Kaynak Talimatı ve Kaynak Prosedürü Nasıl Oluşturulur ?

WPS ( Kaynak Yöntem Şartnamesi ) Nasıl Hazırlanmalı ve Süreç

WPS, "Kaynak Yöntem Şartnamesi” ya da daha basit anlamıyla "kaynak talimatı” kaynakçılara hangi kaynak detayını ne şekilde ve hangi parametreler ile kaynatacağını açıklayan dokümandır. WPS hazırlanabilmesi için hazırlayan kişinin kaynakile ilgili yeterli tecrübesinin bulunması ve o yöntemile yapılmış önceki kaynakların testlerine ihtiyaç vardır.

"EN ISO 15609 Metalik malzemeler için kaynak prosedürlerinin şartnamesi ve vasıflandırılması - Kaynak prosedürü şartnamesi” standardı bir WPSin ne şekilde yazılacağını açıklamaktadır. "TS EN ISO 6947 Kaynak ve benzeri işlemler - Kaynak konumları” standardı kaynak pozisyonlarını açıklamakta ve bu bilgi WPS üzerinde mutlaka bulunmalıdır. Ayrıca kaynak tipi, kaynak ağzı şekli, kaynak sıraları yine WPS üzerinde gösterilmelidir.

Kaynakçının bu bilgileri kullanabilmesi için projeler üzerinde de hangi bölgeye hangi kaynak ağzının açılacağı ve ne kadar kaynak yapılacağının belirtilmesi gerekir. Projeler üzerinde gösterilen kaynak sembolleri "EN ISO 2553 Kaynak ve ilgili işlemler - Çizimler üzerinde sembolik gösterimler - Kaynaklı birleştirmeler” standardında tarif edilmektedir.

WPS (Welding Procedure Specification – Kaynak Prosedür Şartnamesi) hazırlanmasındaki temel amaç, kaynakçıya doğru parametrelerin verilerek istenilen kalite ve mekanik değerlerde bir kaynak elde etmektir. Burada bahsedilen kaynak kalitesi gerekirse tahribatsız testler ile kontrol edilebilmektedir. Ancak mekanik değerler tahribatlı test yapmadan doğrulanamamaktadır.

Kaynağın mekanik değerlerinin istenen kriterleri sağlayabilmesi ancak daha önceden yapılmış testlerin sonuçları ile karşılaştırılarak tahmin edilebilmektedir. "TS EN ISO 15614 Metal malzemeler için kaynak prosedürleri şartnamesi ve sınıflandırması-Kaynak deneyi prosedürü” standardında tarif edilen WPAR ya da PQR olarak bilinen kaynak prosedürleri, yapılan kaynağın tüm parametreleri ve sonucunda yapılan tüm testlerin sonuçlarını içermektedir.

WPS hazırlanırken daha önceden yapılmış ve test sonuçları olumlu bulunmuş benzer bir kaynağın hangi parametrelerde kaynatıldığına bakılır, hazırlayan kişi de kendi tecrübesini ekleyerek gerekirse kalınlık, pozisyon ve diğer şartlara göre bazı değerleri bir miktar değiştirerek WPS hazırlar. Ayrıca kaynakçının hangi teli ya da elektrotu kullanacağını, ön ısıtma, ısıl işlem gibi tercihler de belirlenerek WPS üzerine yazılır.

Kaynak Prosedürü ( PQR / WPAR ) Nasıl Hazırlanmalı ve Süreç

PQR, ''Kaynak Prosedürleri'' yapılan kaynak yönteminin doğruluğunu teyit etmek, uygulamada test edilemeyen mekanik değerleri test etmek ve sonuçlarını raporlamak için kullanılan bir dizi test ve kontrolü içerir. Yapılan test sonuçlarının uygun çıkması durumunda, PQR (WPAR) hazırlanırken kullanılan değerler baz alınarak kaynak talimatları (WPS) hazırlanarak uygulamada kullanılır.

Kaynak prosedürü hazırlanırken en yaygın olarak kullanılan standart "EN ISO 15614 Metalik malzemeler için kaynak prosedürlerinin şartnamesi ve vasıflandırılması – Kaynak prosedürü deneyi” standardıdır. Bunun yanında Asme IX, AWD D1.1 ve AWS D1.2 de yoğun kullanılan standartlardır.

