Koruyucu gaz kaynak uygulamalarında gaz karışımları-dikiş formu ilişkisinin incelenmesi
The investigation of mixed gases-welding bead forms relation in the shielding gas welding applications
Yazar: ALİ EMRE YALÇIN
Danışman: PROF. NURULLAH GÜLTEKİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Koruyucu gaz kaynak uygulamalarında kullanılan koruyucu gazlan, asal gazlar, aktif gazlar ve karışım gazlar olmak üzere 3' e ayırmak mümkündür. Koruyucu gazlar, kaynak ortamını atmosferin olumsuz etkilerinden korumanın yamsıra kaynak dikişinin formunu, kimyasal ve mekanik özelliklerini etkileyen kaynak parametrelerinden biridir. Bu tez çalışmasında, koruyucu gazların kimyasal, fiziksel özellikleri ve bu özelliklerinin kaynak dikiş formuna etkileri incelenmiştir. Birinci bölümde, koruyucu gaz kaynak uygulamaları kısaca açıklanmıştır. İkinci bölümde, koruyucu gazların fonksiyonları, fiziksel özellikleri ve gaz karışımlarının (argon ve helyuma oksijen ve/veya karbondioksit ilaveli karışım gazlan, argon-hidrojen karışım gazlan, argon-azot karışım gazları, argon-helyum kanşım gazları) kaynak dikişine etkileri anlatılmıştır. Üçüncü bölümde; koruyucu gazların ergime oranı üzerindeki etkileri, dördüncü bölümde; metal transfer formlan üzerindeki üzerindeki etkileri, beşinci bölümde; kaynak prosesinde ortaya çıkan hatalar, altıncı bölümde; koruyucu gazların maliyetleri anlatılmıştır. Deneysel çalışmada, saf argon gazı ve 304 kalite paslanmaz çelik malzeme kullanılarak, farklı kaynak akımlannda (140A, 150 A, 160 A, 170 A, 180 A, 190 A) elde edilen yedi adet kaynaklı deney parçalannın makroyapılan incelenmiştir. Makroyapı fotoğraflanndan kaynak dikişlerinin genişliği, derinliği, yüzey yarıçapı ölçülerek nüfuziyet oranı ve yüzey gerilimi hesaplanmıştır. Koruyucu gaz ile yüzey gerilimi arasındaki ilişkisi tespit edilmiştir ve yüzey geriliminin kaynak dikiş formuna etkisi saptanmıştır. Yüzey gerilimi, Marangoni ısı yayınımı ile açıklanabilir ve kaynak dikişinin boyutu ile tahmin edilebilir. Saf argon gazı ile farklı kaynak akımlannda yapılan kaynakta kaynak dikiş formlan ile daha önce yapılan araştırmalar incelendiğinde; Marangoni ısı yayınımı yönünün direkt olarak koruyucu gaz ile ilişkili olduğu ve ısı yayınımının artan kaynak akımı ile arttığı belirlenmiştir. Saf argon gazının ve kaynak akımının Marangoni ısı yayınımına etkisi incelendiğinde; ısı yayınımının kaynak dikişinin merkezinden kenanna doğru olduğu ve bu nedenle kaynak dikişinin genişliğinin arttığı gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Asal gazlar, aktif gazlar, karışım gazları, kaynak dikiş formu,yüzey gerilimi, Marangoni ısı yayınımı.

Abstract:
Shielding gases which are used in the gas metal arc welding are divided into three parts which are inert gases, active gases and mixed gases. Shielding gases which are important welding parameter don't only protect the welding area but also affect welding bead form, chemical and mechanical properties of welding bead. In this thesis work, physical and chemical properties of shielding gases and the influence of shielding gases on the welding bead have been investigated. In the first chapter, the gas metal arc welding processes were explained. In the second chapter, the functions of shielding gases, the physical properties of shielding gases and the influence of mixed gases (the addition of oxygen and/or carbondioxide in the argon and helium shielding gases, argon-hydrogen mixed gases, argon-nitrogen mixed gases, argon-helium mixed gases) on the welding beads were explained. In the third chapter; the influence of shielding gases on the melting rate, in the fourth chapter the influence of shielding gases on the metal transfer forms, in the fifth chapter; the faults in the welding processes, in the sixth chapter; the cost of shielding gases were explained. Pure argon gas, 304 quality stainless steel and seven kinds of weldig current (140 A, 150 A, 160 A, 170 A, 180 A, 190 A, 200 A) were used in the experimental works and macro structures of the ensured seven welded test samples were investigated. The width, depth and surface radius of the welding bead were measured from the macro structure photos, the surface tension stress and penetration ratio of the weldind bead were calculated. The relationship between surface tension and shielding gases and the influence of surface tension on the welding bead form were established. The surface tension explains the Marangoni heat convection and it can be estimated with the weld bead size. When the weld bead forms which were ensured with pure argon gas and the different welding currents and the former investigations have been examined, the direction of the Marangoni heat convection is related to shielding gas and heat convection increases with the increasing welding current, which have been determined. When the influence of the welding current and argon gas on the Marangoni heat convection have been examined, direction of the Marangoni heat convection is from the welding bead center to the welding bead edges and therefore, the width of the welding bead increases, which have been observed. Key Words: Inert gases, active gases, mixed gases, welding bead form, surface tension, Marangoni heat convection.