BAZiK ÖRTÜLÜ ELEKTROLARIN KAYNAĞIN MEKANiK ÖZELLiKLERE
ETKiLERi

ÖZET

Bu çalışmada 8mm kalınlığındaki yapı çelikleri(37 ve 52) endüstride çok yaygın
uygulama alanı olan elektrik ark kaynak yöntemi ile kaynak edilmiştir. Elektrik ark
kaynak yönteminde kullanılan örtülü elektrotlar bu yöntemde büyük öneme
sahiptir. Bundan dolayıda iki farklı elektrot seçilmiştir. Bu elektrotlar rutil ve
baziktir. Yapı çeliklerine seçilen elektrotlarla bindirme pozisyonunda elektrik ark
kaynağı yapılmış ve daha sonra tahribatsız muayene yöntemlerinden birisi olan
radfografi ile kaynak bölgesindeki kaynak hataları taranmıştır. Ayrıca, EN-288-3
normuna göre çekme testleri için deney numuneleri çıkartılmıştır. Deneyler
sonucunda, bazik elektrot ile yapılan kaynakların mekanik özelliklerinin rutil
elektotla yapılan kaynağa göre daha iyi olduğu görülmüştür.

THE EFFECT OF RUTIL AND BASIC ELECTRODES ON THE MECHANICAL
PROPERTIES OF STEEL CONSTRUCTIONS THAT ARE APPLIED ELECTRIC
ARC WELDING

ABSTRACT

In this study, 8mm wide structural steels (37 and 52), commonly used in industrial
applications, are welded with electrical arc. In this method, covered electrodes are
primarily important. Therefore, two different electrodes are chosen: rutile and basic.
Electrical arc welding is performed on the structural steels with the chosen
electrodes.Then, X-ray, a non-destructive testing method, is used to scan the
welded region fordefects. In addition, experimental samples are gathered
according to EN-288-3 norm. As a result of these experiments, it is observed that
the welding with basic electrodes provides better mechanical qualities with
respect to rutile electrodes.

1.GiRŞ

Yapı çelikleri 1980 ve 1990’lı yıllarda çelik yapılar kompozit kiriş ve döşemenin
etkili bir şekilde kullanımı ile birlikte Batı Avrupa Ülkelerinde ve özellikle Ýngiltere’
de daha çok kullanılan bir malzeme haline gelmiştir. Ülkemizde henüz yeterli
derecede kullanılmayan çelik özellikle 1999 Marmara depremi sonrasında inşaat
sektöründe adında sıkça söz edilen bir yapı malzemesi olmuştur [1]. Yapı çeliği;
endüstriyel binalarda, köprü ve demiryollarında, geçici ve kalıcı zemin altyapı
projelerinde, denizde yapılan dalgakıranlarda, gemi inşa yapımı, şehirlerarası
elektrik kabloları taşıyan direklerde, petrol ve gaz kıyı formlarda, çok amaçlı
sosyal tesisler, ticari yapılar, binaya yük indirmeyen çatı katlarında
kullanılmaktadır[1].

Elektrik ark kaynağı, yapı çeliklerinin kaynağında yaygın olarak kullanılan bir
kaynak yöntemidir. Bu kaynak yönteminde, kullanılan elektrotların örtüsü ve
yapısı, kaynak dikişinin mekanik özellikleri üzerine önemli etkiye sahiptir.
Kaynaklı bağlantılarında kaynak dikişinin mekanik özelliklerin iyileştirilmesi için
değişik tipte örtülü elektrotlar kullanılmaktadır.Bunlardan en fazla kullanılanları
ise rutil ve bazik örtülü tip elektrotlardır[2, 3].
 
Elektrik ark kaynağında kullanılan rutil elektrotlar, kaynak dikişini tamamen örten
oldukça kalın çabuk katılaşan bir cüruf oluştururlar. Cürufun özellikleri örtüyü
meydana getiren maddelerin miktarı ve cinsine bağlıdır. Kaynak anında metal
geçişi bir akış halindedir. Kaynak yaparken yüksek sıcaklık nedeniyle cüruf ve
metal çok akışkan hale geldiğinden yatay ve oluk pozisyonunda kullanılırlar.
Kaynak anında şiddetli karbon ve manganez yanması oluşturduğundan düşük
karbonlu çeliklerin kaynağı için çok elverişlidir. Fakat, kaynak metali ve cürufu
çok akıcı olduğundan bu tip elektrotların aralık doldurma yeteneği iyi değildir.
Bazik elektrotlar ise,  bütün kaynak pozisyonlarında kullanılabilirler. Aralık
doldurma kabiliyetleri çok iyidir. Bu elektrotlarla yapılmış olan kaynak dikişleri
gayet iyi mekanik özelliklere sahiptir. Bunlar bileşimleri bilinmeyen karbonlu ve
az alaşımlı çeliklerin kaynağında kullanırlar[4, 5].

