Elektrot Seçimi ve Tutma Açısı

Konu Anlatımı

Elektrot Seçimi ve Tutma Açısı

Elektrot kaplı ark kaynağında kalite, iki kararın doğru verilmesine bağlıdır: hangi elektrotun kullanılacağı ve elektrotun nasıl tutulacağı. Yanlış elektrot tipi dikişin mekanik özelliklerini değiştirir; yanlış tutuş açısı ise birikim şeklini ve cüruf davranışını bozar. Bu nedenle seçim ve tutuş, yöntem kadar titizlikle ele alınır.

1. Elektrot Tipleri ve Kaplama Amacı

Elektrotun çekirdeği ile kaplaması arasında kutuplar arası bir bağlantı bulunur; kaplama, ark oluşumunu kolaylaştırır, kaynak bölgesini koruyacak gazı sağlar ve işlem sonunda uzaklaştırılacak cüruğu oluşturur. Rütil oranı yüksek elektrotlarda cüruf çabuk katılaşır, kolayca sıyrılır ve geniş dikiş verir. Bazik (düşük hidrojenli) elektrotlar az su oluşturur, çatlak duyarlılığı düşük bağlantılarda tercih edilir ve genellikle akışkan cüruk verir. Selülozik elektrotlar ise çoklu konumlarda dikey ve tavan işlerinde kullanılabilen kolay alevli yapıdadır.

• Rütil elektrot: geniş ve temiz görünümlü dikiş, kolay cüruf temizliği.
• Bazik elektrot: düşük çatlak riski, mekanik özellik gerektiren taşıyıcı bağlantılar.
• Selülozik elektrot: dikey ve tavan konumunda çalışabilirlik.
• Elektrot tipi, ana malzemenin cinsine ve beklenen dikiş özelliklerine göre seçilir.

2. Elektrot Çapı Seçimi

Çap seçimi parça kalınlığı ve dikiş genişliği ile ilişkilidir. İnce levhada küçük çaplı elektrot, düşük akımda çalışabilir ve ısı birikimini sınırlar; kalın kesitte ise yetersiz çap tek geçişte tam nüfuz sağlayamaz, çok sayıda geçiş gerekir. Seçilen çap, elektrotun taşıyabileceği akımla da uyumlu olmalıdır; akım kapasitesi aşılırsa elektrot çabuk erir, dikiş yanar ve çevresinde gözenek oluşur.

3. Tutma Açıları ve Elektrot Konumu

Elektrotun iş parçasına göre oluşturduğu açıya iş açısı, ilerleme yönüyle yaptığı açıya ise seyir açısı denir. Tutuş, parçanın konumuna ve istenen dikiş şekline göre ayarlanır. Elektrot birleşim yeri önünde kısa bir bölüm havada tutulur; fazla öne eğilmek cüruğu birikimin üzerine getirip dikişi bozar. Dikey ve tavan işlerinde sınırlı hareketli elektrotlar ve farklı tutuş biçimleri kullanılır. Dikiş ilerletilirken elektrot düz itilir ve hafif salınım hareketiyle birikim düzleştirilir.

4. Dikkat Edilecekler

• Elektrot tipi ana malzeme ve konumla birlikte değerlendirilir; ambalajdaki renk kodu ipucu verir.
• Nemlenmiş elektrot kullanılmaz; kurutma fırınıyla kurutulan ürün bekletilerek soğutulur.
• Cüruf düzenli aralıklarla temizlenir, dikiş üzerinde bırakılmaz.
• Elektrotu parçaya değdirerek çakmak yasaktır; kısa devre ve yanık yaratır.

Özet

Elektrot seçimi ana malzemenin cinsine, parça kalınlığına ve beklenen mekanik özelliklere göre yapılır. Rütil elektrotlar temiz ve geniş dikiş verir, bazik elektrotlar düşük çatlak riski sunar, selülozik elektrotlar dikey ve tavan konumunda çalışabilir. Çap seçimi kalınlık ve dikiş genişliğiyle uyumlu olmalı, akım kapasitesi aşılmamalıdır. Tutma tarafında iş açısı ve seyir açısı doğru ayarlanır, elektrot kısa tutulur ve çakma yapılmaz. Cüruf düzenli aralıklarla uzaklaştırılır ve nemli elektrot kullanılmaz.

