Kır Dökme Demir: Kır Dökme Demir

Kır Dökme Demir:

• Kır Dökme Demir:

• İçerdiği karbonun % 65 ila % 100’ü grafit lamelleri halinde içyapıya dağılmış olan dökme demir türüdür. Kırıldığı zaman yüzeyi gri mat bir görünüş arz eder ve bundan ötürü kır dökme demir diye isimlendirilir.

• Beyaz Dökme Demir:

• İçerdiği karbonun büyük bir kısmı içyapıda sementit (Faz yapısı-Fe3C) halindedir, çok sert ve kırılgandır, ancak taşlanarak şekillendirilebilir; kırığı beyaz renkte olduğundan beyaz dökme demir diye isimlendirilir.

• Temper Dökme Demir:

• Beyaz dökme demirin (Sementitli-Ledeburitik yapı), özel bir ısıl işleme tabi tutulması neticesinde elde edilen bir dökme demir türüdür. İhtiva ettiği karbonun büyük bir kısmı topaklar halindedir.

• Küresel Grafitli Dökme Demir (Sfero Dökme Demir):

• Sıvı haldeki dökme demir içine Mg veya Ce gibi metallerin ilave edilmesi ile, içerdiği karbonun büyük bir kısmının ufak kürecikler halinde iç yapıya dağılması sağlanmış bir dökme demir türüdür.

• Alaşımlı Özel Dökme Demirler:

• Bunlar kullanma amacına uygun özellikler göstermesi için çeşitli alaşım elementleri ilave edilmiş dökme demirlerdir.

Kir Dökme Demirin Kaynak Kabiliyeti:

• Kir Dökme Demirin Kaynak Kabiliyeti:

• Makine konstrüksiyonlarında en çok kullanılan metalsel malzeme olan kır dökme demirin kaynağını iki önemli husus şiddetle etkiler. Bunlar malzemenin plastik şekil değiştirme kabiliyetinin olmaması ve yüksek karbon içeriğidir.

• Kır dökme demirin kaynağında kaynak banyosu ve kaynak banyosuna bitişik olan bölge, kaynaktan sonra normal şartlarda soğumaya terk edilirse, tüm kaynak bölgesinde sert ve kırılgan bir yapı meydana gelir [MARTENZİTİK] ve bu yapı genellikle ısınmayı müteakip soğuma dolayısıyla oluşan gerilmelere dahi dayanamayarak çatlar.

• Bu durumun iki genel çözümü vardır:

• 1-Parçaya bir ön ısıtma tatbiki halinde, parçanın ve kaynak yerinin sıcaklıkları arasındaki fark azalacağından, kaynak bölgesine tatbik edilen ısı hızla çevre metale yayılamayacağından soğuma yavaşlar ve dolayısıyla da sert bölgenin oluşumuna mani olunur. Sıcak kaynak usulü diye isimlendirilen bu usulde parçalar duruma göre 6000C’lik bir sıcaklığa kadar çok yavaş ve üniform bir şekilde ısıtılırlar. Bu husus bilhassa büyük kalın kesitli ve karışık şekilli parçalar halinde çok önemlidir, çok büyük parçalarda ısıtma süresi 12 saate kadar çıkabilir, soğuma süresi ise genellikle ısınma süresinin 2 ila 3 katı olacak tarzda gerçekleştirilmelidir. Kaynak usulü olarak bu tarzda tavlanmış parçalara oksi-asetilen veya elektrik ark kaynağı tatbik edilebilir.

• 2-Kaynağa bitişik bölgede sementit (beyaz dökme demir) ve martenzit oluşumuna ve parçada da ısıtma esnasında kırılmayı meydana getirebilecek şiddette bir gerilme oluşumuna meydan vermemek için, kaynak bölgesine mümkün olduğu kadar az ısı tatbik etmek ve demir karbür yani sementit meydana getirmeyen bir dolgu metali kullanmaktır. Soğuk kaynak usulü diye isimlendirilen bu kaynak işlemi esnasında dikişler mümkün mertebe kısa çekilir ve dikişten sonra parça soğumaya terk edilir. Bu usulde, kaynak dolgu malzemesi olarak genellikle nikel, bakır-nikel, demir-nikel gibi metal veya alaşımlar kullanılır.

Dökme demirin kaynağında en önemli hususlar, uygun bir kaynak metalinin seçilmesi ve kaynak bölgesine mümkün olduğu kadar düşük bir ısı tatbik edilmesidir.

• Dökme demirin kaynağında en önemli hususlar, uygun bir kaynak metalinin seçilmesi ve kaynak bölgesine mümkün olduğu kadar düşük bir ısı tatbik edilmesidir.

