeyine (ince sac) veya kalınlığın yaklaşık
(YAG laserleri) malzemeye taşınmak zorun-
üçte biri derinliğine (kalın sac) odaklanmış
dadır. Metali kesebilmek amacıyla, çapı d
olmalıdır. Tablo 2.1.1, % 18 Cr - % 9 Ni içeren
= x f/D ifadesiyle verilen bir odak noktası
östenitik paslanmaz çeliği kesebilmek için
üretmeye yönelik tasarlanan bir odaklama
kullanılan bir 1.5 kW CO2 laseriyle elde edilen
sistemi kullanılıp, enerjinin yoğunlaştırılması
performansları göstermektedir. Proses gazı
gerekmektedir. Burada, ışığın dalga boyu-
olarak azot kullanıldığında yüksek kalitede
nu (bir CO2 laseri için 10.6 μm), f odak uzak-
bir kesim elde edilmektedir, fakat bu durum
lığını ve D ise paralel ışının odaklanmadan
kesme hızının azalmasına sebep olmaktadır.
önceki çapını (bir CO2 laseri için tipik olarak
Son olarak, laser ışını ile kesmenin sade-
yaklaşık 20 mm) ifade etmektedir. Odak nok-
ce yassı saclar için değil, aynı zamanda kısa
tasının alan derinliği, x (f/D) ile orantılıdır.
borular gibi şekillendirilmiş kesitlere de iyi
Bu iki ifadenin analizi, küçük bir odak nokta-
biçimde uyarlanabileceğine işaret edilmeli-
sının kısa bir odak uzaklığı (f) gerektirdiğini
dir. Laser ışını sabit olduğundan, bir robot
ve büyük bir odak derinliği elde etmek için
kolu tarafından tutulan bir boru kesiti kolay-
de büyük bir odak uzaklığına ihtiyaç olduğu-
ca karmaşık bir profil boyunca kesilebilir. Bu
nu göstermektedir. Dolayısıyla, pratikte de
tür otomatik işlemlerin sadece yeterli miktar-
kısa (60 mm) veya uzun (300 mm) bir odak
da büyük serilerde planlanabileceği açıktır.
2
uzaklığı arasında bir uzlaşmaya varmak ge-
Örneğin, bu yöntem bazı otomobil egzoz
rekmektedir. Örneğin, yaklaşık 150 mm’lik
manifoldu imalatçıları tarafından uygulan-
bir odak uzaklığı, aşağı yukarı 0.3 mm’lik bir
maktadır.
odak çapı ve bir milimetreden daha az bir
alan derinliği sağlamaktadır.
Nispi performansları sebebiyle kesme için
çoğunlukla CO2 laserleri kullanılmaktadır.
Gerçekte, bu laserlerin yayınım ortamı % 4080 helyum, % 15-55 azot ve % 3.5-7 karbondioksit içeren bir karışımdır. “Laser ışıması”
sağlayan gaza ilave olarak, erimiş metali
dışarı atmak amacıyla nozül içerisinden ışın
çevresinde eşmerkezli biçimde enjekte edilen
koruyucu bir gaz veya proses gazı (azot veya
oksijen) verilmektedir. Oksijen kullanıldığında, metal ile egzotermik biçimde reaksiyona
girmekte ve daha yüksek kesme hızları temin
etmektedir. İyi kalitede bir kesim elde etmek
Sac kalınlığı
(mm)
Proses gazı = oksijen
1.0
2.0
3.0
6.0
Proses gazı = azot
1.0
2.0
3.0
6.0
Kesme hızı
(m/dk)
9.0
5.0
3.0
1.5
8.0
3.5
2.0
0.5
Tablo 2.1.1 - % 18 Cr - %
9 Ni içeren östenitik
paslanmaz çelik sac için
bir 1.5 kW CO2 laseri
ile elde edilen kesme
hızları.
37
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
2.2 Mekanik İşleme
Giriş
Paslanmaz çelikleri işlemek için kullanılan
sağlamışlardır. Günümüzde bunlar iki sınıfa
çok sayıda tekniğin arasında mekanik işle-
ayrılmaktadır:
me yöntemleri esasen uzun mamullerle ilgi-
• tekrar kükürt katılmış kolay işlenir (otomat)
leniyor olsa da, matkapla delme, frezeleme
kaliteler;
ve kılavuzla diş açma işlemleri çoğunlukla
• “kontrollü oksit işlemi görmüş” kolay
yassı mamuller üzerinde uygulanmaktadır.
işlenir (otomat) kaliteler. Bunların
Bahsedilen bu son işlemler, çoğunlukla vida,
mekanik işlenebilirliği, AlSiCa oksit
cıvata ve perçinle yapılan mekanik bağlantı-
kalıntılarının kontrollü dağılımı ve
lardan önce gelmektedir. Genel olarak, me-
kimyasal bileşimi ile düzenlenmiştir.
kanik işleme malzemenin kesici bir takımla
Her iki kolay işlenirlik (otomat) metodu
uzaklaştırıldığı bir şekillendirme yöntemidir.
arasındaki sinerjiyi artırmak amacıyla
Bu kapsamdaki kabiliyet her şeyden önce iş
“kontrollü oksit” işlemi, “düşük kükürtlü”
parçasının malzemesine bağlıdır. Bu ise bir
kalitelere (standartlara göre en fazla
malzeme veya bir malzeme ailesine uygula-
% 0.03 S) veya tekrar kükürt katılmış
nan mekanik işlenebilirlik kavramının doğ-
kalitelere de uygulanabilmektedir.
masına yol açmaktadır.
Her iki durumda da kimyasal bileşimin
Paslanmaz çelikler söz konusu olduğunda,
yakın kontrolü ve rafinasyon işlemleri, tala-
bu malzemeler (özellikle östenitik kaliteler)
şın kırılmasını ve mekanik işleme esnasında
zor mekanik işlenir bulunduğundan, uzun
takım/talaş arasında yağlayıcı bir tabakanın
zaman boyunca mekanik işlenebilirlik ikinci
oluşmasını sağlayan metal dışı kalıntıların
derecede önem taşımıştır. Bununla birlikte,
mevcudiyetini temin etmektedir.
çelik imalatçıları bu özelliği kontrol altına almaya çalışıp paslanmaz çeliklerin kolay işlenir (otomat) kalitelerini geliştirmekte başarı
Mekanik işlenebilirlik kriteri
Mekanik işlenebilirliği çok sayıda faktör et-
len faktörler dikkate alınacaktır. Bu durumda
kileyebilmektedir. Fakat, pratik sebeplerden
verim, kesme şartlarına ve iş parçası malze-
dolayı sadece talaşın kırılması, takım ömrü,
mesinin bu farklı kriterlere göre derecelendi-
mekanik işlenmiş yüzey kalitesi (pürüzlülük)
rilmesine bağlı olmaktadır.
ve güç tüketimi gibi kolayca izlenip ölçülebi-
38
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Farklı tür paslanmaz çeliklerin davranışları
Östenitik paslanmaz çelikler
Bu kaliteler, yüksek pekleşme hızlarına sahip-
nin yalın karbon çeliklerinden yaklaşık üç kat
tirler ve soğuk işlenmiş durumdaki dayançları
düşük olması, iş parçası/takım ara yüzünde
hızlı takım aşınması meydana getirmeye eği-
takım ömrünü azaltacak biçimde yüksek bir
limlidir. Bununla birlikte, aşırı soğuk işlenmiş
sıcaklığa yol açmaktadır. Bütün bu sebepler-
de olsa, süneklikleri takıma yapışmaya eği-
den ötürü, mekanik işlemek için tasarlanan
limli uzun çapaklar oluşturmaya yeterlidir. Bu
östenitik kaliteler % 0.15 ve 0.35 arasında
durum, takım üzerinde yığma ağız (yapışma
kontrollü kükürt içeriğine sahiptirler. Bununla
olgusu) meydana gelmesine yol açabilmekte,
birlikte, bu malzemeler bu bölümün kalan
bu ise takım üzerindeki kesme yüklerini bü-
kısmında “normal” veya “düzenli” kaliteler
yütüp sonuçta takımın kırılma riskini artırabil-
olarak dikkate alınacaktır.
mektedir. Ayrıca, bu alaşımların ısı iletkenliği-
Ferritik paslanmaz çelikler
Ferritik alaşımlar, östenitik kalitelere kıyasla
şımlara kıyasla daha düşük olmasına karşın
çok daha az pekleşme gösterirler. % 50 soğuk
uzun talaş oluşturma eğilimi ve yapışma riski
işlem gördüğünde ferritik alaşımların çekme
yüksekliğini korumaktadır. Bu nedenle, meka-
2
dayancı sadece 200 N/mm civarında artmak-
nik işlenmesi planlanan ferritik paslanmaz çe-
tayken, buna kıyasla bazı östenitiklerdeki ar-
likler hemen her zaman tekrar kükürtlenirler
2
tış 1000 N/mm den fazladır. Bununla birlikte,
(“Sülfit kalıntıları” – tekrar kükürtlenen kolay
ısı iletkenliklerinin östenitik alaşımlara kıyasla
işlenir (otomat) çelikler bölümüne bakınız).
daha yüksek ve pekleşmelerinin östenitik ala-
Martensitik paslanmaz çelikler
Bu kalitelerin pekleşme davranışı ve ısı
ve temperlenmiş olduklarından çok yüksek
iletkenlikleri, düşük alaşımlı çeliklerinkine,
dayanıma sahip olup, yüksek kesme yükleri
özellikle yapı çeliklerininkine benzemekte-
gerekli olmaktadır.
dir. Bununla birlikte, genellikle su verilmiş
39
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Metal-dışı kalıntıların etkisi
Sülfit kalıntıları – tekrar kükürtlenen kolay işlenir (otomat) çelikler
Tipik olarak % 0.15 ila 0.35 aralığındaki kasıtlı
yı, metalürji uzmanları mekanik işlenebilir-
yüksek kükürt içeriği, mekanik işlenebilirlik-
liği geliştirmek üzere başka mekanizmalar
te olağanüstü iyileştirme sağlayan doğruluğu
araştırmışlardır (“Oksit kalıntıları” bölümüne
kabul edilmiş bir tekniktir. Kükürt ilavesi, me-
bakınız). Yüksek miktarda kükürtlü otomat
kanik işleme üzerindeki olumlu etkisi açıkça
versiyonları, östenitik, ferritik ve martensitik
kanıtlanan mangan-sülfürlerin oluşmasına
olmak üzere paslanmaz çeliklerin üç ailesi
yol açmaktadır. Buna karşılık, mangan-sülfür
için de mevcut olup mekanik işlenen eleman-
mevcudiyeti özellikle çukurcuk korozyonuna
lar için en çok kullanılan kalitelerdir. Bunların
yol açan koşullar altında korozyon direncini
standart gösterimleri aşağıdaki gibidir:
belirgin biçimde düşürmektedir. Ayrıca, yük-
• X8CrNiS18-9/1.4305
sek kükürt seviyeleri sıcak çatlama riskinin
ve X6CrNiCuS18-9-2/1.4570 (östenitikler);
artması sebebiyle sıcak işlenebilirliğe ve kay-
• X6CrMoS17/1.4105 (ferritik);
naklanabilirliğe de zarar vermektedir (başlıca
• X12CrS13/1.4005
östenitik alaşımlar için). Bu nedenden dola-
ve X29CrS13/1.4029 (martensitikler).
Oksit kalıntıları
Zengin miktarda alüminyum oksit (Al2O3), silis-
temin ederler. Bundan başka, takım yüzeyinde
yum oksit (SiO2) veya krom oksit (Cr2O3) içeren-
kaydırıcı bir tabaka meydana getirerek ısınma
ler gibi sert oksitlerin çok yüksek sıcaklıklara
ve aşınmayı sınırlandırırlar. Bu tür alaşımlar
kadar deforme olmadıkları ve sertliklerini mu-
hem uzun, hem de yassı mamuller için gelişti-
hafaza ettikleri çok iyi bilinmektedir. Standart
rilmiştir. Örneğin, eşdeğer standart kaliteyle kı-
paslanmaz çelikler, içeriğinde bu tip kalıntıların
yaslandığında, bir X5CrNi18-10/1.4301 üzerinde
sıklıkla mevcut olmasından dolayı çok aşındırı-
iyi yapılmış bir “kontrollü oksit” işlemi, tornala-
cıdırlar ve kesici takımların ömrünün aşırı mik-
ma işlemleri için % 25 seviyesinde bir verimlilik
tarda düşmesine yol açarlar. Diğer taraftan, erit-
artışı sağlamaktadır. Sonuçta, tekrar kükürtle-
me ve rafinasyon uygulaması yüksek sıcaklıkta
nen kalitelerden farklı olarak bu alaşım ailesiyle
şekillenebilen karışık SiO2-CaO-Al2O3 oksitleri
mekanik işlenebilirliğin artırılması korozyon di-
elde edecek biçimde değiştirildiği taktirde, ka-
rencini kaybederek meydana gelmemekte, ko-
lıntılar mekanik işleme esnasında şekil değiştir-
rozyon direnci değişmez biçimde etkilenmeden
me kabiliyetine sahip olurlar ve talaşın kesilme
korunmaktadır.
bölgelerinde aşırı miktarda uzayarak kırılmasını
Kükürt ve şekillenebilir oksitlerin etkileri arasındaki sinerji
40
Paslanmaz çeliklerdeki mekanik işlenebi-
standart kaliteye kıyasla “kontrollü oksit”
lirliği artıran iki mekanizma birleştirildiğin-
X8CrNiS18-9/1.4305 ile mekanik işlenebilir-
de (kükürt ilavesi ve “kontrollü oksit” iş-
likte %50’ye kadar artış sağlanabildiği gö-
lemi), bunlar arasında bir sinerji olduğu ve
rülmektedir.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Kesici takımların seçilmesi
Paslanmaz çeliklerin mekanik işlenmesi için,
leştirilmesine imkan vererek kesici takımların
kesici takımların uygun biçimde seçilmesi
uygulama alanını genişletmektedir. CVD, yüksek
fevkalade önem taşımakta ve verimliliği doğ-
hızlarda kesmeye imkan veren alüminayı (Al2O3)
rudan belirlemektedir. Dört farklı malzeme
etkin biçimde uygulayabilen günümüzdeki tek
kategorisi ayırt edilebilmektedir:
prosestir. Genellikle en üste uygulanan TiN kap-
• Kaplanmış ve kaplanmamış yüksek hız çe-
lama altın sarısı renkteyken (böylece ilgili kesici
likleri (HSS);
• Kaplanmış karbürlü değiştirilebilir uçlar;
• Cermet’ler;
• Seramikler, silikon-fiber destekli değiştirilebilir uçlar.
takım ve değiştirilebilir uçları halihazırda tanınabilir kılar), diğerleri siyah ve gridir.
Cermet kelimesi, CERamic ve METal terimlerinden türetilmiştir. Cermet’ler çoğunlukla bağlayıcı görevi yapan metalik bir faz ile (Co, Ni,
Genelde, matkapla delme ve diş açma amacıyla
Mo,….) sinterlenmiş karbonitrürler içermekte-
yüksek hız çelikleri kullanılırken, paslanmaz çe-
dir. Cermet’ler geçmişte kötü termal ve kırılma
liklerin yüksek kesme hızlarında tornalanması
tokluğu sergilemekle ün yapmışlardı.
ve frezelenmesi (yüzey frezeleme) için kaplan-
Resim 5: Kaba
tornalamada kullanılan
kaplamalı karbürlü
değiştirilebilir uçlar
Son zamanlarda, daha yüksek termal tok-
mış karbürlü değiştirilebilir uçlar kullanılmakta-
Resim 6: Sonlama amaçlı
tornalama için kullanılan
kaplamalı CERMET
değiştirilebilir uçlar
dır. En sık kullanılan kaplamalar titanyum nitrür
(TiN), titanyum karbonitrür {Ti(CN)} ve alüminyum oksitten (Al2O3) yapılmıştır. Kaplamalar, iki
proses ile uygulanabilmektedir:
• Fiziksel buhar çökeltme (PVD);
• Kimyasal buhar çökeltme (CVD).
PVD kaplamalar, altlık üzerine düşük sıcaklıklarda uygulanmaktadır. Bu yöntem, kenar
dayanımını korumakta ve keskin kenarla-
luk ve daha yüksek kesme hızlarını (900 m/
rın kaplanmasına olanak vermektedir. PVD
dk ya kadar) kullanma kabiliyeti sağlayan yeni
kaplamalar daha düşük miktarda sürtünme
mikro taneli cermet kaliteleri geliştirilmiştir.
sebepli ısı üreten düzgün bir yüzeye sahip
Cermet’ler prensip olarak sonlama işlemleri için
olup, daha düşük kesme kuvvetlerine izin
kullanılmaktadır. Çoğunlukla sonlama amaçlı
verirler ve yapışmaya neden olabilen yığma
taşlama gereğini önleyecek biçimde mükem-
ağıza karşı direnç gösterirler.
mel bir yüzey temin etmektedirler. Ayrıca, dar
CVD kaplamalar, altlık üzerine yüksek sıcak-
toleransları korumak için idealdirler.
lıkta uygulanmaktadır. Bu proses, kaplamanın
Seramikler, önceden paslanmaz çelikler için
güçlü bir bağ oluşturmak üzere altlık içerisine
kullanılmamaktaydı. Fakat, değiştirilebilir uçlar
yayınmasına (difüzyona) sebep olmaktadır. CVD
için silikon fiber takviyelerin geliştirilmiş olma-
prosesi, ayrıca krater aşınması ve kenar aşınma-
sı, yüksek alaşımlı paslanmaz çeliklerin meka-
sını önleyen çok katmanlı kaplamaların gerçek-
nik işlenmesini sağlamıştır.
41
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Şekil 2.2.1 – Torna kalemlerine ait temel terminoloji
Tablo 2.2.1 paslanmaz çeliklerin farklı tipte
kesici uçlarla mekanik işlenmesinde kullanılması mümkün olan tipik kesme hızlarını vermektedir.
5
ila
15°
Yan kesici
kenar açısı
b
4
ila
10°
Tornalama
Paslanmaz çeliklerin tornalanması esnasında
iş parçası ve kesici uç yalın karbon çeliklerindekine kıyasla daha sıkı tutulmak zorundadır.
a
Paslanmaz çelik ve kaplamalı karbür kalitelerine
90°
bağlı olarak, kesme hızı 75-750 m/dk ve besle-
90°
me hızı tur başına 0.1 ila 0.3 mm (mm/tur) aralıArka kesici
kenar açısı
90°
ğında olmalıdır. “Tekrar kükürtlenmiş” ve “kontrollü oksit işlemine tabi tutulmuş” kaliteleri CVD
b
kaplamalı karbürlü kesici takımlarla keserken
a
Kesit a a
yüksek hızlar kullanılabilmektedir. Kaba torna-
Uç yarıçapı
5
ila
10°
lama için kesme hızı azaltılmalı ve besleme hızı
Kesit b b
4
ila
10°
artırılmalıdır. Sonlama işleminde ise tam tersi
geçerlidir. Tipik torna kalemi geometrileri Şekil
2.2.1’de verilmekte olup, tam değerler kesici uç
malzemesinin türüne bağlıdır.
Arka talaş açısı
Yan talaş açısı
7 ila 10°
5 ila 8°
Matkapla delme
Matkapla delme, uzun mamullerde, kalın sac-
Arka boşluk açısı
Yan boşluk açısı
larda, şerit ve plakalarda kullanılmaktadır. İnce
saclara uygulanacaksa, bunlardan birkaçını
üst üste bir arada paketlemek veya altına masif destek yerleştirmek tercih edilebilir. Küçük
Şekil 2.2.2 – Yüksek hız
çeliği matkap ucu
çaplı matkap uçları (çapı 6 mm) genellikle
yüksek hız çeliğinden, orta çaplı olanlar masif
(kaplamalı) malzemeden ve büyük çaplı olanlar
(çapı 15 mm) karbürlü değiştirilebilir uçlardan yapılmıştır. Uzun mamuller ve kalın saclar
veya plakalar için uç açısı yaklaşık 120 ila 135°,
6
ila
15°
boşluk (relief) açısı ise 6° dolayındadır. İnce
saclarda yüzey gerilmelerini azaltmak için uç
açısı 140° ye artırılıp boşluk (relief) açısı 5° ye
azaltılabilir (Şekil 2.2.2). Ucun dönüş hızı (kes-
120 ila 140°
42
me hızı), iş parçası malzemesine ve kullanılan
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Tablo 2.2.1 – Farklı
tip torna kalemleriyle
mümkün olan
paslanmaz çelik
tornalama hız aralıkları
Kesici takım
Kesme hızı (m/dk)
Cermet uçlar
Seramikler
TiN-kaplamalı karbürlü
değiştirilebilir uçlar
Kaplanmış yüksek
hız çelikleri
Kaplanmamış yüksek
hız çelikleri
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
matkap ucunun tipine bağlıdır. Tipik değerler
tavsiye edilmemektedir. Bu amaçla, kendin-
Tablo 2.2.2’de verilmektedir.
den merkezli bir matkap ucu veya bir şablon
kullanılmalıdır.
Derin deliklerin matkapla delinmesi için,
kısa bir uç ile başlamak tavsiye edilmekte-
Büyük çaplı delikler delik kesme aparatıyla
dir. Ayrıca, yağlayıcının matkap ucuna ulaş-
(trepan ile) açılmakta olup, burada yuvarlak
masına imkan tanınması ve talaşların mat-
biçimli bir oluk kesilerek geriye işlenmemiş
kap ucundaki yağlayıcı kanalları ve yüksek
bir göbek kısmı kalmaktadır. Kesici takım,
yağlayıcı basınçları (p 20 bar) sayesinde
bir, iki veya üç adet ayarlı kesici kenara sa-
dışarı atılması önem taşımaktadır. İş parçası
hiptir ve matkapla bir başlangıç deliği açma
yüzeyinin pekleşmeye uğramaması için mer-
gereğinden kaçınmak için genellikle bir mer-
kez noktasının matkap ucuyla markalanması
kezleme kılavuzuyla donatılmıştır.
Hassas delik işleme ve raybalama
Önceden oluşturulmuş deliklerin genişletilme-
ları veya değiştirilebilir uçlar kullanmaktadır.
si için iki tip işlem kullanılabilir. Bunlar hassas
Titreşim ve koniklik problemlerinden kaçınmak
delik işleme ve raybalama olarak adlandırıl-
için desteksiz çubuk uzunluğu çapının dört
maktadır. Hassas delik işleme, basit kapla-
katından fazla olmayacak biçimde sınırlanma-
malı veya kaplamasız karbürlü kesme takım-
lıdır. Uygulanan kesme hızları, aynı derinlikte-
Matkap ucu çapı
3 mm
6 mm
Tablo 2.2.2 – Matkap
ucu çapına karşılık farklı
paslanmaz çelikler için
kesme hızları
12 mm
18 mm
İş parçası malzemesi
Kesme
hızı(1)
m/dk
X5CrNi18-10 / 1.4301
“COT” (2) X5CrNi18-10 / 1.4301
“COT” (2) X8CrNiS18-9 / 1.4305
“COT” (2) X14CrMoS17 / 1.4104
X2CrNiMoN22-5-3 / 1.4462
(1)
(2)
16
20
26
35
14
Besleme(1)
mm/tur
0.09
0.09
0.17
0.30
0.09
Kesme
Besleme(1)
hızı(1)
mm/tur
m/dk
18
22
32
38
16
Delici takımı değiştirmeden 15 mm üzerinde delmek için kullanılan parametreler
COT: “Kontrollü oksit işlemine tabi tutulmuş”
0.11
0.11
0.20
0.35
0.11
Kesme
hızı(1)
m/dk
Besleme(1)
mm/tur
20
25
37
43
18
Dönüş hızı (devir/dk) =
0.15
0.15
0.24
0.42
0.15
Kesme
hızı(1)
m/dk
22
28
40
50
20
Besleme(1)
mm/tur
0.18
0.18
0.30
0.50
0.18
1000 x Kesme hızı (m/dk)
x matkap ucu çapı (mm)
43
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
ki torna kesimleri için kullanılanlardan önemli
hız çeliği raybalar kullanılmaktadır. Talaş açı-
ölçüde düşüktür. Genel bir kural olarak, nor-
sı 3 ve 8° arasında iken, sırt açısı 7° civarın-
mal paslanmaz çelikler için yaklaşık 0.5, kolay
dadır. El raybaları genellikle uca doğru incel-
işlenir (otomat) kaliteleri için ise 0.67 ila 0.75
mekteyken, makine raybaları 40° civarında
nispetinde kesme hızı azaltma faktörü uygu-
pah açısına da sahiptirler. Kolay işlenir (oto-
lanmaktadır. Desteklenmeyen çubuk uzunlu-
mat) paslanmaz çelikleri için kesme hızı, yük-
ğunun çapın dört katından az olması şartıyla
sek hız çeliği matkap ucuyla delmede kullanı-
beraber, verilen bir kesme derinliği için tor-
lanla aynıdır. Normal kaliteler için bu değer,
nalamada kullanılan besleme hızlarının aynısı
matkapla delmeye kıyasla 0.67 veya hatta 0.5
kullanılabilir. Durum bu olmadığında, tornala-
lik bir faktör kullanarak azaltılmak zorunda-
mada uygulanan besleme hızlarına 0.67’lik bir
dır. Besleme hızları çoğunlukla rayba çapına
azaltma faktörü uygulanmalıdır.
bağlıdır. Bunlar genellikle 3 ila 4 mm’lik bir
Raybalamada, son ölçüye getirme pasosu
çap için 0.10 ila 0.20 mm/tur ve 8 ila 12 mm
için genellikle helezon veya düz yivli yüksek
çaplar için 0.3 ila 0.5 mm/tur seviyesindedir.
Frezeleme
Genel anlamda yüksek kesme kuvvetleri
ve düzenli malzemelerde 50 ve 150 m/dk ara-
sebebiyle güçlü makineler gerekmektedir
sındaki kesme hızlarının kullanılması müm-
ve özellikle aşağıdan yukarı veya yukarıdan
kündür. Besleme hızları, kesici çapına bağlı
aşağı frezeleme için parçadaki oynamanın
olarak 0.012 ve 0.125 mm/tur/diş arasında
elimine edilmesi önemlidir. Tornalama için
değişmektedir. Değiştirilebilir karbür uçlarla
olduğu gibi, kaplamalı karbürlü kesici takım-
donatılan alın frezelemedeki kesme hızları,
ların veya değiştirilebilir uçların kullanılması
kolay işlenir (otomat) kalitelerinde 80 ila
tavsiye edilmektedir. Karbürlü parmak freze
400 m/dk ve standart alaşımlarda 50 ila 300
takımlarla, kolay işlenir (otomat) kalitelerde
m/dk civarındadır. Besleme hızları, 0.05 ve
90 ve 200 m/dk arasındaki kesme hızlarının
0.20 mm/tur/diş arasında bulunmaktadır.
Kılavuz çekme
Östenitik paslanmaz çelikler için özellikle küçük
daha büyük çaplar için dört-yivli kılavuzlar kul-
çaplı deliklerin bulunduğu durumlarda kılavuz
lanılmalıdır. Talaş kaldırma açıları genellikle 10
çekme işlemi zordur. Kesintisiz ince lifler halin-
ve 15° arasında olup, kesme hızları 5 den 30
de talaş oluşturma eğilimi, takımın kırılmasına
m/dk’ya kadar değişmektedir. Yoğun yağlama
sebep olabilmektedir. Riski sınırlandırmak
gereklidir. Yüksek basınç uygulanması, talaşın
amacıyla, küçük çaplar için üç-yivli kılavuzlar,
uzaklaştırılmasını kolaylaştırmaktadır.
Diş açma
44
Dişlerin mekanik olarak işlenmesi için birkaç
Tek noktadan diş açmak için kullanılacak kes-
metot kullanılabilir:
me hızları, kolay işlenir (otomat) kalitelerin
• İndekslenebilir bir karbürlü değiştirilebilir
tornalanması için kullanılanların üçte ikisi,
uç veya bir yüksek hız çeliği takım ile
normal kalitelerin tornalanması için olanın ise
tornada tek noktadan diş kesme.
yarısı kadardır. Diğer diş açma işlemleri için
• Pafta veya kılavuzla diş açma.
yüksek hız çeliği takımlarla elde edilen kesme
• Silindirik kalıpla diş haddeleme.
hızları 5 ve 25 m/dk arasındadır.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
2.3 Soğuk şekillendirme
Bükme
Genel bakış
Paslanmaz çeliklerin bükülmesi için kullanı-
geri yaylanmanın da büyük olması sebebiyle,
lan prosedürler ve ekipman, yumuşak çelikler
yumuşak çeliklerinkine kıyasla bükme açıları
için kullanılanlara benzemektedir. Bununla
önemli ölçüde modifiye edilmek zorundadır.
birlikte, östenitik kaliteleri (yani, önemli
Tavlanmış durumda, en küçük bükme yarı
miktarlarda hem krom hem de nikel içerenle-
çapı sac kalınlığına eşitken, soğuk işlenmiş
ri) bükmek için gerekli güç, yumuşak çelikler
malzemeler için bükme yarıçapını kalınlığın
için gerekenden % 50 ila 60 oranında daha
yaklaşık altı katı kadar artırmak zorunludur.
yüksektir. Ayrıca, östenitik çeliklerde elastik
Paslanmaz çelik sac yüzeylerinin korunması
Paslanmaz çelik saclar, çoğunlukla yüzeyle-
parçalarda buna izin verilmemektedir. Sac
ri korumasız biçimde takımlarla (ıstampa ve
yüzeylerinin hasar görmesini engellemek
kalıp) doğrudan temas altında bükülmekte-
için, takım ve iş parçası arasına yaklaşık 1
dir. Bükme esnasındaki sürtünme çizilmeye
mm kalınlıkta bir lastik (lateks) tabakanın
sebep olmakta veya kayma hareketi bulun-
yerleştirilmesi tavsiye edilmektedir (Şekil
maması durumunda takım yüzeylerindeki
2.3.1). Paslanmaz çelik sacların geçici bir
kusurlar sebebiyle izler meydana gelmekte-
yapışkan koruyucu filmle birlikte sunulması
dir. Böyle bir uygulama, görünmez yapısal
giderek yaygınlaşmaktadır. Bu film, bükme
parçalar için kabul edilebilir olsa da, deko-
işleminden sonra, ekipmanı servise almadan
ratif parçalarda veya gıda işleme ve kimya
hemen önce uzaklaştırılabilmektedir.
mühendisliği uygulamaları için tasarlanan
Istampa
Lastik veya
Istampa
yapışkan filmden
ibaret ara şerit
Lateks
1 ila 1.5 mm kalınlığında
Yuvarlatılmış
açılar
Çelik
kalıp
Şekil 2.3.1 – Kullanımda
görünecek olan yüzeyi
korumak için lastik
bir ara şeritle beraber
bükme
45
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Elle bükme
İç bükme yarıçapı ilgili sacın kalınlığından
az olmamak koşuluyla, paslanmaz çelikler
zorlukla karşılaşmadan bükülebilirler.
Mekanik bükme presi ile bükme
Temizlik ve takımların yüzey kalitesi ile ilgi-
imalatı için elverişlidirler. Prensipte, bu ma-
li basit önlemleri almak koşuluyla, bükme
kineler keskin açılarda büküm yapamazlar;
presleri paslanmaz çelik sacların bükülmesi
iç bükme yarıçapı en az sac kalınlığının iki
için tamamen uygundur. Bükme presleri ge-
katı civarında olmaktadır. Elle çalışan bazı
nellikle kullanılabilir uzunluk olarak 3 m ve
bükme presleri halen daha mevcut olmakla
maksimum kalınlık olarak 3 mm seviyesiyle
birlikte, çoğunluğu motor tahriklidir.
sınırlıdır. Bunlar, değişken kesitli profillerin
Hidrolik bükme presi ile bükme
Hidrolik preslerin kullanılması, bükme işle-
kemmeldir. Paslanmaz çelik sacların hidrolik
minde büyük esneklik ve uygun bir düzenlilik
presle bükülmesi için yaygın olarak kullanılan
temin etmektedir. Bu tip makineler, çeşitli ka-
dört metot vardır:
litede paslanmaz çelik sacların profil, panel ve
• açık kalıpta bükme;
duvar malzemesi imal etmek üzere bükülmesi
• kapalı kalıpta bükme;
için uygundur. Bunlar rutin biçimde inşaat ve
• kapalı kalıpta bükme ile beraber açı
dekoratif uygulamalar için kullanılan malzemelerin bükülmesinde kullanılmaktadırlar.
dövme;
• lastik yastıkla bükme.
İyi durumdaki takım setleri ve doğru biçimde
korunan yüzeylerle elde edilen sonuçlar mü-
Açık kalıpta bükme
Bu yöntemde sac, kalıp üzerinde iki noktadan
desteklenmekte ve ıstampa burnu bu destekler arasında baskı uygulamaktadır (Şekil
2.3.2). Istampa, sacı kalıp tabanına veya kenarlarına karşı bastırmamakta, ancak önceden
belirlenen bir mesafede durmaktadır. Bükme
Istampa
açısına bağlı olarak, çoğunlukla U-şeklinde
60°-90°
Açık kalıpta
Bükme
Kısmi
açık kalıpta
bükme
bir kalıp seçilmektedir. Elastik geri yaylanmaya izin vermek gerekmektedir. Bu metotla,
aynı bükme takımlarını kullanarak kalın sacları farklı açılara bükmek mümkündür. Fakat, iç
bükme yarıçapı her zaman büyük olmakta ve
garanti edilememektedir.
Şekil 2.3.2 - Açık kalıpta
bükmenin prensibi
46
Yuvarlatılmış
açılar
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Kapalı kalıpta bükme
Bu durumda, ıstampa ya da bıçak sacı kalı-
Örneğin, elastik geri yaylanmaya müsaade
bın kenarlarına ve tabanına karşı bastırmak-
etmek amacıyla, 90° etkin bükme açısı için,
ta, fakat çekme gerinimi oluşturmamaktadır.
85 ve 89° arasında bir açıya sahip V-şekilli bir
Sonuçta iş parçası, takımın şeklini almaktadır.
kalıp kullanılmak zorundadır. V’nin ağzındaki
İç bükme yarı çapı genellikle sac kalınlığına
açıklık, ince ölçülü saclarda sac kalınlığının 4
eşittir (Şekil 2.3.3). Bu yöntem, istenilen bük-
ila 5 katı, orta ölçülülerde (yaklaşık 2 mm) ise
me açısı ve yarıçapına göre uyarlanarak me-
kalınlığın 6 ila 8 katı olmak zorundadır.
kanik işlenmiş takımlara ihtiyaç duymaktadır.
Kapalı kalıpta bükme ile beraber açı dövme
Bu metotta, bükme iki basamakta uygulanmaktadır. Bunların birincisi, istenilen açıyı
elde etmek için açık kalıpta bükmeye karşılık gelmektedir. İkinci basamakta ise, büküm
Şekil 2.3.3 - Kapalı
kalıpta bükme
90°
noktasını biçimlendirmek ve elastik geri yaylanmayı azaltmak veya gidermek için ıstampa
0.
8
m ila
m
88°
hızla düşerek büküm noktasına keskince çarp-
Elastik
geri yaylanma
r=
ile aynıdır. Bu yöntem, 1.5 mm kalınlığa kadar
ka
lın
lık
3
maktadır. Burada bükme açısı, ıstampanınki
paslanmaz çelik sacların hassas biçimde bükülmesi için kullanılabilmektedir. İç bükme
6 ila 8 ×
kalınlık
yarıçapı sac kalınlığının yarısı kadar küçük
olabilmektedir (Şekil 2.3.4). Bununla birlikte,
darbe sacı lokal olarak deforme etmekte ve
hatta boyun verme başlangıcına dahi neden
olabilmektedir. Dolayısıyla büküm yeri, zayıf
bir noktadır.
Istampa
Istampa
Sac
kalınlığı
Keskin
açı
V 5 ila 6 ×
90° V kalıp
kalınlık
Şekil 2.3.4 – Kapalı
kalıpta bükme ile
beraber açı dövme
47
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Lastik yastıkla bükme
Şekil 2.3.5
a – Lastik yastık
üzerinde V-büküm
b – Lastik yastık
üzerinde yuvarlak
büküm
Sac yüzeylerinin zarar görmemesi gerektiği
almakta ve dekoratif uygulamalarda kullanı-
hassas çalışmalar için, bükme işleminin uy-
lanlar gibi karmaşık parçaların ve kesitlerin
gun sertlikte (Shore) lastik yastıktan oluşan
bükülmesini olanaklı kılmaktadır. Bu metot,
bir kalıp içerisinde gerçekleştirilmesi tavsiye
kalınlığı genellikle 0.4 ve 1.5 mm arasında
edilmektedir. Gerçekte, lastik yastık kon-
olan paslanmaz çelik saclar için kullanılmak-
vansiyonel sertleştirilmiş çelik kalıbın yerini
ta olup başlıca iki avantaja sahiptir:
a) bir tek lastik kalıbın çok sayıda pahalı
çelik kalıbın yerine geçmesi mümkündür;
b) yastıkla temas altındaki sac yüzeyi,
Çelik ıstampa
Çelik ıstampa
takiben yapılan pahalı polisaj işlemlerine
gerek bırakmayacak biçimde mükemmel
durumda kalmaktadır.