Elektrot Tipi, Çap Seçimi ve Tutma Açısının Etkisi

Elektrot kaplı ark kaynağında kalite, iki kararın doğru verilmesine bağlıdır: hangi elektrot kullanılacak ve nasıl tutulacak. Kaplama tipi, dikişin mekanik özelliklerini belirler. Düşük alaşımlı elektrotlar yüksek süneklik verir ve darbeye dayanıklı dikiş oluşturur.

Elektrot çapı, uygulanacak akımla uyumlu olmalıdır; ince elektrot yüksek akımda aşırı ısınır ve yapışır. Tutma açısı dikişin ark yönüne göre değişir; yanlış açı, gaz korumasını bozarak porozite (küçük gaz boşlukları) oluşturur. Elektrot kurutulmuş olmalıdır.

Günlük Hayattan Bir Örnek

Kaynak dikişinde küçük gaz boşlukları görüldü. İncelendiğinde elektrotun ıslak olduğu ve geri (dar) kaynak yönünün seçilmediği belirlendi. Elektrot kurutulduğunda ve dikiş genişletildiğinde porozite giderildi.

Ne Öğreneceğiz

Bu konu, bir kaynak işinde seçilen elektrotun neden seçildiğini, çapın ve tutma açısının dikiş üzerindeki etkisini açıklar. Konuyu bitiren öğrenci; elektrot kodu okuyup doğru sınıfı seçebilmeli, çapı kalınlığa göre belirleyebilmeli, tutma açısını ve elektrot sapmasını doğru uygulayabilmeli ve dikiş kusuruna bakıp hangi seçim hatasına bağlanabileceğini gerekçesiyle söyleyebilmelidir.

• Elektrot nedir, neyi yapar: elektrot hem birleştirilecek parçayı hem de birleştirilecek doldurma malzemesini taşıyan bir çubuktur. Kaynak sırasında çubuk erir, oyulur ve dikişin doldurma kısmını oluşturur.
• Elektrotun dört sınıfı: rutil (kısa ark, iyi görsel), bazik (derin nüfuz), selüloz (uzun ark, dikey ve dış mekân), paslanmaz (krom-nikel bağlayıcı).
• Çap seçimi: elektrot çapı, kaynaklanacak kalınlığa bağlıdır. Genel kural, elektrot çapının kaynaklanacak kalınlığa yakın seçilmesidir; ince sakta ince elektrot, kalın sakta kalın elektrot.
• Kaplama (kaplama tabakası) nedir: her elektrotun metal gövdesi, pişirme sırasında kimyasal olarak buharlaşan bir tabakayla kaplıdır. Bu tabaka arkı oluşturur, havayı korur ve dikiş metalini kirletmeden arındırır.
• Tutma açısı: elektrot kaş çizgisine dik tutulduğunda birleşim ağız kenarına daha çok, 10–20° öne eğimli tutulduğunda ise birleşim tabanına daha çok isı götürülür.
• Elektrot sapması: özellikle bazik elektrotlarda elektrot, dikiş boyunca hafifçe ileri geri hareket ettirilerek kıvılcım dağıtılır.

Konunun ölçülebilir hedefi şudur: 6 mm'lik bir çelik levha için 3,2 mm'lik rutil elektrot seçip, tutma açısını ve sapma hareketini bir atölye resminde gösterebilmek. Bunu yapabilen öğrenci, elektrot seçimini tahminle değil gerekçeyle yapabilir.

Ön Bilgi

Elektrot seçimi yapabilmek için beş ön bilgi gerekir.

Birincisi, ark oluşumunun mantığı. Kaynak makinesinden gelen doğru akım, elektrot ile iş parçası arasında 1–3 mm'lik bir boşlukta (ark uzunluğu) iplik şeklindeki bir sütunda atlar. Bu sütun sıcaklığı yaklaşık 6000–10000 °C'dir. Elektrotun erimesi ve iş parçasının ergimesi bu sütunun ısısıyla olur. Elektrotun kodu sadece bir etiket değildir; kaplama maddesinin ve bağlayıcının davranışını tanımlar.