• Tatbikatta genellikle küçük parçalar için gaz eritme kaynağı veya lehim kaynağı kullanılmaktadır. Yapı üniformluğun önemli olmadığı büyük parçalarda ise nikel veya ferro-nikel elektrotlarla elektrik ark kaynağı usulü tatbik edilmelidir.

• Gaz Eritme Kaynağı:

• Doğru bir şekilde tatbik edilen oksijen kaynağı ile esas metalin yapısına, çok yakın veya aynı özellikleri haiz kaynak dikişleri veya doldurma tabakası elde edilebilir. Bu usulün en büyük zorluğu, iç gerilmelerin ve sert yapının teşekkül etmemesi için bir ön tavlama (650oC) uygulanmasıdır. Kaynak esnasında yumuşak bir alev kullanılır. kaynaktan sonra parçanın yavaş olarak soğumasını sağlamak için parça kuma veya küle gömülür.

• Bir dekapana ihtiyaç vardır. Dekapan banyonun üzerinde oluşan demir silikat esaslı cürufun akıcılığını temin eder

• LEHİM

• Lehim kaynağı gaz eritme kaynağına nazaran bir çok üstünlükleri haizdir. İlave metalin 300oC daha düşük bir sıcaklıkta erimesi, kaynağa tatbik edilmesi gereken sıcaklığı oldukça düşürmektedir. Ön tavlama sıcaklığı takriben 400oC ve çalışma sıcaklığı ise 900oC ve minimum ıslatma sıcaklığı ise 775oC’dir; bu şekilde iç gerilmelerin ve çatlakların meydana gelme tehlikesi büyük ölçüde ortadan kaldırılmaktadır.

• Yumuşak lehimleme genellikle gaz kabarcıklarının doldurulmasında ve mekanik zorlamalara ve yüksek sıcaklıklara maruz olmayan ince kesitli perde ve kanatlar üzerindeki ufak çatlakların parça serviste iken tamirinde kullanılır. (yağ kapları, su zarfları gibi) Sn-Pb-Zn alaşımları lehim metali olarak iyi neticeler vermektedirler.

Elektrik Ark Kaynağı

• Elektrik Ark Kaynağı

• Kır dökme demirin elektrik ark kaynağında genellikle bakır alaşımlı elektrotlar, nikel veya ferro-nikel elektrotlar ve kır dökme demir elektrotlar kullanılır.

• Bronz (% 5-8 Sn) ve alüminyum bronzu elektrotlar kır dökme demiri bakır alaşımları ile birleştirmek için kullanılırlar. Bugün endüstride en fazla nikel ve ferro-nikel elektrotlar kullanılmaktadır. Genellikle bir ön tavlama gerektirmez.

• Kır dökme demirin soğuk kaynağında kullanılan özel elektrotları şu tarzda sınıflandırabiliriz:

• Saf Nikel çekirdekli elektrotlar

• Ferro-Nikel çekirdekli elektrotlar

• Cr-Ni’li ostenitik çelik çekirdekli elektrotlar

• Soğuk Kaynak

• Bazı hallerde de ön ısıtmalı kaynağın gerektirdiği zorluk ve masrafları azaltmak gayesi ile de soğuk kaynak diye isimlendirilen, ön tav tatbik etmeden yapılan kaynak usulü tercih edilir.

• Kaynak bölgesi homojen bir metalsel yapıya haiz değildir, zira kaynak metali ve esas metal farklı bileşimdedirler. Kaynaktan sonra, kaynak bölgesinde dökme demirin karakteristik özellikleri yeniden oluşmaz. Kaynak işleminin gereği olan sıcaklık dereceleri geçiş bölgesinin iç yapısını değiştirir ve dökme demirden daha sert ve kırılgan bir yapı meydana gelir.

• Tamir işlerinde kullanılır.

Bu kaynak usulü sıcak kaynak usullerinden çok daha kolay ve süratlidir, bu bakımdan kırılmış kır dökme demir parçaların büyük bir kısmı bu usul ile kaynak edilir. Bu usulde kullanılan elektrotların tatbiki büyük bir ustalık gerektirmez ve her pozisyonda kullanılmaları mümkündür.

• Bu kaynak usulü sıcak kaynak usullerinden çok daha kolay ve süratlidir, bu bakımdan kırılmış kır dökme demir parçaların büyük bir kısmı bu usul ile kaynak edilir. Bu usulde kullanılan elektrotların tatbiki büyük bir ustalık gerektirmez ve her pozisyonda kullanılmaları mümkündür.

• Ekseri hallerde bir ön tavlamaya ihtiyaç olmadan kaynak yapılabilir; bununla beraber değişik kalınlıklardaki parçaların birbirlerine birleştirilmesinde veya zor kaynak edilen dökme demirlerin kaynağında, iyi bağlantılar elde edebilmek için 2000C’lik bir ön tavlama tavsiye edilir.