İçi boş
yastıklar
Lastik “çubuk”
a
Bu metodun sunduğu olasılıklar, V büküm
Destekli
veya serbest
için Şekil 2.3.5a’da ve yuvarlak kesitli bir büküm için Şekil 2.3.5b’de gösterilmiştir.
b
Şekillendirilmiş sacda oluşturulan uzunluğun hesaplanması
Bükme esnasında metal serbestçe aktığın-
saclarda oluşan alanın hesaplanmasında
dan, iç fiberler baskı altında olup kısalmakta,
kullanılmaktadır. Kalınlığı 1 mm’den ince
dış fiberler ise çekme altında olup uzamakta-
olan saclar için hesaplama, en içteki fiberi
dır. Sadece nötral fiber boyunu değiştirme-
temel almaktadır.
mektedir ve dolayısıyla orta ve ince ölçüdeki
Elastik geri yaylanma
Elastik geri yaylanmanın derecesi, ilgili pas-
ğına eşit olduğunda, tavlanmış durumdaki
lanmaz çeliğin kalitesine, mekanik özellik-
X5CrNi18-10 / 1.4301 kalite için takım açısı
lerine, özellikle soğuk işlem miktarına ve
istenilen bükme açısının 0.97 katı olmak zo-
bükme yarıçapı, açısı ve de sac kalınlığını
rundadır. Aynı malzemenin yarı sert durumu
içeren bükme geometrisine bağlıdır. Bu pa-
için bu oran sadece 0.90’dır.
rametreleri temel alan ve yüklerin kaldırılmasından sonra istenilen kalıcı bir miktarda
bükme açısı üretmek için gerekli olan ıstampa ve kalıp açılarını belirleyen ilişkiler mevcuttur. Örneğin, eğrilik yarıçapı sac kalınlı-
48
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Üç-merdaneli bükme
Genel özellikler
Üç merdaneli bükme makineleri saclardan
makineler genellikle paslanmaz kaliteler için
silindir gibi parçalar imal etmek için kullanıl-
de kullanılabilmektedir. Fakat, kapasiteleri
maktadır. Yumuşak çelikler için tasarlanan
% 30 civarında azalmaktadır.
Üç-merdaneli bükme işlemi
Kıvırma işleminden önce, sacın makine içeri-
kesitin 1/8 ve 1/6’sı arasını kapsayan bir iç
sine yerleştirilecek kenarı genellikle bir pres
bükme merdanesi tarafından ayarlanmakta-
içerisinde silindirik bir ıstampa kullanılarak
dır. Meydana gelen alan, bükme için kullanı-
bükülüp hazırlanır. Çoğunlukla kullanılan
lan yolun aynısıyla hesaplanmaktadır.
piramit tipi makinelerde silindirin yarıçapı,
Sac çekme
Prensibi ve teorik esası
Sac çekme, yassı sac ya da sac parçalarından
Deformasyon esnasında hacim korunduğun-
içi boş nesneler imal etmek için kullanılan bir
dan, ε1 + ε2 + ε3 = 0.
şekillendirme operasyonudur. Bu, metalin
Sac çekmede, başlıca iki deformasyon
farklı çekme ve basma yükleme kombinasyon-
modu ayırt edilmektedir. Bunlar, sac parça-
ları içeren birkaç evreden geçtiği karmaşık bir
sının sac baskısı ve kalıp arasında sıkıştırıl-
işlemdir. Bir sac elemanındaki toplam gerinim
durumu, doğru biçimde üç ana yöndeki gerinimler cinsinden tarif edilebilmektedir:
• “boyuna” yönde (esas metal akışına
paralel yönde):
ε1 = ln(l/l0), burada l0 elemanın başlangıç
uzunluğu ve l son uzunluğudur;
Istampa
Istampa
desteği
Sac baskısı
Sac baskısı
• “enine” yönde, (sac düzleminde, esas
metal akışına dik yönde):
ε2 = ln(w/w0), burada w0 elemanın başlangıç
genişliği ve w son genişliğidir;
• kalınlık yönünde:
Istampa
Parça
R
ε3 = ln(t/t0), burada t0 elemanın başlangıç
kalınlığı ve t son kalınlığıdır.
Sac
parçası
Kalıp
Kalıp
Şekil 2.3.6 - Germe (iki
eksenli genişletme)
şekillendirme modu:
sac parçası, kalıp ve
sac baskısı arasında
sıkıştırılmıştır.
49
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
dığı iki eksenli genişletme veya germe (Şekil
yarı-küresel bir buruna sahipken, sac çekme
2.3.6) ve metalin kalıp ile sac presi arasın-
modunda ıstampa burnu düzdür. Şekil 2.3.8,
dan kayarak parçanın duvar veya kenarlarını
çeşitli çekilebilirlik testleri (Swift, Erichsen,
oluşturduğu sac çekme veya düzlemsel ge-
vb.) ile imal edilen kaplarda ortaya çıkan esas
rinimli baskı (Şekil 2.3.7) şeklinde sıralana-
deformasyon modlarını göstermektedir.
bilirler. Germe modunda silindirik ıstampa
Bir parçada, şekillendirme esnasında ve
sonrasında meydana gelen deformasyonlar
en doğru biçimde, dikey ve yatay eksenleri
ε1 ve ε2 esas gerinimleri olan iki-boyutlu bir
diyagramda gösterilebilen ilgili gerçek geri-
Istampa
Sac baskısı
desteği
R
nimler tarafından verilmektedir. Germe bölIstampa
desteği
gesi kabaca ε1 = ε2 ve ε1 = -2ε2 çizgileri ara-
Sac baskısı
desteği
sında kalan alan ile tanımlanmaktadır. Sac
çekme bölgesi ise yaklaşık olarak ε1 = -2ε2
Sac
baskısı
Şekil 2.3.7 – Derin
çekme şekillendirme
modu: sac parçası, kalıp
ve sac baskısı arasında
kaymaktadır.
Kalıp
Kalıp
yatağı
Istampa
ve ε1 = -ε2/2 çizgileri arasındaki alan ile
tanımlanmaktadır. Sac çekme modunda, en
Kalıp
belirgin özellik kenarın en üstünde kalınlığın artmasıdır (ε3 0). Buna karşın germe
Sac parçası
Kalıp
yatağı
Parça
R
Sac
baskısı
modunda metal, ıstampa burnunun altında
incelme eğilimi göstermektedir (ε3 0).
Çıkarma
plakası
Derin
1 0 çekme
2 0 (Swift testi)
3 0
1
Yalın
çekme
gerinimi
Karışık
Mixed
hemispherical
yarı küresel
kap
cup(Swift
(Swift testi)
test)
1 0
2 = 0
3 0
50
Germe • Erichsen
• Olsen
• Jovignot
• Bulge
2
=
Yarı küresel
Hemispherical
kap
cup
1
1 =
– 1/
2
2
Düz tabanlı
silindirik kap
Şekil 2.3.8 – Farklı
tipte kap çekme
testleriyle gösterilen
sac çekmedeki esas
deformasyon modları.
1 0
2 0
3 0
2
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Swift testinde, yuvarlak biçimli bir sac parçasının sac presi ve kalıp arasından 33 mm çaplı
düz burunlu bir mandrel hareketiyle kayması
sağlanmaktadır. Bu metot, çekmenin hatasız
Avrupa gösterimi: EN 10088-2
Adı
Numarası
X6Cr17
1.4016
X3CrTi17
1.4510
X5CrNi18-10
1.4301
LDR (sınır çekme oranı)
(limiting drawing ratio)
2.05–2.10
2.15–2.25
2.00–2.05
biçimde tamamlanabilmesi için gereken sac
parçası çapı ile sabit mandrel çapı arasındaki
nan işi temsil etmektedir. Eğrinin herhangi bir
en büyük oran olarak tanımlanan sınır çekme
noktasındaki eğim, pekleşme hızına karşılık
oranını (LDR) belirlemek üzere kullanılmaktadır
gelmektedir. Gerçek gerilme-gerçek gerinim
(LDR = maksimum sac parçası çapı/mandrel
eğrisi genellikle σ = f(ε) = kεn ilişkisi ile tarif
çapı). Tablo 2.3.1’de verilen sonuçlar, önceden
edilmektedir. İlişkideki üs değeri n, pekleşme
dikkate alınan kaliteler için elde edilmiştir.
katsayısı olarak adlandırılmaktadır. Pekleşme
Östenitik paslanmaz çeliklerin (Fe-Cr-Ni ala-
katsayısı, bir gerinim aralığı boyunca sabit
şımları) toplam sac çekilebilirliği kapasiteleri-
olması ve ln σ = f(ln ε) eğrisinin eğiminden
nin ferritik kalitelerden (Fe-Cr alaşımları) daha
belirlenebilmesi sebepleriyle soğuk sertleşme
iyi olmasına karşın, tablo titanyumla stabilize
davranışının uygun bir ölçüsüdür. Ayrıca, yas-
edilmiş % 17 Cr alaşımının mükemmel perfor-
sı numuneler üzerindeki çekme testleri için,
mansını göstermektedir. Çekilen bu tip parça-
boyuna yöndeki deformasyona (ε1) ek olarak,
lar için, daha pahalı östenitik kaliteler yerine
genişlik (ε2) ve kalınlık (ε3) yönlerindeki gerçek
bu ferritik malzeme sıklıkla kullanışlı bir alter-
gerinimler de ölçülebilmektedir. Son iki değer,
natif olabilmektedir.
r = ε2/ε3 ile verilen orantısal bir ilişki göster-
En yaygın olarak kullanılan çekilebilirlik tek-
mektedir. Burada, r parametresi gerinim oranı
nikleri, germe modu için Erichsen testi ve sac
olarak bilinmektedir. Bu, bir metal sacın şekil-
çekme modu için ise Swift testidir. Erichsen
lendirme operasyonu esnasındaki kalınlaşma
testinde sac parçası, kalıp ve sac baskısı ara-
veya incelme eğilimi için iyi bir gösterge teşkil
sında iyice sıkıştırılır ve metal yırtılmadan
etmektedir. Sonuçta, r 1 olduğunda metal
hemen önce boyun verme başlangıcına kadar
kalınlaşmak yerine incelme eğilimi göstere-
deforme edilerek bu noktadaki çekme derinli-
cektir. Buna karşın, r 1 olduğunda ise tersi
ği veya “Erichsen sapması” ölçülür.
doğru olacaktır.
Tablo 2.3.2, 0.8 mm başlangıç sac kalınlı-
Plastik gerinim oranı genellikle sac haddele-
ğına sahip aynı kaliteler için Erichsen sapma-
me yönüne göre meydana gelen deformasyon
larını vermektedir. Östenitik kalite X5CrNi18-
yönüne bağlıdır. Sac biçimli bir malzemenin
10’un bu deformasyon modundaki mükemmel
anizotropisini tanımlayabilmek için haddele-
performansı açıkça görülmektedir.
me yönüne göre 90°, 45° ve 0° açılardaki r
Daha temel bir bakış açısından, paslanmaz
çeliklerin şekillendirmeye yönelik kabiliyetleri
Tablo 2.3.1 – 0.8 mm
kalınlığındaki yuvarlak
sac parçaları üzerinde
Swift testiyle belirlenen
sınır çekme oranları
(LDR).
değeri ölçülmektedir. Anizotropi katsayıları
aşağıdaki gibi tanımlanırlar:
Tablo 2.3.2 - 0.8 mm
kalınlıktaki ferritik ve
östenitik paslanmaz
çelik sac parçalarının
Erichsen sapmaları.
çekme testi ile belirlenen gerçek gerilme-gerçek
gerinim eğrisi σ = f(ε) ile saptanabilmektedir.
Bu eğri özellikle pekleşme davranışını açığa
çıkarırken, eğrinin altında kalan alan verilen
miktarda deformasyonu üretmek için harca-
Avrupa gösterimi: EN 10088-2
Adı
Numarası
X6Cr17
1.4016
X3CrTi17
1.4510
X5CrNi18-10
1.4301
Erichsen sapması
(mm)
8.7
9.6
11.5
51
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
• normal gerinim oranı:
normal gerinim oranı rn ve Erichsen (germe)
rn = (r0 + r90 + 2 r45)/4
ile Swift (çekme) testleri arasında oldukça iyi
• düzlemsel gerinim oranı:
bir karşılıklı ilişki mevcuttur.
r = (r0 + r90 - 2 r45)/2
Ana deformasyon modunun germe olduğu
İkinci ilişki, paslanmaz çeliklere ait davranışı
şekillendirme operasyonlarında, yüksek bir n
her zaman doğru biçimde tarif etmemekte-
değerine sahip bir malzemenin seçilmesi ter-
dir. Bu amaçla, çoğunlukla aşağıdaki formül
cih edilebilir. Bunun tersi, çekme modu ağır
tercih edilir
bastığında malzemenin yüksek bir normal
r =[(r0 - rn)2 + (r90 - rn)2 + (r45 - rn)2]½
gerinim oranına rn sahip olması gerekmek-
Normal gerinim oranı rn sac çekme modunda-
tedir. Gerçekte, n ve rn parametreleri mal-
ki deformasyon kabiliyeti için iyi bir gösterge
zemenin esas genel karakteristikleriyken,
teşkil ederken, düzlemsel gerinim oranı r
çekme esnasında lokal olarak kritik durum
ise çekme esnasında meydana gelen “kulak-
ortaya çıkmaktadır (boyun verme ve kırılma).
ların” yüksekliği ile ilişkilendirilebilmektedir
Dolayısıyla, n ve rn in önemi ve faydası sa-
(Şekil 2.3.9). Genelde, pekleşme katsayısı n,
dece görecelidir. Bunlar farklı malzemelere
ait deformasyon davranışının ve dolayısıyla
Şekil 2.3.9 - Farklı
paslanmaz çelik
kaliteleri için kulak
oluşturma eğilimleri
çekilebilirliğinin bir göstergesini teşkil etmektedirler. Fakat belirli bir problemi analiz
etmekte yetersiz kalmaktadırlar. Tablo 2.3.3,
çekme için kullanılan başlıca ferritik ve öste-
Swift kabı(*)
h
33 mm
H
nitik paslanmaz çelik kaliteleri için karakteristik n, rn ve Δr değerlerini vermektedir.
Yukarıda bahsedilen lokal olay (boyun
verme, kırılma) birkaç nedene sahip olabilir.
(*)–Başlangıçtaki sac parçası çapı: 62.5 mm
Kulak oluşturma indeksi (%) =
H–h
H+h
Avrupa
gösterimi
Adı
No
X6Cr17
1.4016
X3CrTi17
1.4510
X5CrNi18-10 1.4301
r
0.50
0.35
0.45
200
Kulak
oluşturma
indeksi (%)
8—12
4—6
5—7
Bunlardan bazıları, tane boyutu, kalıntıların
ve/veya çökeltilerin ebatları ve dağılımları
ve de yağlayıcı tutmayı etkileyen yüzey pürüzlülüğü gibi mikroyapısal parametrelerle
ilişkilidir. Daha teknolojik olan diğer faktörler
çoğunlukla daha kararlı bir rol oynamaktadır.
Bunlar arasında en önemlileri, ıstampa ve kalıp arasındaki boşluk, sac baskı presinin uyguladığı basınç, ıstampa ve kalıp çapı, takım
özellikleri ve yüzey kaliteleri, ve son olarak da
Tablo 2.3.3 – Farklı kaliteler için normal ve düzlemsel gerinim oranları ve pekleşme
katsayıları
Avrupa gösterimi: EN 10088-2
Adı
Numarası
X6Cr17
1.4016
X3CrTi17
1.4510
X5CrNi18-10
1.4301
52
rn
r
n
1.1/1.6
1.6/2.0
1.0/1.3
0.50
0.35
0.45
0.20/0.25
0.22/0.28
0.50/0.70
yağlayıcı tipidir.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Şekillendirme sınır eğrileri
1
Şekillendirme esnasındaki ve sonrasındaki lokal deformasyonlar, boyuna yöndeki ε1
(yuvarlak şekilli parçalarda radyal gerinim
0,7
için bazen εr gösterilir) ve enine yöndeki ε2
0,6
(yuvarlak şekilli parçalarda çevresel gerinim
için εc) asal gerçek gerinimleri cinsinden ta-
çeşitli kombinasyonları şekillendirme sınır
=
1
– /1
2 2
Kırılma
0,4
rif edilmektedir. Boyun verme veya kırılma
başlangıcına yol açan bu iki asal gerinimin
=
1
0,5
Boyun
verme
0,3
2
0,2
eğrileri adı verilen bir diyagram üzerinde çi-
0,1
zilerek gösterilebilmektedir. Şekil 2.3.10 ve
2.3.11 sırasıyla % 17 Cr ferritik kalite X6Cr17
/ 1.4016 ve % 18 Cr - % 9 Ni östenitik alaşımı
2
–0,6 –0,5 –0,4 –0,3 –0,2 –0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
X5CrNi18-10 / 1.4301 için bu tür eğrileri göstermektedir. Sac çekmede sadece pozitif uza-
Şekil 2.3.10 - X6Cr17
/ 1.4016 için
şekillendirme sınır
eğrileri
malar mümkün olduğundan, dikey eksen (ε1)
ölçeğinde sadece bu bölüm gösterilmiştir.
Dikey eksen, yanal genişleme (ε2 0) ve büzülme (ε2 0) bölgelerini ayırmaktadır. ε1 ve
ε2 asal gerinimleri, basit test numunelerinde1
ki toplam boyutsal değişimlerden veya daha
genel biçimde çekilebilirlik testinden önce
sac parçası yüzeyine basılan ızgara şeklinin
0,7
lokal deformasyonundan ölçülebilmektedir.
0,6
Asal gerinimleri ölçmek için kullanılan ızgara
Kırılma
şekli, elektrokimyasal dağlamayla üretilmekte olup, genellikle üst üste binen 2 mm çaplı
çemberlerden meydana gelmektedir. Bunların
boyutları, bir profil projektörünün optik sistemi kullanılarak on kat büyütme altında ölçülmektedir. Şekil 2.3.10 ve 2.3.11’de gösterilen
=
1
0,5
0,4
=
1
– /1
2 2
Boyun
verme
0,3
2
0,2
0,1
şekillendirme sınır eğrileri, düzgün ve çentikli numuneyle yapılan çekme testleri ve fark-
2
–0,6 –0,5 –0,4 –0,3 –0,2 –0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
lı kaydırıcılar kullanarak yapılan Erichsen,
Olsen, Bulge ve Swift kap imal testleri olmak
üzere altı adet test tipine dayanmaktadır.
Şekil 2.3.11 - X5CrNi18-10
/ 1.4301 için
şekillendirme sınır
eğrileri
53
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Şekillendirme sınır eğrilerini çizerken, ge-
taktirde, boyun verme ve kırılma alışılagelen
rinimin izlediği yolların doğrusal olduğu, yani
yolla oluşturulmuş şekillendirme sınır eğrile-
ε2/ε1 oranının sabit kaldığı, varsayılmaktadır.
rinin hafif altında meydana gelecektir.
Bununla birlikte, uygulamada bu bir doğru de-
Yine de, pratik uygulamalarda, çekilen
ğildir ve güncel çalışmalar gerinimin izlediği
gerçek parçalar üzerindeki gerinim hatları-
gerçek yolun şekillendirme sınır eğrisinin ko-
nın belirlenmesi ve bununla birlikte şekillen-
numunu etkilediğini göstermiştir. Bu nedenle,
dirme sınır eğrilerine ait bilgi, şekillendirme
başlangıç deformasyonu sac çekme modunda
operasyonunun analiz edilmesi için faydalı
ve son deformasyon iki eksenli germe veya
bir yöntem sağlamaktadır. Ölçülen sınır geri-
genleştirme olduğunda, boyun verme veya kı-
nim hattı, şekillendirme sınır eğrisine yakın
rılma yukarıdaki tarzda belirlenen şekillendir-
olduğunda, bir dizi parçada kırılma meydana
me sınır eğrilerinin çok üzerinde bir noktada
gelmesi riski yüksek olacaktır. Bunun aksine,
meydana gelecektir. Deformasyon, germe mo-
şekillendirme sınır eğrisinin çok aşağısında
dunda başladığı ve sac çekme alanında bittiği
olduğunda, bu risk az olacaktır.
Modelleme
Modelleme, sac çekme operasyonunun sonlu
ve sac presi arasında mandrelin altındaki
elemanlar adı verilen teknikle gerçekleştirilen
sürtünme koşullarını da dikkate alan yapıcı
matematiksel simülasyonudur. Bu teknikte,
eşitlikler yardımıyla (akma yasaları) belirlen-
sac parçası ızgara biçiminde gösterilen çok
mektedir. Bu tür modelleri, verilen bir son
sayıda küçük hacim elemanına bölünmekte-
parça şekli için ideal sac parçası geometrisi-
dir. Modern simülasyon yazılımlarında her
ni hesaplamak üzere “tersten” kullanmak da
elemanın davranışı, ilgili malzeme için kalıp
mümkündür.
Takım sistemi
54
Takım sisteminin tabiatı, sürtünme koşulları
minimum ıstampa çapı sac kalınlığının altı
ve dolayısıyla şekillendirme operasyonu es-
katıyken, östenitik kaliteler için sac parçası
nasındaki metal akışı üzerinde karar verici
kalınlığının dört katına kadar inmek müm-
etkiye sahip olması sebebiyle büyük önem
kündür. Kalıp yarıçapı R, esasen sac parçası
taşımaktadır. Derin çekme için en iyi perfor-
çapı D, ıstampa çapı d ve sac kalınlığı t tara-
mansı alüminyum bronzları vermektedir. Çok
fından belirlenmektedir. İlk paso için kullanı-
yüksek basınçlar için, ya 60 HRC elde etmek
lan ilişki şudur:
üzere işleme tabi tutulmuş % 13 kromlu mar-
R = 0.8 [t x (D - d)]½
tensitik paslanmaz çelik veya sürtünme kat-
Takip eden pasolarda, paso için gereken kalıp
sayısı alüminyum bronzu ile çelik arasında
yarıçapı n şöyle alınmaktadır: Rn = (dn-1 - dn)/2.
bulunan alaşımlı bir dökme demirin kullanıl-
Burada, dn-1 ve dn, sırasıyla n-1 ve n pasoları
ması mümkündür.
için gereken ıstampa çaplarıdır. Istampa ve
Istampa çapı, metalin yırtılma riski bu-
kalıp arasındaki boşluk, metalin serbestçe
lunmadan üzerinden akabileceği biçimde
akmasına izin verecek biçimde yeterli olmak
olmalıdır. Ferritik paslanmaz çelikler için
zorundadır. Uygulamada, sac parçası kalınlı-
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
ğının iki katı, artı kalınlık toleransının iki katı,
artışının iki katı, artı kaydırıcı filmin kalınlığı-
artı çekme sebebiyle meydana gelen kalınlık
nın iki katına eşit olarak alınmaktadır.
Yağlama
Başarılı bir sac çekme işlemi için, sac parçası
lanan “yüksek basınç” adlı mineral yağları
ve takım sisteminin iyi biçimde yağlanması
bulunmaktadır. Son bahsedilen ürünler klor-
gerekmektedir. Paslanmaz çelikler genellikle
lanmış bileşikler içerebilirler ve bu durumda
çekme işlemi uygulanan diğer metallere kı-
çekilen parçalarda korozyondan kaçınmak için
yasla daha düzgün yüzeyli olduklarından, yü-
mutlaka derinlemesine yıkama ve durulama ile
zey görünümünün değişmesinden kaçınmak
bunların giderilmesi zorunludur.
ve takım ömrü üzerinde zararlı yapışma olayı
Sac parçaları çekilmeden önce çoğunlukla
meydana gelmesini önlemek için özel itina
20 ve 100 μm arasında bir kalınlıkta plastik
göstermek gerekmektedir. Bundan başka, çe-
bir filmle kaplanırlar. Bu hem kaydırıcı görevi
kici bir görüntünün önem taşıdığı parçalarda
yapmakta hem de yüzeyi korumaktadır. Kalın
yağlayıcı, özellikle korozif maddeler içerdiği
PVC-bazlı kaplamalar derin çekme işlemleri-
taktirde, kolay giderilir olmak zorundadır.
nin tek seferde yapılmasına izin vermektey-
En yaygın kullanılan yağlayıcılar arasında
ken, ince polietilen bazlı filmler her zaman
yaklaşık % 20 su ilave edilmiş çözülebilir mi-
tek basamakta gerçekleştirilen derin olma-
neral yağları ve derin çekmeye çok iyi uyar-
yan çekme işlemlerinde kullanılmaktadır.
Örnek Uygulama
Aşağıda tarif edilen örnek, paslanmaz çelik
çapı arasındaki izin verilebilir oranlar Tablo
sacların çekilmesini kapsayan çok sayıdaki
2.3.4’de verilmektedir.
uygulamalardan sadece bir tanesidir. Fakat,
İlk paso için 0.55 nispetinde bir indirge-
takip edilen genel yaklaşımı göstermeye yar-
me oranı ile, ilk ara sac parçasının çapı
dımcı olmaktadır. Bu örnek, 1 mm kalınlığında
365 x 0.55 = 200
X5CrNi18-10 östenitik paslanmaz çelik sacdan
son çapa ulaşmak için, indirgeme ora-
imal edilen 115 mm çapında ve 260 mm yüksek-
nı 0.8 seviyesinde olan üç paso daha ge-
liğindeki tabanı düz olan silindirik bir parçayla
rekmektedir. Böylece, ikinci pasoda çap
ilgilidir. Taban ile yan duvar arasındaki geçiş
200 x 0.8 = 160 mm’ye
yarıçapı 10 mm’dir. Bu nedenle, gayet bariz de-
üçüncü ve dördüncü pasolarda 0.85 indirge-
rin çekilmiş bir parçadır.
me oranı kullanılarak 160 x 0.85 = 136 mm ve
Uygun sac parçası çapı, bitmiş parça ge-
mm
olacaktır.
Gereken
indirilebilmekte,
136 x 0.85 = 115 mm vermektedir. Bu örnek-
Tablo 2.3.4 – Farklı tipte
paslanmaz çelikler için
ıstampa ve başlangıç
veya ara basamak sac
parçası çapı arasındaki
indirgeme oranları.
ometrisini temel alan çizelgelerden belirlenmektedir. Örnekteki sac parçası çapı 365
mm’dir. Parçanın yüksekliği (260 mm) çapının iki katından (2 x 115 = 230 mm) fazla
olduğundan tek pasoda imal edilememektedir. İndirgeme oranları, yani, ıstampa çapı
ile başlangıç veya ara basamak sac parçası
EN 10088-2’ye göre
Avrupa gösterimi
Adı
X6Cr17
X3CrTi17
X5CrNi18-10
Numarası
1.4016
1.4510
1.4301
Istampa ve sac
parçası çapının
oranı (ilk paso)
0.60
0.52
0.55
Istampa ve sac
parçası çapının oranı
(sonraki pasolar)
0.80
0.80
0.80
55
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
te, birikimli indirgeme oranları ilk pasodan
oranı ile elde edilmektedir. Başlangıçtaki
sonra 0.55, ikinci pasodan sonra 0.44, üçün-
şekillendirme kabiliyetini tekrar kazanmak
cü pasodan sonra 0.37 ve dördüncü pasodan
için bir tavlama işleminin yapılması gerek-
sonra 0.31’dir.
mektedir. Uygulanan atmosfer oksitleyici
Bir pasodan diğerine artan miktardaki
olduğu taktirde, takiben paklama ve pasi-
soğuk işlem, metali giderek daha mukave-
vasyon yapmak gerekli olacaktır. Yukarıdaki
metli bir hale getirmekte olup, yaklaşık 35-
örnekte, toplamda 0.40 indirmeye neredey-
40 HRC sertliğin ötesinde metali daha fazla
se ikinci pasonun sonunda ulaşılmaktadır.
çekmek mümkün olmamaktadır. Bu değer,
Dolayısıyla, bu basamakta tavlama işlemi
toplamda ulaşılan yaklaşık 0.40 indirgeme
uygulanmak zorundadır.
Bazı kalitelerin sac çekme esnasındaki özel davranışları
“Liflenme (roping)” ve “bombelenme (ridging)”
Yarı-ferritik paslanmaz çelikler olarak da ad-
liflenmeyi en aza indirmektedir. Yüzey mikro
landırılan stabilize edilmemiş ferritik pas-
geometrisi esasen tane boyutuna bağlı ol-
lanmaz çelikler, hat şekillendirmeyi takiben
duğundan, stabilize edicilerin ilavesi sadece
bükme veya sac çekme gibi bazı şekillendir-
ikinci derece önem taşımaktadır. Titanyumla
me işlemlerinden sonra “liflenme” ve “bom-
stabilize edilmiş X3CrTi17/1.4510 kalite, bu
belenme” şeklinde bilinen yüzey olgularının
bakımdan oldukça dikkate değer sonuçlar
meydana gelmesine eğilimlidirler. Bu aileyi
vermekte olup, kullanımı derin çekmeyi içe-
en iyi temsil eden kalite X6Cr17/1.4016 dır.
ren uygulamalarda östenitik kalitelerin yerini
“Bombelenme”, deforme edilmiş yüzeydeki
alarak yaygınlaşmaktadır.
genel profili tarif etmekte olup, hem mikro
Mükemmel yüzey özelliklerine ve dolayı-
geometriyi hem de deformasyonun sebep ol-
sıyla iyi parlatılabilirliğe sahip olmalarına
duğu “liflenme” dalgalanmalarını kapsamak-
rağmen, niyobyum ile stabilize edilmiş kali-
tadır (örneğin, bir çekme testinde yaklaşık %
teler bombelenmeye daha fazla eğilimlidir.
15 uzamada) (Şekil 2.3.12).
Bu nedenle, uygun kombinasyonda titanyum
Titanyum gibi stabilize edici bir elementin
ilave edilmesi haddeleme sebebiyle oluşan
ve niyobyumla stabilizasyon, gelecekte umut
verici bir çözüm sunmaktadır.
kristal yapıya ait dokuyu değiştirmekte ve
Yüzey mikro geometrisi
Deforme edilmiş yüzey
Şekil 2.3.12 – Ferritik
bir paslanmaz çelikte,
bombelenmenin şematik
gösterimi.
56
Liflenme
Bombelenme
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Gecikmeli çatlama
Stabilize edilmemiş östenitik paslanmaz çelikler, derin çekme ile önemli ölçüde deforme
edildiklerinde gecikmeli çatlama olgusuna
maruz kalmaya eğilimlidirler. Bu durum, belirli
bir miktardaki östenitin şekillendirme operasyonu esnasında gerinim sebebiyle martensite
dönüşmesinden ileri gelmektedir. Böyle bir
dönüşüm, çeliğin kimyasal bileşimine, sıcak-
nın 1.5’den fazla olması durumunda gecikmeli
lığa ve şekillendirme esnasındaki gerinim hı-
kırılma riski bulunmaktadır.
zına bağlıdır. Germe işlemiyle bağlantılı mey-
Bu riski en aza indirmek için, sac parçasının
dana gelen pekleşme boyun verme eğilimini
şekli son parça geometrisine göre dikkatlice
sınırlandırdığından, martensit oluşumu ger-
ideal hale getirilmelidir, ve de kesim kalitesi-
me işleminde fayda sağlamaktadır. Bununla
nin iyi olması zorunludur. Bundan başka, fark-
birlikte, kalın parçalarda deformasyon modu-
lı operasyonlar, parçayı kontrollü bir sıcaklık-
nun çekme-tipi olduğu bölgelerde gerinimin
ta koruyacak biçimde, birbirini yakın aralıkla
sebep olduğu aşırı miktardaki martensit, çek-
takip etmek zorundadır (sıcak şekillendirme).
me oranı ilgili sıcaklık için kritik bir değerden
Sonuçta, bitirilen parça son pasoyu takiben
yüksek olduğunda gecikmeli çatlamaya yol
hemen kesilip düzeltilmek zorundadır. Kuşku
açabilmektedir (Şekil 2.3.13). Örneğin, 20 °C
duyulan herhangi bir durumda, yaklaşık
da deforme edilen stabilize edilmemiş % 17
200 °C sıcaklıkta en az iki saat süreyle bir ge-
Cr - % 7 Ni östenitik kalite için, çekme oranı-
rilim giderme işlemi uygulanmalıdır.
Şekil 2.3.13 – Ciddi
sac çekme koşulları
altında imal edilmiş
östenitik paslanmaz çelik
kaplardaki “gecikmeli
çatlama” örnekleri.
Solda: Düz tabanlı ve
flanşlı silindirik kap.
Sağda: Düz tabanlı
silindirik kap.
Boru bükme
Özellikle, otomobil egzoz sistemlerindeki
likle bükme işlemi için uygun mükemmel sü-
geniş kullanımı sebebiyle paslanmaz çelik
nekliklere sahiptirler.
boruların bükülmesi, giderek yaygınlaşan
bir operasyondur. Titanyumla stabilize edil-
En
dış
fiberdeki
e (%) = 100 D/2R
maksimum
formülü
ile
uzama,
verilmekte-
miş % 11 Cr içeren ferritik kalite X2CrTi12
dir. Burada, D borunun dış çapı ve R ise
/ 1.4512, titanyum ve niyobyumla stabilize
boru ekseninden ölçülen bükme yarıçapıdır.
edilmiş % 17 Cr içeren ferritik paslanmaz
Tecrübeler, boru tarafından desteklenebilen
çelik X2CrTiNb18 / 1.4509, yaygın östenitik
maksimum uzamanın, konvansiyonel çekme
kaliteler, örneğin X5CrNi18-10 / 1.4301 ve ti-
testinde ölçülen kırılmaya yol açan uzamadan
tanyumla stabilize edilmiş östenitik kaliteler
% 5 ila 30 daha fazla olduğunu göstermekte-
örneğin X6CrNiTi18-10 / 1.4541 dahil olmak
dir. Çok daha yaygın kullanılan ince cidarlı bo-
üzere kullanılan malzemelerin hepsi, özel-
rular için, çap D ve kalınlık t arasındaki oran
57
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
15 D/t 40 eşitsizliği ile tanımlanmaktadır.
Sıkıştırma
Bu geometri aralığında modern makinelerle
Baskı kalıbı
SAFHA 1
hem ferritik hem de östenitik kaliteler için 1’e
Boru
Kayar pabuç
Döner form
yakın R/D eğme oranları elde edilebilmektedir. Bu seviyede bir performans elde edebilmek için, hareketli bir baskı kalıbı ve kayar
pabuç ile beraber bükme esnasında boruya
İtme
itme uygulayan bir sistemle donatılan gerdirmeli bükme makineleri kullanmak gerekmek-
SAFHA 2
tedir (Şekil 2.3.14).
Sabit iç mandrel (Şekil 2.3.15) de önemli bir
rol oynamaktadır. Esnemez mandreller büyük
bükme çapları için uygunken, eklemli mandreller küçük çaplara daha iyi uyarlanmaktadır. Bununla birlikte, eklemli mandrelleri doğ-
SAFHA 3
ru biçimde kullanabilmek için makine uzun
bir harekete sahip güçlü bir mandrel çıkarma
sistemine sahip olmak zorundadır. Sonuçta,
yağlama önemli bir proses parametresidir,
Baskı kalıbı
ve borunun mandrel üzerinde kayabilmesini
sağlamak için yeterli olmak zorundadır. Boru
Boru
cidarının mandrel üzerine uyguladığı yüksek
Kayar pabuç
basınç nedeniyle, “yüksek basınç” yağları
Sabit mandrel
kullanmak gerekmektedir. Tekrarlanabilir yağ-
Döner form
lama elde edebilmek için, yağ otomatik biçim-
Sıkıştırma
de mandrelden ilave edilmek zorundadır.
Şekil 2.3.14 – Boru
bükme makinesi
ESNEMEZ MANDRELLER
R
R
Şekil 2.3.15 - Boru
bükme mandrelleri
58
EKLEMLİ MANDRELLER
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Boruların hidroforming yöntemi ile
şekillendirilmesi
Hidroforming yöntemiyle doldurulacak hacim: V2
Şekil 2.3.16 – Boruların
hidroforming yöntemiyle
şekillendirilmesinin
prensibi
Bu teknik, 30 yıldan daha uzun bir süredir ösSilindir
tenitik paslanmaz çelik genleşme körüklerinin
Silindir
imalatında kullanılıyor olsa da, borular için
kullanılan hidroform makinelerindeki teknolo-
V1 = V2 maks
Piston
jik gelişmeler sebebiyle günümüzde popülerlik
Hidroforming yöntemiyle şekillendirmek için mevcut
maksimum hacim : V1
kazanmıştır. Günümüzde, yaklaşık 3000 bar basınç altındaki bir sıvı şekillendirilecek borunun
içerisine enjekte edilebilmekte olup, bunun ge-
LG
1
LA ⯝ 1.7 DA
t
tirdiği en büyük avantaj işlemin sadece birkaç
LA
D
t
D1
D
saniye sürmesidir. Bu yöntemde paslanmaz çelik sadece germe modunda yüklenmekte olup,
mükemmel sünekliğinden maksimum kazanç
DA
2
1
D1 ⯝ 1.8 D ve LG ⯝ 2 D
2
DAmin ⯝ 0.6 D ve DAmaks ⯝ D
t min ⯝ 1.0 mm ve t maks ⯝ 0.2 D
sağlanmaktadır (Şekil 2.3.16). Bundan başka,
lokal gerinim farkları önlenmekte ve davranışın
şekillendirme sınır eğrilerinden tahmin edilme-
lar, özellikle X15CrNiSi20-12/1.4828 (Şekil
si kolaylaşmaktadır. Sonuçta, konvansiyonel
2.3.17) ve X6CrNiTi18-10/1.4541 kalitelerden
şekillendirmede kullanılan ıstampanın yerini
yapılan manifoldlar gibi otomobil egzoz sis-
hidrolik sıvının alması sebebiyle yağlama prob-
temi bileşenleridir. Önceden çekilmiş silin-
lemleri ortadan kalkmıştır.
dirik X5CrNi18-10/1.4301 sac parçalarından,
Hidroforming yöntemiyle boru şekillendirme işlemi kullanarak imal edilen ilk parça-
karmaşık geometriye sahip parçalar da imal
edilmektedir.