Bu çalışmada, 8 mm kalınlığında 200 mm x 200 mm ebatlarında St–37, St–52 çelik
sac levhalar kullanıldı. Kaynak parametreleri ise, kaynak akımı, kaynak ilerleme
hızı rutil ve bazik elektrot kullanılarak sac levhalar bindirme pozisyonunda kaynak
edildi. Hazırlanan numunelerdeki kaynak hataları tahribatsız muayene
yöntemlerinden radyografik muayeneye tabi tutularak incelenmiştir. Daha sonra
numunelerden çekme deneyi için numuneler hazırlayıp çekme testi yapılmıştır.

2. MALZEME VE YÖNTEM
2.1.Malzeme
Deneylerde Şekil 1.'de görülen; 8 mm kalınlığında 200 mm x 200 mm ebatlarında
St–37, St–52 malzemeler örtülü elektrot kullanılarak bindirme pozisyonunda
kaynak edilmiştir. Kullanılan ana malzemelerin kimyasal kompozisyonu
Çizelge 1.’de ve mekanik özellikleri Çizelge 2.’de verilmiştir.

Şekil 1 Kaynak Edilecek Numuneler

 Çizelge 1 Kullanılan ana malzemelerin kimyasal kompozisyonu

 Çizelge 2 Kullanılan ana malzemelerin mekanik özellikleri

2.2. Yöntem
Bu kaynak yönteminde, kaynak parametresi olarak şunlar seçildi;
Akım: 120 Amper,
ilerleme hızı: el ile
Elektrot çapları: 2,5 mm
Kullanılan elektrotlar ise bazik ve rutil’dir.. Kaynakta kullanılan elektrotların
kimyasal bileşimi Çizelge 3 de verilmiştir

Çizelge 3 Kaynakta kullanılan elektrotların kimyasal bileşimi

Kaynak yapmadan önce, kaynak için hazırlanan numunelerin çapakları taş ile
temizlendi ve daha sonra tel fırça ile numune üzerindeki oksit ve pas v.s.
temizlendi. Kaynaktan önce tüm test parçalarının uygun ebatlarda puntalanması
yapılmıştır. Kaynak işlemi öncesinde elektrotların nemini almak için kaynak
yapılacak elektrotlar, 120 0C de fırında 1 saat süreyle kurutuldu. Kaynak
işleminde doğru akım (DC) kaynak makinesinde kullanıldı ve kaynak makinesinin
akım şiddeti 120 Amper olan seçildi. Numunelere çift taraflı bindirme kaynak
işlemi yapıldı. Numunelere kaynak yapılırken, kaynak elektrotu tutma açısı
700–800 seçildi ve kısa aralıklarda kaynak çekme işlemi gerçekleştirildi. Bu kısa
aralıklarda kaynak çekilmesinin amacı, kaynakcürufunun, kaynak metaline
nufuziyetini önlemek için yapılmıştır. Kaynaktan sonraoluşan cüruf ise tel
fırçayla temizlenmiştir. Kaynaklı parçanın Şekil 2 de gösterilmiştir.
 

Şekil 2 Bindirme Kaynağı Yapılmış Deney Numunesi

2. 2. 1. Çekme Deneyi Numunelerinin Çıkartılması
Kaynak işleminden sonra numuneler, normal soğuma koşullarında açık
havada soğumaya bırakılmışlardır. Soğumuş numuneler tahribatsız muayene
yöntemlerinden radyografik teste tabi tutulmuştur. Daha sonra bu numunelerden
EN–288-3’e uygun çekme deney numuneleri hazırlanmıştır(Şekil 3).
Kaynaklı bağlantılara kesme makaslama deneyi, uygulayabilmek için çıkartılan
deney numunelerinin çekme doğrultusu boyunca aynı kalınlıkta malzeme kaynak
edilmiş ve daha sonrada çekme-makaslama deneyi uygulanmıştır (şekil 4 ve5).

Şekil 3 EN-288-3’e Uygun Olarak Hazırlana Deney Numuneleri

3. BULGULAR VE TARTIŞMA
Bu çalışmada sertlik ölçümleri ve çekme test sonuçlarında elde edilen değerler
aşağıdaki gibidir;

3. 1 Radyografi sonuçlarının değerlendirilmesi
Radyografi kontrol raporuna göre; bazik elektrotla kaynatılan numunelerde
gözenek grubu, yanma oluğu kaynak hataları gözlenmiştir. Rutil ile kaynatılan
kaynaklı yapının içersinde yapışma noksanlığı, nüfuziyet noksanlığı yanma
oluğu olduğu gösterilmektedir(Çizelge 4 ve 5.)