PQR (Procedure Qualification Record) veya WPAR (Welding Procedure Approval Record) olarak da bilinen kaynak prosedür deneylerini yapmak için, imalatçı ilk önce bir ön kaynak talimatı (pWPS) hazırlar. Bu pWPS harırlanırken daha önceki tecrübelerden ve sarf malzeme üreticisinin tavsiyelerinden faydalanılabilir.

Ardından pWPS değerlerine göre kaynak yapılır ve her kaynak pasosunda volt, amper, süre gibi değişkenler kaydedilir. Tamamlanan kaynak standardın gerektirdiği testlere tabi tutulur. Testleri başarıyla geçen yöntemler raporlanarak PQR tamamlanmış olur.

PQR raporunda bulunması gereken bilgiler aşağıdaki gibidir:

• İmalatçı bilgileri
• Kaynak şekli ve detayları
• Kaynak pozisyonu
• Malzeme cinsi ve kalınlıkları
• Sarf malzeme bilgileri
• Ön ısıtma ve pasolar arası sıcaklık
• Kaynak yapılırken alınan değerler
• Deney sonuçlarının özeti ve rapor numaraları

WPAR kaydına ilaveten kullanılan pWPS, malzeme sertifikaları, test raporları da bulunmalıdır.

Kaynak Hataları ve Çeşitleri Nelerdir ?

Kaynak İşlemi Sırasında Oluşacak Potansiyel Hatalar ve Sebepleri

1. Sıçramalar

Malzeme yüzeyinin yeterince temiz olmaması

Akımın yüksek olması

Ark boyunun yüksek olması

 

2. Gözenekler

Kaynak metalinin hızlı soğuması

Rutubetli elektrotlarla çalışmak

Hızlı kaynak yapmak

Malzeme yüzeyinin yeterince temiz olmaması

Uygun gaz koruması yapılmaması

 

3. Yetersiz Ergime ve Yetersiz Nüfuziyet

Kaynak akımı ve voltajının az olması

Yanlış kaynak ağzı seçimi

Hızlı kaynak yapmak

 

4. Çarpılmalar - Eksen Kaçıklıkları

Yanlış kaynak ağzı seçimi

Fazla ısı girdisi

Parçaların puntalanmaması

Yanlış sırada kaynak yapılması – Metot Kaynağının uygulanmaması

Metod Kaynağı

 

Kaynaklarda çarpılmaları önlemek amacıyla metod kaynağı geliştirilmiştir. Bu kaynak yukarıdaki şekilde de görüleceği üzere karşılıklı kaynak yaparak, malzemelerin tek bir yöne doğru çekmesini önlemektedir. Bu şekilde kaynak yapıldığı taktirde parçalardaki ısıdan kaynaklı eğilmeler minimum düzeye indirilir.

5. Çatlak Oluşumu

Hatalı kaynak ağzı açılması

Yanlış kaynak metali kullanılması

Kaynağın hızlı soğutulması

Malzemede standartlardan fazla bulunan Kükürt ve Fosfor ihtivası

Malzeme yüzeyinin nemli, kirli ve paslı olması

 

6. Kaynağın Köpürmesi

Kaynak köpürmesi sanayide kullanılan bir tabir olup, çok sayıda gözenek oluşumu anlamına gelmektedir.

Kaynağın köpürmesi genellikle gaz korumasının doğru yapılmaması nedeniyle meydana gelir. Gaz debisinin istenenden çok veya az olması kaynak banyosu üzerinde gözeneklenmeye neden olur.

• Bunun önüne geçmek için yapılacak şeylerin başında kaynak torcu ucundan gaz akış debisi ölçülmesi gelir. Gaz debisi kaynak torcu ucuna göre ayarlanır.
• Torç ucunun kirli olması ve gaz akışının homojen olmaması
• Torcun kaynağa uzak tutulması
• Torç açısının yanlış olması
• Ortamdaki rüzgar, hava akımları
• Torç soğutma suyu kaçakları

 

Kaynak Yöntemleri Nelerdir ?