İkincisi, dört elektrot sınıfı ve özellikleri.

• Rutil (E 6012, E 6013): kaplamadaki titanyum kılıfı sayesinde kısa bir ark oluşturur, havuz çabuklaşır, dikey ve yatay kaynakta rahatlık sağlar. Görseli temizdir; dikey ve tavan kaynağında diğerlerine göre üstündür.
• Bazik (E 7016, E 7018): kaplamadaki demir tozu, nüfuzu derinleştirir. Kaynak dikişi dar ve dikdogonaldir. Ancak kaplama suya ve nemli ortama duyarlıdır, kullanılmadan önce fırında bekletilmesi gerekir.
• Selüloz (E 6010): kaplamada selüloz ve su bulunur. Uzun, fırlayıcı bir ark verir; bu özelliğiyle dikey ve tavan kaynağında rulo serbestliğini artırır. Dikiş yüzeyi kaba kalır, toz ve duman fazladır.
• Paslanmaz (E 308L): kaplaması krom-nikel içerir; kaynak dikişi paslanmaz metalin yapısını korur. Fırında kurutma şarttır.

Üçüncüsü, çap ile doldurma kapasitesi arasındaki ilişki. Her elektrotun bir dakikada eriyebildiği metal miktarı vardır. Bu miktar çapla doğru orantılıdır; 2,5 mm elektrot, 3,2 mm elektrotun yaklaşık yarısı kadar metal taşır. Bu nedenle kalın levhayı ince elektrotla kaynatmaya çalışmak, dikişi yavaşlatır ve ısıyı biriktirir.

Dördüncüsü, tutma açısının ısı dağılımına etkisi. Elektrot dikey konumda tutulursa ark parçanın dik yüzeyine, öne 10–20° eğilirse ark parçanın dibine yönelir. Dikey kaynakta elektrot aşağı doğru kırılarak yaklaşık 70–80° açıyla tutulur ve kaynak aşağıdan yukarı doğru ilerletilir.

Beşincisi, elektrot sapması. Özellikle bazik elektrotlarda, elektrot ileri-geri hareket ettirilmezse sıvı kaynak havuzu tek noktadan arz edilir; bu hem kaynakçının elini zorlar hem de soğuma çatlağı riskini artırır. Sapma hareketi, havuzdaki sıcak metalin her noktaya eşit dağılmasını sağlar.

İleri Örnek — Aynı İşte Üç Elektrot, Üç Farklı Sonuç

Bir atölyede 8 mm kalınlığındaki yapısal çelik bir kiriş, birleştirilmek üzere atölyeye getirilmiştir. Kaynak dikey konumda yapılacaktır. İş, üç ayrı deneme parçasıyla denenmiş ve şu sonuçlar kaydedilmiştir.

Deneme 1 — Rutil elektrot (E 6013), 3,2 mm. Akım 130 A, kısa arc, dikey kaynakta kolay tutulmuştur. Ancak gözle incelendiğinde dikişin kenarları arasında çentiklenme görülmüştür. Çentiklenmenin nedeni, dikey konumda aşağı akan sıvı metalin kenar boşluğunu doldurmasıyla oluşan sivri sınır ve bu sınırın soğumasıyla oluşan gerilmedir. Rutil elektrot kısa ark verdiği için kaynakçı dikkati dikey akışta tutmuştur.

Deneme 2 — Bazik elektrot (E 7018), 3,2 mm. Akım 150 A ayarlandığında dikey kaynak ilerlemesi rahatladı. Dikiş, kenar boşluğunu düzgün doldurdu; çentiklenme görülmedi. Ancak elektrot dikey konumda elektrot devrinin dönüşü yüzünden sağ kenara doğru kaçma eğilimi gösterdi. Bu nedenle elektrot sapması daha sık ve yatay eksende uygulandı ve kaynakçı bu yüzden daha yavaş ilerledi. Dikişin derinliği ölçüldüğünde nüfuzun yeterli olduğu görüldü.

