Elektrik Ark Kaynağı Nedir? Çeşitleri Nelerdir?

Elektrik ark kaynağı metalleri birleştirmek için kullanılan en yaygın füzyon işlemidir. Yoğun ısının uygulanmasıyla, iki parça arasındaki bağlantıdaki metal eritilir ve ara erimiş bir dolgu metaliyle karışmaya neden olur. Metali eritmek için gereken sıcaklık 5000˚C den fazladır. Bu sıcaklık kaynak yapılacak parça ile bağlantı boyunca hareket eden bir elektrot arasında oluşan elektrik arkı tarafından üretilir. Soğuma ve katılaşma üzerine, metalurjik bir bağ olur. Bağlantıdaki son kaynak her iki parçanın metalleriyle aynı mukavemet özelliklerini gösterir.

Ark; kızgın bir katottan dağılan elektronların, yüksek bir hızla anoda doğru sıçramasıyla oluşur. Bu sıçramayla birlikte oluşan çarpma sonunda nötr moleküllerin iyonize olmasına sebep olduğundan dolayı, şiddetli bir sıcaklık yükselmesi gözlenir. Ortaya çıkan toplam enerjinin %85’i ısı ve %15’i de ışık enerjisine dönüşmektedir

Elektrik ark kaynağı çeşitleri 5’e ayrılır. Bunlar:

1. Örtülü Elektrot ark kaynakları,
2. Gaz altı ark kaynakları,
3. Toz altı ark kaynakları,
4. Nokta veya punta kaynakları
5. Elektron ışık kaynaklarıdır.

1. Örtülü Elektrot Ark Kaynakları

Günümüzde en yaygın olarak kullanılan kaynak şeklidir. Bu kaynak şeklinde sıcaklık eriyen elektrod ile kaynak yapılan parça arasında oluşan elektrik arkı sayesinde meydana gelir. Örtülü elektrod, kaynak işlemi sırasında gerekli ilave metali ve ark taşıyıcısı görevlerini üstlenmektedir. Burada oluşan ark sayesinde elektrod eriyip iş parçasına karışır, aynı zamanda örtü maddesi de erir. Eriyen örtü maddesinin çıkardığı gazlar kaynak bölgesini havanın olumsuz şartlarından korur.

Kaynak aktivitesinde kullanılan elektrotlar fabrikasyonda çekirdek kısmının etrafı örtü ile kaplanmış şekilde üretilir ve yüksek sıcaklıkta çekirdeğin eriyerek elektrik arkını doldurması beklenir. Bu sırada söz konusu örtü bu yüksek sıcaklıkta yanarak contanın üzerinde bir tabaka oluşturur. Bu sayede kaynak sonucu oluşan dikiş benzeri yapının içerisinde oksijenin hapsolarak korozyonu önler.

Örtülü elektrod ile yapılan ark kaynak işleminin avantajları;

• Açık ve kapalı istenilen her alanda uygulanabilmesi
• Örtülü elektrodunun alabildiği her pozisyon ve ulaşabildiği her yerde kaynak imkânı
• Örtülü elektrod kaynak makinelerinde kablolar uzatılabilir olduğu için uzak mesafelerde kaynak imkânı
• Birçok kaynak yöntemine göre donanımların taşınabilir ve hafif olması
• Örtü çeşitlerinin fazlalığı sayesinde neredeyse istenilen her tür malzeme ve her kalınlıktaki malzemenin kaynatılabilir olması.

Örtülü elektrod ile yapılan ark kaynak işleminin dezavantajları;

• Kaynak işlemi sırasında örtüden dolayı kaynak metali üzerinde cüruf tabakası oluşmaktadır. Her kaynak pasosundan sonra bu tabakada ki safsızlıkları engellemek için iyice temizlenmesi gerekir buda kaynak işleminin süre bakımından uzamasına sebep olur.
• Sınırlı elektrod boyları da uzun kaynak işlemleri sırasında sürekli elektrod değiştirme ihtiyacı yüzünden kaynak süresini uzatır.
• Örtülü elektrot kaynağında ki metal biriktirme hızı ve verimliliği diğer ark kaynak metotlarına göre daha düşüktür. Bu sebeple her elektrot bittiğinde kaynağın durması gerekir. Bu sebep de kaynak işlemini uzatır

2. Gaz Altı Ark Kaynakları

Gaz altı ark kaynaklarında genellikle argon gazı kullanılır. Bu tip kaynaklarda elektrotun etrafında örtü malzemesi yoktur ve elektrot tabiri caizse çıplak haldedir. Fakat oksijenin kaynakta hapsolmaması için örtü mantığına yine ihtiyaç duyulduğundan bu tür kaynaklarda örtü amacıyla gaz kullanılır ve bu sayede kaynak dikişinin içinde oksijenin hapsolması önlenerek korozyona engel olunmaya çalışılır. Gaz altı ark kaynaklarının eriyen elektrotlarla ve tungsten inert elektrotlarla yapılan 2 farklı çeşidi bulunmaktadır.

3. Toz Altı Ark Kaynakları

Toz altı ark kaynağı çeşitlerinde de yine örtü mantığına ihtiyaç duyulmaktadır. Otomatik bir kaynak çeşidi olan toz altı kaynaklarında yanmaz özellikli bir malzeme elektrotun temas ettiği bölgeye akıtılır ve bu sayede bir çeşit örtü yaratılır. Bu sayede dış ortama ısı ile ışık yayılmaz ve kaynak bölgesinin hava ile ilişkisi kesildiği için korozyon önlenmiş olur.

Bu kaynak yönteminde oluşan ark, otomatik olarak kaynak yerine sürülen elektrot ile iş parçası arasında oluşur ve ayrı bir kanaldan kaynağın yapıldığı alana düşen toz yığını altında işlevini sürdürür. Kaynak arkı toz yığının altında oluşur.
Tozaltı ark kaynağının avantajları

• Kaynak hızının yüksek olmasıyla birlikte, kaynak parametreleri düzgün seçildiğinde hatasız ve güzel kaynak dikişleri elde edilebilir.
• Kaynak tozu kaynak ark kısmını koruduğundan dolayı maske kullanımına ihtiyaç duyulmaz.
• Kaynak sırasında zararlı metal tozlan ve duman çıkarmaz.
• Sıçrama kaybı yoktur.
• Derine işleme kabiliyeti iyi olduğundan dolayı daha dar ve daha derin kaynak pozisyonlarında rahatça kaynak yapılabilir.
• Kaynak tozu, kaynak dikişinin özelliklerini değiştirecek şekilde ayarlanabilir. Bu şekilde ucuz ve alaşımsız bir elektrotla alaşımlı bir toz kullanarak istenilen özelliklere sahip daha ekonomik kaynak dikişleri oluşturulabilir

4. Nokta veya Punta Kaynakları

Kaynak mantığı düşünüldüğü zaman kaynatılacak parçalar arasında bulunan arkta elektrik akımının olması beklenir. Bu tür kaynak çeşitlerinde oluşan akımın yarattığı direnç kullanılır. Kaynatılacak iki parçanın uçları üst üste konulur ve iki elektrot arasından geçen elektrik akımının yarattığı yüksek ısı yardımıyla parçaların birbirine değdiği noktalar basınçla kaynaştırılır.

5. Elektron Işın Kaynakları

Bu kaynak türünde elektron tabancası kullanılır ve enerji tamamen bir alana yönlendirilerek çok yüksek sıcaklıklara ulaşılır. Bu sayede kaynak bölgesinde metal ergitmesi gerçekleştirilir.