• ÖRTÜLÜ ELEKTROD ARK KAYNAĞI 

       

Örtülü elektrod ark kaynağı ( mma ), kaynak için gerekli ısının, örtü kaplı tükenen bir elektrod ile iş parçası arasında oluşan ark sayesinde ortaya çıktığı, elle yapılan bir ark kaynak yöntemidir. Elektrodun ucu, kaynak banyosu, ark ve iş parçasının kaynağa yakın bölgeleri, atmosferin zararlı etkilerinden örtü maddesinin yanması ve ayrışması ile oluşan gazlar tarafından korunur. Ergimiş örtü maddesinin oluşturduğu cüruf kaynak banyosundaki ergimiş kaynak metali için ek bir koruma sağlar. İlave metal (dolgu metali), tükenen elektrodun çekirdek telinden ve bazı elektrodlarda da elektrod örtüsündeki metal tozları tarafından sağlanır. Örtülü elektrod ark kaynağı sahip olduğu avantajları nedeniyle metallerin birleştirilmesinde en çok kullanılan kaynak yöntemidir.

Avantajları;
- Örtülü elektrod ark kaynağı açık ve kapalı alanlarda uygulanabilir.
- Elektrod ile ulaşılabilen her noktada ve pozisyonda kaynak yapmak mümkündür.
- Diğer kaynak yöntemleri ile ulaşılamayan dar ve sınırlı alanlarda kaynak yapmak mümkündür.
- Kaynak makinesinin güç kaynağı uçları uzatılabildiği için uzak mesafedeki bağlantılarda kaynak yapılabilir.
-  Kaynak ekipmanları hafif ve taşınabilir. 
- Pek çok malzemenin kimyasal ve mekanik özelliklerini karşılayacak örtülü elektrod türü mevcuttur. Bu nedenle kaynaklı birleştirmeler de ana malzemenin sahip olduğu özelliklere sahip olabilir.

Dezavantajları;
- Örtülü elektrod ark kaynağının metal yığma hızı ve verimliliği pek çok ark kaynak yönteminden düşüktür. Elektrodlar belli boylarda kesik çubuklar şeklindedir, bu nedenle her elektrod tükendiğinde kaynağı durdurmak gerekir.
-  Her kaynak pasosu sonrasında kaynak metali üzerinde oluşan cürufu temizlemek gerekir.

• GAZALTI KAYNAĞI 

     

Gazaltı kaynağı ( MİG ), kaynak için gerekli ısının, tükenen bir elektrod ile iş parçası arasında oluşan ark sayesinde ortaya çıktığı bir ark kaynak yöntemidir. Kaynak bölgesine sürekli şekilde beslenen (sürülen), masif haldeki tel elektrod ergiyerek tükendikçe kaynak metalini oluşturur. Elektrod, kaynak banyosu, ark ve iş parçasının kaynağa yakın bölgeleri, atmosferin zararlı etkilerinden kaynak torcundan gelen gaz veya karışım gazlar tarafından korunur. Gaz, kaynak bölgesini tam olarak koruyabilmelidir, aksi taktirde çok küçük bir hava girişi dahi kaynak metalinde hataya neden olur. 

Avantajları;
-  Gazaltı kaynağı örtülü elektrod ark kaynağına göre aşağıdaki sebeplerden dolayı daha hızlı bir kaynak yöntemidir. Tel şeklindeki kaynak elektrodu kaynak bölgesine sürekli beslendiği için kaynakçı örtülü elektrod ark kaynak yönteminde olduğu gibi tükenen elektrodu değiştirmek için kaynağı durdurmak zorunda değildir. Cüruf oluşmadığı için örtülü elektrodlardaki gibi her paso sonrası cüruf temizliği işlemi yoktur ve kaynak metalinde cüruf kalıntısı oluşma riski olmadığından, daha kaliteli kaynaklar elde edilir. Örtülü elektrod ark kaynağına göre daha düşük çaplı elektrodlar kullanıldığından, aynı akım aralığında yüksek akım yoğunluğuna ve yüksek metal yığma hızına sahiptir. 
-  Gazaltı kaynağı ile elde edilen kaynak metali düşük hidrojen miktarına sahiptir, bu özellikle sertleşme özelliğine sahip çeliklerde önemlidir.
-  Gazaltı kaynağında derin nüfuziyet sağlanabildiği için bazen küçük köşe kaynakları yapmaya izin verir ve örtülü elektrod ark kaynağına göre daha düzgün bir kök penetrasyonu sağlar.
-  İnce malzemeler çoğunlukla TIG kaynak yöntemi ile ilave metal kullanarak veya kullanmadan birleştirilse de, gazaltı kaynağı ince malzemelerin kaynağına örtülü elektrod ark kaynağından daha iyi sonuç verir. 
-  Hem yarı otomatik hem de tam otomatik kaynak sistemlerinde kullanıma çok uygundur. 