Deneme 3 — Rutil elektrot (E 6012), 2,5 mm. Deneme 1 ile aynı aileye ait ama daha kısa ark elektrotu. Akım 110 A'da dikey akış rahatladı; fakat 8 mm kalınlıkta ince elektrot doldurma kapasitesi yetersiz kaldığından her geçişte az metal birikti. Dikişin birleşim derinliği ölçüldüğünde beklentinin altında çıktı ve çok sayıda geçiş gerekti. Bu deneme, elektrot çapının kalınlığa göre seçilmesi gerektiğini gösterdi.

Sonuç. Bu üç deneme tek bir soruyu gösterir: elektrot seçimi yalnızca malzeme için değildir; konum, kalınlık ve dikey kaynak tekniği birlikte değerlendirilmelidir. 8 mm dikey iş için bazik sınıf, 3,2 mm çap ve sık sapma hareketi doğru kombinasyondur.

Ayrıca öğrencilerin sık yaptığı bir hesap hatasına dikkat: bazik elektrotun verimliliği rutilden yüksektir. 3,2 mm bazik elektrotta 150 A ile bir dakikada yaklaşık 45 g metal taşınırken aynı çaptaki rutil elektrotta 130 A ile bu değer ancak 32 g civarındadır. Verimlilik yüksekse aynı birleşimi bitirmek için daha az geçiş yeterlidir, geçiş sayısı azalınca da çarpıklık riski düşer.

Kendini Dene

Cevaplarını önce yaz, sonra parantez içindeki bilgiyle karşılaştır.

S1. 3 mm'lik sanda dikey kaynak yapılıyor. Tercih edilecek elektrot sınıfı neden selüloz veya rutil?
(Uzun ve fırlayıcı arcı rulo serbestliği sağlar; rutil kısa arcıyla dikeyde kontrol kolaydır. Bazik dikeyde zordur.)

S2. 10 mm kalınlığındaki çelik için hangi çap seçilir ve neden?
(4,0 mm. Kural: elektrot çapı ≈ sac kalınlığı. İnce elektrot bu kalınlıkta doldurma kapasitesi yetersiz kalır ve çok geçiş gerektirir.)

S3. 3,2 mm bazik elektrotun uygulanabilir akım aralığı nedir?
(100–170 A.)

S4. Rutil elektrotta polarite nasıl ayarlanır?
(Doğru (+) elektrot ucunda, iş parçası eksi kutupta.)

S5. Elektrot çok dik tutulduğunda dikiş nasıl olur?
(Isı üst kenara yüklendiği için dikiş sığ ve geniş kalır; birleşim tabanında nüfuz eksik olabilir.)

S6. Bazik elektrot kullanıldığında neden fırında bekletilir?
(Kaplama nem çeker; nemli kaplama dikişte gözenek ve gaz kusuru yaratır.)

S7. Dikey kaynakta elektrot kırılma açısı yaklaşık kaç derecedir ve kaynak hangi yönde ilerletilir?
(70–80°; kaynak aşağıdan yukarıya doğru ilerletilir.)

S8. 1,6 mm elektrot 60 A'da dakikada yaklaşık kaç gram metal taşır?
(Yaklaşık 8 g.)

S9. Dikiş kenarlarında çentiklenme görülüyorsa ilk olarak hangi seçim gözden geçirilmelidir?
(Tutma açısı ve elektrot sınıfı. Yanlış eğimde ısı kenara biner ve sivri sınır soğuyunca çentik oluşur.)

S10. Aynı çaptaki bazik ve rutil elektrotu karşılaştırın: bazik elektrotun verimliliği yüksekse bu neyi etkiler?
(Daha az geçişle birleşim tamamlanır; geçiş sayısı azalınca toplam ısı girdisi ve çarpıklık riski azalır.)

Karşılaştırma Tablosu

İlk tablo, dört yaygın elektrot sınıfını tek satırda karşılaştırır.

İkinci tablo, elektrot çapının uygulanabilir akım aralığını ve ince-orta-kalın sacla uyumunu gösterir.