• 1-Küçük çaplı elektrot ve düşük akım şiddeti kullanarak kaynağa tatbik edilen ısıyı mümkün mertebe azaltmak,

• 2-Esas metalin aşırı ısınmaması için mümkün mertebe kısa dikişler çekmek, dikiş boylarını azami 25 mm ile sınırlamak,

• 3-Her dikişten sonra bombe başlı bir çekiçle dikişi, daha tamamıyla soğumadan döverek kaynak metalinin kendini çekmesi dolayısıyla parçaya tatbik ettiği gerilmeleri azaltmak,

• 4-Her dikiş arası kaynağa ara vererek parçanın el ile dokunabilir bir sıcaklık derecesine kadar soğumasını sağlamak,

• 5-Yeni dikişe başlarken elektrotu muhakkak bir evvelki dikiş üzerinde tutuşturulmalıdır.

• Ark daima yığılan metale doğru yönlendirilmelidir, söndürülürken evvela dikiş üzerinde bir miktar geri gidilmeli ve sonra yavaşça elektrot çekilmelidir.

• Gerekli tedbirler alınarak, yukarıda belirtilmiş olan hususlara harfiyen uyulduğunda, KIR DÖKME DEMİRLER için tatminkar kaynak bağlantıları elde etmek mümkündür.

• Çatlakların kaynakla tamirinde meydana gelen gerilmelere mani olmak için enteresan bir usul de çatlağa kaynaktan evvel ters yönde bir gerilme tatbik ederek kaynaktan sonra meydana gelecek olan kendini çekme gerilmelerini karşılamaktır.

Bütün kır dökme demir çeşitleri ile özel dökümlerin büyük bir kısmının gerekli tedbirler alınarak kaynak edilmesinin mümkün olduğu belirtilmiştir. Malzemenin heterojen yapısının arz ettiği zorluklar, mümkün olan minimum kaynak enerjisi tatbiki ile geniş çapta yok edilebilmektedir. Bu suretle iç gerilmelerin oluşumu tehlikesi, çatlak ve sert kırılgan bölgelerin oluşumu ihtimali en aza indirilmektedir.

• Bütün kır dökme demir çeşitleri ile özel dökümlerin büyük bir kısmının gerekli tedbirler alınarak kaynak edilmesinin mümkün olduğu belirtilmiştir. Malzemenin heterojen yapısının arz ettiği zorluklar, mümkün olan minimum kaynak enerjisi tatbiki ile geniş çapta yok edilebilmektedir. Bu suretle iç gerilmelerin oluşumu tehlikesi, çatlak ve sert kırılgan bölgelerin oluşumu ihtimali en aza indirilmektedir.

• Bunun dışında; bugün kır dökme demirin kaynağı o kadar yaygın bir şekilde tatbik edilmektedir ki kolaylıkla bir standart metottan bahsedilebilmektedir. Genel bir kaide olarak kolaylıkla tavlanabilen küçük parçalar oksi-asetilen ile kaynatılır veya lehimlenir; büyük ve karışık şekilli parçalar ise nikel veya ferro-nikel elektrotlar kullanarak elektrik ark kaynağı yardımı ile tamir edilebilmektedirler (renk üniformluğu olmayışı dezavantajdır).

• Yapı ve renk üniformluğun önemli olduğu haller için geliştirilmiş olan dökme demir ve sfero dökme demir çekirdekli elektrotlar ile yapılan kaynaklar da uygun neticeler vermektedir; yalnız burada bu usulün ancak ön tav tatbik etmenin mümkün olduğu hallerde tatbik edilebileceği husus gözden uzak tutulmamalıdır. Bunun için, çözüm kır dökme demir için sert lehimle birleştirme en uygun çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır.

Günümüz endüstrisinde sfero dökme demirin yaygın bir şekilde kullanılmaya başlaması, bu malzemenin kaynakla birleştirilmesi konusunu çok aktüel bir hale getirmiştir. Bu konuda halen çalışmalar devam etmektedir. Genellikle, kır dökme demire tatbik edilebilen bütün kaynak teknikleri sfero dökme demir için de kullanılabilmektedir.

• Günümüz endüstrisinde sfero dökme demirin yaygın bir şekilde kullanılmaya başlaması, bu malzemenin kaynakla birleştirilmesi konusunu çok aktüel bir hale getirmiştir. Bu konuda halen çalışmalar devam etmektedir. Genellikle, kır dökme demire tatbik edilebilen bütün kaynak teknikleri sfero dökme demir için de kullanılabilmektedir.