Dezavantajları;
-  Gazaltı kaynak ekipmanları, örtülü elektrod ark kaynağı ekipmanlarına göre daha karmaşık, daha pahalı ve taşınması daha zordur. 
-  Gazaltı kaynak torcu iş parçasına yakın olması gerektiği için örtülü elektrod ark kaynağı gibi ulaşılması zor alanlarda kaynak yapmak kolay değildir. 
-  Sertleşme özelliği olan çeliklerde gazaltı kaynağı ile yapılan kaynak birleştirmeleri çatlamaya daha eğilimlidir çünkü, örtülü elektrod ark kaynağında olduğu gibi kaynak metalininin soğuma hızını düşüren bir cüruf tabakası yoktur. 
-  Gazaltı kaynağı, gaz korumasını kaynak bölgesinden uzaklaştırabilecek hava akımlarına karşı ek bir koruma gerektirir. Bu nedenle, örtülü elektrod ark kaynağına göre açık alanlarda kaynak yapmaya uygun değildir. 

• ÖZLÜ TEL ARK GAZALTI KAYNAĞI 

Özlü telle ark kaynağı, kaynak için gerekli ısının, tükenen bir özlü tel elektrod ile iş parçası arasında oluşan ark sayesinde ortaya çıktığı bir ark kaynak yöntemidir. Ark ve kaynak bölgesini koruma işlevi özlü tel içindeki öz maddesinin yanması ve ayrışması sonucunda oluşan gazlar tarafından veya gazaltı kaynağındaki gibi dıştan beslenen bir koruyucu gaz tarafından gerçekleştirilir. Kendinden korumalı olan (açık-ark özlü kaynak telleri) kaynak işlemini ise daha çok örtülü elektrod kaynak yöntemindeki gaz korumasına benzer. Örtülü elektrodların üzerindeki örtü maddesi elektrodların düz çubuklar olarak üretilmesine ve boy kısıtlamasına neden olur. Özlü tellerde ise bu örtü maddesi boru şeklindeki tel elektrodun içinde olduğu için makaralara sarılı tel şeklinde üretilir ve sürekli kaynak bölgesine beslenebilir. 

Bu kaynak yöntemi, hem yarı otomatik hem de otomatik kaynak sistemlerinde uygulanabilir. 
Özlü telle ark kaynağının dezavantajı, kaynak dikişi üzerinde örtülü elektrod ark kaynağında olduğu gibi ama biraz daha ince bir cüruf tabakasının oluşmasıdır. Fakat, şu an cüruf temizliğine ihtiyaç olmayan veya cüruf oluşturmayan pek çok özlü tel elektrod türü üretilmektedir. 

• TIG KAYNAĞI 

       

TIG kaynağı, kaynak için gerekli ısının, tükenmeyen bir elektrod (tungsten elektrod) ile iş parçası arasında oluşan ark sayesinde ortaya çıktığı bir ark kaynak yöntemdir. Elektrod, kaynak banyosu, ark ve iş parçasının kaynağa yakın bölgeleri, atmosferin zararlı etkilerinden kaynak torcundan gelen gaz veya karışım gazlar tarafından korunur. Gaz, kaynak bölgesini tam olarak koruyabilmelidir, aksi taktirde çok küçük bir hava girişi dahi kaynak metalinde hataya neden olur.