Üçüncü tablo, tutma açısının dikiş üzerindeki etkisini özetler.

Adım Adım Çözülmüş Örnek — 6 mm Levha için Elektrot Seçimi ve Uygulama

Verilen: 6 mm kalınlığında S235 yapısal çelik birleştirilecek, konum yatay, ortam kapalı ve nem oranı normal.

1. Malzeme sınıfını belirle. S235 düşük karbonlu yapılandırılmış çeliktir (%0,10–0,20 karbon). Kaynak kırılganlaşma riski düşüktür; bu nedenle rutil sınıf yeterlidir. Karbon oranı %0,30'u aşsaydı bazik sınıf tercih edilirdi.

2. Konumu belirle. Konum yatay ve düz; bu konumda hem rutil hem bazik elektrot kullanılabilir. Dikey olsaydı selüloz veya rutil öncelikli olurdu.

3. Kalınlığa göre çap seç. Genel kural: elektrot çapı ≈ kaynaklanacak kalınlık. 6 mm için 3,2 mm elektrot seçilir. 6 mm kalınlıkta 4,0 mm elektrot da kullanılabilir, ancak o durumda dikiş çapı genişler, toplam geçiş sayısı artar ve iş yavaşlar.

4. Elektrot sınıfını belirle. Kapalı ortam, düşük nem → rutil E 6013 seçilir. Nedeni: kısa ark, tıçınç (spatter) az, dikey yatayda kolay kontrol, dikiş görselinin temiz olması.

5. Akımı belirle. 3,2 mm rutil elektrot için çalışma aralığı 70–150 A'dır. 6 mm sac için ara değer olan 120 A seçilir. Akım üst sınıra çok yakınsa dikiş genişler ve çentiklenme artar; alt sınıra yakınsa nüfuz eksik kalır.

6. Polariteyi belirle. Rutil elektrotta doğru (+) elektrot ucunda, iş parçası (−) kutupta olacak şekilde bağlanır. Elektrotlu doğru kutup, kaplamanın erimesini ve ark oluşumunu destekler. Bazik elektrotta ters polarite (elektrot −, parça +) tercih edilir; 2/3 nüfuz elektrotta kalır ve elektrot daha yavaş erir.

7. Tutma açısını ayarla. Yatay konumda elektrot, kaş çizgisine dik duruma yakın, ancak yatay düzleme doğru 10–20° öne eğimli tutulur. Bu açı, ısının birleşim tabanına gitmesini sağlar. Elektrot çok dik tutulursa isı birleşim üst kenarına yüklenir, dikiş sığ kalır.

8. Sapma hareketini planla. Birleşim boyunca 30–40 mm ilerleme yapılırken, 10–15 mm ilerleme sırasında elektrot 5–8 mm genişliğinde sağa sola hareket ettirilir. Bu hareketle dikiş dikdogonaldir ve kenarlar arası geçiş pürüzsüzdür.

9. Deneme parçasında doğrula. Aynı malzeme ve kalınlıktan bir parça kaynaklanır; dikiş genişliği, kenar düzgünlüğü, çentiklenme ve nüfuz gözle ve cetvelle değerlendirilir. Değerler uygunsa talimata işlenir.

10. Kayıt tut. Elektrot tipi ve çapı, akım, polarite, tutma açısı ve sapma hareketi tutanağa yazılır. Üretimde bu değerler aynen uygulanır.

Özet

• Kaplama tipi mekanik özellikleri belirler.
• Elektrot çapı akım aralığına uygun olmalıdır.
• Tutma açısı ark yönüne göre değişir.
• Yanlış açı poroziteye yol açar.
• Elektrot kurutulmuş olarak kullanılır.

Sık Yapılan Hatalar

1. Elektrotu kurutmamak: Islak elektrot porozite oluşturur ve dikiş zayıflar.
2. Çap ve akımı uydurmak: İnce elektrot yüksek akımda aşırı ısınır ve yapışır.
3. Kaynak yönünü sabitlemek: Dar dikiş gerektiğinde geri yön seçilmelidir.