Elektrik Direnç Kaynağında Yeni Trend: Orta Frekans Kaynak Makineleri

ÖZET

Bu çalışmada, AISI 304 paslanmaz çeliğinin nokta direnç kaynağı kullanılarak bağlanması işleminde parametreler incelenmiştir. En uygun süreç parametrelerin seçilmesi ile kaynak bağı sonrasında yüzeyde en az iz kalması amaçlanmıştır. Kaynak sonrası oluşan çekirdek bölgesi görüntü işleme teknikleri kullanılarak analiz edilmiştir. Nokta kaynağının dayanımı da çekme testi yardımıyla kontrol edilmiş ve sonuçlar uzman bir kaynakçının sübjektif değerlendirmesi ile de doğrulanmıştır. İmalat sonrası ek işçilik gerektirmeden estetik kaynak bağlarının gerçekleştirilmesi için bu yaklaşım sonuçlarının faydalı olacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler: paslanmaz çelik, nokta direnç kaynağı, izsiz kaynak

Bir binek araçta yaklaşık 5 bin punta olduğu düşünüldüğünde, elektrik direnç kaynağının otomotiv imalat sanayisinin vazgeçilmez yöntemlerinden biri olması netlik kazanmaktadır.

Elektrik Direnç Kaynağı, Joule yasasında ifade edilen üç temel parametreye dayanmaktadır. Joule yasasındaki parametrelerin direnç kaynağındaki etkisi temel olarak; elektrotlar arasında uygun baskı kuvveti ile sıkıştırılan iş parçalarından uygun sürede geçen uygun elektrik akımına karşı, iş parçasının gösterdiği direnç nedeni ile oluşan ısı ile birleşmenin meydana gelmesi şeklinde ifade edilebilir.

Mactera

Kaynak için gerekli akım, yüksek gerilim ve düşük akım şiddetindeki şebeke elektrik akımını, düşük gerilim ve yüksek akım şiddetinde kaynak akımına çeviren trafodan sağlanır. Gerekli basınç veya elektrot kuvveti, pnömatik, hidrolik veya mekanik donanımlar ile gerçekleştirilir.

Kaliteli bir kaynak yapabilmek için uygun şartların oluşturulması gerekir. Kaynatılacak malzemeye uygun elektrot seçilmeli, akım, zaman ve kuvvet programı da uygun olmalıdır. Bu şartlar sağlanırsa kaynak stabilitesi elde edilir. Bu değerleri sağlamak için elektrik direnç kaynağında farklı yöntemler vardır.

Avrupa ve diğer gelişmiş imalat teknolojilerini kullanan ülkelerde 1000Hz orta frekans kaynak makineleri (MFDC) uzun zamandan beri 50Hz direnç kaynak makinelerinin (Single phase AC) yerini almış durumdadır. Ülkemizde de MFDC kaynak makinelerinin kullanımı ana sanayilerin öncülüğünde başlayarak otomotiv yan sanayilerinde de yaygınlaşma eğilimindedir.

MFDC teknolojisi, üç fazlı beslemesi olan bir inverterin, akımı doğrultup filtreleyerek 500 V ve 1000 Hz alternatif gerilim üretip doğrultulmuş kaynak akımı sağlayan uygun bir trafoya beslemesidir. Bu teknoloji ile, 1000 Hz’de yapılan kaynakta kompakt pulse formu ile yüksek güç elde edilir. 1msn’deki regulasyon ve indüktif kayıpları düşürülerek dinamik bir regulasyon sağlanır. Akım piklerinin ve alternatif magnetik alanın olmaması elektrotların termal ve mekaniksel streslerini düşürür.

MFDC kaynak makinelerinin enerji maliyetlerine olumlu etkisi iki türlüdür. Birincisi çalışma prensibinden dolayı şebekede üç fazdan eşit miktarda yük çekmesi nedeniyle elektrik faturalarında reaktif cezaya düşme riskinin ortadan kalkması şeklindedir. Diğer ve en önemli olumlu etkisi ise punta başına birim kaynak maliyetinin %25-%30 daha düşük olmasıdır.

Yukarıda Bosch Rexroth laboratuvarlarında yapılan deney sonucu hesaplanan enerji tüketim karşılaştırma örneği gösterilmiştir.

Her trafo için standart bir enerji değeri (Ws, joule/kA.cycle) vardır. Bu değer kaynak makinesinin birim akım (kA) başına birim zamanda (cycle) harcayacağı enerjiyi ifade etmektedir.

Yukarıdaki örnek Joule kanununa göre formüle edildiğinde aşağıdaki gibi hesaplanır:

AC Makine, Ws1: 71 joule/kA.cycle (Mactera SW 125-100, 100kVA AC Punta Proj. Kay. Mak.)

MFDC Makine, Ws2: 65 joule/kA.cycle (Mactera MFDC 125-100, 100kVA MFDC Punta Proj. Kay. Mak.)

Bu değerler güncel makinelere uygulandığında birim punta başına; enerji değerleri bulunur.Buradan da,gibi deneysel koşullara benzer bir verimlilik sonucuna ulaşılmaktadır.Enerji verimliliğine ek olarak orta frekans kaynak makinelerinin avantajlarını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.

  • Kısa kaynak zamanı ve düşük akım yüklerinden ötürü %30-50 artan elektrot ömrü,
  • Akımın her milisaniyede kontrolü sayesinde çok hassas ve sabit kaynak akımı,
  • Hassas parametre ayarı sayesinde yüksek kaynak kalitesi,
  • Trafo boyutlarının düşmesi ile birlikte daha uzun kol boyu ve çene derinliği,
  • Alüminyum, titanyum, yüksek mukavemetli ve sert çeliklerde yüksek kaynak kabiliyeti,
  • Üç ya da dört malzemeye aynı anda kaynak yapabilme kabiliyeti,
  • Titanyum ya da galvaniz kaplamalı malzemelerde düşük kaynak izi, yüksek dikiş kaynağı hızı.

Umut Onur ŞAHİN

Haberin Kaynağı: www.subconturkey.com