Avantajları; 
-  TIG kaynağı, sürekli bir kaynak dikişi yapmak, aralıklarla kaynak yapmak ve punto kaynağı yapmak için hem elle, hem de otomatik kaynak sistemleri ( argon torç ) ile uygulanabilir. 
-  Elektrod tükenmediği için ana metalin ergitilmesiyle veya ilave bir kaynak metali kullanarak kaynak yapılır.
-  Her pozisyonda kaynak yapılabilir ve özellikle ince malzemelerin kaynağına çok uygundur.
-  Kök paso kaynaklarında yüksek nüfuziyetli ve gözeneksiz kaynaklar verir.
-  Isı girdisi kaynak bölgesine konsantre olduğu için iş parçasında deformasyon düşük olur.
-  Düzgün kaynak dikişi verir ve kaynak dikişini temizlemeye gerek yoktur. 

Dezavantajları;
- TIG kaynağının metal yığma hızı diğer ark kaynak yöntemlerine göre düşüktür.
- Kalın kesitli malzemelerin kaynağında ekonomik bir yöntem değildir. 

• TOZALTI KAYNAĞI 

       

Tozaltı kaynağı, kaynak için gerekli ısının, tükenen elektrod (veya elektrodlar) ile iş parçası arasında oluşan ark (veya arklar) sayesinde ortaya çıktığı bir ark kaynak yöntemidir. Ark bölgesi kaynak tozu tabakası ile, kaynak metali ve kaynağa yakın ana metal de ergiyen kaynak tozu (cüruf) ve kaynak dikişi tarafından korunur. Tozaltı kaynağında elektrik arktan ve ergimiş metal ile ergimiş cüruftan oluşan kaynak banyosundan geçer. Ark ısısı elektrodu, kaynak tozunu ve ana metali ergiterek kaynak ağzını dolduran kaynak banyosunu oluşturur. Koruyucu görevi yapan kaynak tozu ayrıca kaynak banyosu ile reaksiyona girerek kaynak metalini deokside eder. Alaşımlı çelikleri kaynak yaparken kullanılan kaynak tozlarında, kaynak metalinin kimyasal kompozisyonunu dengeleyen alaşım elementleri bulunabilir. Tozaltı kaynağı otomatik bir kaynak yöntemidir. Bazı tozaltı kaynak uygulamalarında iki veya daha fazla elektrod aynı anda kaynak ağzına sürülebilir. Elektrodlar yan yana (twin arc) kaynak banyosuna sürülebilir veya kaynak banyolarının birbirinden bağımsız katılaşmasını sağlayacak kadar uzaklıkta, arka arkaya sürülerek yüksek kaynak hızı ve yüksek metal yığma hızına ulaşılabilir. 

Avantajları;
- Düz ve silindirik parçaların kaynağında, her kalınlık ve boyuttaki boruların kaynaklarında ve sert dolgu kaynaklarında kullanılabilen yüksek kaynak hızına ve yüksek metal yığma hızına sahip bir yöntemdir. 
- Hatasız ve yüksek mekanik dayanımlı kaynak dikişleri verir.
- Kaynak esnasında sıçrama olmaz ve ark ısınları görünmez bu nedenle kaynak operatörü için gereken koruma daha azdır.
- Diğer yöntemlere göre kaynak ağzı açılarını kaynak yapmak mümkündür.
- Tozaltı kaynağı kapalı ve açık alanlarda uygulanabilir. 

Dezavantajları; 
- Tozaltı kaynak tozları havadan nem almaya eğilimlidir, bu da kaynakta gözeneğe neden olur. 

- Yüksek kalitede kaynaklar elde edebilmek için ana metal düz, düzgün olmalı, ana metal yüzeyinde yağ, pas ve diğer kirlilikler olmamalıdır.

- Cüruf kaynak dikişi üzerinden temizlenmelidir, bu bazı uygulamalarda zor bir işlem olabilir. Çok pasolu kaynaklarda, kaynak dikişine cürüf kalıntısı olmaması için cüruf her paso sonrası temizlenmelidir. 

- Tozaltı kaynağı 5 mm’den ince malzemelerde yanma yapabileceği için genellikle uygun değildir. 
- Yöntem özel bazı uygulamalar hariç, düz, yatay pozisyondaki alın kaynakları ve köşe kaynakları için uygundur. 
- Her metal ve alaşım için uygulanabilen bir yöntem değildir.