3 Boyutlu Yazıcı Sistemine Monte Edilmiş TIG Kaynak Mekanizması

Yıl 2020, Cilt: 2 Sayı: 2, 56 - 63, 25.06.2021

Murathan Kalender , Halil Ulupınar , Ali Çelik , Yahya Bozkurt , Serdar Salman

Öz

Tungsten Inert Gas (TIG) kaynak tekniği günümüzün popüler kaynak tekniklerinden biridir. Yöntemde argon gazı kullanıldığı için argon kaynağı olarak da bilinmektedir. Ergimeyen bir elektrot çeşidi olan tungsten elektrot sayesinde stabil bir ark oluşturulmaktadır. TIG kaynağı yöntemi ile kaynak dikişi, kaliteli ve cürufsuz şekilde meydana gelmektedir. Diğer kaynak yöntemlerine göre ilerleme hızı daha düşük olan TIG kaynak yöntemi ince ve hassas malzemeler, paslanmaz çelikler, alüminyum, bakır gibi malzemelerin kaynağında kullanılmaktadır. TIG kaynak tekniğinde yüksek sıcaklık girdisi, malzemelerin çarpılması, torçtaki ve ilave teldeki el hareketi bir takım zorluklar bulunmaktadır. Bu zorluklarla karşılaşıldığında kaynak bölgesinde yüksek ısı girdisi, yetersiz nüfuziyet, kaynak oluğu vb. hatalar oluşmaktadır. Ayrıca TIG torcunun kaynak yapılacak yüzeyden sapmaması, kaynak yapılacak numunelerin stabil olması ve ark kararlığı kaynak kalitesi için son derece önemli etkenlerdir. Bu nedenle kaynak dikişiyle beraber kaynaktaki el hareketi de önemli bir parametredir.
Havacılık ve uzay sanayinde kullanılan ve kaynak tekniği ile birleştirilen malzemelere baktığımızda yüksek maliyetleri ürünler olduğu görülmektedir. Dolayısıyla bu parçalar üzerinde hata yapma olasılığı mümkün olduğunca düşük olması gerekir. Bu tür parçalarda, dikiş hareketleri ve kaynak hızları, parçanın mekanik özelliklerine doğrudan etki etmektedir.
Bu çalışmada; ince ve hassas malzemelerin kaynak işlemini 3 boyutlu yazıcı tekniği ile gerçekleştirecek ve kaynaktaki dikiş sağlamlığını, ark kararlığını ve gerekli nüfuziyeti oluşturabilecek bir makine prototipi üretilmiştir. Geleneksel lineer kaynak dikişi hareketinin yanında 3 boyutlu yazıcının eksenlerine bağlı farklı dikiş türleri ile de parçalarda kaynak işlemi gerçekleştirilebilir. Sistemdeki Z ekseni ise kaynaktaki ark boyunu ayarlayarak kaynaktaki ark kararlılığını sağlamıştır. Ayrıca kaynak parçalarındaki yüksek ısı girdisi nedeniyle oluşacak çarpılmalar, 3 eksen kaynak mekanizmasının tablasındaki ısı iletim katsayısı uygun olan malzemeler ile giderilmiştir.

Anahtar Kelimeler

3B Yazıcı, Ergitmeli Kaynak, Gazaltı Kaynak, Kaynak Teknolojileri, TIG Kaynağı

Destekleyen Kurum

Bilim İnsanı Destekleme Daire Başkanlığı (BİDEB) - Tübitak

Proje Numarası

1919B011901507

Teşekkür

2209-A proje kapsamında verdiği finansal destekten ötürü TÜBİTAK Bilim İnsanı Destekleme Daire Başkanlığına (BİDEB) sonsuz şükranlarımızı sunarız.