Şekil 2.3.17 –
Hidroforming yöntemiyle
şekillendirilmiş
X15CrNiSi2012/1.4828 östenitik
paslanmaz çelik
boruların karakteristik
geometrileri
Başlangıçtaki
sac parçası
Ara aşama
Tornada sıvama
Sıvanan parça
Bu yöntemde, takım ucu dönmekte olan yuvarlak bir sac parçasını dairesel simetriye
MANDREL
sahip bir mandrel üzerine bastırmaktadır
(mandrel tornadan tahrik almakta ve sac parçasını çevirmektedir). Takım ucu, bir dayanak
üzerinde desteklenmekte ve elle yönlendi-
Takım
rilmektedir. Şekillendirme, birkaç aşamada
Şekil 2.3.18 – Tornada
sıvamanın prensibi
kademeli olarak sac parçası mandrelin kullanışlı yüzey alanının tamamına temas edene
2.3.18). Takım ucu üzerine uygulanan kuvvet
kadar sürdürülmektedir. Sacda neredeyse
çoğunlukla hızla pekleşmeye yol açan basma
hiçbir incelme meydana gelmemekte olup,
gerilmeleri üretmektedir. Bu nedenle, torna-
sıvama işlemi esasen bir sabit kalınlıkta şe-
da sıvama kalınlığı 0.3 ve 2.0 mm arasında
killendirme yöntemi sayılabilmektedir (Şekil
olan ince saclarla sınırlıdır.
59
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Bu yönteme en iyi adapte olan paslanmaz
Bu proseste, yüzey kusurlarına yol açabi-
çelikler, akma dayançları düşük olan ve bas-
len takımın iş parçasına yapışması durumunu
ma gerilmelerinin hakimiyeti altında sadece
önlemek için, yağlama önem taşımaktadır.
yavaşça pekleşen türlerdir. Bu bakımdan,
Kullanılan basınçlar sebebiyle, “yüksek basınç”
standart ferritik alaşım X6Cr17/1.4016 ve bil-
mineral yağları kullanılmak zorundadır.
hassa titanyum ve/veya niyobyumla stabilize
Tornada sıvama, sac çekmeye kıyasla nispe-
edilmiş kaliteler (örneğin X3CrTi17/1.4510,
ten az bir mali yatırım gerektirmesine karşın,
X2CrTiNb18/1.4509) düşük pekleşme hızla-
verimi oldukça düşük bir prosestir. Bu neden-
rı sebebiyle özellikle uygundurlar. Gerinime
le, esasen prototip ve küçük seri imalatların-
bağlı martensit oluşturma eğilimi düşük olan
da kullanılmaktadır. Bununla birlikte, sıvama-
stabilize östenitik çelikler için, çevresel şekil-
da gerçekleşen deformasyon mekanizmaları
lendirme hızları sac parçası çapına bağlıdır.
sac çekmede meydana gelenlerden farklıdır.
Çapı 200 mm seviyesinde olan küçük sac par-
Bunun için, bu teknik prototip yapımında kul-
çaları için bu 600 m/dk civarında olup, 800
lanılacaksa, derin çekme ile seri imalata geçil-
mm seviyesindeki daha büyük boyutlar için
meden önce tamamen yeni bir çalışma yapıl-
300 m/dk civarına düşürülmek zorundadır.
mak zorundadır.
Flowturning yöntemi
Flowturning yöntemi, temelde sıvamaya son
Bu prosesin silindirik flowturning yöntemi
derece benzemekte olup, gerçekte çoğunlukla
olarak adlandırılan değişik bir biçimi, çekil-
“güçlü sıvama”, “kayma sıvaması” veya “pres
miş düz tabanlı silindirik bir sac parçasından
sıvama” olarak anılmaktadır. Bununla birlikte,
başlayarak, yükseklik/çap oranı çok büyük
en büyük farkı sac kalınlığının bilerek indirgen-
olan içi boş parçaları imal etmek için kulla-
mesidir. Yani, gerçekte bu bir germe operasyo-
nılmaktadır. Bu durumda, paslanmaz çelik
nudur. Buradaki takım dönen bir makara olup,
tipine ve şekillendirici makaranın özelliğine
mandrel yüzeyine dik konumda tutularak yeri
bağlı olarak, takım yer değiştirme hızı 200
değiştirilirken sacı mandrel yüzeyine doğru sı-
ve 800 mm/dk arasında değişmektedir.
kıştırmaktadır. Takım dayanağı, hidrolik veya
mekanik yolla güç almaktadır. Tamamlanan
Şekil 2.3.19 –
Flowturning yönteminin
prensibi
parça içinin şekli aynen mandrelin geometrisine karşılık gelmektedir (Şekil 2.3.19). Bu
tekniği kullanarak imal edilen şekiller genellikle tepe açısı 10° ve yaklaşık 60° arasında
olan konilerdir. Tornada sıvamaya kıyasla, et
Mandrel
kalınlığı daha iyi kontrol edilmektedir. Parça
geometrisine ve paslanmaz çelik tipine (ferritik veya östenitik) bağlı olarak, genellikle kalınlıkta % 60 azalmaya ulaşılmaktadır.
60
Makara
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
2.4 Sıcak şekillendirme
Mümkün olan her durumda soğuk şekillendirme proseslerinin kullanılması tercih edilmektedir, çünkü sıcak şekillendirme paslanmaz çeliklerde yüzeyin kaçınılmaz biçimde
oksitlenmesine neden olarak ıslak korozyon
direncini düşürmektedir. Sıcak şekillendirme
yapmaktan kaçınılamadığı taktirde, pasif tabakanın takiben gerçekleştirilen paklama ve
tekrar pasivasyon işlemleriyle tekrar oluşturulması gerekmektedir.
Östenitik paslanmaz çeliklerin
sıcak şekillendirilmesi
Sıcak şekillendirme esasen kalın saclar için
Resim 7: Cam-çelik yapı “La lentille de la cour de Rome”(Roma avlusu merceği) Paris (F)
kullanılmaktadır. Bu işlem, 950 ve 1300 °C
arasındaki sıcaklık aralığında yapılmalı ve
ısıtma veya soğutma esnasında 500 ve 900
°C arasında uzun süre kalmaktan kaçınılmalıdır. Soğutma yeterince hızlı olduğu taktirde
ilave tavlama gerekli değildir. Bu gerçekleşmediği durumda ise, 1100 °C’da tavlama yapılıp takiben ortam sıcaklığına hızla soğutmak zorunludur.
Ferritik paslanmaz çeliklerin sıcak
şekillendirilmesi
Bu durumda, sıcak şekillendirme 850 ve
açan hassaslaşma riski yüksektir. Bu riski
1100 °C arasında yapılmaktadır. Stabilize
önlemek için, şekillendirme sonrasında 750
edilmemiş kalitelerde, şekillendirmeyi taki-
ve 850 °C arasında bir tavlama işlemi gerçek-
ben gerçekleşen soğuma esnasında tane sı-
leştirmek ve takiben suda veya havada hızlı
nırlarında çökelen krom karbürler sebebiyle
soğutma yapmak gerekmektedir.
korozyon direncinde belirgin bir kayba yol
Östenitik-ferritik dupleks paslanmaz çeliklerin sıcak şekillendirilmesi
Sıcak şekillendirme, zorunlu olarak 950 °C
yapıldığı taktirde başka tavlama uygulamak
üzerinde yapılmak zorundadır. Sıcaklık, şe-
gerekli değildir. Bu gerçekleşmediği taktirde,
killendirme operasyonu boyunca bu değerin
1100-1150 °C’da tavlama ve takiben hızlı so-
üzerinde korunduğu ve takiben hızlı soğutma
ğutma yapmak gerekmektedir.
61
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
mek gerekebilmektedir. Bu durumda, bükme
işlemi aşağıdaki prosedür kullanılarak başarıyla gerçekleştirilebilir. Her şeyden önce,
Resim 8: “La lentille de
la cour de Rome”(Roma
avlusu merceği) Paris (F) cam-çelik
yapısında kullanılan
sıcak ekstrüzyonla imal
edilmiş profiller
boru uçlarından bir tanesi içi dolu bir flanşla
hava geçirmez biçimde kaynak yapılarak kapatılır. Daha sonra, boru dik konumda yerleştirilerek içerisi tane boyutu yaklaşık 100 μm
(veya 150 mesh) olan mükemmel kurulukta
kumla doldurulur. Akışkanlığın iyi olmasını
ve dolgunun tam gerçekleşmesini sağlamak
Sıcak boru bükme
üzere doldurma işlemi sürerken kum dikkatlice sıkıştırılmalıdır. Boru dolduğunda, üstte-
Boru bükme operasyonlarının büyük ço-
ki ucu başka bir dolu flanşa kaynak yapılarak
ğunluğu ortam sıcaklığında yapılmaktadır.
tamamen kapatılır. Bu yolla hazırlandığında,
Bununla birlikte, bükme makinesinin mevcut
boru ısıtılıp uygun bir form üzerinde istenilen
olmadığı bazı nadir durumlarda da boru bük-
yarı çapa bükülebilmektedir.
Östenitik paslanmaz çelik borular
“Östenitik paslanmaz çeliklerin sıcak şekil-
dir. Bu şartlar altında, müteakip bir tavlama
lendirilmesi” bölümünde belirtildiği gibi,
ve su verme işlemi gerekli değildir. Isıtma
bükme işlemi 950 ve 1300 °C arasında ger-
genellikle bir torç ile gerçekleştirildiğinden,
çekleştirilmek zorundadır. Isıtma ve soğutma
alevin ne indirgeyici ne de karbürleyici, fakat
süreçleri yeterince hızlı olduğu taktirde, 500
hafif oksitleyici olmasına özen gösterilmek
ve 900 °C arasında krom karbür çökelmesi
zorundadır.
riski pratik olarak ihmal edilebilir seviyede-
Ferritik paslanmaz çelik borular
“Ferritik paslanmaz çeliklerin sıcak şekil-
gerçekleştirilmelidir. Östenitik kalitelerde
lendirilmesi” bölümünde verilen tavsiyelere
olduğu gibi, ısıtmak için kullanılan torç alevi
göre, eğme işlemi 850 ve 1100 °C arasında
hafif oksitleyici olmalıdır.
Sonlama işlemleri
62
Boru bükülüp ortam sıcaklığına soğutulduk-
sa, içinin kimyasal işlem görmesi mutlaka
tan sonra, iki ucu kesilip içerisindeki kum
gerekmektedir. Dekoratif bir amaca hizmet
çıkartılır. Daha sonra hem içinin hem de
edecekse, dış yüzeyi kimyasal paklamadan
dışının paklanıp pasivize edilmesi gerekli-
sonra uygun tane büyüklüğünde bir aşındırı-
dir. Borunun bir sıvı taşıması planlanıyor-
cıyla parlatılmalıdır.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
3 Birleştirme işlemleri
3.1 Kaynak
Paslanmaz çelik kaynaklarının kaynak edilmiş
• Tam östenitik kaynak içyapıları, genellikle
haldeki yani, herhangi bir ısıl işlem uygulan-
yüksek nikel içeriği ile ilişkili olarak,
mamış durumdaki mikro yapısı, çoğunlukla
soğuma esnasında yaklaşık 1250 °C
farklı alaşım elementlerinin konsantrasyo-
üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelen
nu tarafından belirlenmektedir. Bu alaşım
katılaşma çatlağı veya “sıcak çatlak”
elementleri, birbirinin tersi etki gösteren iki
olgusuna karşı hassastırlar.
grupta sınıflandırılabilirler:
• Tamamen ferritik kaynak içyapıları,
• Nikel gibi davranan, östenit stabilize
yaklaşık 1150 °C üzerindeki sıcaklıklarda
ediciler: karbon dahil olmak üzere,
sünekliğin ve tokluğun azalmasına neden
mangan, kobalt, bakır vb.
olup, düşük sıcaklık gevrekleşmesine yol
• Krom gibi davranan, ferrit stabilize
ediciler: örneğin molibden, silisyum,
niyobyum, titanyum, alüminyum vb.
açabilen, tane irileşmesine karşı aşırı
eğilimlidirler.
• Tamamen martensitik içyapılar, soğuk-
Çeşitli elementlerin birleşik etkileri, krom eş-
çatlak veya hidrojen-destekli çatlamalara
değeri ve nikel eşdeğeri cinsinden değerlen-
karşı hassastırlar. Bu çatlamalar 400 °C
dirilmekte olup, dikey ve yatay eksenleri bu
altındaki sıcaklıklara soğuma esnasında
iki parametreden meydana gelen diyagram-
başlamakta olup, genellikle gecikmeli bir
larda grafiksel olarak gösterilmektedir. Bu
karakterde, kaynak işleminden birkaç saat
diyagramlarda, kaynak edilmiş haldeki farklı
veya gün sonra meydana gelmektedirler.
mikro yapılar “faz bölgeleri” olarak gösteril-
Paslanmaz çeliklerin farklı tiplerinde kaynak
mektedir. En iyi bilinen diyagram, Schaeffler
esnasında meydana gelen mikro yapı de-
(1949) diyagramıdır. Fakat, De Long (1973)
ğişimleri, tavsiye edilen önlemlerle birlikte
ve Welding Research Council – WRC (1992)
Tablo 3.1.1’de verilmektedir.
diyagramları gibi geliştirilmiş versiyonlar da
mevcuttur. Elde edilen bilgilere göre:
63
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Resim 9: Manuel,
Gaz Tungsten Ark (TIG)
Kaynağı
64
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Paslanmaz çelik
tipi
Kaynak edilmiş haldeki birleştirmelere ait temel karakteristikler ve tavsiye
edilen önlemler
Martensitik
% 10.5-13 Cr
% 0.2-0.5 C
• Karbon ve hidrojen miktarları ile iç gerilme seviyelerine bağlı olarak,
Yarı-ferritik
% 17 Cr
% 0.04 C
• 1150 °C üzerinde tane irileşmesiyle beraber gevrekleşmeye karşı hassastır
yaklaşık 400 °C altında soğuk çatlağa karşı hassastırlar. Buna karşı
aşağıdakiler tavsiye edilmektedir:
– 200-300 °C’ye ön ısıtma genellikle gereklidir;
– Düşük hidrojenli kaynak ürünlerinin kullanılması;
– Yaklaşık 300 °C’de kaynak sonrası ısıl işlem.
• Yüksek çekme dayancı ve sertlik.
• Özellikle düşük karbonlu kaliteler için iyi tokluk.
(ön ısıtma yapmak yasaklanmalıdır)
• Düşük tokluk ve süneklik
• Özellikle ısıdan etkilenmiş bölgede (HAZ) taneler arası korozyona karşı
hassastır.
• Yaklaşık 800 °C’de yapılan kaynak sonrası ısıl işlem, mekanik özellikleri ve
taneler arası korozyon direncini geri kazandırmaktadır.
Ferritik
% 17-30 Cr
% 0.02 C
Ti, Nb ile stabilize
edilmiş
• 1150 °C üzerinde tane irileşmesiyle beraber gevrekleşmeye karşı hassastır
(ön ısıtma yapmak yasaklanmalıdır)
• «475°C gevrekleşmesi» adıyla anılan gevrekleşmeye hassastırlar (sıcaklık
aralığı: 350-550°C). Bu gevrekleşme, tavlama ile geri çevrilebilmektedir.
• Yarı-ferritik kalitelere kıyasla yeterli süneklik ve iyileştirilmiş tokluk
mevcuttur.
• Genellikle taneler arası korozyona karşı hassas değildir.
Östenitik
% 18 Cr - % 8 Ni
% 0.05 C
– Tam östenitik içyapılar:
• Katılaşma esnasında sıcak çatlağa karşı hassastır.
• Stabilize ve düşük karbonlu kaliteler için taneler arası korozyona karşı
direnç iyidir.
• Tokluk ve süneklik mükemmeldir.
– Az miktarda (% birkaç) ferrit içeren içyapılar:
• Sıcak çatlağa karşı hassas değildir.
• Stabilize ve düşük karbonlu kaliteler için taneler arası korozyona karşı
direnç iyidir.
• Örneğin, kalın mamullerde görülebilen 550 °C ve 900 °C arasına
uzun süre maruz kalma gibi bir durumda, ferritin ayrışarak sigma fazı
oluşturmasına bağlı meydana gelen gevrekleşme. Burada, sıcaklık ve
zamanın birbirine bağlı etkisi şu gerçekle ifade edilebilir: 650 °C’de
1000 saat, kabaca 750 °C’de 10 saate eşdeğerdir.
• Mükemmel tokluk ve süneklik.
Östenitik-ferritik
Duplex
% 22 Cr - % 5 Ni
% 3 Mo - % 0.02 C
– Çift fazlı; östenitik + ferritik içyapılar:
• Sıcak çatlağa karşı hassas değildir.
• –40 °C ila +275 °C sıcaklık aralığında mükemmel tokluğa ve iyi
sünekliğe sahiptirler.
• 500 °C ve 900 °C arasına maruz bırakıldığında, sigma fazı sebebiyle
gevrekleşmeye hassastırlar.
Tablo 3.1.1 – Farklı tip
paslanmaz çelikler için
kaynak karakteristikleri
ve tavsiye edilen
önlemler
65
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Kaynak yöntemleri
Paslanmaz çeliklere uygulanabilen çok sayı-
için uygundur. Bunlar, Tablo 3.1.2’de özet-
da kaynak yöntemi mevcuttur. Fakat bunlar-
lenmektedir.
dan sadece birkaçı gerçekten bu malzemeler
Elektrik
ark yöntemleri
Tablo 3.1.2 – Paslanmaz
çelikleri birleştirmek
için kullanılan başlıca
kaynak yöntemleri
Direnç ve endüksiyon
yöntemleri
• Refrakter bir metal elektrot
• Saf direnç ısısı:
ile:
– GTAW veya TIG veya WIG
– PAW (plazma)
• Eriyen bir elektrot ile:
– GMAW veya MIG
– SMAW (Örtülü elektrot)
– SAW (Tozaltı metal ark)
– FCAW (özlü-telle ark)
– nokta kaynağı
– dikiş kaynağı
– kabartılı nokta kaynağı
• Yakma alın kaynağı
• Yüksek frekans HF veya
orta frekans MF indüksiyon
kaynağı (boruların boyuna
kaynağı)
Işıma
enerjisi prosesleri
• Laser ışın kaynağı
• Elektron ışın kaynağı
Ark kaynağı
Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW)
TIG (Tungsten İnert Gaz) veya WIG (Wolfram
mesi tarafından sağlanmaktadır. Ark, tung-
İnert Gaz) yöntemi olarak da bilinen GTAW
sten veya tungsten alaşımı bir elektrot ile
(Gaz Tungsten Ark Kaynağı) yöntemi, Şekil
iş parçası arasında, asal veya hafif indirge-
3.1.1’de gösterilmektedir. Metali eritmek
yici bir atmosfer altında yanar. Paslanmaz
için gereken enerji, bir elektrik arkı huz-
çelikler her zaman DCEN (doğru akım elekt-
Koruyucu
gaz
regülatörü
Şebekeden besleme
220 / 380 V
Kontrol
paneli
Şebekeden besleme
220 / 380 V
Düşey
karakteristikli
kaynak akım
üreteci
Şekil 3.1.1 – Manüel bir
GTAW veya TIG kaynak
cihazının prensibi
66
Soğutma suyu
sirkülatörü
(devirdayim)
Su
Yüksek
frekanslı
ark
tutuşturucu
S
3000
L
C
Torç
+
0
220 ⵑ
Şebekeden
besleme
220 / 380 V
220 /
380 V
Koruyucu gaz
beslemesi
Kaynak
devresi
S: Kıvılcım aralığı
L: İndüksiyon bobini
C: Kondensatör
İş
parçası
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Seramik nozül
Refrakter metal
elektrot
Şekil 3.1.2 – GTAW (TIG)
prosesi kullanılarak
yapılan manüel kaynak
örneği
70 ila 90°
Torç
–
20°
Dolgu metali
Ark
Koruyucu gaz
girişi
Koruyucu gaz
Kaynak
akım
üreteci
Kaynak yönü
Bakır altlık kök koruma gazı
rot negatif) veya düz kutuplama DC modun-
Torcun aktif parçası refrakter elektrodu olup,
da kaynaklanmakta olup, akım kaynağının
arkın tutuşmasına yardım ederek kirlenme
negatif kutbu elektroda bağlanmaktadır.
riskini azaltan genellikle toryum oksit katkı-
Bu tarz kutuplamada, elektronlar iş parça-
lı tungstenden (%1–3 ThO2) yapılmaktadır.
sına çarparak nüfuziyetin artmasına sebep
Tavsiye edilen DCEN modunda, elektrot çapı
olurlarken, genellikle toryum katkılı tung-
Tablo 3.1.3’te belirtildiği gibi kaynak akımına
stenden (% 2 ThO2) yapılan elektrot, çok
bağlı olarak seçilmek zorundadır.
az aşınmaya maruz kalmaktadır. Kaynak,
ya elle (manüel) ya da otomatik biçimde
yapılmaktadır. Bir dolgu metali kullanıldığında, bu ya çıplak tel çubuk (Şekil 3.1.2)
veya otomatik kaynak için makaraya sarılı
Dolgu teli
Besleme makaraları
Dolgu teli
makarası
Torç
(su-soğutmalı)
tel (Şekil 3.1.3) formundadır. Ark bölgesini
çevredeki havadan koruyan asal gaz akışı,
çok kararlı bir arkın muhafaza edilmesini
sağlamaktadır.
Sıcak tel
akım
üreteci
Paslanmaz çeliklerin kaynağı için kullanılan bu yöntemin avantajları aşağıdaki gibi
Bakır altlık
kök koruma gazı
özetlenebilir:
• dar bir erime bölgesine sebep olan
konsantre bir ısı kaynağı;
• çok kararlı bir ark ve küçük boyutlu
durgun bir sıvı banyo;
• iyi kalitede, kusursuz ve gözeneksiz
kaynaklar;
• elektrot aşınması çok az;
• hızlı öğrenme süreci.
DCEN
kaynak akımı
(A)
25 – 70
60 – 150
100 – 200
200 – 350
350 – 500
500 – 800
Şekil 3.1.3 – GTAW
prosesi kullanılarak
yapılan otomatik kaynak
örneği. Dolgu malzemesi
soğuk veya sıcak olarak
kullanılabilmektedir.
İkinci durumda, tel
harici bir akım kaynağı
vasıtasıyla dirençle
ısıtılmaktadır
Elektrot çapı
(mm)
1.0
1.6
2.0
3.0
4.0
5.0
Tablo 3.1.3 – Kaynak
akımına bağlı refrakter
elektrot çapı
67
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Koruyucu gazlar, ISO 14175 standardı ile
tanımlanmışlardır. Bazı zor durumlarda argon-
68
gibi azot da ferritik ve martensitik paslanmaz
çelikler için yasaklanmalıdır.
helyum veya argon-hidrojen karışımlarının
Kaynak uygulamalarında, “paslanmaz çe-
kullanılabilmesine rağmen, manüel kaynakta
lik” terimi sıklıkla tamamen östenitik paslan-
genellikle saf argon kullanılmaktadır. Bununla
maz çeliklere indirgenmektedir. Fakat unutul-
birlikte, refrakter elektrodun hızla kötüleşme-
mamalıdır ki, her ne kadar da önemli ölçüde
sine yol açtığından argon-oksijen karışımlarının
farklı çalışma prosedürleriyle de olsa, ferritik,
kullanımı yasaklanmalıdır. Argon-helyum karı-
dupleks ve hatta martensitik kaliteler de kay-
şımları, argonun ark kararlılığı ve arkı kolay tu-
naklanabilmektedir. Hidrojen ve azotla ilgili
tuşturma özellikleri ile helyum tarafından des-
bazı temel önlemlerin alınması koşuluyla, ti-
teklenen iyi nüfuziyet, yüksek kaynak hızları ve
tanyum ve/veya niyobyumla stabilize edilmiş
hatasız içyapılar arasında bir uzlaşma arandı-
ferritik paslanmaz çelikler ile özellikle olağa-
ğında kullanılmaktadır. Bu tip karışımlar, öste-
nüstü kalitede kaynaklar elde edilebilmekte-
nitik, ferritik ve martensitik paslanmaz çelikler
dir.
için kullanılabilirler. Argon-hidrojen karışımları
Bir dolgu malzemesi gerektiğinde, manüel
(R1 veya R2) yaygın olarak östenitik paslanmaz
kaynaklar için çıplak çubuk biçimindekiler,
çeliklerin hem otomatik hem de manüel kay-
otomatik prosesler için ise makaraya sarılmış
nağı için kullanılmaktadır. % 95 Ar – % 5 H2
tel formundakiler kullanılmaktadır.
karışımı, nüfuziyeti geliştirmesi, kaynak dikişi
TIG prosesi, elektrodun çok az aşınması ve
genişliğini azaltması ve kaynak hızını önemli
arkın yüksek seviyede kararlı olması sebeple-
ölçüde arttırması (saf argona kıyasla % 50’ye
riyle kolaylıkla otomatik hale getirilebilmekte-
kadar) sebebiyle, sıklıkla otomatik kaynak için
dir. Otomasyondaki temel problem, birleştir-
kullanılmaktadır. Argon hidrojen karışımları ile
me boyunca hareket ettirilirken arkın boyunu
yanma çentiği oluşturma riski, argon-helyum
sabit tutmaktır. Bütün durumlarda, birleşti-
karışımlarına göre daha azdır. Bununla birlikte,
rilecek kenarların dikkatle hazırlanması ve
argon-hidrojen karışımları kaynaklı birleştirme-
dolgu telinin düzenli biçimde beslenmesinin
lerde hidrojen gevrekleşmesi riskinden dolayı
sağlanması gerekmektedir.
ferritik, martensitik veya dupleks paslanmaz
1.5 ve 15 mm arasındaki sac kalınlıkları
çeliklerin kaynağı için kesinlikle kullanılmama-
için, manüel kaynakta sıklıkla aşağıdan yuka-
lıdır. Azot, güçlü bir östenit stabilizatörü oldu-
rıya alın modu uygulanmaktadır (Şekil 3.1.4).
ğundan, dupleks paslanmaz çeliklerin dolgu
Bu durumda, birleşmenin her iki kenarı da
malzemesiz kaynağında kaynak metalinde doğ-
koruyucu gazla temas halinde bulunduğun-
ru bir östenit ve ferrit dengesi koruyabilmek için
dan, sıvı banyo dış atmosfere karşı iyi biçim-
sıklıkla argon-azot karışımları kullanılmaktadır.
de korunmaktadır.
İş parçasının arka kısmını koruyan kök
TIG prosesinin nokta kaynağı için kullanıl-
koruma gazı olarak en yaygın kullanılan gaz
ması da yaygın bir uygulamadır (Şekil 3.1.5).
argondur. Buna karşın, kaynak kökünde dü-
Kaynak noktası, arkın ilgili konumda tutuştu-
şük ferrit miktarı aranan dupleks kaliteler
rulması ve gerekli olan süre boyunca devam
veya östenitik alaşımlar için bazen azot da
ettirilmesi ile elde edilmektedir. Torç, gaz
kullanılmaktadır. Bununla birlikte, hidrojen
kaçışına izin veren özel bir nozül ile dona-
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Tek kaynak akım üretecine
sahip elektrik devresi
Özdeş iki kaynak akım üretecine
sahip elektrik devresi
220 /
380 V
220 /
380 V
220 / 380 V
Kaynak
akım üreteci
Kaynak
akım
üreteci
Kaynak
akım
üreteci
H.F.
H.F.
H.F.
H.F.
Torç
Torç
İş parçası
Torç
Torç
İş parçası
Şekil 3.1.4 – Aynı anda
iki operatörlü TIG
kaynağının prensibi
– İki operatör her iki
taraftan aynı anda aynı
banyo içerisinde kaynak
yapmaktadır
tılmıştır. Üstteki sac, kolayca tam nüfuziyet
elde edebilmek için yeterince ince olmalıdır;
genellikle 0.5 ve 1.5 mm arasındadır. Burada
kullanılabilen koruyucu gazlar, saf argon ve
daha derin nüfuziyet gerektiğinde ise argonhelyum karışımlarıdır. Argon-hidrojen karışımları da kullanılabilirler, ancak özellikle
sadece östenitik kaliteler için kullanılmak zorundadırlar.
Şekil 3.1.5 – TIG yöntemi
kullanılarak yapılan
nokta kaynağının
prensibi
Aktive edici flux TIG (A-TIG) veya fluxdestekli GTA kaynağı, Gaz Tungsten Ark
Kaynağının (GTAW) kaynak işlemine başlanmadan önce kaynak hazırlığı üzerine ince bir
tabaka aktive edici bir flux kaplanarak uygulandığı yeni bir metottur.
Bu metodun amacı, GTA yönteminin performans ve verimliliğini artırmaktır. Esas gelişme, nüfuziyetin üç kata kadar artırılabili–
yor olmasında yatmaktadır. Bu teknoloji, ilk
defa 1960’larda Ukrayna E.O. Paton Electric
Özel nozül
Refrakter metal eletrot
Welding Institute tarafından tanıtılmıştır.
Aktive edici flux’ın faaliyeti, kaynak banyosu içerisinde meydana gelen yüzey gerilmesi
değişimi dγ üzerindeki etkisine dayanmakta-
Argon
Argon
+
69
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
dır. Normalde, yüzey gerilmesi değişimleri bir-
metalin yönünü değiştirebilmektedir. Yeterli
çok alaşımda sıcaklığın (T) artmasıyla beraber
bir kükürt oranıyla (% 0.007 seviyesinde),
azalmaktadır; yani dγ/dT<0, ve sıvı metal yü-
dγ/dT>0 ve sıvı metal nispeten derin ve dar
zey gerilmesi düşük olan bölgeden yüzey ge-
bir kaynak verecek tarzda Şekil 3.1.7’de gös-
rilmesi yüksek olana doğru akmaktadır (γ2>γ1).
terilen biçimde akmaktadır.
Kaynak banyosunun merkezindeki sıcaklık
Kaynak banyosunda Şekil 3.1.7’de verildiği
T1 daha yüksek, merkezdeki yüzey gerilmesi γ1
gibi bir yüzey gerilimi değişimi (Marangoni
ise dış bölgedekinden γ2 daha düşüktür. Bu
etkisi) mevcut olduğunda, konveksiyon akıları
nedenle, sıvı metal Şekil 3.1.6’da gösterildiği
kaynak banyosunun içine doğru yönelerek iyi
gibi nispeten geniş ve sığ bir kaynak verecek
bir nüfuziyeti destekler. Bu olmadığı taktirde,
biçimde akmaktadır.
aktive edici flux kullanılarak nüfuziyet üç kata
Bununla birlikte, kükürt (S) gibi yüzey-
kadar iyileştirilebilmektedir.
aktif bir element kaynak banyosundaki sıvı
T1 T2
Kaynak yönü
Elektrot
T2
γ2
T1
γ1
T2
γ2
T1 T2
T2
T1
γ1
γ2
γ1 γ2
Kaynak banyosu içerisindeki akıların
yan kesitteki görünümü dγ/dT 0
γ1 γ2
Şekil 3.1.6 – Kaynak
banyosu yüzeyinde ve
altındaki sıvı akışı –
negatif yüzey gerilimi
sıcaklık faktörü
70
T2
γ2
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
T1 T2
Elektrot
T1 T2
Kaynak yönü
T2
T2
2
T1
1
T2
2
2
T1
T2
2
1
2 1
Kaynak banyosu içerisindeki akıların
yan kesitteki görünümü dγ/dT 0
2 1
Şekil 3.1.7 – Kaynak
banyosu yüzeyinde ve
altındaki sıvı akışı –
pozitif yüzey gerilimi
sıcaklık faktörü
Aktive edici flux’lar normalde kolay kulla-
ve konvansiyonel GTA yöntemi kullanılarak
nılırlar. Bunlar, otojen GTA kaynağı için ince
kaynak edilmeye hazır hale gelmektedir. Çok
malzemeler üzerinde şarjdan şarja görülen
pasolu kaynak için, önceden erimiş flux’ın
değişikliklere bağlı etkileri en aza indirmek
paslanmaz çelik bir fırça kullanarak kaynak-
ve esasen 5 mm seviyesine kadar kalın par-
tan uzaklaştırılması tavsiye edilmektedir.
çalar üzerinde – düz alın nüfuziyeti kullanarak – tek pasoda tam nüfuziyet elde etmek
için kullanılabilmektedir. Aktive edici flux,
kaynak ağzı hazırlığı üzerine bir fırça yardıElektrot
mıyla bulamaç halinde uygulanmakta olup –
Şekil 3.1.8 – çok kısa bir sürede kurumakta
10 20 mm
Aktive edici flux
Şekil 3.1.8 – Birleştirme
kesiti
71
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Gaz Metal Ark Kaynağı (GMAW)
MIG (Metal İnert Gaz) prosesi olarak ta bili-
eriyebilen dolgu teli ile iş parçası arasında
nen GMAW (Gaz Metal Ark Kaynağı) yöntemi,
koruyucu bir gaz altında yanmaktadır. Bu
Şekil 3.1.9’da gösterilmiştir. GTAW yöntemi-
prosesin temel özellikleri şunlardır:
nin aksine, elektrot sarf edilmekte olup, ark
Dolgu teli makarası
Tel sürme
makaraları
Şekil 3.1.9 – Gaz Metal
Ark Kaynağının (MIG
kaynağının) prensibi
+
Sabit
Voltajlı DC
akım üreteci
–
220 / 380 V
+
Kaynak
akım kablosu
Gaz hortumları
Kontrol
paneli
+
Elektrot besleme ünitesi içerisindekiler
• Tel sürücü: – Tel sürme motoru
– Tel sürme makaraları
• Kontrol paneli: – Gaz elektro valfi
– Kumanda röleleri – Elektronik tel
sürme hızı kontrolü.
Gaz
Koruyucu
gaz
beslemesi
Koruyucu
gaz
regülatörü
Metalik kılıf
Kumanda
kablosu
TORÇ
Masif tel elektrot
Nozül
Kontak meme
Kaynak yönü
Şase kablosu
• elektrot telinde çok yüksek akım
2
72
fakat yüksek kaynak güçlerinde bir
yoğunluğu kullanılır (> 90 A/mm ); bu,
taşıyıcıya (traktöre) sabitlenir (“otomatik”
örtülü elektrot (SMAW) yöntemindekine
proses).
göre yaklaşık 10 kat daha yüksektir;
Ark içerisindeki metal transferi mekanizması
• arkın yüksek sıcaklığı sayesinde elektrot
önemli bir proses parametresidir ve üç temel
teli hızlı erimektedir (yaklaşık 8 m/dk);
modda sınıflandırılmaktadır (Şekil 3.1.10):
bu durum, 12 kg’lık makaralarla besleme
• Eriyen metalin sıklıkla elektrot teli
yapan otomatik tel sürme sistemlerinin
çapından daha büyük damlacıklar
kullanılmasını gerektirmektedir;
oluşturduğu kısa-devreli veya daldırma
• paslanmaz çelikler her zaman DCEP
transfer şekli. Elektrot ucunda damlacık
(Doğru Akım Elektrot Pozitif) veya DC
meydana geldiğinde, kaynak banyosu
ters kutuplama modunda kaynaklanırlar,
ile temas eder ve kısa devre oluşturur.
üretecin pozitif kutbu elektroda
Bu esnada akımda ani yükselme görülür.
bağlanmaktadır;
Yüzey gerilimi, damlacığı elektrottan ayıran
• kaynak torcu genellikle elle kontrol edilir
sıkıştırma (pinch) etkisine neden olur. Bu
(“yarı-otomatik” proses olarak anılır),
olayın frekansı 20 ila 100 Hz seviyelerinde
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
olup, 0.01 ila 0.05 saniyelik periyot
sürelerine karşılık gelmektedir.
• Küresel veya yerçekimi transfer şekli.
Daldırma veya Kısa
devreli
transfer
Kaynak
akımı
(A)
Bir önceki durumda olduğu gibi erime
Zaman (saniye)
büyük damlacıklar formunda gerçekleşir.
Damlacıklar, kütleleri yüzey gerilme
Ark voltajı
(V)
kuvvetlerini aşmaya yeterli geldiğinde
0
koparlar ve ark boyunun büyük olması
Zaman (saniye)
(0.01 ila 0.05) (0.02 ila 0.10)
sebebiyle kaynak banyosuna temas
etmeden önce serbestçe düşerler.
• Sprey transfer modu, belirli bir geçiş
Kaynak
akımı
(A)
Küresel Transfer
seviyesi üzerinde akım yoğunlukları
içermekte olup, bu seviye 200 A/
2
mm düzeyindedir. Elektrot, küçük
Zaman (saniye)
Ark voltajı
(V)
damlacıklardan oluşan bir akış meydana
Zaman (saniye)
0
getirmek üzere erimektedir. Akım
yoğunluğu daha da artırıldığında,
elektrodun ucu konik hal alarak daha da
ince damlacıklardan oluşan eksenel bir
akış açığa çıkar.
Koruyucu gazlar ISO 14175 standardı tarafından
Kaynak
akımı
(A)
(0.01 ila 0.05) (0.02 ila 0.10)
B
Ark voltajı
(V)
tanımlanmaktadır. Gazlar, nötral, hafif indirgeyici veya hafif oksitleyici olmak zorundadırlar.
Sprey
Transfer
A – Basit sprey transferi
Zaman (saniye) B – Eksenel sprey transferi
A
0
(0.01 ila 0.05)
Zaman (saniye)
(0.02 ila 0.10)
Kullanılan temel karışımlar aşağıda verilmiştir:
Şekil 3.1.10 – MIG
kaynağındaki metal
transfer modları
Argon-oksijen karışımları (M13)
Çok küçük oksijen konsantrasyonları, sıvı
metalin yüzey gerilmesini önemli ölçüde
azaltmak ve arkın kararlılığını arttırmak için
tansiyeli çok daha düşük olduğundan, kaynak
yeterlidir. Sonuçta, kaynak pasosu daha iyi
pasosundaki oksitlenme önemli ölçüde azdır.