 Çizelge 4 Radyografik Kontrol Raporu(Bazik elektrot için)

 Çizelge 5 Radyografik Kontrol Raporu (Rutil elektrot için )

3. 2. Kaynaklı bağlantıların çekme test sonuçlarının hesaplanması
Kesme-makaslama deneyi için hazırlan 30 mm x 350 mm x 8 mm boyutlarındaki
kaynaklı numuneler(şekil 4 ve 5), 20 ton kapasiteli çekme makinesinde çekme
testinetabii tutuldu. Her çekme testi için üçer adet çekme numunesi hazırlandı ve
bu çekme testleri sonuçları çizelge 6.’ de verilmiştir.

 Çizelge 6 Çekme test sonuçları

Bindirme pozisyondaki bağlantıların kesme-makaslama gerilmelerini hesaplamak
için, kaynaklı bağlantıların çekme testleri sonuçlarından maksimum kopmak
kuvveti (çizelge 6) kullanılarak aşağıdaki bağıntılar yazılabilir;

Şekil 4 Bindirme pozisyonunda kaynak

Şekil 5 Bindirme pozisyonunda kaynağın üsten görünüşü

                                                                                        (1)
                                                                                                                     
               

                                                                                               (2)
   

          
Burada;
 F: kaynağı koparmak için gerekli maksimum kuvvet(çizelge 5), b: çekme
makaslamaya maruz kalan kaynaklı numunenin genişliği ve s: Kaynak edilen
malzemenin kalınlığıdır. lk : temiz kaynak boyudur.

3.2. 1. Bazik elektrotla kaynatılan kaynaklı numuneler;

    (3)

                                                                                                                    
   (4)

          (5)

                                                                                                         
3. 2. 2. Rutil elektrodla kaynatılan kaynaklı numuneler;

     (6)

         (7)

        (8)

4. SONUÇLAR
1- Radyografik inceleme raporuna göre(Çizelge 4 ve 5.), bazik elektrotla kaynak
yapılmış parçalarda gözenek grubu, yanma oluğu gibi kaynak hataları mevcuttur.
Fakat bu kaynak hataları standart değerler içerisinde olduğu görülmektedir. Rutil
elektrotla kaynatılmış parçalarda gözenek, yanma oluğu, gaz kanalları gibi kaynak
hataları mevcuttur. Fakat bu kaynak hataları standart değerler dışında olduğu
görülmektedir.

2- Numunelere tahribatlı muayene yöntemlerinden çekme testi uygulanmıştır.
Çekme-makaslama deneyi test sonuçlarına göre bazik elektrot ile kaynaklı
bağlantılarda kopma ısı tesiri altındaki (ITAB) bölgeden olurken rutil elektrotla
yapılan kaynaklı bağlantılar kaynak bölgesinden olduğu tespit edilmiştir.
3- Rutil örtülü elektrotlarla yapılan kaynağın çekme-makaslama test sonuçlarına
göre bazik örtülü elektrotlarla yapılan kaynağa göre çekme-makaslama
gerilmelerinebir azalama mevcuttur(denklem 3-8). Bu azalma kaynak bölgesinde
mevcut olan gözeneklilik, yanma olukları gaz boşlukları gibi kaynak hatalarından
olduğu kanaatindeyiz

5- Bazik elektrotla kaynaklı numunelerdeki çekme-makaslama mukavemetindeki 
artışı elektrot içerisinde bulunan alaşım elementi olan Mangan miktarındaki artışa
bağlı olduğu söylenebilir[15]. Bilindiği gibi bir çelik içerisindeki alaşım elementi
Mangan artması malzemenin tokluğunu arttırmaktadır. Bundan dolayı da bazik
elektrotlar ile yapılan kaynaktaki çekme-makaslama mukavemetini artmış olabilir
kanaatindeyiz.

KAYNAKÇA

[1] Şık, A., “Mıg/Mag Kaynağı ile Kaynatılan Çelik Yapılarda Koruyucu Gaz
KarışImlarının Mekanik Özelliklere Etkilerinin Araştırılması” Trakya Univ J Sci,
8(1): 55–60, 2007

[2] Kaluç. E., “Kaynak Teknolojisi El Kitabı Cilt 1”,Kocaeli, (2003).

[3] Anık S., “Örtülü Elektrod ile Elektrik Ark Kaynağı” Gedik Holding

[4] Anık, S. Tülbentçi, K. Kaluç, E. “Örtülü Elektrod ile Elektrik Ark Kaynağı”,
Gedik Holding Yayını, istanbul, (1991).
[5] Vural M., Kaynak ve Birleştirme Teknolojisi, imal Usulleri Ders Kitabı, i.T.Ü,
 (2003).

[6] Güleç, Ş., “Malzeme Bilgisi Ders Notları” i.T.Ü, (1984)

Eyüp ÖZKIRMAZ ve ibrahim SEViM

mail:isevim@mersin.edu.tr

 Mersin Üniversitesi Çiftlikköy Kampüsü, Mühendislik Faklültesi Makine
Bölümü, 33343 Mezitli/MERSiN