• Gaz Eritme Kaynağı:

• Parçanın durumuna ve arzu edilen kaynak bağlantısı özelliklerine göre kır dökme demir veya sfero dökme demir kaynak çubuğu ile oksijen kaynağı, lehim kaynağı, sert ve yumuşak lehimleme usullerinden birisi tatbik edilebilir.

• Elektrik Ark Kaynağı:

• Elektrik ark kaynağının tatbiki halinde de, kaynak dikişinden beklenen özellikler, kaynak usulünün seçiminde baş rolü oynar.

• Ferro-Nikel Elektrotlarla Elektrik Ark Kaynağı:

• Kaynak dikişinin esas metal ile aynı yapıyı ve aynı mukavemeti haiz olmasının bir önem arz etmediği hallerde, ferro-nikel elektrotlar kullanılır. hafif bir ön tavlama ile (200 0C) en kötü şartlar altında bile çatlak ihtiva etmeyen kaynak dikişleri elde edilir.

• Sfero Dökme Demir Çekirdekli Örtülü elektrotlarla doğru akımda (elektrot negatif kutupta) veya alternatif akımla kullanılabilmektedir.

Beyaz Temper Dökme Demirin Gaz ve Elektrik Kaynağı:

• Beyaz Temper Dökme Demirin Gaz ve Elektrik Kaynağı:

• Bu malzemenin kaynak kabiliyetini tayin eden husus parçanın kalınlığıdır. Bilindiği gibi 4 mm kalınlığa kadar kesitler, karbon miktarı % 0.3’ü aşmayan ferritik ve hafifçe ferritik perlitik yapılıdır.

• İç kısımlara doğru yapının tamamen perlitik olduğu ve temper işlemi nedeniyle doğan karbon topakçıklarının bulunduğu kalın kesitlerde, karbonun gerek kaynak metali ve gerekse de ITAB’da sementit haline geçmesi, kırılgan bölgelerin oluşmasına ve kaynak kabiliyetinin kötüleşmesine yol açar. Buna ilaveten kaynak dikişinin gözenekli olmasına yol açar. Yüksek miktarda kükürt ihtiva eden temper dökme demirler hiçbir şeklide kaynak edilemezler.

• Temper Dökme Demirin Sert Lehimlenmesi:

• Sert lehimleme temper dökme demir parçalarının birleştirilmesi için en uygun usuldur. Bu konuda sert lehim alaşımları geliştirilmiştir.

• Lehimleme esnasında parçalara 300 ila 500 0C’lik bir ön tav vermek gerekmekte, dekapan olarak da bor bileşikleri kullanılmaktadır.

• Beyaz temper dökme demir halinde bağlantının çekme mukavemeti takriben esas metalinkine yaklaşmaktadır, yorulmaya karşı mukavemeti ise esas metalin % 55’i kadardır.

• Ferritik siyah temper dökme demir için de neticeler benzerdir, perlitik yapı içeren siyah temper dökme demirlerde, perlit miktarının artması sonuca olumsuz tesir etmektedir.

TIG Kaynak Usulünün Sfero Dökme Demirlere Tatbiki:

• TIG Kaynak Usulünün Sfero Dökme Demirlere Tatbiki:

• Son senelerde TIG kaynak usulü dökme demirlerin kaynağında oldukça iyi bir tatbikat sahası bulmuştur. Argon ve Helyum atmosferi kaynak metalinin oksitlenmesine mani olmakla kalmayıp, dekapan gerektirmediğinden dikiş üzerinde çok az bir curuf teşekkül etmekte ve dolayısı ile kaynak sonrası temizleme ve taşlama işleri kolaylaştırmaktadır. Elde edilen kaynak dikişinde gözenek ve curuf kalıntıları bulunmadığı gibi, oksitlenme ve yanma da mevcut olmadığından, kaynak teli bileşimi ile dikişin bileşimini tamamen kontrol altında tutmak mümkün olmaktadır. Bu bakımdan özelikle bileşimin çok önemli olduğu sfero dökme demirin kaynağı için çok uygun olmaktadır.

• Sıcak olarak (ön tav vererek) tatbik edilen bu kaynak usulü, oksi asetilen usulünden çok daha süratli ve aynı zamanda daha kolay olarak tatbik edilebilmektedir. Bu usulün bir özelliği de yatay pozisyondan başka pozisyonlar için de uygulanabilirliğidir.

• Kaynak bölgesinde maksimum işlenebilme kabiliyetinin elde edilebilmesi için, düşük ön tav sıcaklıkları tatbik edilerek yapılmış kaynak dikişlerinde, kaynaktan sonra tekrar bir ısıtma ve kontrollü yavaş bir soğutma gereklidir.