ıslatma davranışı gösterir ve yanma çentiği
Pratikte CO2 miktarı, ferritik paslanmaz çelik-
meydana getirme riski azalır. Bununla birlik-
ler için maksimum izin verilebilir değer olan
te, oksijenin etkisi en belirgin sprey transfer
% 3 ile sınırlandırılmıştır.
modunda görülmektedir. Pratikte, paslanmaz çeliğin kalitesi ne olursa olsun, oksijen
Argon-CO2-H2 karışımları (M11)
miktarı % 2 ile sınırlandırılmaktadır.
Bu karışımlar yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Tipik kompozisyon, % 95-96 Ar, % 3 CO2,
Argon-CO2 karışımları (M12)
% 1-2 H2’dir. Bunlar kısa-arkla transfer mo-
CO2’in metal transferi üzerindeki etkileri ok-
dunda mükemmel ark kararlılığı sağlarlar ve
sijeninkilerle aynıdır. Fakat, ilgili oksijen po-
CO2 kayda değer bir karbon alımına neden
73
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
olmamaktadır. Bununla birlikte, bu karışım-
Östenitik paslanmaz çeliklerin masif tel
lardaki hidrojen miktarının yeterince yüksek
elektrotla ve argon-oksijen veya argon-CO2
olması sebebiyle, kaynak sonrası ısıl işlem
koruyucu gazları altındaki MIG kaynağı için
uygulanmayacaksa ferritik paslanmaz çelik-
tavsiye edilen kaynak parametreleri Tablo
ler için kullanılmaları tavsiye edilmemekte-
3.1.4’te gösterilmektedir.
dir.
TIG kaynağında olduğu gibi, bir MIG nokta
kaynak prosesi de mevcuttur. Burada, özel bir
Argon-helyum-oksijen
ve argon-helyum-CO2 karışımları
nozül ile donatılmış bir torç (Şekil 3.1.11) ve
Bu karışımlar, argon-oksijen ve argon-CO2 ka-
saniyeye kadar) ayarlanmasını mümkün kılan
rışımlarının mantıksal uzantıları olarak düşü-
bir zamanlama cihazına sahip kontrol ünitesi
nülebilirler. Bunların, kaynak banyosundaki
kullanılmaktadır.
ark yanma periyodunun süresinin (0.5’ten 5
akışkanlığı arttırdıkları, paso profilini geliştirdikleri ve daha kusursuz ve yoğun bir kaynak
oluşturdukları gözlemlenmektedir. Oksijen ve
Şekil 3.1.11 – GMAW
yöntemi kullanılarak
yapılan nokta kaynağı
CO2 seviyeleri sırasıyla % 2 ve 3 altında bırakıldığı taktirde, ferritik paslanmaz çelikler için
kullanılabilirler.
Argon-oksijen-azot
ve argon-CO2-azot karışımları
Nozül
Azot içeren östenitik paslanmaz çeliklerin ve
Kontak meme
dupleks kalitelerin kaynağı için, sıvı metal
içerisindeki kayıpların azaltılması amacıyla koruyucu gaza azot eklenebilmektedir.
Dupleks alaşımlarında, azot kaynak içyapısı
içerisinde doğru bir östenit ve ferrit denge-
Koruyucu
gaz
kaçış
delikleri
Ark
si elde edebilmek hususunda önemli bir rol
oynamaktadır.
Masif tel
çapı
(mm)
Tablo 3.1.4 – Östenitik
paslanmaz çelikler
için tavsiye edilen MIG
kaynak parametreleri
74
0.8
1.0
1.2
Kaynak akımı (A)
Kısa-ark
transferi
Sprey
transferi
60 – 80
80 – 120
120 – 150
140 – 210
180 – 250
220 – 290
Ark voltajı
(V)
Kısa-ark
transferi
Sprey
transferi
15 – 17
16 – 18
17 – 20
25 – 28
26 – 29
27 – 30
Ar-O2 veya
Ar - CO2
akış hızı
(l/dk)
15
20
25
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Darbeli (pulsed) GMAW için birkaç türde
g/dk iken, buna kıyasla aynı çaptaki özlü tel
akım üreteci mevcuttur: İnverter ve transis-
için yığma hızı 170 g/dk olmaktadır. Bu büyük
törlü akım üreteçleri sabit-voltajlıdır ve dar-
farklılık özlü telin sadece metal kılıfının elekt-
be akımı parametrelerinin bağımsız olarak
riği iletmesi gerçeğine dayanır. Mineral ve
ayarlanmasına imkan vermektedir. Daha ge-
metal tozlarının karışımından meydana gelen
lişmiş akım üreteçleri, temel akım ve darbe
ve olasılıkla alkali silikatlarla bağlanmış olan
akımının ideal kombinasyonunu sağlayan
öz büyük bir elektrik direncine sahiptir.
bir aralıktaki tel sürme hızları için önceden
A, kılıfın kesit alanı, L kontak memesi ve iş
programlanmış sinerjik kontroller kullan-
parçası arasındaki serbest tel uzunluğu ve I
makta olup, özellikle aşağıdan yukarı ve ta-
kaynak akımı olmak kaydıyla, g/dk cinsinden
van pozisyonlarında kullanışlıdır.
yığma miktarı M, aşağıdaki ilişki tarafından
En son gelişme, temel ve darbe akımlarının ayarlanmasına imkan tanıyıp arkı çok kararlı hale getiren “Surface Tension Transfer”
Öz
Kılıf
verilmektedir:
M = K1 + K2 x I + K3 x L x I2/A
Öz
burada K1, K2 ve K3 orantı katsayılarıdır.
(STT) (yüzey gerilme transferi) yöntemidir.
Not: Çoğunlukla MIG (Metal İnert Gaz) ve
Akım birkaç mikro saniye içerisinde ayarla-
MAG (Metal Aktif Gaz) kaynak yöntemleri bir-
narak sıçrantı seviyesinde büyük bir azalma-
biriyle karıştırılır. Aslında, MIG prosesinde,
ya (dostane bir yöntem) ve duman oluşturma
koruyucu gazların oksitleyici özelliği ihmal
hızında bir düşmeye (güvenli bir yöntem)
edilir düzeydedir. Buna karşın MAG prose-
yol açmaktadır. Esas uygulamalarından biri-
sinde bu durum özellikle arttırılmıştır. Bu
si borulardaki kök kaynakları ve daha genel
nedenden dolayı, yalın karbonlu çelikler için
olarak aşağıdan yukarı alın kaynakları, tavan
MAG kaynağı uygulanırken, paslanmaz çelik-
kaynakları ve boru bağlantılarıdır.
ler için sadece MIG tekniği kullanılmaktadır.
MIG prosesinin değişik bir biçimi FCAW
Bununla birlikte, GMAW/MIG yönteminde,
(özlü tel elektrotla ark kaynağı) yöntemi-
arkın kararlılığını ve sıvı metalce ıslatma-
dir. Burada tel elektrot, paslanmaz çelik kı-
yı artırmak için (argon – Ar) koruyucu gazın
lıf içine katı bir öz doldurulmuş şekildedir
içerisinde çoğunlukla düşük bir yüzde ora-
(Şekil 3.1.12). Öz, manüel SMAW (Örtülü Metal
nında oksijen (O2) veya karbon dioksit (CO2)
Ark Kaynağı) prosesindeki elektrot örtüsüyle
gerekmektedir. Tipik seviyeler %2 O2 veya
aynı görevi üstlenmektedir. FCAW tekniğinin
%3 CO2’dir. O2 veya CO2’nin daha yüksek se-
temel özelliği, otomatik veya yarı otomatik
viyelerde olması, krom (Cr), mangan (Mn) ve
proseslerde özlü telin sürekli beslenme ola-
silisyumun (Si) aşırı miktarda oksitlenmesine
nağı sebebiyle meydana gelen yüksek verimi,
ve kaynak banyosunun aşırı miktarda karbon
SMAW metodunun avantajları ile beraber bir-
(C) kapmasına neden olmaktadır. Örneğin,
leştirmesidir. Geleneksel bir masif elektrotla
%2 CO2 içeren koruyucu gazda kaynak metali
karşılaştırıldığında, özde bulunan toz, hem
karbon oranı (% C) %0.025 iken, %4 CO2 için
cüruf örtüsünü oluşturmakta, hem de verim-
%0.04’e ulaşabilmektedir.
Kılıf
Şekil 3.1.12 – Özlü bir tel
elektrot örneği
liliği artırmaktadır. Böylece, % 20 Cr ve % 10
Ni içeren 1.6 mm çapındaki masif telin yaklaşık 200 A akımdaki yığma hızı yaklaşık 100
75
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Plazma Ark Kaynağı (PAW)
Plazma ark kaynağının prensibi, Şekil 3.1.13’te
derece dar olduğundan sıvı banyo için yeterli
gösterilmektedir. Bir elektrik arkının daraltıl-
koruma sağlayamamaktadır, dolayısıyla halka
ması ilk önce 1920’lerde Gerdien ve Lotz ta-
biçiminde geniş çaplı bir koruyucu gaz akışı
rafından denenmiştir. Bu deney düzeneği, su
eklemek gerekmektedir.
buharı mevcut bir ortam içerisinde iki grafit
Hem bu amaçla, hem de plazmayı şekillen-
elektrot arasındaki bir arkı sınırlamaktadır.
dirmek için kullanılan gazlar TIG kaynağı için
Bununla birlikte, bu kavram Amerikan şirketi
kullanılan gazlara benzemektedir. Bunlar, saf
Union Carbide’ın TIG prosesinden geliştiril-
argon Ar-%5H2, Ar-%10H2 ve %25 argon-%75
miş bir sıkıştırılmış ark sistemi için 1955’te
helyum’dur. Hidrojen içeren karışımlar, öste-
bir patent almasına kadar kaynağa uygulan-
nitik paslanmaz çeliklerin kaynağı için tavsi-
mamıştır. Arkın sıkıştırılması, plazma olarak
ye edilmektedir. Fakat, TIG kaynağındakine
adlandırılan ve kusursuz bir elektrik iletkeni
benzer şekilde ferritik, martensitik ve dupleks
olan iyonize bir gaz jeti üretmektedir. Elde
türleri için yasaklanmışlardır. Adı geçen son
edilebilen enerji oldukça yoğunlaştırılmış
malzeme için, kaynak içerisindeki östenit ve
olup, ulaşılan sıcaklıklar 10000 ve 20000 K
ferritin uygun oranlarda tutulabilmesi ama-
arasındadır. Kaynak yöntemleri genellikle
cıyla gaz içerisine azot ilave edilmesi tavsiye
elektrot ile iş parçası arasında sıkıştırılmış
edilmektedir.
bir arkın oluşturulduğu “transfer edilen ark”
Torcun elle idare edildiği manüel plaz-
düzenini kullanmakta iken, diğer uygulamalar
ma kaynağında, “mikro-plazma” ve “mini-
daha ziyade elektrot ve özel bir orifis arasın-
plazma” adı verilen prosesler 0.1 ve 15 amper
da oluşturulan “transfer edilmeyen” sıkıştı-
arasındaki akım değerlerinde uygulanmakta-
rılmış ark kullanmaktadırlar. Plazma jeti son
dırlar. “Nüfuz etmeyen jet” tekniğinde ise
Koruyucu gaz
Su
Katot
(Toryum
katkılı
W)
Plazma oluşturucu gaz
Plazma oluşturucu gaz
Kaynak
akım
üreteci
H.F.
Su
Koruyucu gaz
Plazma jeti
Şekil 3.1.13 – Anahtar
deliği tekniği ile plazma
kaynağının prensibi (jet,
iş parçasına nüfuz eder
ve diğer taraftan çıkar)
76
Kaynaklı birleştirme
Sıvı banyo
Kaynak yönü
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
akım değerleri yaklaşık 15 ve 100 amper ara-
• nozül orifisi ve iş parçası arasındaki daha
sındadır. Torcun bir traktör üzerine bağlan-
büyük mesafe sayesinde, dolgu metali ile
dığı otomatik kaynakta ‘anahtar deliği’ adı
daha gelişmiş seviyede kaynak;
verilen yöntem uygulanmaktadır. TIG kaynağı ile karşılaştırıldığında, nozül şeklinin ve
elektrodun nozül orifisine göre pozisyonunun
arkın daraltılmasında önemli bir rol oynadığının vurgulanması önem taşımaktadır. PAW
• daha dar bir ısıdan etkilenmiş bölge (HAZ)
ve genellikle daha yüksek kaynak hızları;
• özellikle anahtar deliği tekniği
kaynağında, kusurlu hazırlık için daha
büyük tolerans.
yönteminin TIG kaynağı üzerindeki başlıca
Tablo 3.1.5, X5CrNi18-10/1.4301 kalite öste-
avantajı, arkın aşağıdaki sonuçlara yol açan
nitik paslanmaz çelik tipi için tavsiye edilen
olağanüstü kararlılığıdır:
kaynak parametrelerini göstermektedir.
Tablo 3.1.5 - X5CrNi1810/1.4301 tipi östenitik
paslanmaz çelik
için tavsiye edilen
anahtar deliği kaynak
parametreleri, alın
kaynakları için
• güç girdisinin daha iyi kontrol edilmesini
sağlayan “değişmez” bir ark;
• kaynak oluşumunda belirgin bir değişime
yol açmadan, nozül – iş parçası arası
mesafenin değişmesine karşı daha büyük
tolerans;
Sac
kalınlığı
(mm)
1.5
3.0
6.0
8.0
Kaynak
akımı
(A)
Plazma gazı
debisi
(l/dk)
100
200
300
330
Koruyucu
gaz debisi
(l/dk)
5
7
12
13
30
30
30
30
SAW tekniği ABD’de Lincoln Electrik Company
ve Kiev’de B.E. Paton Institute tarafından eş
Dolgu teli
makarası
geliştirilmiştir. En yaygın bilineni otomatik
100
60
30
25
Şekil 3.1.14 – SAW
(Tozaltı Ark Kaynağı)
prosesinin prensibi
1 – Taneli toz (flux)
2 – Sıvı haldeki cüruf
3 – Ana metal
Tozaltı Ark Kaynağı (SAW)
zamanlı olarak ikinci dünya savaşından önce
Kaynak
hızı
(cm/dk)
Dolgu teli
olanıdır. Burada bir veya birkaç tel elektrot
koruyucu sıvı cüruf tabakası oluşturan bir toz
örtüsü altında eritilmektedir. Cürufun belirli bir derecede elektrik iletkenliği olmasına
rağmen, erime esasen elektrik arkı sayesinde olmaktadır. Cüruf yoluyla direnç ısınması,
sadece ikinci derecede önem taşımaktadır.
Kaynak
akım
üreteci
Toz girişi
Kontak meme
1
Otomatik proseste (Şekil 3.1.14), kaynak
akımı tel başına 2000 A’e kadar çok yüksek
2
3
Eriyik banyo
bir seviyede olabilir. Bu da büyük güç girdisine yol açmakta ve sonuç olarak ana metalin
Tel sürme makaraları
Katılaşmış cüruf
Katılaşmış metal dolgu
Karışma bölgesi
Kaynak yönü
77
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
dolgu malzemesiyle büyük bir oranda seyrel-
Alıcıya teslim edildikleri durumda, bu toz-
tilmesini sağlamaktadır (% 80’e kadar). Akım
lar tamamen kurudurlar ve kaynak dikişinde
üreteci genellikle DCEP ters kutuplama tipin-
yayınabilen hidrojen miktarı 5 cm3/100 g’dan
dedir ve birkaç tel aynı anda kullanıldığında
daha azdır. Nem kapmayı önlemek için, to-
ark üflemesini önlemek üzere nadiren AC kul-
zun iş yeri sıcaklığından 10 °C daha yüksek
lanılmaktadır. Hem DC, hem de AC üreteçleri
sıcaklıkta ve nispi nemin % 50’yi geçmediği
için tel elektrot sürme hızları, kusursuz kararlı
bir atmosfer içerisinde depolanması tavsiye
bir ark elde etmek için, erime oranına eşit ol-
edilmektedir. Nem kapma hususunda endişe
mak zorundadır. Bu, servo hız kontrollü motor-
veya şüphe söz konusu olduğunda, tozun 300
redüktör sistemi tarafından kumanda edilen
°C’de en az iki saat kurutulması yararlıdır.
tel sürme makaralarının kullanılması ile elde
Kurutmanın etkili olması için, toz 40 mm’den
edilmektedir.
kalın olmayan bir tabaka halinde metal tep-
Kaynak tozunun (flux) seçilmesi de önem
silere yayılmak zorundadır. Tozun tane bü-
taşımaktadır. Beş tip mevcuttur:
yüklüğü elek boyutları ile tanımlanmaktadır.
• Tip 1: mangan silikat
Elek numarası, birim uzunluktaki (genellikle
• Tip 2: kalsiyum silikat
inç) elek deliği sayısıdır. Genellikle örgü me-
• Tip 3: alümina-rutil
tal elekler için kullanılan standart Tyler öl-
• Tip 4: kireç alümina (alümina-bazik)
çeği, doğrusal bir inç (25.4 mm) başına 200
• Tip 5: kireç fluorid (fluorid-bazik)
deliğe karşılık gelen 200 mesh değerinden
Paslanmaz çeliklerin kaynağı için en yay-
başlamaktadır. Elek numarası ve (kare) delik
gın kullanılan toz tipileri, 5 numarada ve-
boyutu arasındaki ilişki, Tablo 3.1.6’ da ve-
rilenlerdir. Bunların tipik kompozisyonla-
rilmektedir.
rı:
%25 ≤ CaO + MgO ≤ %40,
SiO2 < %15,
%20 ≤ CaF2 ≤ %35 şeklindedir. İki şekilde bulunurlar, ya eritilerek veya aglomere edilerek
Tablo 3.1.6 – Standart
Tyler elek numarası ve
delik boyutları (karenin
kenarı) arasındaki ilişki
(bağlanarak) üretilirler. Eritilmiş tozlar, 16001700 °C seviyesindeki sıcaklıklara ısıtılarak
üretilirler, ve toz haline ya eritme fırınından
alınırken atomizasyon yoluyla ya da katılaşmış malzeme kitlesinin kırılması ve elenmesi
yoluyla getirilirler. Aglomere tozlar, birbirlerine bir alkali silikat birleştirici ile bağlanmış
uygun tane büyüklüğündeki ham malzemelerden üretilirler. Elde edilen karışım kurutulduktan sonra istenilen son tane büyüklüğünü
elde etmek üzere mekanik işlemden geçirilir.
Bu ara ürün daha sonra, belirli durumlarda
700 °C’yi geçen yüksek bir sıcaklıkta fırınlanır.
78
Elek numarası
8
12
14
16
20
42
60
100
150
200
Elek aralığı (karenin
kenarı – mm)
2.362
1.397
1.168
0.991
0.833
0.350
0.246
0.147
0.104
0.074
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Tane boyutu seçilirken iki kurala dikkat
kullanılması tavsiye edilmektedir. Kullanılan
etmek zorunludur. Her şeyden önce, yatay
toz, alaşım elementlerinin dolgu metalin-
kaynak pozisyonları hariç (örneğin yatay iç
den eriyik banyoya transferinde önemli bir
köşe, yatay alın kaynakları), ince tane büyük-
rol oynamaktadır. Bu etki, cürufun baziklik
lüğü kullanılması tavsiye edilmektedir. İkinci
endeksi tarafından belirlenmekte olup, S.S.
olarak, yüksek kaynak akımının uygulandı-
Boniszewski formülü ile uygun bir şekilde
ğı prosedürler için de ince tane büyüklüğü
ifade edilebilmektedir:
B=
[CaO + MgO + Na2O + K2O + Li2O + CaF2 + 1/2(MnO + FeO)]
[SiO2 + 1/2(Al2O3 + TiO2 + ZrO2)]
Bu endeks ne kadar yüksekse, alaşım ele-
kaçınmak üzere özel dikkat gösterilmek
mentlerinin transferi de o kadar fazladır. Silis,
zorundadır. Bu özellikle % 25 Cr - % 20 Ni
SiO2, kromla reaksiyona girerek kromu cüruf
alaşımları ve aynı zamanda yüksek miktar-
içerisinde oksit formunda tutar. Rutil, TiO2,
da ferrit içeren % 18 Cr - % 9 Ni kaliteleri
her ne kadar daha az bir miktarda da olsa, ay-
için geçerli bir durumdur. 650-900 °C sı-
nısını yapmaktadır. Baziklik endeksi 1’den kü-
caklık aralığının birkaç defa geçildiği çok
çük olan tozlarla % 30’a kadar varan miktarda
pasolu kaynakta, sigma fazı oluşma proble-
krom bu yolla oksitlenebilmektedir. Buna kar-
mi önemli ölçüde artmaktadır. Takiben 1050
şılık, bazikliği yüksek tozlarla (B ⬎ 3), krom
°C’de çözündürme tavlaması yapılması şid-
kaybı % 10’dan daha az olmakta ve bu da toz
detle tavsiye edilmektedir.
içerisine ferro-krom eklenerek telafi edilebil-
Tel elektrot çapı ve toz tane büyüklüğüne
mektedir. Nikel ve molibdenin oksitlenme eği-
bağlı tavsiye edilen kaynak parametreleri
limi daha azdır ve bu nedenle ark içerisinde
Tablo 3.1.7’ de verilmiştir.
iyi bir transfer katsayısına sahiptirler.
SAW prosesi genellikle kalın östenitik
paslanmaz çelik levhalar için kullanıldığından, yüksek kaynak enerjilerinin uygulanmasından dolayı sigma fazının oluşmasından
Tel elektrot çapı
(mm)
2.4
3.2
4.0
5.0
Kaynak akımı
(A)
250 – 500
300 – 700
400 – 900
500 – 1100
Tablo 3.1.7 - Tel elektrot
çapı ve toz tane
büyüklüğüne bağlı
tavsiye edilen kaynak
parametreleri.
Ark voltajı
(V)
22 – 32
23 – 36
24 – 40
25 – 43
Toz tane büyüklüğü
(mesh)
8 ⫻ 48
14 ⫻ 48
16 ⫻ 150
42 ⫻ 200
79
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Örtülü Elektrotla Metal Ark Kaynağı (SMAW)
SMAW prosesi çok eski olmasına rağmen, ilk
fonksiyon, arkın başlaması ve kararlılığı ile
uygulamaların 1907’de Kjellberg tarafından
ilgilidir. Fiziksel etki, metal damlacıkların
raporlanmasından bu yana, büyük esnekliği
transferini, eriyik banyonun etkili korun-
ve uygulamadaki basitliği sebebiyle yaygın
masını ve ıslatma kabiliyetini ve de yerinde
olarak kullanılmaya devam etmektedir. Şekil
kaynak yapılabilirliği (örneğin aşağıdan yu-
3.1.15’de şematik olarak gösterildiği gibi,
karıya alın ve yatay alın kaynakları) kontrol
elektrot bir örtü katmanı ile çevrelenmiş
eden cürufun viskozitesi ve yüzey gerilimi
metal bir çekirdekten meydana gelmektedir.
ile ilgilidir. Metalürjik rol, eriyik banyo ile
Çekirdek genellikle masif bir paslanmaz çelik
cüruf arasındaki kimyasal değişimleri içerir;
teldir, fakat belirli çok özel durumlarda özlü
örneğin, kaynak metalinin rafine edilmesi.
tel veya masif bir yumuşak çelik tel (“sente-
Örtü, belirli bir miktarda kalsiyum karbonat
tik” elektrotlar) de olabilir. Proseste önemli
(CaCO3) içermektedir. Bu, ark içerisinde yak-
bir rol oynayan örtü, çekirdek üzerine ekstrü-
laşık 900 °C’de ayrışarak CaO ve CO2 oluştu-
ze edilir ve her elektroda özel bir “karakter”
rur ve bu sonuncusu ark bölgesinin korunma-
verir. Örtü, üç temel fonksiyon yerine getirir:
sını sağlar. Son olarak, yumuşak çelikler için
elektriksel, fiziksel ve metalürjik. Elektriksel
uygulanan SMAW prosesinde olduğu gibi,
rafinasyon reaksiyonlarına ek olarak, cüruf
çekirdek içerisinde bulunmayan veya az miktarda bulunan elementlerin ilave edilmesini
Örtülü
elektrot
Şekil 3.1.15 – (S.M.A.W.:
Örtülü Elektrotla Metal
Ark Kaynağı) yönteminin
prensibi
1 – Katlaşmış dolgu
metal
2 – Karışma bölgesi
3 – Elektrot örtüsü
4 – Elektrot çekirdeği
Tablo 3.1.8 – Elektrot
çekirdek çapına bağlı
olarak tavsiye edilen
SMAW parametreleri
80
3
Katılaşmış cüruf
de sağlamaktadır.
Rutil örtülü elektrotlar hem AC hem de DC
modunda kullanılabilirlerken, bazik (kireç ör-
4
3
tülü) elektrotlar esasen DCEP ters kutuplama
Erimiş metal
damlacıkları
modunda kullanılırlar. % 17 Cr veya % 19 Cr
- % 10 Ni kompozisyonlarındaki elektrotlarda
1
2
Ana metal
Sıvı cüruf
Eriyik banyo
kullanılması tavsiye edilen kaynak parametreleri Tablo 3.1.8’ de verilmektedir.
Kaynak yönü
Çekirdek çapı
(mm)
2.5
3.2
4.0
5.0
Kaynak akımı (A)
%17 ferritik kaynak
dolgusu
50 – 100
80 – 110
110 – 160
150 – 230
% 19 Cr - % 10 Ni östenitik kaynak
dolgusu
40 – 90
60 – 100
90 – 150
130 – 220
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Elektrik Direnç Kaynağı
Direnç Nokta Kaynağı (RSW)
Bu proses hala yaygın bir şekilde kullanıl-
cek sacların konumlanması, üst elektrodun
makta olup, özellikle ince paslanmaz çelik
indirilmesi ve baskı kuvvetinin uygulanması,
sacların kaynağı için uygundur. Erime, iş par-
W (joule) = R (ohm) ⫻ I2 (amper) ısı enerji-
çası malzemelerinin bağlantı yerinden geçi-
si üreten düşük voltajlı bir alternatif akımla
rilen elektrik akımının yol açtığı direnç ısın-
kaynak, baskı kuvvetinin tutulması veya ek
ması sayesinde meydana gelir. Direnç nokta
ezme kuvvetin uygulanması ve son olarak da
kaynağı prosesinde genellikle beş farklı aşa-
üst elektrodun bir sonraki kaynak süreci ön-
ma görülür (Şekil 3.1.16). Bunlar, birleştirile-
cesi yükseltilmesi şeklinde sıralanabilir.
Şekil 3.1.16 – Direnç
nokta kaynağının
prensibi
Kaynak transformatörü
W (joule) =
R (ohm) ×
Otomatik
I2 (amp) ×
Birleştirilecek
şalter
t (saniye)
saclar
R = R1 + R2 +
Primer
R3 + R4 + R5
Sekonder
R4 ve R5: İş parçalarının dirençleri
(özdirençlerine bağlıdır)
R2: İki parça arasındaki temas direnci yüzey
durumu ve sıkıştırma kuvveti F’e bağlıdır
R1 ve R3: Elektrotlar ve saclar arasındaki
F
R4
R5
F
Konumlama
F
Baskı
Temas
R2
temas dirençleri
F
R1
R3
I
Kaynak
dirençleri
F’
Tutma:
Ezme :
F’ = F
F’ > F
81
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Elektrot baskı izi derinliği
Ana
metal
(BM)
Isıdan etkilenmiş bölge (HAZ)
1
Çekirdek (Erime Bölgesi “F.Z”)
Çekirdek yüksekliği
veya nüfuziyet
Birleşme düzlemi
Ana
metal
(BM)
Elektrot baskı izi çapı
Şekil 3.1.17 – Bir kaynak
noktası ve çekirdek
oluşumunun şematik
gösterimi. 1 – Dendrit
oluşumunun şematik
gösterimi
Çekirdek çapı
Elektrot malzemeleri ile ilgili, paslanmaz
Tablo 3.1.9’ da verilen parametreler, nok-
çelikler söz konusu olduğunda, düşük öz
ta oluşumunda belirleyici rol oynayan ara
direnç ve yüksek mekanik dayancın en iyi
yüzey direnci üzerinde güçlü etkiye sahip
kombinasyonu bakır – kobalt – berilyum
yüzey durumlarına (paklanmış-2D, 2B, parlak
alaşımları ile elde edilmektedir. Bu elektrot
tavlanmış-2R) izin verebilmek için ideal sevi-
uçları genellikle 120° açılı, kısa kesilmiş koni
yesi bulunarak ayarlanmalıdır. Diğer eritme
biçimindedir. Kaynak noktasının oluşması
kaynağı proseslerinin aksine, direnç nokta
(Şekil 3.1.17) kaynak akımına, süresine ve
kaynağındaki sıvı banyo gözle kontrol edi-
elektrotlar tarafından uygulanan baskı kuv-
lememektedir. Gözle algılanabilen tek hata
vetine bağlıdır. % 18 Cr - % 9 Ni östenitik
aşırı elektrot girintisi ve yüzey sıçrantılarıdır.
paslanmaz çelik ve stabilize % 17 Cr ferritik
Bununla birlikte, kaynak noktasının kalitesi-
kaliteler için önerilen kaynak parametreleri
ni hızlı gösteren basit bir tahribatlı muayene
Tablo 3.1.9’da verilmektedir.
metodu “sıyırma testi” dir.
Sac kalınlığı
(mm)
Tablo 3.1.9 - % 18 Cr - %
9 Ni östenitik paslanmaz
çelik ve stabilize %
17 Cr ferritik kaliteler
için tavsiye edilen
direnç nokta kaynağı
parametreleri
82
Elektrot
uç çapı
(mm)
%18 Cr - %9 Ni östenitik kaliteler
0.5
3.0
0.8
4.5
2.0
6.0
Stabilize %17 Cr ferritik kaliteler
0.5
3.0
0.8
4.5
Elektrot baskı
kuvveti
(daN)
Kaynak
akımı
(A)
Kaynak süresi
(Periyot
sayısı)
170
300
650
3500
6000
11000
3
4
8
150
250
4000
7550
3
4
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Direnç Dikiş Kaynağı (RSEW veya SW)
Prosesin sürekli olması dışında, direnç dikiş
kaynağının prensibi nokta kaynağınınki ile
aynıdır. En önemli fark, elektrot tipinde görülmektedir. Burada, uygun bir sürme sistemi
ile donatılmış tekerlek elektrotlar bulunmaktadır (Şekil 3.1.18 ve 3.1.19). Temel proses
parametreleri kaynak akımı, uygulama süresi
ve elektrot baskı kuvveti olan nokta kaynağı
ile kıyaslandığında, dikiş kaynağında dikkate alınması gereken ek faktörler, modüle
edilmiş (ayarlanmış) veya darbeli bir akım
ve kaynak hızıdır (doğrusal tekerlek hızı levha ilerlemesini belirler). Tekerlek elektrotlar
için en yaygın kullanılan malzeme, mekanik
dayancı arttırmak üzere kobalt veya berilyum
Kesintili dikiş kaynağı
Sürekli dikiş kaynağı
içeren bakır bazlı alaşımlardır. Tekerlek kenarları genellikle ya çift taraftan eğimli veya
dışbükey bir profile sahiptirler. Fe-Cr-Ni östenitik kaliteler için tavsiye edilen kaynak parametreleri Tablo 3.1.10’da verilmektedir.
Şekil 3.1.18 – Direnç
dikiş kaynağının prensibi
Şekil 3.1.19 – Direnç
dikiş kaynağı ile imal
edilen tipik montaj
bağlantıları
t
1,5 × t
Ezme dikiş
kaynağı
Sabit
silindirik
mandrel
İçi boş silindirik
bir gövdenin
boyuna kaynağı
Bir tabanın
silindirik bir halkaya
yan kaynağı
83
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Tablo 3.1.10 - % 18
Cr - % 9 Ni östenitik
paslanmaz çelikleri
için tavsiye edilen
direnç dikiş kaynağı
parametreleri
Sac
kalınlıkları
(mm)
Tekerlek
kalınlıkları
(mm)
Baskı
kuvveti
(daN)
Kaynak
süresi
(periyot)
Kapalı
zaman
(periyot)
Kaynak
akımı
(Amp)
Kaynak
hızı
(cm/dak)
0.5
0.8
1.5
2.0
3.0
3.0
4.5
6.5
8.0
9.5
320
460
800
1200
1500
3
3
3
4
5
2
3
4
5
7
7900
10600
15000
16700
17000
140
120
100
95
95
Tablo 3.1.10 kaynak akımının modüle edil-
Hem nokta hem de dikiş kaynağındaki di-
mesinin (ayarlanmasının) gerekliliğini gös-
renç ısınmasının başlıca avantajları, ısıdan
termektedir. Birbirini takip eden noktalar
etkilenmiş bölgedeki mikro yapının sınırlı de-
arasındaki mesafe, darbe frekansı (kaynak
ğişimi, saclar doğru soğutulduğunda (soğuk
süresi ve durma süresi) ve kaynak hızı (teker-
su püskürterek) fiilen yüzey oksidasyonunun
lek teğet hızı) ile belirlenmektedir. Kaynak
mevcut olmaması ve kaynak sonrasında sac-
süresi, çelik kalitesi ve sac kalınlığına bağlı
larda çok az çarpılma meydana gelmesidir.
olarak seçilirken, durma süresi kaynak hızı
tarafından belirlenmektedir.
Direnç kaynağının değişik uygulamaları
Basınç alın kaynağı (UW)
Basınç alın kaynağı, veya direnç alın kaynağı
(Şekil 3.1.20 ve 3.1.21) esasen uzun mamuller
(filmaşinler, çubuklar, borular, şekil verilmiş kesitler, vb.) için kullanılmaktadır. Birleştirilecek
iki ucun yüzeyleri, iş parçası bileşenlerine sabit ve hareketli tutucular üzerinden aktarılan
ısıtıcı akımın geçişini kolaylaştırmak üzere birF
F
birine kusursuz biçimde temas etmek zorundadır. Akım, tutucular arasındaki bölgede yoğun
Şekil 3.1.20 – Basınç
alın kaynağının prensibi
Sabit
tutucu
Dirençle
ısıtılan
bölge
bir ısınma meydana getirir. İlave temas direnci
Hareketli
tutucu
sebebiyle, ara yüzeydeki sıcaklık biraz daha
fazladır. Sıcaklık yeterli olduğunda, eritmeden
dövme kaynağı elde etmek üzere, iki tutucu
arasında bir şişirme kuvveti uygulanır. Şişirme
Şekil 3.1.21 – Silindirik
bir çubuğun basınç alın
kaynağı
84
kuvveti yüksek olduğundan, burkulmadan kaçınabilmek için parça kesitlerinin yeterli büyüklükte olması zorunludur. Kaynaktan sonra,
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
kaynak bölgesinde göze çarpan bir kabarıklık
Kısıtlamalarına rağmen, basınç alın kayna-
meydana gelir. Bu proses çok eski olup, Elihu
ğı 8.0 mm çapa kadar sürekli tel çekme işle-
Thompson tarafından 1887’de tarif edilmiştir.
mine olanak tanımak için halen kangal telle-
Fakat, çok daha esnek bir yöntem olan yakma
rin birleştirilmesinde kullanılmaktadır.
alın kaynağı, günümüzde bunun yerini büyük
ölçüde almıştır.
Şekil 3.1.22 – Yakma
alın kaynağının prensibi
Yakma alın kaynağı (FW)
Basınç alın kaynağı ile aynı gibi görünse de
yakma alın kaynağı aslında oldukça farklıdır
(Şekil 3.1.22, 3.1.23 ve 3.1.24). Gerçekte basınç alın kaynağı esnasında, alın alına bitiş-
F
F
tirilen yüzeylerin mükemmel biçimde temas
etmediği durumlarda, akımın sadece bir kaç
Sabit
tutucu
küçük alandan geçip yoğun bir lokal ısın-
Hareketli
tutucu
maya ve hızlı erimeye yol açtığı ve bu arada
meydana gelen arklar ve bağlantılı manyetik
alanlar sebebiyle sıvı haldeki metalin birleştirme yerinden şiddetle dışarı doğru püskürdüğü gözlenmektedir (yakma olayı). Önemli
proses parametreleri, yakma olayını meyda-
Şekil 3.1.23 – Karşılıklı
2 yüzeydeki pürüzler,
birleşmenin düzlemine
göre simetrik olmak
zorundadır
na getirmeye yeterli olacak seviyede kaynak
İyi
Kötü
akımı ve voltajı, metal tüketimi ile orantılı biçimde hareketli tutucuların yer değiştirmesi
ile dengelenen anlık yakma hızı, yakma süresi ve son bastırarak ezme safhasıdır.
Birleştirilecek
yüzeylerin
başlangıçtaki
pürüzlülüğü, temas noktalarının yeterince
çok sayıda olmasını ve birleşme yüzeyinin
tümünde homojen bir yakma olayı meyda-
Şekil 3.1.24 – Kaynak
parametrelerinin
sonuçta meydana gelen
kaynak profilinde etkisi
İyi
~ 45°
iyi bir kaynağa özgü tipik
birleştirme yeri ekstrüzyon
çıkıntıları mevcut
na getirecek biçimde iyi dağılmasını temin
etmelidir (Şekil 3.1.23). Parçalar birbirine
Zayıf
~ 30°
Verilen enerji
veya baskı
kuvveti yetersiz
bastırıldıktan sonra, birleştirme profili başarılı kaynak operasyonunun göstergesi olan
karakteristik üç-lamelli profili göstermelidir
(Şekil 3.1.24).