Kaynakça

• M. Kalender, Y. Bozkurt, S. Ersoy, S. Salman, “Product Development by Additive Manufacturing and 3D Printer Technology in Aerospace Industry”, Journal of Aeronautics and Space Technologies, Vol. 13, No. 1, pp. 129-138, Jan. 2020.
• M. Kalender, S.E. Kılıç, S. Ersoy, Y. Bozkurt, S. Salman, “Additive Manufacturing and 3D Printer Technology in Aerospace Industry”, 2019 9th International Conference on Recent Advances in Space Technologies (RAST), Istanbul, Turkey, 2019.
• E. Karayel, Y. Bozkurt. “Additive manufacturing method and different welding applications”, Journal of Materials Research and Technology, Volume 9, Issue 5, pp. 11424-11438, 2020.
• Tülbentçi K. Gedik Eğitim Vakfı Kitapları MIG-MAG Eriyen Elektrod ile Gazaltı Kaynağı. Türkiye, 1990.
• Shelwatker A, Madhusudhan G, Gokhale A. “Gas Tungsten Arc Welding Studies on Similar and Dissimilar Combinations of Al–Zn– Mg Alloy RDE 40 and Al–Li Alloy 1441”. Sci Technol Weld Joining, 352–61, 2002.
• Kahraman N, Durgutlu A, Gülenç B. “316 L Paslanmaz Çeliğin TIG Kaynağında Koruyucu Argon Gazına Hidrojen İlavesinin Kaynak Bölgesi Tane Morfolojisine Etkilerinin Araştırılması”. G.Ü.T.E.F. Politeknik Dergisi, Cilt 7, 223- 228, 2004.
• Kou S, Le Y, “Nucleation Mechanism and Grain Refining of Weld Metal”. Weld Journal, 65–70, 1986.
• Suresh M, Krishna B, Venugopal P, Prasad K. “Effect of Pulse Frequency in Gas Tungsten Arc Welding of Powder Metallurgical Preforms”. Science and Technology of Welding & Joining, 9, 4, 362-368, 2004.
• Kumar T. “Influences of Pulsed Current Tungsten Inert Gas Welding Parameters on the Tensile Properties of AA 6061 Aluminium Alloy”. Materials and Design, 28 2080–2092, 2007.
• H. Ulupınar, M. Kalender, E. Oruç, Y. Bozkurt, “TIG Kaynak Tekniği ile Birleştirilen Farklı Boyuttaki Malzemeler İçin Portatif Fikstür Tasarımı ve Geliştirilmesi”, Uluslararası Fen Matematik ve Mühendislik Bilimleri Kongresi, İzmir – Türkiye, 2019.
• Modenesi P, Apolinaaria R, Pereira M. “TIG Welding with Single Component Fluxes”. Journal of Materials Processing Technology, 99, 260-265, 2000.
• Gürcan M. ,TIG Kaynağı SEGEM (Sanayi Eğitim ve Geliştirme Merkezi Müdürlüğü. Ankara, 1987.
• TIG Kaynak Diyagramı Gösterimi www.diagramma.battistifano.it/diagram/tig-welding-diagram (20.02.2020)
• Eşme U. Effect of Pool Geometry on the Quality of TIG Welded Joints. Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.
• Kim S, Son S, Kim G, Kim Y, Kim S. “A study on relationship between process variables and bead penetration for robotic CO2 arc welding”. Journal of Materials Processing Technology, 136, 139–145, 2003.
• M. Kalender, S.E. Kılıç, Y. Bozkurt, S. Salman, A. Turker, “Design and Development of Portable Fixture for Various Dimensions Specimens Joining by Friction Stir Welding”, Orta Doğu Uluslararası Multidisipliner Çalışmalar Konferansı, Beyrut / Lübnan, 2019.
• Murugan N, Gunaraj V. “Prediction and control of weld bead geometry and shape relationships in submerged arc welding of pipes”. Journal of Materials Processing Technology, 168, 478–487, 2005.
• Aidun D, Martin A. “Effect of Sulfur and Oxygen on Weld Penetration of High-Purity Austenitic Stainless Steels”. JMEPEG, 6, 496-502, 1997.