Çatlaklar
Zayıf: Yetersiz
ısıtma sebebiyle
plastik bölgeler
çok büyük ve
çatlaklar mevcut
85
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Yüksek Frekans İndüksiyon Kaynağı (HFIW)
kaynağı
Ferritik paslanmaz çelikler söz konusu
(Şekil 3.1.25), esasen şeritlerden boru yap-
olduğunda, yüksek verimli bu proses, bu
mak için kullanılmaktadır. Proses, sürekli
kalitelerin eğilimli olduğu tane irileşmesi
bir hat üzerinde son noktada kaynak istas-
olgusunu önlemektedir. Bu durumda, boru
yonu bulunan çok makaralı bir şekil verme
çapına bağlı olarak 150 ve 300 kW arasında
sistemi ile uygulanmaktadır. Boru son ma-
kaynak güçleri kullanılmakta, kaynak hızı
karadan ayrıldıktan sonra uzunlamasına bir
makineye bağlı olarak 50 ila 90 m/dk arasın-
yarık içermekte ve bu kaynaklanarak kapa-
da değişmektedir.
Yüksek
frekans
indüksiyon
tılmaktadır. Şerit kenarları yatay konumdaki
bir çift makara (sıkıştırma makaraları) ile bir
araya getirildiğinde, katı-katı temas noktasının arası eritilerek birleştirme oluşturulmaktadır. Kabuk etkisinden dolayı, sağlanan HF
akımı (140 ila 500 kHz) empedansı en düşük
yolu izleyerek ısıyı kenarlarda yoğunlaştırır
(Şekil 3.1.25).
Şekil 3.1.25 – HF
indüksiyon kaynağının
prensibi
HF besleme
Endüktans bobini
Kaynak
a
Empedans
a
Akım geçiş çizgileri
Boru
Kaynak veya
sıkıştırma
makaraları
86
Empedans
(manyetik çekirdek)
Zirve
Kesit a-a
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Laser Işın Kaynağı (LBW)
Laser etkisi (Light Amplification by Stimulated
olarak gösterilmiştir. Mevcut olan kesintisiz
Emission of Radiation = uyarılmış ışıma yayı-
güç seviyeleri, özellikle karbon dioksit laserle-
nımı yoluyla ışığın güçlendirilmesi) 1958’de
ri için yüksektir. Bununla birlikte, etkin kaynak
Maiman tarafından optik dalga boyu aralı-
gücünün, iş parçası malzemesi üzerine gelen
ğında keşfedilmiştir. Özellikle elektron ışın
bir dalga boyu için gösterilen yansıtma kabili-
kaynağının aksine vakum gerekmediğinden,
yetine bağlı olduğu unutulmamalıdır.
laser ışınının kaynak uygulamaları için küçük
Kaynak amacıyla kullanılan en yaygın
alanlı, temassız, yüksek yoğunluklu bir güç
güç kaynakları CO2 gaz laserleri ve katı hal
kaynağı şeklinde kullanılması hususunda he-
itriyum-alüminyum granat (YAG) laserleridir.
men cazip bir imkan doğmuştur. Katı hal ve
YAG laserleri, ince paslanmaz çelik levhaların
gaz laseri ile kaynak için kullanılan düzenek-
(< 1.5 mm) kaynağı için darbeli modda tercih
ler sırasıyla Şekil 3.1.26 ve 3.1.27’de şematik
edilmektedir. Aslında laser gazının bir CO2-N2-
Çap
6 – 10 mm
Flaş lambası
Çıkış penceresi
Şekil 3.1.26 – Katı
hal laser kaynağının
prensibi
Arka ayna
(tam yansıtıcı)
Ön ayna
(~%70 yansıtıcı)
Laser çubuğu
(yakut, cam, YAG)
Koruyucu gaz (argon)
Argon
87
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Soğutma tüpü
Perfore düz ayna
Gaz girişi:
CO2, N2, He
Vakum pompası çıkışı
Gaz girişi:
CO2, N2, He
NaCl
pencere
Çap 20
ila 100 mm
Uyarıcı
elektrot
Akım boşaltma
tüpü
Uyarıcı
elektrot
Uyarıcı
elektrot
Düz veya
içbükey
ayna
Koruyucu gaz (Argon)
Yüksek voltaj beslemesi
⯝ 10 ila 20 kV
Argon
Şekil 3.1.27 – Kaynak
için kullanılan bir CO2
(CO2, N2, He) laserinin
prensibi
He karışımı olduğu CO2 laserleri olarak anılan-
Cr ferritik paslanmaz çelik şeritler, yaklaşık 6
lar ise, daha kalın paslanmaz çelik saclar (1.5
kW güç ile 7 m/dk seviyesinde bir hızla kay-
ila 6.0 mm) için uygundur.
naklanabilmektedir. Burada ısıyla ilgili süreç
Yüksek frekans indüksiyon kaynağında
çok kısa olduğundan ısıdan etkilenmiş böl-
olduğu gibi, bu proses de yaygın olarak bo-
gedeki tane irileşmesi seviyesi de oldukça
yuna kaynaklı boruların imalatı için kullanıl-
sınırlıdır.
maktadır. 2 mm kalınlığındaki stabilize % 17
Diğer kaynak prosesleri
Paslanmaz çeliklere uygulanabilen bütün
tirilecek parçalardan biri hızla döndürülür ve
kaynak proseslerini tüm ayrıntılarıyla ver-
sabitlenmiş olana kontrollü basınçla temas
mek mümkün değildir. Bahsedilmeye değer
ettirilir. Ortaya çıkan yoğun sürtünme, sınırlı
en önemlilerinden birisi, vakum altında ya-
yüzey erimesi ve difüzyon bağı ile kaynağa
pılmak zorunda olan elektron ışın kaynağı-
neden olmaktadır.
dır. Fakat bu yöntem hem ince hem de kalın
malzemelerde yüksek hassasiyetteki birleşmelerin imalatını mümkün kılmaktadır. Son
olarak, sürtünme alın kaynağı uzun mamullerin (çubukların) birleştirilmesi için bazen
kullanışlı olabilmektedir. Bu proseste, birleş-
88
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Kaynaklar için sonlama (bitirme) işlemleri
Paklama (Pickling)
Pasivasyon (Passivation)
Bazı kaynak proseslerinde kaynaklı birleştir-
Paklama işleminden sonra metal korumasız
menin (ısıdan etkilenmiş bölge dahil) üzeri
haldedir ve korozyon direncini yeniden ka-
renkli oksitlerle kaplanmaktadır. Pasifliği
zanmak için yeni bir pasif tabakanın oluşma-
tekrar sağlayabilmek için bu oksitlerin te-
sı zorunludur. Bu işlem, paklama ve durula-
mizlenmesi gerekmektedir. Bu amaçla birkaç
madan sonra belirli bir oranda kendiliğinden
teknik uygulanabilir.
meydana gelir. Bununla birlikte, pasivasyonun kalitesini ve hızını garantiye almak için
Paklama banyoları
bir pasivasyon banyosuna daldırmak tavsiye
– % 52 nitrik asit (36° Baumé)
: 100
– % 65 hidroflüorik asit
: 20 l
veya sodyum flüorit
– su
edilmektedir.
: 30 kg
Pasivasyon banyoları
: 900 l
Parçalar, bileşimi yaklaşık aşağıdaki gibi
20 °C daki daldırma süreleri genellikle 1 ve 3
olan bir asit banyosuna daldırılırlar:
saat arasında değişmektedir. Metalin koroz-
– % 52 nitrik asit (36° Baumé)
: 250 l
yona uğramasını önlemek için, banyo sıcak-
– su
: 750 l
lığı ve daldırma süreleri dikkatlice kontrol
20 °C daki daldırma süreleri genellikle 15
edilmek zorundadır. Paklamadan sonra, par-
dakika ile bir saat arasında değişmektedir.
çalar klor içermeyen suyla bolca durulanmak
Pasivasyon işleminden sonra parçalar klor-
zorundadır.
suz suyla dikkatlice durulanırlar.
Paklama pastaları ve jelleri
Pasivasyon pastaları ve jelleri
Pasta ve jellerin kullanılması, işlemin sadece
Pastalar ve jeller, kaynak bölgelerinin lokal
kaynak bölgesiyle sınırlandırılmasını sağla-
pasivasyonu için kullanılmaktadır. Nitrik asit
maktadır. Bileşimleri değişkenlik göstermek-
bazlı ürün işlem görecek yüzeylere yayılır
le beraber sıklıkla nitrik asit içerirler. Pasta
ve daha sonra tamamen giderilinceye kadar
veya jel, bir boya fırçası ile yüzeye yayılır ve
paslanmaz çelik veya plastik bir fırçayla fır-
daha sonra paslanmaz çelik bir fırça ile fırça-
çalanıp klorsuz suyla durulanır.
lanarak temizlenir. Paklama işleminden sonra, etkilenen bölge klorsuz suyla durulanır.
Artıkların temizlenmesi
Farklı sac işleme operasyonları (kesme, bükme, biçimlendirme, vb.) yüzeyde temizlenmesi gereken demirce zengin parçacıklar
bırakabilirler. Amacı farklı da olsa, artıkların
temizlenmesi için kullanılan metotlar, pasivasyon için kullanılanlarla aynıdır.
89
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
3.2 Sert lehimleme ve yumuşak lehimleme
Giriş
Sert lehimleme ve yumuşak lehimleme, me-
olan yumuşak dolgu alaşımları kullanılmakta-
talik parçaların katı halde birleştirilmesi için
dır. Buna karşın, sert lehimlemede kullanılan
kullanılan tekniklerdir. Birleştirme işlemi, eri-
dolgu alaşımları daha serttir ve daha yüksek
me sıcaklığı ana malzemeninkinden çok daha
sıcaklıklarda erirler. Ana metallerin katı halde
düşük olan eriyebilen bir dolgu malzemesi
kalmaları sebebiyle, eriyen dolgu malzemesi
vasıtasıyla yapılmaktadır. Yumuşak lehimle-
ile kusursuz ıslatma elde etmek gerekmekte-
mede, erime sıcaklığı 450 °C’den daha düşük
dir (Şekil 3.2.1).
LV
V: Buhar
SV
L: Sıvı
(Sert veya
yumuşak lehim)
SL
Şekil 3.2.1 – Altlığın
sert veya yumuşak
lehimleme alaşımıyla
ıslatılması
S: Altlık (katı)
Temas açısı: < 90° altlığın sert veya yumuşak lehim alaşımıyla iyi ıslatılması
Young modeli: SV = SL + LV cosθ
LV: Sert veya yumuşak lehim alaşımının buharıyla dengedeki yüzey gerilimi (mN/m)
SV: Katı altlığın sert veya yumuşak lehim alaşımı buharıyla dengedeki yüzey gerilimi (mN/m)
SL: Sıvı haldeki sert veya yumuşak lehim alaşımı ile katı altlık arasındaki ara yüzey gerilimi (mN/m)
Sert lehimleme
Isıtma prosesi
Kullanılan ısıtma prosesi ekonomik yaklaşımlara ve imal edilecek tasarımın şekline
hemen üzerindeki bir sıcaklığa düzenli
biçimde ısıtılmak zorundadır.
bağlıdır. Hangi teknik seçilirse seçilsin, aşa-
Kullanılan temel ısıtma prosesleri şunlardır:
ğıdaki iki temel kurala dikkat edilmesi tavsi-
• oksi-asetilen torcuyla ısıtma;
ye edilmektedir:
• yüksek frekanslı (HF) ve orta frekanslı (MF)
a) Isıtma, sert lehimleme alaşımının
kısmi sıvılaşmasından ziyade düzenli
erimesinin sağlanması amacıyla hızlı
indüksiyonla ısıtma;
• sürekli veya örtülü (mufla) fırın içerisinde
ısıtma;
olmak zorundadır. Ana malzemelerde
• daldırarak ısıtma;
mikro yapısal değişimlerin olması
• yumuşak lehimleme havyasıyla ısıtma
engellenmelidir.
b) Birleşme yeri, kullanılan sert lehimleme
(yumuşak lehimler için, sert lehimleme
için değil).
alaşımının likidüs (sıvılaşma) sıcaklığının
Oksi-asetilen torcuyla ısıtma
90
Birleştirilecek parçalar önceden, genellikle
nötral olmak zorundadır, yani ne karbürleyici
pasta biçiminde olan bir dekapan (flux) ile ko-
ne de oksitleyici olmalıdır. Sert lehimleme
runmak zorundadırlar. Alev, malzemeye karşı
alaşımı geniş bir erime aralığına sahip oldu-
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
ğunda (> 50 °C), kısmi sıvılaşmadan (kısmi eri-
Burada p nüfuziyet derinliği, f frekans, μ
meden) kaçınmak için birleştirilecek parçala-
manyetik geçirgenlik, ρ elektrik özdirenci ve
rın düzenli bir sıcaklığa ısıtılması önemlidir.
k orantı katsayısıdır. Pratikte, üretilen ısının
% 90’ı p kalınlığındaki yüzey tabakasında-
İndüksiyonla ısıtma
dır. Ana malzemenin manyetik geçirgenliği
Bu yöntem, karmaşık geometrili parçaların
μ ve elektrik direnci ρ esasen sabit oldu-
seri biçimde sert lehimlenmesi için muhteme-
ğundan, nüfuziyet p frekansın kare köküyle
len en uygun olan ısıtma prosesidir. Bununla
ters orantılıdır. İndüksiyonla ısıtma, dairesel
birlikte, indüksiyon bobininin (sargısının)
simetriye sahip parçalar için çok daha verim-
şeklinin, birleştirilecek parçaların şekliyle iyi
lidir. En karakteristik uygulamalarda, harici
bir uyum içerisinde olması mutlaka gereklidir.
helezonik, spiral ve dairesel bobinler veya
Bu durum, halka, disk, vb formunda olabilen
dahili helezonik bobinler kullanılmaktadır
sert lehimleme malzemelerinin şekli için de
(Şekil 3.2.2). Nispeten düşük erime noktası-
geçerlidir. Her iki ana metal ve sert lehim
na sahip sert lehimleme alaşımları için, ısıt-
alaşımının indüksiyonla ısınması hızlıdır, ti-
ma işlemi havada yapılabilmektedir. Fakat
pik olarak yaklaşık 30 saniye almaktadır. Bu
koruyucu bir paklama dekapanının kullanıl-
amaçla, orta frekans (on’lar mertebesi kHz)
ması ve sert lehimleme işleminden sonra da
veya yüksek frekans (300-500 kHz) jeneratör-
tüm kalıntıların temizlenmesi gerekmektedir.
leri kullanılmaktadır. Orta frekans (MF) ile ısıt-
Nötral veya indirgeyici bir atmosfer içerisin-
ma orta veya büyük kalınlıktaki parçalar için
de ısıtma, oksitlenmeyi en aza indirir.
daha uygunken, yüksek frekanslı (HF) indüksiyon ince parçalar için tercih edilmektedir.
Gerçekte, ısınma nüfuziyet derinliği frekansa
bağlı olup şu formül ile verilmektedir:
p = k x 冪(␳/␮f)
Sert lehim
malzemesi (halka)
İndüksiyon bobini Şekil 3.2.2 – Sert
İndüksiyon bobini
Sert lehim malzemesi (halka)
lehimleme için
kullanılan indüksiyon
sistemleri
Sert lehim malzemesi (halka)
İndüksiyon bobini
Sert lehim malzemesi (disk)
İndüksiyon bobini
91
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Fırında ısıtma
Östenitik paslanmaz çelikler (Fe-Cr-Ni alaşım-
sayede oksitlenmeden kaçınılmaktadır. Her
ları) kolayca sert lehimlenebilirler. Kullanılan
durumda, sert lehimleme sıcaklığındaki bek-
sert lehimleme malzemeleri, bakır bazlı,
letme süresi, birleştirme işlemi için mutlak
gümüş-bakır-çinko-kalay, nikel-krom-bor ya
surette gerekli olan süreyi aşmamalıdır. Ana
da nikel-krom-silisyum alaşımlarından biri-
metallerin sert lehim malzemesiyle iyi biçim-
sidir. Ferritik paslanmaz çelikler (Fe-Cr ala-
de ıslatılması sürecini kapsayan bu zaman
şımları) genellikle gümüş-bakır-kalay-nikel,
aralığı için genellikle birkaç dakika yeterlidir.
gümüş-bakır-çinko-nikel veya gümüş-bakır-
Stabilize edilmiş ferritik paslanmaz çelik-
çinko-kalay alaşımları kullanılarak ve öste-
lerin kullanılması, şu sıralar hızlı bir gelişme
nitik kaliteler için kullanılan prosedürlerin
safhasındadır. Stabilize edici elementlerin
benzerleriyle sert lehimlenirler. Ferritik mal-
ıslatabilirlik üzerinde zararlı etkileri olabile-
zemelere ait en büyük farklılık, aşırı tane iri-
ceğinden, bu malzemelerin vakum veya ko-
leşmesi ve/veya krom karbür çökelmesinin
ruyucu gaz altında sert lehimlenmesi, özel
önlenebilmesi için, tavsiye edilen sert lehim-
prosedürler ve dolgu ürünleri gerektirmek-
leme sıcaklığı ve süresine dikkatle riayet et-
tedir. Bu amaçla en yaygın olarak kullanılan
menin gerekli olmasıdır.
atmosferler, saf hidrojen, hidrojen-%10 azot,
Sürekli veya örtülü (mufla) bir fırın içeri-
hidrojen-%25 azot ve vakum olabilmektedir.
sindeki ısı, ya hidrokarbon yakıtların yakıl-
En sık kullanılan iki stabilize edici elementten
ması veya elektrik dirençleri ile üretilmek-
birisi olan niyobyumun gerçekte ıslatma dav-
tedir. Paslanmaz çeliklerin oksitlenmesini
ranışı üzerinde hiçbir etkisi bulunmamakta-
önlemek için, sert lehimleme işlemi vakum
dır. Buna karşın, titanyum özellikle stabilizas-
altında veya kontrollü bir atmosfer içeri-
yon için gereken mutlak konsantrasyonu aşan
sinde, tercihen kuru hidrojen veya genel-
durumlarda kesin bir negatif etkiye sahiptir.
likle amonyağın ayrıştırılmasıyla üretilen
Bu kaliteler için kullanılan yeni sert lehim
hidrojen-azot karışımı gibi indirgeyici karak-
alaşımları, Cu-%30 Mn-%5 Ni ve Cu-%30 Mn-
tere sahip bir gaz içerisinde yapılmaktadır.
%5 Ag alaşımları olup, 1000 °C seviyesindeki
Düşük bir oksidasyon potansiyeli sağlamak
sıcaklıklarda ya 10-5 torr vakum altında veya
için, nem seviyesine ait çiy noktası en az -55
çiy noktası -60 °C olan saf hidrojen atmosferi
°C, ve mümkünse -70 °C’ye karşılık gelmek
altında uygulanmaktadır.
zorundadır. Kullanılan sert lehimleme alaşı-
Yukarıda özetlenen ısıtma teknikleri esa-
mına bağlı olarak, fırın sıcaklığı 600 ile 1200
sen sadece sert lehimleme için kullanılabil-
°C arasında, ısıtma hızları ise 15 ila 20 °C/dk
mektedir. Başlıca üç paslanmaz çelik ailesi,
seviyelerinde olabilmektedir.
yani östenitikler, ferritikler ve martensitikler
Soğutma başlangıcı vakum altında gerçekleştirilmekte, bunu takiben ya indirgeyici
bir atmosfer altında (östenitik kaliteler) veya
nötral argon atmosferi altında (ferritik kaliteler) daha hızlı biçimde sürdürülmekte ve bu
92
için kullanılan ilgili sert lehimleme alaşımları
Tablo 3.2.1’de verilmektedir.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Yumuşak lehimleme
Paslanmaz çelikler için iki tip yumuşak lehim
te ve klorürlere bağlı risklerden kaçınmayı
kullanılmaktadır. Bunlar, erime sıcaklığı yakla-
sağlamaktadırlar. Her durumda, yumuşak le-
şık 230 °C olan hemen hemen saf kalay ve eri-
himlemeden sonra paslanmaz çelik yüzeyleri
me aralığı 215-225 °C olan kalay-gümüş alaşı-
dekapan artıklarını gidermek için etraflıca du-
mıdır (Şekil 3.2.3). %18 Cr-%9 Ni tipi östenitik
rulanmak zorundadır.
alaşımlar mükemmel yumuşak lehimlenebilir-
Gerçekten mükemmel yumuşak lehimlen-
liğe sahipken, % 17 Cr ferritik kaliteler önce-
miş birleştirmeler elde etmenin ideal yolu,
den yüzey hazırlığına ihtiyaç duymaktadırlar.
yüzey pürüzlüğü kontrollü östenitik veya
Titanyum ve/veya niyobyumla stabilize edil-
ferritik paslanmaz çelikler kullanmaktır. Bu
miş östenitik ve de ferritik alaşımlar için yu-
mamuller yaygın olarak çatı ve bina aksesu-
muşak lehimleme, dikkatli yüzey hazırlığı ya-
arları endüstrisinde kullanılmakta olup, mi-
pılmadan oldukça zordur. Gerçekte, herhangi
marlar tarafından sıklıkla takdir edilen mat
bir ıslatma olgusundaki gibi, yüzey sonlama
bir görünüme sahiptirler.
(bitirme) kalitesi belirleyici bir etkiye sahiptir.
2B sonlama veya özellikle parlak tavlanmış
bir sonlama (2R) yerine, paklanmış bir sonla-
Lehim havyası
Şekil 3.2.3 – Yumuşak
lehimlemenin prensibi
ma (2D) çok daha uygundur, Tablo 4.1.2.
Dekapan (flux)
Yumuşak lehimleme genellikle elektrikli
Yumuşak lehim
bir lehim havyasıyla yapılmaktadır. Fakat, bu
amaçla bir oksi-asetilen torcu da kullanılabilir. Yumuşak lehimleme, uygun bir dekapan
Ana metal
(flux) kullanmayı gerektirmekte olup, pas-
Katılaşmış yumuşak lehim
lanmaz çelikler söz konusu olduğunda, dekapan içerisinde korozif etkisi iyi bilinen klor
Tablo 3.2.1 – Paslanmaz
çelikler için kullanılan
başlıca sert lehim
alaşımları
kesinlikle bulunmamalıdır. Ortofosforik asit
bazlı dekapanlar mükemmel sonuç vermek-
ASTM – AWS
kodu
BAg 1
BAg 1 a
BAg 4
BAg 13
BAg 21
BAg 26
BNi 1
BNi 2
BNi 5
EN 1044
kısa kodu
Ag 302
Ag 301
Nominal kompozisyon (% ağırlık)
Ag
45
50
40
54
63
25
Cu
15
15.5
30
40
28.5
38
Ni 101
Ni 102
Ni 105
Ni
2
1
2.5
2
74.1
82.4
71
Zn
16
16.5
28
5
Cr
Si
Sn
Cd
24
18.0
Diğerleri
6
33
14
7
19
4.0
4.5
10
Mn=2
B=3.4 Fe=4.5
B=3.1 Fe=3.0
Sert lehimleme
sıcaklığı
620 / 730
630 / 760
780 / 900
860 / 970
800 / 900
800 / 900
1070 / 1200
1010 / 1180
1070 / 1200
Ana
metal*
A
X
X
X
X
X
X
X
X
X
F
M
X
X
X
X
X
X
X
* A: östenitik, F: ferritik, M: martensitik.
93
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
3.3 Yapıştırma
Giriş
Yapıştırma yöntemi, cıvatayla bağlama, per-
Yapıştırarak bağlamanın kullanılması sıklıkla
çinleme, clinching, vb. mekanik birleştirme-
belirgin ağırlık tasarrufları sağlamakta olup,
leri güçlendirmek için uygulanabilmektedir.
bu durum özellikle taşımacılık uygulama-
Bu yöntem, aynı zamanda yüzey görünümü-
larında avantaj teşkil etmektedir. Bu inkar
nün değiştirilmemesi gerektiği durumlarda
edilemez avantajlar, kaynak veya sert lehim-
paslanmaz çeliklerin birleştirilmesi için tek
lemeyle imal edilen bağlantılara kıyasla ge-
başına da kullanılabilmektedir. Yapıştırma
nellikle daha düşük olan birleştirme mekanik
işlemleri, bağlantı geometrisini değiştirme-
özellikleri ile dengelenmektedir. Ayrıca, ço-
mekte ve metalik alaşımda mikroyapısal de-
ğunlukla 200 °C civarında bir sıcaklık limiti
ğişikliklere yol açmamaktadır. Doğru biçimde
ve belirli bir nem hassasiyeti de mevcuttur.
tasarlanmış yapıştırma bağlantıları mükem-
Son olarak, başarılı bir yapıştırma işlemi için
mel yorulma dayancına sahiptirler. Bazı du-
mükemmel temizlikte ve iyi hazırlanmış yü-
rumlarda, yapıştırma tabakası ısı ve elektrik
zeylerle çalışmak gerekmektedir.
izolasyonu sağlamakta ve titreşimleri soğurarak gürültü seviyelerini düşürmektedir.
Başlıca yapıştırıcı aileleri
Bir yapıştırıcı, çok sayıdaki bileşeninden her
üründür. Bu bileşenler, farklı özellik kombi-
birinin özel bir görev sahibi olduğu (plastik
nasyonları üretmek için tasarlanmış çeşitli
yapıcı, sertleştirici, çözücü, vb.) karmaşık bir
formülasyonlara göre karıştırılırlar.
Fiziksel tipe göre sınıflandırma
Yapıştırıcıların fiziksel biçimleri, sıvılar,
macunlar, tozlar, bantlar, filmler, vb. şeklinde olabilmektedir.
Macunlar ve mastikler
Bu ürünler, kuruduktan ve/veya köprü bağları oluşturduktan (yani, kürleme, katılaşma,
Sıvı yapıştırıcılar
sertleşme) sonra yapışma ve sızdırmazlık
sağlayan tek (1 K) veya iki bileşenli (2 K) re-
Bu malzemeler çoğunlukla çözündürülmüş
çinelerdir.
haldedir ve daha sonra kurutulmak zorundadırlar. Bu durumda, bunlar ya su bazlı veya
Toz veya taneli yapıştırıcılar
organik çözücülü (solvent) çözeltiler veya
emülsiyonlar biçiminde tedarik edilmekte-
Bu ürünler, olağan sıcaklıklarda katı halde-
dir. Bunlar aynı zamanda sıcak veya soğuk
dirler ve yapıştırıcı özelliklerini ısıtma ile ka-
polimerleşen tek (1 K) veya iki bileşenli (2 K)
zanırlar.
reçineler de olabilirler.
94
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Yapıştırıcı filmler ve bantlar
Tek veya çift taraflı yapıştırıcı filmler/bantlar
tetik destekten yapıştırılacak yüzeye transfer
mevcuttur. Bunlarda, sentetik bir desteğin
edilebilmekte veya bağlamayı sağlamak üzere
tek veya çift tarafına yapıştırıcı emdirilmiştir.
filmin tamamı ısıtılarak polimerleşebilmekte-
Alternatif olarak, yapıştırıcının kendisi sen-
dir.
Sertleşme mekanizmasına göre sınıflandırma
Bu sınıflandırmaya göre yapıştırıcılar üç ana
Termoplastik (ısılyumuşar) yapıştırıcılar
kategoriye ayrılmaktadırlar. Bunlar, termosetler (ısılsertleşir), termoplastikler (ısıl-
Bu ürünler ısıtıldıklarında yumuşar ve soğu-
yumuşar) ve soğuk bağlanan malzemeler
ma ile tekrar sertleşirler. Reaksiyon tersinir
şeklinde sıralanabilirler. Elastomerler, son
biçimli, yani iki yönlüdür (termosetlerin ak-
gruba dahildirler.
sine). Bunlar arasında, etil vinil asetat (EVA)
ve vinil etilen bazlı yapıştırıcılar, organik sol-
Termoset (ısılsertleşir) yapıştırıcılar
vent bazlı yapıştırıcılar (neoprenler ve diğer
lastik ve poliüretan elastomer bazlı yapıştı-
Bu ürünlerdeki katılaşma veya kürleme ki-
rıcılar) ve suda çözünebilen yapıştırıcılar (vi-
netiği oda sıcaklığında çok yavaş olup, bu
nilikler, akrilikler, epoksiler ve polyesterler)
süreçler ısı vererek veya kullanımdan önce
sayılabilmektedir.
bir sertleştirici ilave ederek hızlandırılabilmektedir. Bunlar arasında fenoller, epoksi-
Mastikler
ler (epoksi artı poliamidler, naylon, silikon,
polisülfitler, fenoller), akrilikler (siyano-
Bu ürünler atmosferik nemle temas halinde
akrilatlar, anayrobik ve modifiye akrilikler)
polimerleşirler. Bunlar arasında silikon ve
ve aminoplastikler (üre-formol) sayılabilmek-
poliüretan bantlar sayılabilmektedir.
tedir.
95
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Yapışma
Yapışma mekanizmaları
Yapışma mekanizmalarıyla ilgili olarak çok
sayıda teori mevcuttur. Bunlar, mekanik,
elektronik, difüzyon, termodinamik ve
kimyasal teoriler şeklinde sıralanabilirler.
Bunlardan hiçbirisi yapışmayı tek başına
her yönüyle açıklayamamaktadır. Bununla
birlikte, yapıştırıcının yüzeydeki mikro pürüzlere kilitlenmesine dayalı mekanik teori
ile beraber Van der Waals bağlarını içeren
termodinamik teori, pratikte gözlenen
olguyu en iyi temsil edenler olarak ortaya
çıkmaktadır.
Yüzeyin ıslatılması
İyi bağlanma için gerekli olan koşul, alt ta-
doğru biçimde ıslatabilmesi için (yani, ␪ 哫
bakanın yapıştırıcı tarafından başarılı bir
0 ve cos θ 哫 1 olacak biçimde yüzeye yayıl-
biçimde ıslatılmasıdır. Bir yapıştırıcının bir
ması için), alt tabakanın yüzey gerilmesi ya-
yüzeyi ıslatma kabiliyeti, yapıştırıcı ve alt ta-
pıştırıcınınkinden büyük olmak zorundadır,
bakanın yüzey gerilmelerine (sırasıyla γa ve
yani γs ⬎ γa.
γs) ve de yapıştırıcı ile alt tabaka arasındaki
ara yüzey gerilmesine bağlıdır (Şekil 3.3.1).
Pratikte, yapıştırıcının alt tabaka yüzeyini
␥: yüzey gerilmesi (mN/m)
␥LV
V
␪
␥SV
S
L
␥SL
S: Alt tabaka (katı) – V: Yapıştırıcı buharı – L: Sıvı (yapıştırıcı)
Şekil 3.3.1 – Bir alt
tabakanın bir yapıştırıcı
tarafından ıslatılması
96
␥LV: Sıvı yapıştırıcının buharıyla dengedeki yüzey
gerilmesi (mN/m)
␥SV: Katı alt tabakanın yapıştırıcı buharıyla dengedeki yüzey
gerilmesi (mN/m)
␥SL: Sıvı haldeki yapıştırıcıyla alt tabaka arasındaki ara yüzey
gerilmesi (mN/m)
Young modeli: ␥SV = ␥SL + ␥LV cos␪
Temas açısı: ␪ < 90° alt tabakanın sert veya yumuşak lehim
alaşımıyla iyi ıslatılması
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Yapıştırma prosedürleri
Yüzey hazırlığı
Yapıştırmaya yardımcı olmak için, kimyasal ya
geliştirilmelidir. Bu, çoğunlukla kumlama, taş-
da fiziksel olarak ıslatma miktarını düşürme
lama, vb. gibi mekanik yollarla, paklama veya
eğilimi olan bütün maddeler giderilmek zorun-
anotlama gibi kimyasal işlemlerle veya kumla-
dadır. Mümkün olduğu taktirde, uygulanacak
mayı takiben uygulanan yapıştırıcı primeri gibi
yüzey işlemleriyle esas ıslatabilirlik daha da
kombinasyonlarla sağlanabilmektedir.
Yapıştırıcının alt tabaka üzerine uygulanması
Kullanılacak teknik, yapıştırıcının fiziksel ve
kimyasal özelliğine bağlıdır. Kullanılabilir
ma, sprey kaplama veya döküm usulleri sa-
metotlar arasında rulo veya fırçayla uygula-
yılabilir.
Birleştirme
İki yüzey, yapıştırıcı filmde herhangi bir süreksizlik oluşturmaktan kaçınmaya büyük
özen göstererek bir araya getirilir.
Sertleştirme veya kürleme
Yapıştırıcı, farklı yollarla katılaşmakta veya
de basınç uygulayıp veya uygulamadan; veya
sertleşmektedir. Bunlar arasında, oda sıcaklı-
ortam sıcaklığında ultraviyole ışıma etkisi se-
ğında tutarak veya ısıtarak; her iki durum için
bepli sertleştirme sayılabilir.
Yapıştırmanın paslanmaz çelikler için avantajları
Girişte belirtildiği gibi, yapıştırma paslanmaz
kaynaklı bir birleştirmede gerilme yönünden
çelikleri birleştirmek için kullanışlı bir teknik-
bağımsız olarak 500 N/mm2 civarında değer-
tir. Çünkü, ne mikro yapıyı ne de geometriyi
ler elde edilmektedir. Bu nedenle, yapıştırma
modifiye etmekte ve daha da önemlisi görü-
her zaman gerilmeleri uygun biçimde sınırla-
nüşü değiştirmemektedir. Bununla birlikte,
mak üzere yükün yeterli bir genişlikteki alana
elde edilen birleştirmelerin dayanımı, kaynak
dağıtıldığı bindirme birleştirmeleri imal etmek
veya sert lehimlemeyle imal edilenlerinkiyle
için kullanılmaktadır. Bundan başka, güvenilir
kıyaslanamaz. Böylelikle, yapıştırarak bağ-
bir davranış elde edebilmek için birleştirme
lanmış bir birleştirmenin kesme gerilmesi ti-
her zaman sadece keserek çekme modunda
2
pik olarak 1 ila 30 N/mm arasında değişirken,
yüklenmek zorundadır.
97
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Paslanmaz çelik yüzeylerinin hazırlanması
Bir paslanmaz çelik üzerindeki pasif tabaka,
elementlerle kirletilebilmektedir. Bu nedenle,
esasen demir ve kroma ait oksitler ve hid-
yüzeyin yapıştırıcı tarafından iyice ıslatılmasını
roksitlerden meydana gelmektedir. Fakat iyi
sağlayacak biçimde hazırlanması gerekmekte-
yapışma üzerinde zararlı etki gösteren çeşitli
dir (“yüzeyin ıslatılması” bölümüne bakınız).
Mekanik yüzey hazırlığı
Mekanik yüzey işlemlerinin amacı pürüzlü-
lerle taşlamadır. İkinci yöntemde kullanılan
lüğü ve kilitlenmeyi artırmaktır. Açıktır ki,
aşındırıcılar, alümina (korundum), silisyum
bu sadece yapıştırıcının üretilen pürüzleri
karbür (karborundum) veya zirkon dioksit-
başarıyla ıslatması sonucunda etkilidir. En
tir. Kumlama veya taşlamadan sonra, bütün
yaygın kullanılan teknikler, basınçlandırıl-
aşındırıcı kalıntılarını gidermek üzere yüzey
mış akışkan (kuru hava) içerisinde fırlatılan
bir solventle (1-1-1 trikloretan) yağdan arın-
aşındırıcı silika veya alümina parçacıkları
dırılmak zorundadır.
ile kumlama veya aşındırıcı şerit veya disk-
Temizleme
Sıcak alkali banyolarda yağdan arındırma
yoğuşan sıvı her zaman temizdir. Temizlik
Bu banyolar, yabancı malzemeleri paslanmaz
bir bezle yapılacağı zaman, bu bez beyaz ol-
çelik yüzeyinden uzaklaştırırlar. Etkinliğin ar-
mak zorundadır ve de hafif kirlendiği taktir-
tırılması için karıştırma tavsiye edilmektedir.
de mutlaka hemen değiştirilmelidir. Temizlik
Yağdan arındırmadan sonra saf suyla etraflı
sıvı solvent içerisine daldırarak yapılacaksa,
bir durulama yapmak gereklidir.
banyonun temizliğini doğrulamak gereklidir.
Banyo içerisindeki yağ miktarı kesinlikle çok
Solventle yağdan arındırma
az olmalı veya hiç olmamalıdır. Temizlemeden
Kullanılan solventler (çözücüler) başlıca,
sonra yüzeydeki bütün artıklar bir deterjanla
trikloretilen ve 1-1-1 trikloretandır. En iyi so-
giderilmek zorundadır. Daha sonra saf suyla
nuçlar, bunlar buhar fazında kullanıldığında
bolca durulanmalıdır.
elde edilmektedir. Çünkü, metal yüzeyinde
Kimyasal işlemler
Asit banyosunda paklama
Paklama sonrası anotlama
Bu işlemlerin detayları “paklama banyoları”
Asit banyosunda paklamadan sonra, nitrik
bölümünde verilmektedir. En yaygın olarak
asit veya sülfürik ve kromik asit karışımı içe-
kullanılan kompozisyonlar, nitrik ve hidroflü-
risinde anotlama yapılmaktadır.
orik asit karışımlarıdır.
98
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Farklı yapıştırıcılarla elde edilen laboratuar sonuçları
Yapıştırılmış haliyle bırakılmış çok sayıda ya-
nimum süre 2 saat veya basınç uygulanmadan
pıştırma bağlantısı üzerinde laboratuarda, çe-
48 saat) bağlama primeri kullanılmış 200 μm
kerek kesme testleri uygulanmıştır. Bunlarda
kalınlıktaki birleşme tabakası için ölçülen kes-
metal/yapıştırıcı ara yüzeyindeki
“yapıştırıcı
me dayancı 12 N/mm2 olmasına karşın, aynı
hasarları”na karşılık sadece “kohezif hasarlar”,
aileye dahil diğer yapıştırıcılardaki genel de-
yani yapıştırıcının kendi içindeki hasar durum-
ğerler yaklaşık 2 N/mm2 civarındadır. Epoksi
ları dikkate alınmıştır. Bütün testler, 2B parla-
bazlı
tılmış yüzey sonlamasına sahip ve pürüzlülük
birleşmeler için tipik olan kesme dayançları
değerleri Ra 0.03’den 0.2 µm’ye kadar değişen
30 N/mm2 seviyelerindedir. Bununla birlikte,
X5CrNi18-10/1.4301 östenitik paslanmaz çeliğini
oda sıcaklığındaki kürlenme süresi 48 saatten
kapsamaktadır. Bazı yapıştırıcıların bağlanma-
birkaç güne kadar değişirken, sıcaklığın 100
sını sağlamak için, epoksi ile modifiye edilmiş
ve 170 °C arasında olması durumunda bu süre
akrilik bir bağlama primeri kullanılmıştır.
birkaç on dakikaya gerileyebilmektedir.
yapıştırıcılarda,
200 μm
kalınlıktaki
Oda sıcaklığında kürlenen bir akrilik yapış-
Mastikler (poliüretanlar ve silikonlar) için
tırıcıda (en az süre 20 dakika) 200 μm kalınlık-
kesme dayançları 1 ila 3 N/mm2 arasında
taki birleşme tabakası için ölçülen kesme da-
değişmekte olup, kürlenme süreleri oda sı-
yancı, yüzey hazırlığı ne olursa olsun, yaklaşık
caklığında 2 ve 4 hafta arasındadır. Bu ürün-
2
13 N/mm dir. Oda sıcaklığında kürlenen bir
ler, kalınlığı 1 mm’den fazla olan bağlantılar
poliüretan yapıştırıcıda ise (basınç altında mi-
üretmek için kullanılabilirler.
Yapıştırma birleştirmelerinin tasarımı
a) Başarılı bir servis performansı gösterecek
sınırlandırılabilir. Diğer yapıştırıcılar için
yapıştırılmış birleştirmeler üretebilmek
bu değer yaklaşık 100 kat kadar artırılmak
için, birleştirmenin sadece kesme yönünde
zorundadır. Aşağıdaki emprik (deneyerek
çekilecek veya basılacak ve asla soyma
bulunmuş) formül, mm cinsinden bindirme
veya ayırma modunda yüklenmeyecek
uzunluğunu l, alt tabaka kalınlığı t, alt
biçimde tasarlanması gerekmektedir. Aşırı
tabaka akma dayancı Y (N/mm2) ve
durumlardaki soyulma riski, kenarların
yapıştırıcının kesme dayancına τ (N/mm2)
uygun biçimde yapıştırılması (dikişleme)
bağlı olarak vermektedir. Adı geçen son
yoluyla sınırlandırılabilir.
parametre, kesme yönünde çekme testi ile
b) Yapıştırılmış birleştirmenin alanı, yükün
belirlenmektedir:
yeterli biçimde dağıtılıp gerilmelerin
l = Y.t/τ
kabul edilir seviyelere düşürüleceği
Böylelikle, kesme dayancı 20 N/mm2 olan
şekilde hesaplanmak zorundadır.
bir yapıştırıcıyla bağlanmış 0.5 mm ka-
“Yüksek performanslı” yapıştırıcılar
lınlığındaki
için bindirme miktarı her bir metal alt
maz çelik alt tabaka (Y = 320 N/mm2) için,
tabakanın kalınlığının 15 ila 30 katıyla
l = 320 x 0.5/20 = 8 mm dir.
X5CrNi18-10/1.4301
paslan-
99
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
c) Bağlantı geometrisinin ayrılma riski
olması zorunludur. Yüksek dayançlı
etkilerinden kaçınarak servis yüklerine
yapıştırıcılar söz konusu olduğunda,
adapte edilebilmesi için, alt tabaka ve
yapıştırma tabakasının tipik kalınlığı
bağlantı kalınlıklarının da mekanik dayanç
0.2 mm seviyesindedir. Bunun tersine,
bakımından optimize edilmesi zorunludur.
özellikle mastikler gibi bazı esnek
Birleştirme dinamik yüklemeye maruz
yapıştırıcılar için 2 mm kalınlık geneldir ve
bırakılacağı zaman, dayancının dinamik
sıklıkla önemli bir avantaj teşkil edebilir.
gerilme seviyesinin yaklaşık dört katı
Örnek uygulamalar
Perde duvarlar için sandviç paneller
Bu paneller genellikle alüminyum alaşımı
avantajıdır. Paslanmaz çelik sac yüzeyleri
bal peteği yapısına yapıştırarak bağlanmış
ya kumlamayla ya da epoksi bazlı bir pri-
östenitik paslanmaz çelik dış yüzey sacların-
merle hazırlanabilir. Kullanılan yapıştırıcılar
dan meydana gelmektedir. Montajdan son-
poliüretan-epoksi tipindedir ve yapıştırma
ra, panellerin mükemmel düzgünlüğe sahip
işlemi sıcak veya soğuk presleme yoluyla ya-
olmaları zorunludur ve bu yapıştırmanın bir
pılmaktadır.
Duvar kaplamaları
Paslanmaz çeliklerin kolay temizlenme ve
panelleri iyice temizlenmiş yalın karbon çeli-
sterilizasyon bakımından göze çarpan özel-
ği destek yapılara oda sıcaklığında kürlenen
likleri, bunları temiz odalar için seçilen mal-
bir epoksi yapıştırıcı kullanarak yapıştırmak
zeme kılmaktadır. Östenitik paslanmaz çelik
oldukça basittir.
Dekoratif uygulamalar – anıtlar
100
Aşınma direnci iyi olan, çekici bir görünü-
lığında uygulama ve kürleme avantajıyla
şe sahip ve kolay temizlenen zeminler imal
beraber kullanılabilirler.
etmek için, çoğunlukla ya ahşap panellere
Genellikle X5CrNi18-10/1.4301 kalitede
(kontrplak veya kontrolit) veya doğrudan
paslanmaz çelikten büyük anıtlar inşa edi-
beton bir bloğa yapıştırılan kabartmalı ös-
leceği zaman, iki farklı inşa tekniği kullanıl-
tenitik paslanmaz çelik sacların kullanıl-
maktadır. Bunlardan birincisi genellikle kay-
ması yaygın bir uygulamadır. Baskı altında
nakla monte edilen kendini taşıyan “kabuğu”
yüklenen bu tür bir montaj için, neopren
kapsamaktadır. Burada, ısıdan etkilenmiş
bazlı yapıştırıcılar (yani bir solvent içeri-
bölgelerin paklanması ve pasivasyonunu
sindeki elastomer yapıştırıcılar) oda sıcak-
takiben bütün yüzeye düzgün bir görünüm
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
vermek üzere parlatma yapmak gerekmek-
yerleştirilmektedir. Kabuğun desteğe bağ-
tedir. İkinci prosedürde, ağırlık paslanmaz
lanmasında kullanılan alışılagelmiş yöntem
çelik borular ve profillerin oluşturduğu kafes
perçinleme olsa da, artık günümüzde oda
yapı tarafından desteklenmekte ve bunun
sıcaklığında kürlenen poliüretan bir yapıştı-
en üstüne benzer kalitede ince bir kabuk
rıcıyla bağlanmaktadır.
Taşıt araçları
Bu alandaki en karakteristik uygulamalar
şunlardır:
ağırlığı azaltmak için ya X2CrNi12/1.4003
• Demiryolu vagonlarının kapıları, iç
ferritik alaşımı veya X5CrNi18-10/1.4301
yüzeyleri bağlayıcı bir polimerin (epoksi)
östenitik kalite paslanmaz çelik profiller
uygulanmasından önce parlatılmış iki
ve borulardan meydana gelen kafes
östenitik paslanmaz çelik panelden
yapılar kullanmaktadırlar. Bu kafes
meydana gelmektedir. Panellerin
yapıya yapıştırılan kabuk, fiber-glass
konumlanmasından sonra poliüretan bir
ile güçlendirilmiş polyester panellerden
köpük enjekte edilmekte ve bağlantı sıcak
oluşmaktadır. Kullanılan yapıştırıcı
presleme yoluyla sağlanmaktadır.
genellikle poliüretan tipindedir.
• Şehir içi toplu taşıma ve uzun yol
otobüslerinin gövdeleri. Uzun yol otobüsü
Birleştirme, oda sıcaklığında preslenerek
yapılmaktadır.
imalatçıları araç ömrünü uzatmak ve
Tıbbi uygulamalar
Başlıca tıbbi uygulamalar şunlardır:
• Şırınga iğneleri. İğnenin kendisi, soğuk
• Kalça protezleri. Yuvarlak kafa çoğunlukla
vakumda tekrar eritilen yüksek molibdenli
çekilmiş ve istenilen çapı elde etmek
östenitik paslanmaz çelikten yapılmıştır.
üzere boyutlandırılmış ince bir östenitik
İmplant uyluk kemiğine metil metakrilat
paslanmaz çelik borudan imal edilmiştir.
bazlı bir çimentoyla birleştirilir.
İstenilen uzunluğa ayarlanıp ucunun açılı
Biyolojik sıvılarla doğrudan temasta
kesilmesinden sonra, diğer ucu bir cam,
hem paslanmaz çelik hem de yapıştırıcı,
polikarbonat veya etilen polimetakrilat
organizma tarafından iyi biçimde tolere
parça içerisindeki deliğe bağlanır.
edilir.
Kullanılan yapıştırıcı, oda sıcaklığında
ultraviyole ışıması altında kürlenebilen
“tıbbi” bir akriliktir.
101
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
3.4 Mekanik birleştirme
Giriş
Kaynaklama, sert lehimleme, yumuşak lehimle-
Vida ve cıvatayla bağlama
me ve yapıştırma haricinde karbon çeliklerine
Resim 10: Bağlantı
elemanları. Paslanmaz
çelik parçaların
birleştirilmesinde
cıvatalar ve vidalar
gibi paslanmaz çelik
bağlantı elemanları
kullanılmalıdır.
uygulanabilen birleştirme prosesleri, paslan-
Paslanmaz çelik vidalar ve cıvatalar başlıca bü-
maz çelik saclara kolayca aktarılabilmektedir.
tün kalitelerden imal edilmektedirler. Yüksek
Bununla birlikte, temas altındaki yüzeylerin
dayanç gerektiğinde, % 13 Cr martensitik ala-
hiçbirisinin galvanik bağlama sebebiyle koroz-
şımları kullanılmaktadır. % 17 Cr ferritik çelikle-
yon meydana getirmede sorumlu olmamasını
ri, sadece hafif agresif ortamlar için kullanılmak
sağlamak gerekmektedir. Bu olasılığı önlemek
zorundadır. Bunların klor içeren ortamlardaki
için, montajı yapılacak farklı parçaların aynı
korozyon direnci % 1 ila 1.5 molibden ilave
paslanmaz çelikten veya en azından eşdeğer
edilerek artırılabilmektedir. Östenitik kaliteler
kalitelerden yapılması gerekmektedir.
(Fe-Cr-Ni alaşımları) ve özellikle molibden içerenler, korozyon problemlerinin büyük çoğunluğunun çözülmesini sağlamaktadırlar.
Vidalar ve cıvatalar üç proses ile imal edilmektedir. Bunlar, mekanik işleme, soğuk
dövme-ekstrüzon ve sıcak dövme (kalıpta
dövme)’dir. Birinci işlemde, verimliliği artırmak için çoğunlukla kolay işlenir kaliteler
kullanılmaktadır. Paslanmaz çelikten imal
edilen bağlayıcıların çeşitleri, yalın karbon
çeliklerininkilerle aynıdır. Bunların çoğunluğu altıgen başlı cıvatalar, düz ve yıldız yarıklı vidalar, kendinden kılavuzlu sac vidaları,
saplama cıvataları, altıgen somunlar ve pullardır.
Paslanmaz çelik vida ve cıvatalar, iyi bir
korozyon direnci sağlamak için normalde pasivasyon işleminden sonra satışa sunulurlar.
Belirli kalitelerden soğuk şekillendirmeyle
imal edilenler, yüksek dayançların elde edilmesini sağlamaktadırlar.
Perçinleme
Perçinleme neredeyse her zaman oda sıcaklığında, maksimum çapı 5 mm olan perçinler
102
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
kullanılarak yapılmaktadır. Başlıca paslanmaz
perçinlerdir. Birleştirmelerde, perçinlerin
çelik perçinler, masif yuvarlak kafalı tipler, de-
çekme yerine kesme modunda yüklenecek
likli perçinler, ve sacların iki yüzünden birisi-
biçimde tasarlanması, önemle tavsiye edil-
ne ulaşılamadığı durumlar için kullanılan kör
mektedir.
Clinching
Clinching, belirli durumlarda perçinleme veya
lıpta, lokal clinching yuvarlak şekilliyken,
nokta kaynağının kullanışlı bir alternatifi ola-
hareketli kalıpla yuvarlak veya dikdörtgen
bilen oldukça güncel bir birleştirme tekniği-
olabilmektedir.
dir (Şekil 3.4.1). Bu işlem, yüksek süneklikleri
Çoğunlukla, 1.5 mm sac kalınlığına kadar
sebebiyle paslanmaz çeliklere kolayca uygu-
X6CrTi12/1.4512 otomobil egzoz sistemi par-
lanabilmektedir. Bu bir soğuk şekillendirme
çaları ile 1 mm kalınlığındaki X6Cr17/1.4016
işlemi olduğundan, yapı değişikliklerine veya
ve X5CrNi18-10/1.4301 kalitelerden yapılmış
yüzey oksitlenmesine sebep olmamaktadır.
parçalar arasında yapılan çok sayıdaki pas-
Perçinlemede olduğu gibi, birleştirilecek sac-
lanmaz çelik montajı, clinching ile gerçek-
lar üst üste bindirilmek zorundadır. Bu durum,
leştirilmektedir. Verilen bir sac kalınlığı için,
aralık korozyonu başlatma kabiliyeti olan sınır-
karbon çeliğinde gereken zımba kuvveti F ise,
lı bir aralığın meydana gelmesine yol açabil-
X6Cr17/1.4016 ferritik paslanmaz çeliği için
mektedir. Bu riskten kaçınmak için, clinching
1.5 x F, X5CrNi18-10/1.4301 östenitik paslan-
genellikle yapıştırmayla birlikte kullanılarak
maz çeliği için ise 2 x F’dir.
Şekil 3.4.1 – Clinching
yönteminin prensibi
hava geçirmez biçimde kapatılmış birleştirmeler üretilmektedir. Buna ek olarak yapıştırıcının
mevcudiyeti, birleştirmeye belirli bir titreşim
sönümleme kapasitesi vermektedir.
Uygulamada, clinching ya taşınabilir hidrolik takımlarla veya bir zımba ve sabit veya
hareketli (mafsallı) bir kalıp içeren hidrolik
preslerle gerçekleştirilmektedir. Sabit ka-
Kenetleme
Kenetleme, ilgili sacların birisinin veya her ikisi-
Şekil 3.4.2 –
Kenetlemeyle birleştirme
nin kenarlarının sıkı bir dikiş oluşturmak üzere
180° açıyla büküldüğü mekanik bir sac birleştirme tekniğidir. İşlem, katlamayı veya daha
sıklıkla bir dizi uygun takım vasıtasıyla haddelemeyi içermektedir (Şekil 3.4.2). Clinching yönteminde olduğu gibi, farklı malzemeleri birleştirmek mümkündür. Örneğin, derin çekilmiş bir
Basit kenetleme
Çift kenetleme
103
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
X5CrNi18-10/1.4301 östenitik paslanmaz çelik
dırmaz birleştirmelerin imal edilmesini sağ-
gereç parçası, korozyon direnci hedeflenen ser-
lamaktadır. Emin olunamadığı durumlarda,
vis ortamı için yeterli olan ve nispeten şekillen-
sızdırmazlık bir yapıştırıcı katmanı kullana-
dirilmemiş bir X6Cr17/1.4016 ferritik parçaya
rak artırılabilmektedir. Gerçekleştirilmesinin
birleştirilebilmektedir. Tasarım safhasında doğ-
hızlı olması ve ürettiği ekonomiklik sebe-
ru biçimde planlandığında, bu durum belirgin
biyle, kapsanan mekanik yükler çok yüksek
maliyet tasarruflarına izin verebilmektedir.
olmadığında kenetleme yaygın olarak iç me-
Yaygın inanışın tersine, paslanmaz çelik-
kan gereçlerinde kullanılmaktadır.
lerdeki kenetleme mükemmel biçimde sız-
Boru genişletme
Boru genişletme, ısı eşanjörü boru uçlarının
• Düzgün bir delik içerisinde boru
boru plakası delikleri içerisine sıkıca ve hava
genişletme; boru değiştirmeye olanak
geçirmez biçimde sabitlenmesi için kullanıl-
vermektedir.
maktadır (Şekil 3.4.3). Genişletme takımı,
• Oluklu bir delik içerisinde boru
halka şeklinde dizili rulmanların destekledi-
genişletme; boru değiştirmeyi
ği konik bir milden oluşmaktadır. Dönen mil,
engellemektedir.
borunun ucunun içerisine doğru itilerek bu-
• Düzgün bir delik içerisinde konik uçlu bir
boruyla boru genişletme.
nun dışarıya doğru genişlemesine neden olur.
Tahrik torku, genişletme derecesiyle beraber
Belirli durumlarda, boru genişletme işlemi,
artmaktadır ve bu durum, genişletilen boru
orbital TIG yöntemiyle yapılan yuvarlak bir
kalınlığının bir tork sınırlandırıcı ile kontrol
dikişle kaynaklanarak tamamlanmaktadır.
edilmesini temin etmektedir. Borunun dış
Bununla birlikte, böyle bir uygulama risksiz
çapı ile boru plakası deliğinin çapı arasında-
değildir ve genellikle tavsiye edilmemek-
ki başlangıç boşluğu, küçük borular için 0.2
tedir. Boru genişletmeyle kaynaksız imal
mm, çapı 30 mm’den büyük borular için ise
edilen birleştirmeler genellikle 50 bar sevi-
0.4 mm’ye kadar değişmektedir.
yesine kadar iç basınçta ve en fazla 150 °C
Başlıca üç birleştirme düzeni kullanılmakta-
civarındaki sıcaklıklarda mükemmel biçimde
dır:
sızdırmazdır.
d = 25.4
Şekil 3.4.3 – Boru
genişletme yoluyla
birleştirme (bütün
uzunluklar mm
cinsindendir)
19 mm
d + 0.6
19 mm
19 mm
104
d = 25.4
d = 25.4
d + 0.6
d + 1.2
2
d + 0.6
45°
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
4 Yüzey durumu
4.1 Yüzeyin karakterizasyonu
Giriş
Bölüm 1.5’de belirtildiği gibi tasarımcılar
a) Bağlantılı (on-line) işlemlerle, örneğin,
için, amaçlanan uygulamanın fonksiyonu
“tavlanmış ve paklanmış” ve “parlak
olarak seçilmek üzere, geniş bir aralıkta yüzey durumları mevcuttur. Bu büyük farklılık
tavlanmış” durumlardaki gibi.
b) Bir haddeleme operasyonunda (on-
esasen sac ve bantlar gibi yüzey kalitesinin
line da olabilir) bir ya da iki merdane
sıklıkla önemli bir durum teşkil ettiği yas-
aracılığıyla paslanmaz çelik banda bir
sı mamullerle ilgilidir. Yüzey görünümü ve
desen veya doku transfer edilmesini
özellikle zaman geçtikçe gösterdiği kararlı-
içeren mekanik oyma yoluyla.
lık, korozyon direnci tarafından belirlenmek-
c) Aşındırıcı şerit veya disklerle malzeme
tedir. Endüstriyel olarak bulunabilir yüzey
kaldırarak. Bu tip bir işlem hem rulo
durumları üç yolla elde edilmektedir:
haline getirilmiş banda hem de saclara
tek başına uygulanabilmektedir.
Resim 11: Süt
pastörizasyon tesisi
105
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Yüzey durumunun karakterizasyonu
Doğada yüzey görünümünün kısmen süb-
ması gerekmektedir. Bunlar arasında en sık
jektif olmasına karşın, bunun karakterize
kullanılanlar pürüzlülük ve yansıtma ölçüm-
edilmesi ve endüstriyel anlamda tekrarlana-
leridir.
bilmesi için “objektif” tekniklerin uygulan-
Pürüzlülük
Pürüzlülük ölçen cihazlar, yüzey mikro geo-
me uzunluğu boyunca tepe noktadan çukur
metrisinin iki veya üç boyutta kaydedilmesi-
dibine kadar ölçülen en büyük yüksekliktir
ni sağlamaktadırlar. Kaydedilen profil (Şekil
(yani, en düşük ve en yüksek noktalar arasın-
4.1.1), ortalama pürüzlülük Ra ve maksimum
daki dikey mesafe).
pürüzlülük Rt nin hesaplanmasında kullanılmaktadır. Ra orta çizgiden lm uzaklaşan
bütün hareketlerin aritmetik ortalamasıdır.
Maksimum pürüzlülük Rt, bütün değerlendir-
h2
h1
h4
h9
h7
Im
Şekil 4.1.1 – Ortalama
pürüzlülük Ra ve
maksimum pürüzlülük Rt
nin tanımı
106
Ra
h3
h6
h5
Ra = (h1 + h2 + h3 + ... hn)/n
h8
Rt
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Parlaklık
Şekil 4.1.2 – Parlaklık
ölçümü
Parlaklık, analiz edilecek yüzeyden yansıyan
bir ışık demeti şiddetinin, gelen ışık demeti şiddeti ve açısının bir fonksiyonu olarak
ölçülmesiyle
değerlendirilmektedir
(Şekil
Işık kaynağı
Yansıyan ışığın,
ölçülmesi
4.1.2). Örneğin Tablo 4.1.1, bir ferritik ve bir
östenitik paslanmaz çeliğin sıkça kullanılan
␣
␣
iki adet yüzey durumundaki tipik parlaklık
Sac yüzeyi
değerini vermektedir.
Avrupa gösterimi
EN 10088-2
Adı
Östenitik
X5CrNi18-10
Ferritik
X6Cr17
Numarası
Parlaklık
(ölçüsüz birimler)
2B (tavlanmış, paklanmış,
ince paso haddelenmiş)
2R (Parlak tavlanmış,
ince paso haddelenmiş)
1.4301
20 – 30
50 – 55
1.4016
50 – 55
56 – 60
Tablo 4.1.1 – Sıkça
kullanılan yüzey
durumlarındaki
paslanmaz çelikler için
tipik parlaklık değerleri.
Başlıca yüzey durumları
Bulunabilen yüzey durumlarına ait çeşitlilik
•
2D sonlama: CR + tavlanmış + paklanmış;
Tablo 4.1.2’de gösterilmektedir. Bu tablo, pas-
•
2B sonlama: CR + tavlanmış + paklanmış +
lanmaz çelik yassı mamuller için imalat proseslerini tarif eden Tablo 1.5.1 (Bölüm 1.5) ile
beraber analiz edilmelidir. Başlangıç mamulü sürekli haddeleme veya çift yönlü Steckel
ince paso haddelenmiş;
•
2R sonlama: CR + parlak tavlanmış
(indirgeyici bir atmosfer altında, takiben
ince paso haddelemesi).
haddeleme ile imal edilen sıcak haddelenmiş
İnce paso haddeleme, hafif bir uzama elde
banttır. Bu bant, EN 10088-2’ye göre 1D olarak
etmek için yapılan ikili hadde tezgahı ile had-
gösterilen no. 1 sonlamaya uygun biçimde,
deleme işlemini kapsamaktadır. Merdaneler
genellikle sıcak hadde mamul (HR) olarak ni-
ayna sonlamaya sahip olduklarından, ince
telendirilen tavlanıp, küreciklerle kumlanmış
paso haddeleme hem yassılığı hem de par-
ve paklanmış durumdadır. 1D sonlamaya sahip
laklığı artırmaktadır.
HR mamul daha sonra Sendzimir haddehane-
Bu yolla elde edilen bant mamuller, taki-
sinde genellikle bir ya da daha fazla tavlama
ben gereken yüzey görünümünü (genellikle
işlemiyle beraber, bir dizi soğuk haddeleme
mat veya parlak) elde etmek üzere çoğu kez
operasyonundan geçirilmektedir. Sonuçta elde
uygun tane büyüklüğüne sahip bir aşındırıcı
edilen soğuk haddelenmiş (CR) mamul için üç
ile parlatılmaktadır. Bunun gözle muayene
tip sonlama ayırt edilebilmektedir:
yoluyla yapılan değerlendirilmesi nispeten
107
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Sıcak haddelenmiş mamuller (HR)
(Sürekli band haddehanesi veya Stechel haddehanesinde imal edilen)
HR – 1D sonlama
(tavlanmış, kürecikle kumlanmış ve paklanmış mamuller)
Soğuk haddelenmiş
halde (CR)
CR + tavlanmış + paklanmış –
2D sonlama
CR + parlak tavlanmış
CR 2D, ince paso haddelenmiş –
2B sonlama
CR parlak tavlanmış,
ince paso haddelenmiş –
2R sonlama
Parlatılmış: (Mamuller, aşındırıcı kayışlar veya
disklerle parlatma veya keçeyle parlatma
yoluyla elde edilmektedir. Görünüm,
uygulanan aşındırıcının tane büyüklüğüne
bağlıdır). 2G/ 2J / 2K sonlama
Oyulmuş: (Mamuller, haddeleme pasosu
esnasında bir veya iki merdaneye oyulmuş
bir desenin transfer edilmesi yoluyla elde
edilmektedir).
2M sonlama
Tablo 4.1.2 – Paslanmaz
çelik yassı mamuller için
temel yüzey sonlama
türleri
Tane büyüklüğü (mesh)
80
120
180
240
320
Pürüzlülük Ra (μm)
⬍ 5.5
⬍2
⬍1
0.3 – 0.6
0.1 – 0.3
sübjektifdir. Aşındırıcı şeritle parlatma, yassı
elektrolitik biçimde de parlatılabilmektedir.
yüzeylere iyi adapte edilmiştir. Saten bir son-
Elektro-parlatma, özellikle şekli mekanik yol-
lama elde edebilmek için, doğal veya sente-
larla parlatılmayı imkansız kılan parçalar için
tik kıllara sahip fırçalar kullanılmaktadır. Bir
uygundur. İş parçası bir elektrolit banyosu içe-
diske bağlanmış aşındırıcılarla parlatma,
risine daldırılır ve anot olarak rol alır. Elektrolit
kısa çizikler üretmekte ve rötuş yapmayı ko-
bileşimi, proses düzenine bağlı olarak değişti-
laylaştırmaktadır. Sonuçta ayna sonlamalar,
rilebilmektedir. Üç esas tip elektrolit mevcut-
tipik olarak 200 ila 300 mm çapında birbiri-
tur. Bunlar, fosforik asit çözeltileri, sitrik asit
ne bağlanmış birkaç keçe diskten oluşan ve
– sülfürik asit karışımları ve glikolik asit – sül-
teğetsel hızları 2000 m/dakika seviyesinde
fürik asit karışımlarıdır. Banyonun tipine bağlı
bulunan polisaj diskleriyle parlatarak elde
olarak akım yoğunluğu 8 ile 65 A/dm2, voltaj
edilmektedir.
2 ile 15 V ve de sıcaklık 60 ile 90 °C arasında
Aşındırıcı şerit ve tekerleklerle mekanik
parlatmaya ek olarak, paslanmaz çelikler
108
değişmektedir.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
4.2 Yüzey hazırlığı ve işlemleri
Bilye püskürtme (peening)
Diğer püskürtme operasyonlarına benzer şekilde bilye püskürtme, bir nozül içerisinden malzeme yüzeyine yüksek hızda fırlatılan, çapları
0.15 ile 0.6 mm arasında değişen sert parçacıkların meydana getirdiği bir demeti kapsamaktadır. Kullanılan parçacıklar az veya çok
küresel biçimde ve aşındırıcı olmayan niteliktedir. İstenilen sonucu elde etmek için bunların
hızları ve işlemin süresi ideal hale getirilmek
zorundadır. Daha büyük bir parçacık boyutu
ve daha yüksek bir hız, pürüzlülüğü artırmakla
beraber, işlem sürdükçe zamanla azalma eğilimi göstermektedir.
Bilye püskürtme, kalınlığı 0.3 mm’ye ulaşan ağır biçimde soğuk işlenmiş bir yüzey
tabakasına neden olmaktadır. Bağlantılı
meydana gelen basma gerilmeleri yorulma
dayancı üzerinde yararlı bir etkiye sahip olabilmektedir. Bundan dolayı bilye püskürtme,
sonlanmış parçaların servis ömrünü artırıcı
olmayan demirce zengin parçacıkların kullanıl-
bir araç temin etmektedir.
masından kaçınmak zorunludur. Sonuçta, bil-
Bilye püskürtmeyi takiben kirlenmeyi giderici bir işlem yapılamayacaksa, paslanmaz
ye püskürtme çoğunlukla boyadan önce etkili
bir yüzey hazırlığı oluşturmaktadır.
Resim 12: Yüzey
sonlama. Teknik şartları
karşılamak üzere
çok çeşitli sonlama
türleri – örneğin ayna
sonlama gibi – elde
edilebilmektedir
Kumlama ve cam kürecik püskürtme
Kumlama işleminde, malzeme yüzeyine ba-
küreciklerden ibaret olduğu ve özellikle kar-
sınçlı bir akışkan (hava veya su) yardımıyla
maşık şekilli parçalar üzerinde sonlamada
aşındırıcı parçacıklar (silika, alümina, vb)
düzgün bir görünüm elde etmek için elverişli
fırlatılmaktadır. Cam kürecik püskürtme, par-
olan benzer bir işlemdir.
çacıkların küçük ve aşındırıcı olmayan cam
Diskle taşlama
Bu işlemde, iş parçası yüzeyi yüksek hızda
lar, genellikle ya alümina (korundum) veya
dönen bir taşlama diskiyle aşındırılmakta-
silisyum-karbür (karborundum) dür. Nadiren
dır. Burada, tipik teğetsel hız 20 ile 80 m/sn
de bor karbür veya elmas kullanılmaktadır.
arasında bulunmaktadır. Aşındırıcı parçacık-
Kaynaktaki aşırı yüksekliğin giderilmesi gibi
109
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
kaba taşlama işlemleri için, tanecik büyük-
ğin kaynakların tesviyesinde) çapları 150 –
lükleri 40 mesh civarında olan 100 – 200
250 mm ve tane boyutları 80 ila 320 mesh
mm çaplı silindirik diskler kullanılmaktadır.
arasında olan, teğetsel hızları 12 ve 15 m/
Bağlayıcının tipine bağlı olarak, teğetsel hız-
sn aralığında bulunan, yarı-sert veya esnek
lar 25 ila 60 m/sn arasında değişmektedir.
aşındırıcı diskler kullanılmaktadır.
Sonlama amaçlı taşlama işlemlerinde (örne-
Parlatma1)
Parlatma, en yaygın olarak kullanılan yüzey
takımlar kesinlikle sadece paslanmaz çelikle-
sonlama işlemi olup, daha önce “başlıca yü-
re tahsis edilmek zorundadır.
zey durumları” bölümünde ve Tablo 4.1.2’de
Diğer malzemelerle kıyaslandığında, pas-
tarif edilmiştir. Sonlanmış bir parçaya uygu-
lanmaz çeliklerden madde uzaklaştırmak
landığında, amacı çoğunlukla örneğin kaynak
daha büyük miktarda enerji gerektirmekte-
gibi belirli bir bölgenin orijinal görünümünü
dir. Bu nedenle, pasif film oluşumunu en-
tekrar eski haline getirmektir. Örneğin pişirme
gelleyen hafif yüzey oksitlenmelerine yol
gereçleri veya tabaklar gibi diğer durumlarda,
açabilecek aşırı ısınmalardan kaçınmaya
amaç sonlanmış eşyaya sac çekme veya di-
özen gösterilmek zorundadır. Disk veya şerit
ğer şekillendirme işleminden sonra doğrudan
tarafından uygulanan baskı kuvveti, bölgesel
elde edilemeyen mat veya parlak bir görünüm
aşırı ısınmalara yol açmadan başarılı biçim-
vermek olabilir.
de aşındırma sağlayabilen en düşük seviye-
Her durumda, demir parçacıklarla kirlenme
ye ayarlanmak zorundadır.
riskinden tamamen kaçınmak için, kullanılan
Kimyasal işlemler2)
banyosuna yaklaşık 15 dakika süreyle
daldırarak.
Ön paklama veya tufal giderme
•
% 85 kostik soda, % 14 sodyum veya
potasyum nitrat ve % 1 sodyum klorür
Oksitleyici atmosferler altında gerçekleştiri-
içeren 485 °C’deki sıvı karışım içerisine
len bazı yüksek sıcaklık işlemlerinden sonra,
yaklaşık 15 dakika süreyle daldırarak.
tufal tabakası normal asitle paklama ile gi-
•
Kostik soda ve % 1 ila 2 sodyum hidrat
derilemeyecek kadar çok kalın ve çok yoğun-
içeren 380 °C’deki sıvı karışım içerisine
dur. Bu durumda üç tür ön paklama işlemi
birkaç dakika süreyle daldırarak.
uygulanabilmektedir:
•
Hangi işlem yapılırsa yapılsın, takiben soğuk
% 5 ila 20 sodyum veya potasyum nitrat
su içerisine daldırılmak ve durulamak zorunlu-
içeren 450 °C’deki sıvı kostik soda
dur. Daha sonra asitle paklanmalıdır.
1) Bu konu, detaylarıyla şu Euro Inox yayınında ele alınmıştır: VAN HECKE, Benoît, Dekorasyonda Kullanılan Paslanmaz Çelik Yüzeylerinin
Mekanik İşlemleri (Malzemeler ve Uygulamaları Serisi, Cilt 6), Luxembourg: Euro Inox, 2005
2) Bu konu, detaylarıyla şu Euro Inox yayınında ele alınmıştır: CROOKES, Roger, Paslanmaz Çelik Yüzeylerinin Asitlenmesi ve Pasifizasyonu
(Malzemeler ve Uygulamaları Serisi, Cilt 4), Luxembourg: Euro Inox, 2004
110
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Asit banyosunda paklama
Asit banyosunda paklama, kaynak dahil ol-
Ferritik ve martensitik paslanmaz çelik-
mak üzere oksitleyici bir atmosfer altında
ler için kullanılan reaktif ayıraçlar ya nitrik
gerçekleştirilen yüksek sıcaklık işlemleri
ve hidroflüorik asit karışımları veya sülfürik
esnasında meydana gelen oksit tufali gi-
asittir. Tipik kompozisyonlar ve işlem şartları
dermektedir. Paklama birkaç yolla yapılabil-
aşağıda verilmektedir.
mekte olsa da mümkün olduğu taktirde asit
banyosuna daldırarak gerçekleştirmek tercih
edilmelidir.
a) Nitrik-hidroflüorik asit banyoları
b) Sülfürik asit banyoları
•
% 62 nitrik asit (40° Baumé)
: 200 litre
•
% 90 sülfürik asit
: 100 litre
•
% 65 hidroflüorik asit
: 10 litre
•
% 35 hidroklorik asit
: 50 litre
veya sodyum flüorür
: 15 kg
•
Su
: 900 litre
•
Su
: 800 litre
•
Sıcaklık
: 50-55 °C
•
Sıcaklık
: 50-60 °C
•
Süre
: yaklaşık
•
Süre
: yaklaşık
15 dakika
15 dakika
Östenitik paslanmaz çelikler için, farklı
kompozisyonlarda olmak kaydıyla ya nitrikhidroflüorik veya sülfürik asit banyoları da
kullanılmaktadır.
a) Nitrik-hidroflüorik asit banyoları
b) Sülfürik asit banyoları
•
% 62 nitrik asit (40° Baumé)
: 200 litre
•
% 90 sülfürik asit
: 100 litre
•
% 65 hidroflüorik asit
: 20 litre
•
Su
: 900 litre
veya sodyum flüorür
: 30 kg
•
Sıcaklık
: 60 °C
•
Su
: 800 litre
•
Süre
: birkaç
•
Sıcaklık
: 50-60 °C
•
Süre
: yaklaşık
dakika
15 dakika
Pasivasyon
Paslanmaz çelikler havaya maruz kaldıkla-
Paklamadan sonra pasif tabakanın tekrar hız-
rında doğal olarak pasifleşmektedir. Fakat,
la oluşmasını sağlamak için, aşağıdaki koşul-
bunun için gereken süre atmosferin tipine
larda bulunan asit banyolarında bir pasivas-
bağlı olarak büyük ölçüde değişebilmektedir.
yon işlemi gerçekleştirilmektedir.
111
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Ferritik ve martensitik paslanmaz çelikler için:
Östenitik paslanmaz çelikler için:
•
% 62 nitrik asit (40° Baumé) : 500 litre
•
% 62 nitrik asit (40° Baumé) : 250 litre
•
Su
•
Su
•
Sıcaklık
•
Süre
: 500 litre
: yaklaşık 20 °C
•
Sıcaklık
: yaklaşık
•
Süre
30 dakika
: 750 litre
: yaklaşık 50 °C
: yaklaşık
15 dakika
Arındırma
Arındırma işlemi, pasivasyon için kullanılana
hale gelebilmektedir. Bunların mevcudiyeti,
benzemekle beraber, bunun amacı farklıdır.
korozyon için başlangıç yeri oluşturabilmek-
Çeşitli proses işlemleri esnasında, paslan-
tedir. Bu nedenle bunların giderilmesi ge-
maz çelik parçaların yüzeyleri kolayca oksit-
rekmektedir ve arındırma işleminin amacı da
lenen demirce zengin parçacıklarla kirlenmiş
budur.
Kaynaklar için sonlama işlemleri
Kaynaklar için kullanılan sonlama işlemleri
ninkine benzer bir korozyon direnci vermek
(s. 89), yukarıda tarif edilenlerle esas iti-
amacıyla mutlaka gerekmektedir.
bariyle aynı olup, kaynaklara ana malzeme-
Yüzey bakımı*
Paslanmaz çelikler, esasen görünümün uzun
lanılmaktadırlar. Bununla birlikte, kirleri gider-
ömürlülüğü ve dayanıklılığıyla eş anlamlı olan
mek amacıyla yüzeylerinin düzenli aralıklarla
korozyon dirençlerinin iyi olması sebebiyle kul-
temizlenmesi gerekmektedir.
Temizleme araçları
Genel amaçlı ürünler
Çoğu günlük temizlik ürünleri, paslanmaz çe-
sa kullanılsın, temizlemeyi takiben saf suyla
likler için kullanılabilmektedir. Bununla birlikte,
bolca durulama yapılmak zorundadır.
bunların bileşimleri genellikle tam olarak bilinmediğinden, temizlik işleminden sonra yüzeyin
Aşındırıcı tozlar ve padler
saf suyla bolca durulanması gerekmektedir.
Bu ürünler, çok yapışık kirlerin ovarak giderilmesi için yararlı olabilmektedir. Bununla
Deterjanlar ve sabunlar
birlikte, bunlar genellikle yüzeyin parlaklığını
Evlerde kullanılan deterjan ve sabunların çoğu
ve dolayısıyla görünüşünü değiştirirler. Bu ne-
kullanılabilmektedir. Periyodik temizlik için
denden dolayı, daha yumuşak ovma kremleri
özellikle cam silme ürünleri, genellikle iyi bi-
tercih edilmelidir. Her durumda, kullanılan toz-
çimde uyarlanmaktadır. Hangi ürün kullanılır-
lar demir oksitsiz olmak zorundadır. Temizliği
* Bu konu, detaylarıyla şu Euro Inox yayınında ele alınmıştır: Paslanmaz Çelik Mimari Yüzeylerin Temizlenmesi ve Bakımı, Luxembourg:
Euro Inox, 2003
112
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
takiben her zaman mutlaka bolca saf suyla
takiben saf su içerisinde bolca durulama ya-
durulama yapılmalıdır. Parlatılmış yüzeylerde,
pılmak zorundadır.
ovma işlemi parlatma çiziklerine paralel yönde
yürütülmelidir.
Dezenfektanlar
Soğuk seyreltik hipoklorit büyük önlemler
Solventler
altında kullanılabilir. Bununla birlikte, sıcak
Çok dirençli birikintilerin giderilmesi için ba-
hipoklorit, yüksek oranda seyreltik olsa bile
zen solventlerin kullanılması gerekmektedir.
kesinlikle yasaklanmıştır. Metal ve çözelti
Yaygın bütün solventler genellikle kullanıla-
arasındaki temas süreleri mutlak minimumla
bilmektedir. Fakat, kalıntıları saf suyla bolca
sınırlandırılmak zorundadır. Buna rağmen di-
durulayarak giderilmelidir.
ğer ürünlerde olduğu gibi, dezenfekte etme
işlemini takiben, saf su içerisinde tam duru-
Asit bazlı temizleyici maddeler
lama yapılmak zorundadır.
Asit bazlı temizleme ürünlerinin kullanımı sadece çok özel durumlarda (örneğin tufal ya da
Koruyucu mumlar
kazan taşı temizliğinde) ve doğruluğu çok iyi
Bir paslanmaz çelik için en iyi koruma kendi
ortaya konulmuş bir prosedüre göre planlan-
pasif tabakasıdır. Bu ürünler korozyon direnci
malıdır. Fosforik veya nitrik asit bazlı belirli
bakımından ilave bir koruma sağlamamakla
ürünler özellikle paslanmaz çelikler için tasar-
beraber, kirlerin tutulmasına yardım edebildik-
lanmışlardır. Bunun tersine, hidroklorik asit
leri için hatta sıklıkla zararlı olabilirler.
içeren ürünler tamamen yasaklanmıştır. Bütün
asit kalıntıları, bol saf su içerisinde durulana-
Paslanmaz çeliklerle uygunluk
rak giderilmek zorundadır.
Bütün temizleme ürünleri paslanmaz çeliklere uygunluk bakımından aynı değillerdir.
Alkali bazlı temizleyici maddeler
Bundan dolayı, kullanıcılar belirli bir ürünün
Sodyum ve potasyum hidroksit çözeltileri
planlanan tipte paslanmaz çeliğin temizliği
genellikle paslanmaz çeliklere iyi uyarlan-
için uygun olup olmadığını mamul tedarikçi-
maktadırlar. Bununla birlikte, kullanımlarını
lerinden kontrol etmek zorundadırlar.
Temizlik metotları
Yapı ve dekoratif amaçlı uygulamalar
Hizmete alma, rutin bakım ve onarım ile ilgili
runmaktadır. Bu tabaka, bina hizmete alınır-
olarak üç farklı tipte temizlik operasyonu bu-
ken uzaklaştırılmaktadır. Yüzey güneş ışığına
lunmaktadır.
maruz kaldığı taktirde, bu filmin güneş ışığı
altında kaldığı süre 6 ayı geçmemek zorun-
Hizmete alma esnasında yapılan temizlik
dadır. Film bir kere uzaklaştırıldıktan sonra,
İnşaat sahasındaki depolama ve taşıma es-
şantiye işinin devam etmesi halinde, yüzeyin
nasında paslanmaz çelik mamuller genellikle
temiz tutulmasına özen gösterilmek zorun-
soyulabilir yapışkan bir film tabakasıyla ko-
dadır. Kazara kirlenme durumunda, uygun
113
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
bir deterjanla temizleme yapılıp ardından saf
lekeler için, paslanmaz çelik yün, naylon
suyla bolca durulanmak zorundadır.
veya benzer bir maddeden yapılmış
aşındırıcı ovma padlerinin kullanılması
Rutin bakım temizliği
gerekmektedir. Ovma işlemi, ilk
• Dış mekandaki yüzeyler: Bakım
parlatmadaki yönde yapılmak zorundadır.
temizliği genellikle toz, sıvı veya sabun
Sıradan çelik yünlerin kullanılması
formundaki standart klorsuz deterjanlarla
kesinlikle yasaktır. Zemini temizlemek
gerçekleştirilmektedir. Yıkama işlemi bir
için kullanılan klor içeren deterjanların
süngerle yapılmalı ve takiben saf suyla
(örneğin hipoklorat çözeltileri ve diğer
bolca durulanmalıdır. Kuruma esnasındaki
dezenfektanların) sıçramasından kaçınmak
harelenme etkisini önlemek için fazla
üzere özen gösterilmek zorundadır. Bu
miktarda kalan sıvının cam silgisi ile
durum gerçekleştiği taktirde, etkilenen
çekilmesi tavsiye edilmektedir.
yüzeyler derhal saf suyla bolca durulanmak
zorundadır.
• İç mekandaki yüzeyler: Rutin temizlik, dış
mekan yüzeyleri için kullanılan deterjanın
aynısıyla yapılabilir. Bununla birlikte,
Onarım amaçlı yapılan temizlik
bu işlem parmak izlerinin giderilmesi
Rutin temizlik uzun süre ihmal edildiği taktir-
için yeterli değildir. Bu amaçla, yağdan
de, veya paslanmaz çelik korozyon izleri gös-
arındırıcı maddeler katılmış asit içeren
terdiğinde, hassas bir teşhisin ardından özel
ürünler gerekmektedir. Çok kalıcı
bir işlemin yapılması gerekmektedir.
Gıda işleme ekipmanı
Temizlik, paslanmaz çelik ekipmanla temas
da, tedarikçinin ürününün ilgili paslanmaz
halindeki ürün tipine uygun hale getirilmiş
çelik tipiyle uygunluğunu garanti ederek
olmak zorundadır. Bunu neredeyse her za-
onaylanması zorunludur. Korozyon başlangı-
man bir dezenfekte işlemi ve daha sonra
cı gözlendiğinde, derhal temizlik ürünü veya
saf suyla bolca durulama takip etmektedir.
dezenfektan üreticisi ile beraber paslanmaz
Belirli dezenfektanlar, paslanmaz çeliklere
çelik tedarikçisinin danışmanlığına başvuru-
yönelik saldırgandır, bu nedenle katı prose-
larak tavsiyelere göre uygun bir işlem yürü-
dürler uygulanmak zorundadır. İkinci durum-
tülmek zorunludur.
Toplu yemek tedariki ekipmanı ve ev içi gereçleri
Toplu yemek tedariki ekipmanı ve ev içi ge-
Alınacak önlemlere ise, “temizlik metotları”
reçleri genellikle günlük bazda temizlenmek-
bölümünde işaret edilmektedir.
tedirler. Uygun biçimde yapıldığında, bu tür
temizlik paslanmaz çeliğin uzun ömrü için
bir garantidir. Kullanılan ürünler, “temizleme araçları” başlığı altında tarif edilenlerdir.
114
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
5 Testler ve muayeneler
5.1 Metalürjik testler ve muayeneler
Giriş
Paslanmaz çeliklere uygulanan boyutsal muayene teknikleri temelde yalın karbon çeliklerine uygulananlardan farklı olmadığı için,
bu bölümde sadece metalürjik ve mekanik
testler ve muayeneler dikkate alınacaktır.
Resim 13: Çekme testi:
Çekme testinde bir
numune sürekli fakat
düzgün bir yükleme
altında kırılıncaya kadar
deforme edilir. Test
esnasında, bağımlı
değişken olarak belirli
bir uzamayı (veya
gerinimi) üreten gerilme
miktarı ölçülüp, elde
edilen değerler temel
alınarak bir gerilmeuzama (veya gerinim)
eğrisi çizilmektedir
115
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Metalürjik testler ve muayeneler
Bir alaşımı metalürjik şartlarda karakterize
pısını belirlemek gerekmektedir. Metalürjik
etmek için, kimyasal bileşimini ve mikro ya-
testler ve muayenelerin amacı da budur.
Kimyasal analiz
“Kimyasal analiz” terimi yaygın olarak bir
vb… gibi fiziksel tekniklerin kullanımı art-
alaşımdaki elementlere ait bileşimin veya
maktadır. Karbon, kükürt ve azot gibi bazı
“kimyasının” belirlenmesini ifade etmek
elementler için yanma ürünlerinin kızıl ötesi
için kullanılsa da, günümüzde özellikle esas
ışımayı absorbe etme etkisini temel alarak
alaşım elementleri için (Cr, Ni, Mn, Si, vb.)
analiz edilmesini kapsayan özel metotlar
X-ışını flor-ışıl spektrometri, akkor-ışıl optik
kullanılmaktadır.
spektrometri, optik emisyon spektrometri,
Metalografik inceleme
Genelde, düşük büyütmelerde (50X’e kadar)
açığa çıkartmak için her paslanmaz çelik
makro inceleme ve daha yüksek büyütmeler-
ailesine uyarlanmış dağlama ayraçları kulla-
de (100X ila 1200X) mikro incelemeler şek-
nılmaktadır.
linde bir ayrım yapılmaktadır. Mikro yapıyı
Östenitik paslanmaz çelikler
116
Genel mikro yapıyı ortaya çıkarmak için
1 hacim nitrik asit ve 3 hacim gliserin olan
Vilella dağlama ayracı kullanılmaktadır. Bu,
bir kral suyu ve gliserin karışımıdır. Daldırma
yaklaşık bileşimi: 2 hacim hidroklorik asit,
süresi, 30 saniye seviyesindedir.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Ferritik paslanmaz çelikler
En çok kullanılan dağlama ayraçlarından bi-
uyarlanmış ve bileşimi 20 ml hidroklorik
risi, bileşimi: 5 ml hidroklorik asit, 1 g pikrik
asit, 12 ml asetik asit, 1 g pikrik asit ve 68
asit ve 95 ml etil alkol olan Vilella ayracıdır.
ml etil alkol olan değiştirilmiş bir versiyonu
Ayrıca, özellikle % 12 Cr içeren kalitelere
da mevcuttur.
Dupleks östenitik – ferritik paslanmaz çelikler
Dupleks östenitik – ferritik paslanmaz çelik-
anot olarak bağlayıp voltajı 50 mA/cm2 akım
lerin mikro yapısını ortaya çıkarmak için kul-
yoğunluğu sağlayacak biçimde ayarlayarak
lanılan en yaygın teknik, hacimce % 85 nitrik
yapılan 10 ila 30 saniye süreli elektrolitik
asit - % 15 su çözeltisi içerisinde numuneyi
dağlamadır.
117
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
5.2 Mekanik testler
Resim 14: Düdüklü
tencere (buhar basınçlı
tencere)
Giriş
Diğer metaller ve metalik alaşımlarda olduğu
kırılma için gerekli enerjiyi ölçerek belirlen-
gibi, mekanik karakteristikler elastiklik, plas-
mektedir.
tiklik ve tokluk özellikleri ile belirlenmekte-
Paslanmaz çeliklerin mekanik testleri için
dir. Elastiklik, bir malzemenin bir gerilmeye
kullanılan cihazlar, sıradan çelikler ve diğer
maruz kaldığında geri dönebilir biçim deği-
metaller ile alaşımlarda kullanılanlarla aynı-
şikliğine uğrayıp, gerilme kaldırıldığında ilk
dır.
durumuna dönmesidir. Plastiklik veya süneklik, yük altında kırılmadan kalıcı olarak
biçim değiştirebilme kabiliyetidir. Bu özellik,
örneğin bükme ve çekme gibi şekillendirme
operasyonlarında sıklıkla kullanılmaktadır.
Tokluk, kırılma için gerekli enerjinin ölçüsü
olup, dolaylı olarak da gevrek kırılma veya
sünek yırtılma eğilimleriyle beraber kırılma
modunun birinden diğerine değiştiği geçiş
sıcaklığını kapsamaktadır. Bu genellikle,
çentik açılmış bir numune üzerinde gerçekleştirilen darbe testinde, verilen sıcaklıkta
118
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Çekme testi
Testin tarifi
Çekme testinde, kalibre edilmiş bir numune,
artırmaktadır. Buna karşılık gelen nominal
genellikle sabit bir hıza maruz bırakılarak,
veya mühendislik geriniminin % cinsinden
uzamaya zorlanmaktadır. Burada malzeme-
ifadesi e = 100(l - l0)/l0 ile verilirken, nomi-
nin tepkisi sebebiyle gereken yük miktarı
nal veya mühendislik gerilmesi F/Ao olup, N/
artmaktadır. Test parçasında aralarındaki
mm2 veya MPa cinsinden ifade edilmektedir.
ilk mesafe lo (çoğunlukla 80 mm) olan iki
F/Ao’nın e’ye bağlı değişimini gösteren çizim
adet işaret mevcuttur. İlk kesit alanı Ao olan
nominal veya mühendislik gerilme-gerinim
kalibre edilmiş ölçü aralığına bir F kuvveti
eğrisi olarak adlandırılmakta olup üç farklı
uygulandığında, sonuçta elde edilen uza-
bölge içermektedir (Şekil 5.2.1).
ma işaretler arasındaki mesafeyi lo’dan l’ye
F
A0
(MPa)
F: Çekme kuvveti veya yükü
Ao: Numunenin ilk
kesit alanı
␴=
Boyun verme
UTS
F
A
(MPa)
F: Çekme kuvveti veya yükü
A: Numunenin anlık
kesit alanı
Kırılma
lo: İlk uzunluk
l: Anlık uzunluk
Elastik
bölge
Uzama : e =
Plastik bölge
Düzenli uzama
(%)
Boyun verme
Nominal veya mühendislik gerilme-gerinim eğrisi
lo: İlk uzunluk
l: Anlık uzunluk
I – I0
I0
Gerçek gerilme
YS
Gerçek gerinim
True strain :
␧ = ln
A0
A
= ln
I
I0
(before vermeden
necking) önce)
(boyun
Gerçek gerilme-gerinim eğrisi
Şekil 5.2.1 – Gerilmegerinim eğrileri
119
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
a) Elastik bölge: Burada, uzama e, uygu-
bölgesel olarak yoğunlaşmakta ve başlan-
lanan gerilme F/Ao ile orantılıdır. Teorik
gıçtaki alan cinsinden belirlenen gerilme
olarak, gerilme kaldırıldığında, uzama
değeri sonuçta numune kırılıncaya kadar
tamamen yok olmaktadır. Bu doğrusal
düşmektedir.
elastik bölgenin üst sınırı, akma noktası
Yukarıda tarif edilen mühendislik gerilme-
(yield point) olarak anılmakta olup, buna
gerinim eğrisinden belirlenen değerler, stan-
ilişkin gerilme, akma gerilmesi ve akma
dartların ve şartnamelerin çoğunda kullanılan
dayancı (YS) şeklinde adlandırılmaktadır.
değerlerdir. Bununla birlikte, bir çekme testinin
Bunun belirlenmesi her zaman kolay ol-
sonuçlarını analiz etmenin doğru bir yolu ger-
madığından, çoğunlukla sonlu miktarda
çek gerilme ve gerçek gerinimin uygulanması-
plastik bir gerinim, örneğin % 0.2, üzerin-
dır. Gerçek gerilme σ, herhangi bir anda uygu-
den ölçülmektedir. Bu yolla ölçülen değer
lanan yükün o andaki alan A’ya bölünmesiyle
“akma sınırı” olarak bilinmektedir (bu
elde edilir, yani, σ = F/A. Gerçek gerinim ε ise
durumda % 0.2 akma sınırıdır: % 0.2 PS
nominal gerinim artışlarının dl integralinin l0
veya % 0.2 YS olarak gösterilmektedir).
dan l’ye kadar alınmasıyla elde edilmekte ve
2
N/mm (MPa) cinsinden ölçülmektedir.
ε = ln (Ao/A) (= ln (l/lo) boyun vermeden önce)
b) Düzenli plastik gerinim bölgesi: Bu bölge-
olarak verilmektedir. Bunun nominal veya mü-
de metal düzenli biçimde deforme olmaya
hendislik gerinimi e ile ilişkisi ε = ln (1 + e) dir.
devam etmektedir, fakat gerinimle beraber
σ nın ε karşısında çizimi, pekleşme üssü n’nin
gerilme daha yavaş artmakla beraber artış
belirlenmesinde kullanılabilen gerçek gerilme-
artık doğrusal biçimde değildir. Buna ilave
gerinim eğrisidir (Şekil 5.2.2).
olarak, gerilme kaldırıldığında numune ar-
Şekil 5.2.2 derin çekme uygulamaları için
tık ilk boyuna geri dönmez, kalıcı biçimde
sıklıkla kullanılan X5CrNi18-10/1.4301 öste-
deforme edilmiş kalır. Bu bölge, akma da-
nitik paslanmaz çeliği için mühendislik ve
yancı YS ve çekme dayancı (UTS = ultimate
gerçek gerilme-gerinim eğrilerini karşılaş-
tensile strength) olarak bilinen maksimum
tırmaktadır. Boyun verme başlangıcından
2
gerilme arasında yer almaktadır, ve N/mm
sonra çizilen gerçek gerilme, kırılmaya kadar
(MPa) cinsinden ifade edilmektedir.
artmaya devam eden boyun kökündeki geril-
c) UTS’nin ötesinde deformasyon bir daral-
medir.
120
Mühendislik gerilme-gerinim eğrisi
700
600
500
400
300
200
100
0
0
10 20 30 40 50 60
Uzama : e = (I – I0)/I0 (%)
Gerçek gerilme : s = F/A (MPa)
Şekil 5.2.2 – X5CrNi1810 östenitik paslanmaz
çeliği için mühendislik ve
gerçek çekme gerilmegerinim eğrileri
Nominal gerilme : F/A0 (MPa)
maya veya “boyuna” yol açacak şekilde
Gerçek gerilme-gerinim eğrisi
1000
800
600
400
200
0
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Gerçek gerinim : ␧ = ln (A0/A)
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Paslanmaz çelikler için karakteristik
değerler
Farklı paslanmaz çelik aileleri (martensitik,
Östenitik paslanmaz çelikler Şekil 5.2.2’de
ferritik, östenitik, dupleks) çekme testinde
şematik olarak gösterilene benzer gerilme-
karakteristik davranışlar
sergilemektedir.
gerinim eğrilerine sahiptirler. Ferritik kalite-
Bunlar arasındaki farklar doğrudan ilgili
lerin tersine, akma noktası açıkça görülemez
mikro-yapılarla ilişkilidir.
ve bu nedenle yukarıda bahsedildiği gibi ge-
Martensitik paslanmaz çelikler su verilmiş
nelde % 0.2 uzama sınırına karşılık gelen ge-
ve menevişlenmiş durumda çok yüksek akma
rilme ölçülmektedir. Çekme dayancı UTS ge-
dayancı YS ve çekme dayancı UTS seviyele-
nellikle 600 N/mm2 seviyesinde olup kırılma
rine ve bağlı biçimde kırılmaya kadar düşük
uzaması % 60’ı aşabilmektedir. Bu nitelik,
uzama değerlerine El(%) sahiptirler. Su veril-
pekleşme hızının yüksek olmasıyla bağlantılı
miş durumda, akma dayancı YS ve çekme da-
olup (doğrudan pekleşme üssü n ile ilişki-
yancı UTS seviyeleri daha da yüksek ve uza-
li), bu malzemeleri özellikle derin çekmeye
ma miktarı daha düşüktür. Bununla birlikte,
uygun hale getirmektedir. Bundan başka,
mikro yapı ve sertlikle daha iyi karakterize
bunların enerji soğurma kapasitesi bilinen
edilen su verilmiş durumdaki çekme özel-
yaygın malzemeler arasında en yukarıdadır.
liklerinin, uygulamada genellikle az öneme
sahip olduğu kabul edilmektedir.
Dupleks östenitik – ferritik paslanmaz çeliklerinin, iki fazlı ince içyapıları (% 50 ferrit
Ferritik paslanmaz çelikler, yalın karbon
ve % 50 östenit) sebebiyle yüksek akma da-
kalitelerininkine oldukça benzer gerilme-
yancı YS ve çekme dayancı UTS değerlerine
gerinim eğrilerine sahiptirler. Bunlar özel-
sahip olmalarıyla birlikte, kırılma uzamaları
likle akma noktasında belirgin bir düşmeye
östenitik ve ferritik kaliteler arasında yer al-
sahiptirler, bunun ötesinde yük tekrar art-
maktadır. Tipik değerler, çekme dayancı için
maktadır. İlgili alt ve üst akma noktaları kay-
800 N/mm2 ve uzama için % 35 civarındadır.
dedilen yük-uzama diyagramında açıkça görülmektedir. Çekme dayancı UTS tipik olarak
550 N/mm2 civarında olup, % 30 seviyesinde
kopma uzamasıyla bağlantılıdır.
Alaşım tipi
Tablo 5.2.1 – Farklı
paslanmaz çeliklerin
çeşitli durumlardaki
tipik mekanik özellikleri
UTS
(N/mm2)
Martensitik (1)
500 – 850
Martensitik (2)
1200 – 2000
Ferritik (3)
400 – 550
Östenitik (4)
570 – 730
Dupleks (4) östenitik-ferritik 800 – 900
% 0.2 YS
(N/mm2)
Uzama
(%)
270 – 500
1000 – 1600
250 – 380
215 – 360
620 – 750
14 – 30
2 – 10
20 – 35
40 – 65
25 – 35
(1) Menevişlenmiş,
(2) Su verilmiş halde,
(3) Tavlanmış,
(4) Çözündürme tavı
uygulanmış ve hızlı
soğutulmuş.
121
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Sertlik testleri
maktadır. Farklı sertlik testlerinde deği-
Test tipleri
şik tiplerde batıcı uçlar kullanılmaktadır.
Böylelikle, Brinell ve Rockwell B testleri bir
Şekil 5.2.3 – Rockwell
sertlik testinin prensibi
Sertlik testi, batıcı bir ucun mükemmel bi-
bilye batıcı uç kullanmaktayken, Rockwell C
çimde kontrollü bir yük altında düz malzeme
ve Vickers testleri sivri uçlu konik bir batıcı
yüzeyine bastırılmasını ve takiben meydana
uca sahiptir. Paslanmaz çelikler için en yay-
gelen izin boyutlarının ölçülmesini kapsa-
gın kullanılan üç metot Rockwell B, Rockwell
C ve Vickers testleridir. Karşılık gelen sertlik
F0
F0 + F1
F0
F0
F0 + F1
değerleri sırasıyla HRB, HRC ve HV olarak
F0
gösterilmektedir.
Koni
0
␣
␥
␤
␥
130
HRB = 130 – e
Rockwell B
ma derinliği ölçülmektedir. Rockwell B skalası
␣
␥
␤
0
(1.59 mm) çapında çelik bir bilye 100 kg yük altında iş parçası içerisine bastırılmakta ve bat-
c
e=c–a
b
a
␤
İş parçası
yüzeyi
c
e=c–a
b
a
␣
0.2 mm
Sertlik
skalası
130
0.26 mm
İş parçası
yüzeyi
␥
␤
Sertlik
skalası
␣
Rockwell B testinde (Şekil 5.2.3) 1/16 inç
HRC = 100 – e
Rockwell C
100 HRB ile sınırlanmış olup bunun yukarısında Rockwell C testi uygulanmaktadır.
Rockwell C testi (Şekil 5.2.3), Rockwell B
testiyle aynı cihazda, 150 kg yük altında ve
aynı şekilde batma derinliği ölçülerek yapılmakta, fakat burada konik bir elmas batıcı uç
Pürüzlülüğü kırmak ve geri hareketi ortadan kaldırmak için ilk önce ufak bir kuvvet
F0 uygulanmakta ve daha sonra esas kuvvet F1 yüklenip kaldırılmaktadır. F1 kuvvetinin kaldırılmasından sonra nüfuziyet derinliğinde meydana gelen fark e sertliği
vermektedir. Bir sertlik biriminin 0.002 mm’ye karşılık geldiğine dikkat edilmelidir. Burada, a, b, c ve e sertlik birimi olarak, ve α, β ile γ ise mm cinsinden ifade
edilmektedir.
F
Şekil 5.2.4 – Vickers
sertlik testi
kullanılmaktadır.
Vickers testi (Şekil 5.2.4) kare tabanlı
piramit şekle sahip bir elmas batıcı uç kullanmaktadır. Yük, 5 ve 100 kg arasında seçilebilmekte olup, paslanmaz çelik saclar
için genellikle 5 kg değeri uygulanmaktadır.
136°
Sertlik, batma izinin iki köşegeninin ölçülmesi vasıtasıyla belirlenmektedir.
Paslanmaz çelikler için karakteristik
sertlik değerleri
HV = 0.189 F/d2
d1
Tablo 5.2.2 farklı tipteki paslanmaz çelikler
d2
için karakteristik sertlik değerlerini vermektedir. Dupleks kalitelerde genelde östenit ve
Batıcı ucun açısı = 136°
F = Newton cinsinden test yükü ± % 1
d = Batma izi köşegenleri mm = (d1+d2)/2
ferritin kabaca % 50’şer oranda bulunduğu iki
fazlı içyapı sebebiyle, doğal olarak değerlerde
büyük bir saçılma elde edilmektedir.
122
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
PAGE 123
Alaşım tipi
HRB
73 – 85
HRC
Tavlanmış
HV
140 – 180
Ferritikler
Soğuk işlenmiş
90 – 100
13 – 25
180 – 290
Stabilize % 11 Cr ferritikler
Stabilize % 17 Cr ferritikler
Tavlanmış
Tavlanmış
Çözündürme tavı
67 – 83
70 – 83
74 – 88
Östenitikler
Soğuk işlenmiş
Dupleks östenitik-ferritik
Çözündürme tavı
Yumuşatılmış
Su verilmiş ve menevişlenmiş
Martensitikler
Durum
120 – 170
130 – 170
130 – 185
25 – 50
90 – 105
80 – 90
200 – 250
160 – 190
45 – 53
Çentik darbe testi
Çentik darbe testi bir malzemenin şok yük-
zemelerde, yüksek gerinim hızları ve çentik
leme altında kırılmasını sağlamak için gere-
açılmış bir test parçasının kullanılması, bu
ken enerjiye karşılık gelen tokluğunu ölçmek
olayın meydana gelmesini desteklemektedir.
için kullanılmaktadır. Düşük tokluk genellik-
Tokluğu etkileyen başlıca test parametreleri,
le gevrek kesme türü kırılmayla ve yüksek
sıcaklık, çentik geometrisi ve gerinim hızıdır.
tokluk ise sünek plastik yırtılmayla ilişkilen-
Testin prensibi
Tablo 5.2.2 – Başlıca
paslanmaz çelik
tiplerinin tipik sertlik
aralıkları
dirilmektedir. Gevrek kırılmaya eğilimli mal-
Paslanmaz çelikler için kullanılan düzenek ve
beraberinde numune ile çentik geometrileri
serbest düşen bir sarkaç tarafından darbe
yalın karbon çelikleri için olanlarla aynıdır.
uygulanmaktadır. Numunenin uçları alttan ve
En yaygın olarak kullanılan teknik Charpy tes-
ön taraftan desteklenmiş olup, çentik dikey
tidir (Şekil 5.2.5). Burada, 10 x 10 mm kesitli,
konumda ve ön kısma bakar şekilde darbe
merkezinde V çentiği bulunan bir numuneye
noktasının tersine yerleştirilmiştir. Çekicin
Numune
10
yarıçap : 2 to 2.5 mm
8
Sarkaç
yarıçap :
0.25 mm
2
W
Charpy
V-çentik
numunesi
Sarkaç
h
H
Derecelendirilmiş
skala
30°
Kırılma ile
soğurulan enerji
E (Joule) = W x (H-h)
45°
V 5 ila 7m/s
Charpy çentik darbe testinin
şematik prensibi
40
55
Sarkaç ve Charpy V-çentik
numunesinin detayı
Boyutlar
mm cinsinden
Şekil 5.2.5 – Charpy
çentik darbe testi
123
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Şekil 5.2.6 – Sıcaklığın
Charpy V-çentik darbe
dayancı üzerindeki
etkisi. Östenitik çelik için
sıcaklık nispeten küçük
bir etkiye sahipken,
ferritik kalite için yüksek
sıcaklıklarda sünek
kırılma (1) ile düşük
sıcaklıklarda gevrek
kırılma (2) arasında
keskin bir geçiş
gözlenmektedir
keskin ucu numuneyi kırdıktan sonra, sarkaç
de yanal genişleme yoktur ve kırılma yüzeyi
kırılma esnasında soğurulan enerji miktarı
parıldayan ufak yüzeyciklerden oluşan par-
E tarafından belirlenen bir yüksekliğe çıkar.
lak bir görünüme sahiptir. Sünek kırılma-
Sarkacın çıktığı yüksekliğin hassas biçimde
da, yüksek miktarda plastik gerinim ağırlık
ölçülmesi, E’nin (joule cinsinden) ve darbe
kazanmakta ve aynı zamanda numunede
2
dayancı K’nin joule/cm cinsinden hesaplan-
yanal genişleme gerçekleşmekte olup, kırıl-
masını sağlamaktadır. Burada K = E/A olup,
ma yüzeyi mat ve lifli bir görünüme sahiptir.
2
A çentik kökündeki kesit alanının cm cinsin-
Bazı malzemeler, düşük sıcaklıklarda düşük
den ifade edilen değeridir.
toklukla (darbe dayancıyla) bağlantılı gev-
Kırılma, gevrek veya sünek karakterli
rek davranış, ve yüksek sıcaklıklarda yüksek
olabilmektedir. Gevrek kırılma, belirgin bir
tokluk, sünek davranış göstermektedirler.
plastik gerinim olmaksızın ayrılma veya bö-
Bu iki davranış arasındaki geçiş bölgesinde,
lünmeyi içermektedir. Bu durumda, numune-
sünek-gevrek geçiş sıcaklığı ile karakterize
edilen karışık bir davranış gözlenmektedir
X5CrNi18-10/1.4301
östenitik
paslanmaz çelik
200
(Şekil 5.2.6).
Yanal
daralma
175
Çentik
1
150
Charpy V-çentik 125
darbe dayancı
100
KCV(joule/cm2)
Charpy V-çentik
75
numunesi
50 Çentik
25
0
Charpy V-çentik
numunesi
2
Yanal
genişleme
Paslanmaz çeliklerin davranışı ve tipik
tokluk değerleri
Çeşitli tipteki paslanmaz çelikler, kompozisyonlarına ve mikro yapılarının martensitik,
ferritik, östenitik veya dupleks olmasına bağlı
Sünek/gevrek geçiş bölgesi
X2CrNi12/1.4003
ferritik paslanmaz çelik
-250 -200 -150 -100 -50 0 +50
Sıcaklık (°C)
olarak oldukça farklı darbe dayançları göstermektedirler (Tablo 5.2.3). Kaynaklarda ise, ana
malzeme, ısıdan etkilenmiş bölge ve de erime
bölgesi arasında farklı davranışlar görülebil-
Tablo 5.2.3 – Farklı
paslanmaz çeliklerin
sıfırın altındaki
sıcaklıklardaki tipik
darbe dayançları
mektedir. Ferritik kalitelerde, krom içeriğindeki bir artış, geçiş sıcaklığını artırmaktadır.
Burada, tipik olarak % 4 krom ilavesi yaklaşık
50 °C lik bir artış sağlamaktadır. Bunun aksi-
Alaşım tipi
Martensitik (X12Cr13/1.4006)
Ferritik (X6Cr17/1.4016)
Östenitik (X5CrNi18-10/1.4301)
124
KCV darbe dayancı
(J/cm2)
ne, X5CrNi18-10/1.4301 gibi östenitik kalite-
–40
–60
–196
35
30
8
meydana gelmemektedir. Sonuçta sıcaklık ne
–40
–60
–196
15
10
3
korunmaktadır. Örnek olarak, Tablo 5.2.3, -40
–40
–60
–196
–250
170
160
130
110
Sıcaklık
(°C)
lerde genellikle gevrek yırtılma türü kırılma
olursa olsun nispeten sabit bir darbe dayancı
ve -250 °C arasındaki sıfır altı sıcaklıklardaki
tipik Charpy V çentik darbe dayancı değerlerini
vermektedir.
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
6 Ekler
6.1 Paslanmaz çeliklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri
Neden beş aile?
Paslanmaz çelikler, anahtar alaşım elementi
olarak en az % 11 civarında krom içeren demir alaşımlarıdır. % 11’den fazla krom, açıkta
kalan herhangi bir yüzeyde kuvvetli tutunan
koruyucu bir film, yani bir korozyon bariyeri
oluşturur. Korozyondan etkin biçimde korunmak için, kromun krom-karbür biçiminde bileşik yapmayıp katı çözelti formunda bulunması zorunludur.
Martensitik paslanmaz çelikler
Martensitik paslanmaz çelikler en yüksek
karbon oranına sahiptirler (% 1.2’ye kadar).
Bunların mekanik dayançları su vererek artırılabilir. Elde edilen içyapı manyetiktir.
Ferritik paslanmaz çelikler
Ferritik paslanmaz çelikler düşük bir karbon
oranına sahiptirler (⭐ % 0.08). Bu nedenle,
su verildikten sonra belirgin bir sertleşme
göstermezler. Ferritik içyapı manyetiktir.
Ferritik kalitelerde, kaynak esnasındaki tane
irileşmesi sebebiyle ısıdan etkilenmiş bölge
(HAZ) tokluğu zayıf olabilir.
Ferrit-hacim
merkezli kübik
(hmk) kafes yapı
a = 0.287 nm
Resim 15: Profesyonel mutfak bıçağı. Bıçak malzemesi,
martensitik paslanmaz çelikten yapılmıştır
Küp merkezi
125
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Östenit-yüzey
merkezli kübik
(ymk) kafes yapı
357 nm
a = 0.357
Östenitik paslanmaz çelikler
Bu alaşımlar, mükemmel şekillendirilebilirlikleri ve korozyon dirençleri sebebiyle
en popüler paslanmaz çelik kaliteleridir.
Özellikle nikel gibi östeniti kararlı hale getiren alaşım elementlerinin mevcudiyeti sebebiyle, bu paslanmaz çelikler yüzey merkezli
kübik östenitik içyapıya sahiptirler. Bunlar,
Yüzey merkezi
ısıl işlemle sertleştirilemezler, fakat soğuk
işlemle soğuk sertleştirilebilirler (pekleştirilebilirler).
Isıya-dirençli paslanmaz çelikler
Bu demir – krom - nikel kaliteleri, yüksek
sıcaklıklarda yüksek dayanca ve karbürleyici
atmosferlere karşı dirence sahiptirler. Temel
krom içeriği %20-25 Cr’a yükseltilmiş olup,
nikel %10-35 arasında değişmektedir. Yüksek
sıcaklıklar için ideal hale getirilen bütün kaliteler yüksek karbon içeriğine sahiptirler.
Resim 16: Pompa gövdesi: östenitik paslanmaz
çeliklerin yüksek sünekliği, bu malzemeleri derin
çekme ve hidroforming tekniklerini birleştiren tekparça tasarımlar için uygun kılmaktadır
Resim 17: Kimyasal
madde tankerleri için
dupleks paslanmaz çelik
gemi bölme panelleri
Dupleks östenitik-ferritik paslanmaz
çelikler
Dupleks paslanmaz çeliklerin mikro yapıları
östenit ve ferrit karışımından oluşmaktadır. Bu
çelikler daha yüksek dayanç ve süneklikle beraber her iki fazın özelliklerini de göstermektedirler. Östenitik kalitelerle kıyaslandıklarında, dupleks çelikleri daha yüksek dayanç ve
klorür içeren çözeltilere karşı önemli derecede
daha iyi direnç göstermektedirler.
126
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Oksitlenme ve oksitler
Paslanmaz çelikler oksitleyici ortamlara karşı
mükemmel direnç göstermektedirler. Yüksek
sıcaklıkta korozyona dirençli (pasif tabaka
olarak adlandırılan) bir tabaka oluşturmak
için gereken element kromdur. Meydana gelen bileşik, kristal halde bir oksit veya hidroksittir.
Oksitlenme, bir bileşikteki elektronegatif bileşenlerin oranının arttığı bir prosestir.
Oksitlenmede, oksitlenen türlerden elektron
uzaklaştırılmaktadır.
Oksit, oksijenin diğer bir element ile yaptığı bir bileşiktir. Oksitler, bazlarla reaksiyona
girip tuz oluşturan asidik oksitler; asitlerle
reaksiyona girip tuz oluşturan bazik oksitler;
hem bazik hem asidik özellikler gösteren
amfoterik oksitler şeklinde sınıflandırılırlar.
Sulu sistemlerde bir asit, su içerisinde çözündüğünde hidrojen iyonları oluşturma kabiliyetine sahip madde olarak tanımlanmaktadır. Çoğu inorganik asitler asidik oksit ve
Resim 18:Isıya dirençli ferritik paslanmaz çelikten
yapılmış yakma donanımı parçası
su bileşiği olarak algılanabilirler. İlgili oksit
bir metale ait olduğunda, amfoterik özellikler
gösterip, bazen asit bazen de baz olarak rol
oynamaktadır.
Tipik fiziksel özellikler (EN 10088-1’e göre)
Paslanmaz
Çelik
Aileleri
Martensitik
Kaliteler
Ferritik
Kaliteler
Östenitik
Kaliteler
Östenitik
– Ferritik
Kaliteler
7.7
215 000
10.5
30
460
0.55
7.7
220 000
10
25
460
0.60
7.9
200 000
16
15
500
0.73
7.8
200 000
13.0
15
500
0.80
Fiziksel
Özellikler
(kg/dm3)
(GPa)
(10-6 x K-1)
(W/(m x K))
(J/(kg x K))
(⍀ x mm2/m)
Yoğunluk:
20 °C daki / Elastikiyet / Modülü:
20 °C ve 200 °C arasındaki Isıl Genleşme Katsayısı:
20 °C daki / Isı iletkenliği:
20 °C daki /Özgül Isı Kapasitesi:
20 °C daki / Elektriksel Özdirenç:
127
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
6.2 Paslanmaz Çeliklerin Tanımlanması ve Gösterimi
Avrupa Gösterimleri
Avrupa Birliği genelinde kullanılan Avrupa Spesifikasyonları
Avrupa Standartlarına, ya metni aynen basa-
lamakla yükümlüdürler: Almanya, Avusturya,
rak veya onaylayarak en geç Ekim 1995 itiba-
Belçika, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Estonya,
riyle milli standart statüsü verilmiş olmalı ve
Finlandiya, Fransa, Hollanda, İngiltere, İrlanda,
çelişen milli standartlar ise en geç Ekim 1995
İspanya, İsveç, İsviçre, İtalya, İzlanda, Kıbrıs,
itibariyle yürürlükten kaldırılmış olmalıdır.
Letonya, Litvanya, Lüksemburg, Macaristan,
CEN/CENELEC Dahili Tüzüğüne göre, aşağıdaki ülkeler bu Avrupa Standartlarını uygu-
Malta, Norveç, Polonya, Portekiz, Slovakya,
Slovenya ve Yunanistan.
Paslanmaz çeliklerle ilgili başlıca standartlar
Gösterim standartları
EN 10027-1 Çeliklerin kısa gösteriliş sistemleri - Bölüm 1: Çelik adları
EN 10027-2 Çelikler için kısa gösterme sis-
EN 10028-7 Basınç amaçlı çelik yassı mamuller - Bölüm 7: Paslanmaz çelikler
EN 10272 Paslanmaz çelik çubuklar -
temleri - Bölüm 2: Nümerik sistem
Basınç amaçları için
Genel amaçlı mamul standartları
EN 10216-5 Çelik borular - Dikişsiz - Basınç
EN 10088-1 Paslanmaz Çelikler - Bölüm 1:
Paslanmaz çeliklerin listesi
amaçları için - Teknik teslim şartları - Bölüm
5: Paslanmaz çelik borular
EN 10088-2 Paslanmaz Çelikler - Bölüm 2:
EN 10217-7 Çelik borular - Kaynaklı - Basınç
Genel amaçlı sac/levha ve şeritlerin teknik
amaçlı - Teknik teslim şartları - Bölüm 7:
teslim şartları
Paslanmaz çelik borular
EN 10088-3 Paslanmaz Çelikler - Bölüm 3:
EN 10222-5 Dövme çelikler- Basınç amaçlı -
Genel amaçlı yarı mamuller, çubuklar, filma-
Bölüm 5: Östenitik, martensitik ve östenitik-
şinler ve profillerin teknik teslim şartları
ferritik paslanmaz çelikler
EN 10088-4 Paslanmaz Çelikler - Bölüm 4:
Yapı amaçlı korozyona dirençli çeliklerden
yapılan sac/levha ve şeritlerin teknik teslim
şartları
EN 10088-5 Paslanmaz Çelikler - Bölüm 4:
Yapı amaçlı korozyona dirençli çeliklerden
yapılan çubuklar, filmaşinler teller, profiller
128
Basınç amaçlı mamul standartları
Genel amaçlı boru ve bağlantı elemanı
standartları
EN 10296-2 Mekanik ve genel mühendislik
amaçları için dikişli yuvarlak çelik borularTeknik teslim şartları- Bölüm 2 : Paslanmaz
çelik
EN 10297-2 Mekanik ve genel mühendislik
ve parlak mamullerin teknik teslim şartları
amaçları için dikişsiz yuvarlak çelik borular-
EN 10095 Isıya dayanıklı çelikler ve nikel ala-
Teknik teslim şartları- Bölüm 2 : Paslanmaz
şımları
çelik
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
EN 10312 Kullanım amaçlı sıvının (su dahil)
taşınması için kaynaklı paslanmaz çelik boru
ve bağlantı elemanları- Teknik teslim şartları
EN 760 Kaynak sarf malzemeleri: Tozaltı
ark kaynağı için tozlar - Sınıflandırma
EN
1600
Kaynak
sarf
malzemeleri:
EN 12502-4 Korozyona karşı metalik mal-
Paslanmaz ve ısıya dayanıklı çeliklerin elle
zemelerin korunması-Su dağıtımı ve depola-
metal ark kaynağı için örtülü elektrotlar -
ma sistemlerindeki korozyon benzerliğinin
Sınıflandırma
değerlendirilmesi hakkındaki rehber- Bölüm
ISO 14343 Kaynak sarf malzemeleri:
4:Paslanmaz çelikleri etkiliyen faktörler
Paslanmaz ve ısıya dirençli çeliklerin ark
Boyutsal standartlar
kaynağı için tel elektrotlar, teller ve çubuklar
ISO 9445 Sürekli soğuk haddelenmiş pas-
- Sınıflandırma
lanmaz çelik dar şerit,geniş şerit,levha/sac
ISO 17633 Kaynak sarf malzemeleri -
ve kesilmiş uzunluklar-Boyutsal ve biçim
Paslanmaz ve ısıya dayanıklı çeliklerin gaz
toleransları (resmi olarak EN 12058 ve EN
korumalı veya gaz korumasız ark kaynağı için
12059 standartlarının yerine geçmiştir)
boru şeklinde özlü tel elektrotlar ve çubuklar
Kaynak sarf malzeme standartları
- Sınıflandırma (Resmi olarak EN 12073 stan-
ISO 14175 Kaynak sarf malzemeleri: Ark
dardının yerine geçmiştir)
kaynağı ve kesme için koruyucu gazlar Sınıflandırma
Paslanmaz Çeliklerin Standart Gösterimleri
Çelik isimleri ve çelik numaraları EN 10027’ye
göre belirlenmektedir. Paslanmaz çelikler
için Avrupa standardı EN 10088’dir ve bu
standart içerisinde benimsenen gösterim
sistemi, AVRUPA MALZEME NUMARASI ve
MALZEME İSMİ’dır.
Malzeme numarası üç bölümden oluşmaktadır. Örneğin, 1.4301’deki 1 çeliği gösterir,
43 paslanmaz çelik grubunu (Mo, Nb veya Ti
içermeyen östenitik kaliteler) ifade eder ve
01 bu malzemeye özgü kalite kimliğidir.
Malzeme isimlendirme sistemi, alaşım
kompozisyonu hakkında bir gösterge sağlamaktadır. Örneğin, X5CrNi18-10’daki X yüksek alaşımlı çeliği belirtmekte, 5: 100x %
karbonu, Cr Ni: esas alaşım elementlerinin
Örnekler
• X20Cr13 / 1.4021
Karbon içeriği 20/100 = % 0.2 ve krom
içeriği % 13 olan çelik.
• X2CrTi12 / 1.4512
Karbon içeriği 2/100 = % 0.02 ve krom
içeriği % 12 olan titanyum katkılı çelik.
• X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404
Karbon içeriği 2/100 = % 0.02 ve krom
içeriği % 17, nikel içeriği % 12 ve
molibden içeriği % 2 olan çelik.
• X2CrNiMoN22-5-3 / 1.4462
Karbon içeriği 2/100 = % 0.02 ve krom
içeriği % 22, nikel içeriği % 5 ve
molibden içeriği % 3 olan azot katkılı
çelik.
kimyasal sembollerini, 18-10: esas alaşım
elementlerinin % oranlarını göstermektedir.
129
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Avrupa Numara ve İsim Gösterimleri ile AISI Gösterimleri
arasındaki Eşdeğerlik*
EN Numarası
1.4000
1.4002
1.4003
1.4016
1.4028
1.4029
1.4057
1.4105
1.4113
1.4125
1.4301
1.4303
1.4305
1.4306
1.4307
1.4310
1.4311
1.4335
1.4361
1.4362
1.4372
1.4373
1.4401
1.4404
1.4406
1.4410
1.4434
1.4438
1.4439
1.4460
1.4462
1.4466
1.4501
1.4507
1.4509
1.4510
1.4511
1.4512
1.4516
1.4521
1.4532
1.4537
1.4539
1.4541
1.4542
1.4550
1.4567
1.4568
1.4571
1.4580
Avrupa Gösterimi
X6Cr13
X6CrAl13
X2CrNi12
X6Cr17
X30Cr13
X29CrS13
X17CrNi16-22
X6CrMoS17
X6CrMo17-1
X105CrMo17
X5CrNi18-10
X4CrNi18-12
X8CrNiS18-9
X2CrNi19-11
X2CrNi18-9
X9CrNi18-8
X2CrNiN18-10
X1CrNi25-21
X1CrNiSi18-15-4
X2CrNiN23-4
X12CrMnNiN17-7-5
X12CrMnNiN18-9-5
X4CrNiMo17-12-2
X2CrNiMo17-12-2
X2CrNiMoN17-11-2
X2CrNiMoN25-7-4
X2CrNiMoN17-12-3
X2CrNiMo18-15-4
X2CrNiMoN17-13-5
X3CrNiMoN27-5-2
X2CrNiMoN22-5-3
X1CrNiMoN25-22-2
X2CrNiMoCuWN25-7-4
X2CrNiMoCuN25-6-3
X2CrTiNb18
X3CrTi17
X3CrNb17
X2CrTi12
X6CrNiTi12
X2CrMoTi18-2
X8CrNiMoAl15-7-2
X1CrNiMoCuN25-25-5
X1NiCrMoCu25-20-5
X6CrNiTi18-10
X5CrNiCuNb16-4
X6CrNiNb18-10
X3CrNiCu18-9-4
X7CrNiAl17-7
X6CrNiMoTi17-12-2
X6CrNiMoNb17-12-2
AISI Gösterimi
410S
405
430
420
420F
431
430F
434
440C
304
305
303
304L
304L
301
304LN
310 S
18.15
SAE2304
201
202
316
316L
316LN
2507
317LN
317L
317L4
7Mo plus
2205
310MoLN
Zeron 100
Ferralium 255
441
430Ti, 439
430Nb
409
414
444
PH 15.7Mo
URSB8
904L
321
630 17.4 (PH)
347
XM 7/18.9LW
17.7PH
316Ti
316Cb
*Paslanmaz çeliklerin kimyasal, mekanik ve fiziksel özellikleriyle ilgili detaylı bilgi www.euro-inox.org/technical_tables (interaktif veri tabanı)
adresinden veya Tables of Technical Properties (Materials and Application Series, Volume 5), Luxembourg: Euro Inox, 2005 basılı broşüründen
edinilebilir
130
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
6.3 Dizin, akronim ve kısaltmalar
Dizin
A
Açık kalıpta bükme,
46
Aktive edici flux (kaynak),
69, 71
Alın kaynağı,
Argon Oksijen Karbonsuzlaştırma
(AOD),
24, 26, 27
Arındırma,
112
• Basınç alın kaynağı,
84
Ark kaynağı,
66
• Direnç alın kaynağı,
84
Asit banyosunda paklama,
• Yakma alın kaynağı,
85
Asit bazlı temizleyici maddeler,
Alkali bazlı temizleyici maddeler,
113
Aşındırıcı diskle kesme,
Anti-ferrit işlemi,
22
Aşındırıcı tozlar ve pedler,
Aralık korozyonu,
6, 8, 9, 103
98, 111
113
34
112
B
Basınç alın kaynağı (UW),
84
Bölgesel korozyon,
6
Başlıca paslanmaz çelik aileleri,
13
Bükme,
45
Başlıca uygulamalar,
15
• Açık kalıpta bükme,
46
Başlıca yapıştırıcı aileleri,
94
• Elastik geri yaylanma,
48
Başlıca yüzey durumları,
107
• Elle bükme,
46
Bilye püskürtme (peening),
109
• Hidrolik bükme presi ile bükme,
46
Birleştirme (yapıştırma),
97
• Kapalı kalıpta bükme,
47
Birleştirme işlemleri,
63
• Lastik yastıkla bükme,
48
• Mekanik bükme presi ile bükme,
46
Boru bükme,
Boru genişletme,
Borular,
57, 58
104
28
• Şekillendirilmiş sacda oluşturulan
uzunluğun hesaplanması,
48
Boruların hidroforming yöntemi ile
şekillendirilmesi,
59
C
Clinching,
103
131
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Ç
Çekme testi,
Çentik darbe testi,
Çözündürme tavlaması,
119
Çukurcuk korozyonu,
6, 7
123
Çukurcuk potansiyeli,
7
22, 23
D
Diskle taşlama,
109
Dairesel freze bıçağıyla kesme,
34
Dekoratif uygulamalar – anıtlar,
100
Diş açma,
Deterjanlar ve sabunlar,
112
Dişleme,
33
Dezenfektanlar,
113
Döner makasla kesme,
32
Dilme,
Direnç alın kaynağı,
31, 32
84
44
Dupleks östenitik-ferritik paslanmaz
çelikler,
13, 14, 15, 18, 117, 126
Direnç Dikiş Kaynağı (RSEW veya SW), 83, 84
Duvar kaplamaları (yapıştırma),
Direnç kaynağının değişik uygulamaları, 84
Düz-bıçaklı makasla kesme,
Direnç Nokta Kaynağı (RSW),
Düzenli korozyon,
81, 82
100
30
6
E
El testeresiyle kesme,
34
Elektron ışın kaynağı (EBW),
88
Elastik geri yaylanma,
48
Elle bükme,
46
Elektrik direnç kaynağı,
81
F
Ferritik paslanmaz çelikler (sıcak boru
Farklı paslanmaz çeliklerin çeşitli
durumlardaki tipik mekanik özellikleri,
121
Farklı yapıştırıcılarla elde edilen laboratuar
sonuçları,
99
Ferritik paslanmaz çelikler, 13, 14, 15, 18, 21,
39, 117, 125
132
bükme),
62
Fırında ısıtma (sert lehimleme),
92
Flowturning yöntemi,
60
Frezeleme,
44
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
G
Gaz Metal Ark Kaynağı (GMAW),
72, 74
Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW),
66, 67,
69, 71
Gecikmeli çatlama,
Gerilim giderme işlemleri,
22
Gerilmeli korozyon çatlaması,
6, 9
Gıda işleme ekipmanı (temizlik),
114
57
H
Hassas delik işleme ve raybalama,
Hidrolik bükme presi ile bükme,
43, 44
46
Hizmete alma esnasında yapılan temizlik,
113
I
Isıdan etkilenmiş bölge (HAZ),
36, 77, 124
Isıl işlem,
• Östenitleme,
• Soğutma,
Isıtma prosesi (sert lehimleme),
20
20, 21
90
Isıya dirençli paslanmaz çelikler, 13, 14, 19,
126
İ
İndirgeyici atmosferler,
12
İndüksiyonla ısıtma (sert lehimleme),
91
K
Kapalı kalıpta bükme,
Kaynak banyosu,
47
70, 71
• Basınç alın kaynağı (UW),
84
• Direnç alın kaynağı,
84
Kaynak sonrası ısıl işlem,
23
• Direnç Dikiş Kaynağı (RSEW),
Kaynak,
86
• Direnç kaynağının değişik
Kaynaklama,
63
• Aktive edici flux,
• Ark kaynağı,
69, 71
66
uygulamaları,
• Direnç Nokta Kaynağı (RSW),
• Elektrik direnç kaynağı,
83, 84
84
81, 82
81
133
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
• Elektron Işın Kaynağı (EBW),
88
• Gaz Metal Ark Kaynağı (GMAW),
72, 74
• Gaz Tungsten Ark Kaynağı
(GTAW),
66, 67, 69,71
30
• El testeresiyle kesme,
34
• Isıdan etkilenmiş bölge (HAZ),
36
• Kesme kuvvetleri,
30
• Isıdan etkilenmiş bölge (HAZ),
77
• Kollu testere makinesiyle kesme,
34
• Kaynak,
86
• Laser ışınıyla kesme,
36
• Kaynak akımı,
67, 74, 75, 77, 79,
80, 82, 84
• Kaynak banyosu,
• Kaynak parametreleri,
70, 71
74, 77, 79,
80, 82, 84, 85
• Kaynak yöntemleri,
66, 88
• Makasla kesme,
29, 30, 31
• Oksi-asetilen torcuyla kesme,
35
• Perfore etme,
33
• Plazma arkıyla kesme,
36
• Presle kesme,
32
• Su jetiyle kesme,
35
• Laser Işın Kaynağı (LBW),
87
• Şerit testereyle kesme,
34
• Marangoni etkisi,
70
• Termik kesme,
29, 35
• Metal İnert Gaz (MIG) kaynağı, 72, 73, 75
• Testereyle kesme,
29, 34
• Örtülü Elektrotla Metal Ark Kaynağı
• Zımbalama,
(SMAW),
80
29, 32, 33
Kesme kuvvetleri,
30
• Özlü tel elektrotla ark kaynağı (FCAW), 75
Kılavuz çekme,
44
• Plazma Ark Kaynağı (PAW),
Kimyasal analiz,
116
76, 77
• Sıkıştırma makaraları,
86
Kimyasal işlemler,
98, 110
• Sürtünme alın kaynağı,
88
• Arındırma,
89, 112
• Asit banyosunda paklama,
98, 111
• Tozaltı Ark Kaynağı (SAW),
77, 79
• Tungsten İnert Gaz (TIG) kaynağı, 66, 68,
69, 74, 76, 77
• Kaynaklar için sonlama işlemleri,
• Ön paklama veya tufal giderme,
• Welding Research Council (WRC),
63
• Pasivasyon,
• Yakma Alın Kaynağı (FW),
85
Kollu testere makinesiyle kesme,
• Yüksek Frekans İndüksiyon Kaynağı
(HFIW),
75
Kaynaklar için sonlama (bitirme)
Kenetleme,
40
6
89, 112
• Çukurcuk korozyonu,
103, 104
• Çukurcuk potansiyeli,
7
• Düzenli korozyon,
6
Kesici takımların seçilmesi (mekanik
işleme),
34
6, 8, 9, 103
• Bölgesel korozyon,
işlemleri,
110
5
Korozyon direnci,
• Aralık korozyonu,
112
89, 111
Korozyon biçimleri,
86, 88
• Yüzey gerilimi transferi (STT),
6, 7
41
• Gerilmeli korozyon çatlaması,
Kesme – termik kesme,
29
• İndirgeyici atmosferler,
• Aşındırıcı diskle kesme,
34
• Korozyon,
• Dairesel freze bıçağıyla kesme,
34
• Oksitleyici atmosferler,
11
31, 32
• Taneler arası korozyon,
6, 10
• Dilme,
134
• Düz-bıçaklı makasla kesme,
• Dişleme,
33
• Yüksek sıcaklıkta korozyon,
• Döner makasla kesme,
32
Korozyon,
6, 9
12
5
11
5
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Koruyucu mumlar,
113
Kumlama ve cam kürecik püskürtme,
109
Kükürt ve şekillenebilir oksitlerin etkileri
arasındaki sinerji,
40
L
Laser Işın Kaynağı (LBW),
87
Laser ışınıyla kesme,
36
Lastik yastıkla bükme,
48
Liflenme (roping) ve bombelenme
(ridging),
56
M
Macunlar ve mastikler,
Makasla kesme,
94
29, 30, 31
Marangoni etkisi,
70
Martensitik paslanmaz çelik, 13, 14, 15, 19,
Matkapla delme,
Mekanik birleştirme,
etkileri arasındaki sinerji,
40
• Matkapla delme,
42, 43
• Mekanik işlenebilirlik kriteri,
38
• Metal-dışı kalıntıların etkisi,
40
95
• Oksit kalıntıları,
40
42, 43
• Sülfit kalıntıları,
40
• Tornalama,
42
20, 39, 111, 121, 125
Mastikler,
• Kükürt ve şekillenebilir oksitlerin
102
Mekanik bükme presi ile bükme,
46
Mekanik işlenebilirlik kriteri,
38
Mekanik İşleme,
38
Mekanik yüzey hazırlığı (yapıştırma),
98
• Diş açma,
44
Metal İnert Gaz (MIG) kaynağı,
Metal-dışı kalıntıların etkisi (mekanik
• Farklı tür paslanmaz çeliklerin
davranışları,
72, 73, 75
39
işleme),
40
• Frezeleme,
44
Metalografik inceleme,
116
• Hassas delik işleme ve raybalama,
43
Metalürjik testler ve muayeneler,
116
• Kesici takımların seçilmesi,
41
Modelleme (sac çekme),
• Kılavuz çekme,
44
54
O
Oksit kalıntıları (mekanik işleme),
Oksi-asetilen torcuyla ısıtma
(sert lehimleme),
Oksi-asetilen torcuyla kesme,
90
Oksitleyici atmosferler,
35
Onarım amaçlı yapılan temizlik,
40
11, 110, 111
114
Ö
Ön paklama veya tufal giderme,
110
13, 14, 15,
17, 22, 30, 31, 36, 39, 45, 116,
Örtülü Elektrotla Metal Ark Kaynağı
(SMAW),
Östenitik paslanmaz çelik,
80
120, 121, 126
135
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Östenitik paslanmaz çelik borular (sıcak
Östenitleme,
20
62
Özlü tel elektrotla ark kaynağı (FCAW),
75
Paklama,
89
• Östenitik,
Paklama banyoları,
89
Paklama pastaları ve jelleri,
89
Paslanmaz çelik kalitesinin seçilmesi,
Paklama sonrası anotlama,
98
Paslanmaz çelik sac yüzeylerinin
Parça çıkarma (Blanking),
32
• Döner makasla kesme,
32
boru bükme),
P
• Presle kesme,
32
Parlaklık,
107
Parlatma,
110
Pasivasyon banyoları,
89
Pasivasyon pastaları ve jelleri,
89
13, 14, 15, 17, 22, 30, 31, 36,
111, 121, 126
korunması,
16
45
Paslanmaz çelik yüzeylerinin
hazırlanması,
98
Paslanmaz çelikler için karakteristik
sertlik değerleri,
122
Paslanmaz çeliklerle uygunluk
(temizleme araçları),
113
Perçinleme,
102
Paslanmaz çelik aileleri,
Perde duvarlar için sandviç paneller,
100
• Dupleks östenitik-ferritik, 13, 14, 15, 18,
Plazma Ark Kaynağı (PAW),
Pasivasyon,
89, 111
23, 121, 126
• Ferritik,
13, 14, 15, 18, 21, 111, 121, 125
• Isıya dirençli,
• Martensitik,
13, 14, 19, 126
13, 14, 15, 19, 20, 39, 111,
76, 77
Plazma arkıyla kesme,
36
Prensibi ve teorik esası (sac çekme),
49
Presle kesme,
32
Pürüzlülük,
106
125
R
Rutin bakım temizliği,
114
S
Sac çekme,
49, 50, 51, 52, 53
lehimleme,
122, 123
90
arındırma,
98
90
Sıcak boru bükme,
• Fırında ısıtma
92
Sıcak şekillendirme,
• Isıtma prosesi
90
Sıkıştırma,
34
• İndüksiyonla ısıtma
91
Sıvı yapıştırıcılar,
94
• Oksi-asetilen torcuyla ısıtma
90
Soğuk şekillendirme,
45
Sertleştirme veya kürleme,
97
• Boru bükme,
Sert lehimleme,
136
Sertlik testleri,
Sıcak alkali banyolarda yağdan
Sert lehimleme ve yumuşak
62
61, 62
57, 58
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
• Yağlama,
• Boruların hidroforming yöntemi ile
şekillendirilmesi,
• Bükme,
59
Soğutma,
45
Solventle yağdan arındırma
• Flowturning yöntemi,
60
• Lastik yastıkla bükme,
48
• Liflenme (roping) ve “bombelenme
55
20, 21
(yapıştırma),
98
Solventler,
113
Sonlama işlemleri (sıcak boru bükme),
62
56
Sonlama işlemleri
• Modelleme,
54
Su jetiyle kesme,
35
• Sac çekme,
49, 50, 51, 52, 53
Sülfit kalıntıları (mekanik işleme),
40
Sürtünme alın kaynağı,
88
Tıbbi uygulamalar (yapıştırma),
101
(ridging),
• Takım sistemi,
54
• Tornada sıvama,
59
89, 112
Ş
Şekillendirilmiş sacda oluşturulan
uzunluğun hesaplanması,
Şekillendirme sınır eğrileri,
Şerit testereyle kesme,
48
53, 54
34
T
Takım sistemi (soğuk şekillendirme),
Taneler arası korozyon,
54
6, 10
Taşıt araçları (yapıştırma),
101
Temizleme araçları,
112
Temizleme,
98
Temizlik metotları,
113
Termik kesme,
29, 35
Termoplastik (ısılyumuşar)
yapıştırıcılar,
Termoset (ısılsertleşir) yapıştırıcılar,
Testereyle kesme,
Ticari olarak bulunabilir paslanmaz
çelik mamuller,
gereçleri (temizleme),
Tornada sıvama,
114
59
Tornalama,
42
Toz veya taneli yapıştırıcılar,
94
95
Tozaltı Ark Kaynağı (SAW),
95
Tungsten İnert Gaz (TIG) kaynağı,
29, 34
24
Toplu yemek tedariki ekipmanı ve ev içi
77, 79
66, 68,
69, 74, 76, 77
U
Uzun mamuller,
27
137
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Ü
Üç-merdaneli bükme,
49
V
Vida ve cıvatayla bağlama,
102
Y
Yağlama (sac çekme),
55
• Yapışma mekanizmaları,
96
Yakma alın kaynağı (FW),
85
• Yapıştırıcı filmler ve bantlar,
95
Yapı ve dekoratif amaçlı uygulamalar
(temizlik metotları),
• Yapıştırıcının alt tabaka üzerine
113
Yapıştırma,
94
• Başlıca yapıştırıcı aileleri,
94
• Birleştirme,
97
• Dekoratif uygulamalar – anıtlar,
100
• Duvar kaplamaları,
100
• Farklı yapıştırıcılarla elde edilen
97
• Yapıştırma birleştirmelerinin
tasarımı,
99
• Yapıştırma prosedürleri,
97
• Yapıştırmanın paslanmaz çelikler için
avantajları,
97
• Yüzey hazırlığı,
97
99
• Yüzeyin ıslatılması,
96
• Kimyasal işlemler,
98
Yapıştırma birleştirmelerinin tasarımı,
99
• Macunlar ve mastikler,
94
Yapıştırma prosedürleri,
97
• Mastikler,
95
Yassı mamuller,
• Mekanik yüzey hazırlığı,
98
Yumuşak lehimleme,
laboratuar sonuçları,
• Perde duvarlar için sandviç paneller, 100
• Sertleştirme veya kürleme,
• Sıvı yapıştırıcılar,
97
94
24, 25
93
Yüksek Frekans İndüksiyon Kaynağı
(HFIW),
86, 88
Yüksek sıcaklıkta korozyon,
11
• Taşıt araçları,
101
Yüzey durumu,
105
• Temizleme,
98
Yüzey durumunun karakterizasyonu,
106
• Parlaklık,
107
95
• Pürüzlülük,
106
95
Yüzey gerilme transferi (STT) (kaynak),
75
Yüzey hazırlığı,
97
• Termoplastik (ısılyumuşar)
yapıştırıcılar,
• Termoset (ısılsertleşir) yapıştırıcılar,
• Tıbbi uygulamalar,
101
• Toz veya taneli yapıştırıcılar,
94
Yüzey hazırlığı ve işlemleri,
• Yapışma,
96
Yüzeyin ıslatılması (yapıştırma),
Z
Zımbalama,
138
uygulanması,
109
96
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
Akronimler ve kısaltmalar
°C
: Derece santigrat
HV
: Vickers Sertlik sayısı (sertlik)
AISI
: Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü
J
: Joule (enerji) – (metrik birim)
K
: Çatlak ucu gerilim alanı yoğunluk
(American Iron
faktörü (kırılma mekaniği)
and Steel Institute)
AOD
: Argon-Oksijen-Karbonsuzlaştırma
ASTM
: Amerikan Test ve Malzeme
(ergitme prosesi)
kg
: Kilogram
KCV
: Charpy darbe enerjisi emilimi
(tokluk)
Cemiyeti (American Society
LBW
: Laser Işını Kaynağı (kaynak)
for Testing and Materials)
LCC
: Ömür Döngü Maliyeti (genel
LDR
: Sınır Çekme Oranı (sac çekme)
MF
: Orta Frekans (kaynak, sert
A-TIG
: Aktive edici flux TIG (kaynak)
AWS
: Amerikan Kaynak Cemiyeti
(American Welding Society)
maliyet)
lehimleme)
CERMET : CERamic – METal
(mekanik işleme)
CR
: Soğuk haddelenmiş
(haddeleme)
MIG
: Metal İnert Gaz (kaynak)
N
: Newton (kuvvet)
PAW
: Plazma Ark Kaynağı (kaynak)
PVD
: Fiziksel buhar çökeltme (mekanik
CVD
: Kimyasal buhar çökeltme
El.
: Uzama (%)
RSW
: Direnç Nokta Kaynağı (kaynak)
EVA
: Etil Vinil Asetat (yapıştırma)
SAW
: Tozaltı Ark Kaynağı (kaynak)
FCAW
: Özlü Telle Ark Kaynağı (kaynak)
SMAW
: Örtülü Elektrotla Metal Ark
FW
: Yakma Alın Kaynağı (kaynak)
GMAW : Gaz Metal Ark Kaynağı (kaynak)
STT
: Yüzey gerilme transferi (kaynak)
GTAW
SW
: Dikiş Kaynağı (kaynak)
TIG
: Tungsten İnert Gaz (kaynak)
UTS
: Çekme Dayancı (N/mm2)
UW
: Basınç alın kaynağı (kaynak)
işleme)
(mekanik işleme)
: Gaz Tungsten Ark Kaynağı
(kaynak)
HAZ
: Isıdan Etkilenmiş Bölge (kaynak,
termik kesme)
Kaynağı (kaynak)
HB
: Brinell Sertlik sayısı (sertlik)
WIG
: Volfram İnert Gaz (kaynak)
HF
: Yüksek Frekans (kaynak, sert
YAG
: İtriyum-Alüminyum-Granat (laser
HFIW
: Yüksek Frekans İndüksiyon
YS
: Akma Dayancı (N/mm2)
lehimleme)
kaynağı, termik kesme)
Kaynağı (kaynak)
HR
: Sıcak Haddelenmiş (haddeleme)
HRB
: Rockwell B. Sertlik sayısı (sertlik)
HRC
: Rockwell C. Sertlik sayısı (sertlik)
HSS
: Yüksek Hız Çeliği (mekanik
işleme)
139
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
6.4 Resimlere ait referans liste ve atıflar dizini
Kapak: Biyoreaktör
resim: © 2006 ESAB, Gothenburg (S)
imalatçı: Pierre Guérin Technologies,
10: Bağlantı elemanları s. 102
Mauze (F) – resim: aynı kurum
resim : Benoît Van Hecke
1: Parlak tavlama hattı s. 5
11: Süt pastörizasyon tesisi s. 105
imalatçı: Drever International,
imalatçı: Pierre Guérin Technologies,
Liège (B) – resim: aynı kurum
Mauze (F) – resim: aynı kurum
2: Atomium, Brussels (B) s. 6
12: Yüzey sonlama s. 109
sahibi: asbl Atomium – mimar : C. Conix
imalatçı: Otto Suhner, Brugg (CH)
– yapı mühendisliği : geçici ortaklık
– resim: aynı kurum
Bgroup – Geocal – resim: Thomas
13: Çekme testi s. 115
Pauly – © 2006 asbl Atomium – SABAM,
imalatçı: Zwick, Ulm (D) – resim: aynı kurum
Belgium 2006
14: Düdüklü tencere (buhar basınçlı tencere)
3: Faaliyet halinde bir dilme hattı s. 24
s. 118
imalatçı: Fagor Arrasate, Mondragon
imalatçı: SEB, Selongey (F) – resim: aynı ku-
(E) – resim: aynı kurum
rum
4: Hidrolik giyotin makas s. 29
15: Profesyonel mutfak bıçağı s. 125
imalatçı : LVD Company nv, Gullegem
imalatçı: Wüsthof, Solingen (D) – resim: aynı
(B) – resim: aynı kurum
kurum
5: Kaplamalı karbürlü değiştirilebilir uç s. 41
16: Pompa gövdesi s. 126
imalatçı : Seco Tools AB, Fagersta (S)
imalatçı: Ebara Pumps Europe, Cles (I)
– resim: aynı kurum
– resim: aynı kurum
6: Kaplamalı CERMET değiştirilebilir uç s. 41
17: Kimyasal madde tankerleri için
resim: UGITECH, Ugine (F)
gemi bölme panelleri s. 126
7: Cam-çelik yapı
imalatçı – tersane: Cantieri Navali De
Roma avlusu merceği s. 61
Poli, Pellestrina (I) – resim: aynı kurum
sahibi: Régie autonome des transports
18: Yakma donanımı parçası s. 127
parisiens (RATP) – mimar: Arté
imalatçı: Bekaert Combustion Technology,
– Charpentier et associés – yapı mühendis-
Assen (NL) – resim: aynı kurum
liği:
RFR Ingénieurs (Proje mühendisi:
Mitsu Edwards) – resim: Mitsu Edwards – ©
RATP
8: Sıcak ekstrüzyonla imal edilmiş profiller
s. 62
imalatçı: Cefival, Persan (F) – resim: aynı
kurum
9: Manuel Gaz Tungsten Ark Kaynağı s. 64
140
PASLANMAZ ÇELİKLERLE ÇALIŞMAK
6.5 Bibliyografik Referanslar
1 Colombier (L), Hochmann (J), “Aciers
6 “Design Manual for Structural Stainless
inoxydables et Aciers réfractaires”, Dunod,
Steel”, Third Edition, Luxembourg: Euro Inox
Paris, 1965. İngilizce çeviri: Scripta Technica
2006
Ltd., Stainless and Heat Resistant Steels,
Edward Arnold Publishers Ltd., London, 1967
7 “Guide du Collage de l’acier inoxydable /
Guide to adhesive binding of stainless ste-
2 “La construction chaudronnée en aci-
el”, Document Ugine, La Défense, 1996
er inoxydable”, Ugine Kuhlmann – aciers
spéciaux, Paris, 1969
8 Association Ouvrière des Compagnons
du Devoir du Tour de France et la collabo-
3 “La pièce mécanique en acier inoxydable”,
ration de G. Murry, coordinateur, Travailler
Ugine Aciers, Paris, 1973
l’Acier - Manuel de l’Artisan et du Technicien,
Editions SIRPE, Paris, 1996.
4 “Les aciers inoxydables” (ouvrage collectif), éditeurs scientifiques : Lacombe (P),
9 Moiron (J-L) avec le concours de Bonnefois
Baroux (B) et Béranger (G), les Éditions
(B) et Cunat (P-J), “Souder les aciers inoxy-
de Physique, Les Ulis, 1990. İngilizce çe-
dables”, SIRPE, Paris, 2000
viri: Davidson (J.H.) and Lindquist (J.B.),
Stainless Steels, les Editions de Physique
(Publishers), les Ulis, 1993
5 Cunat (P-J), « Aciers inoxydables. Critères
de choix et structure (M 4 540) ; Propriétés.
Résistance à la corrosion (M 4 541) ; Mise en
œuvre (M 4 542) ; Fabrication (M 4 543) »,
Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux
métalliques, Paris, 2000. İngilizce çeviri:
Davidson (J.H.), The Euro Inox Handbook of
Stainless Steel, Euro Inox, Luxemburg, 2002.
141
Paslanmaz
çeliklerle
çali¸smak
dswsdddssda
8e
yazan
Pierre-Jean
Cunat
by
Pierre-Jean
Cunat
ISBN 978-2-87997-181-0
978-2-87997-186-5
Diamant Building ·Bd A. Reyers 80 ·1030 Brussels ·Belgium ·Tel. +32 2 706 82 67 ·Fax -69 ·e-mail [email protected] ·www.euro-inox.org
Materials and
Series,Cilt
Volume
2
Malzemeler
ve Applications
Kullanımları Serisi,
2
Download

dswsdddssda e8 Paslanmaz çeliklerle çalismak