Alüminotermit Ray Kaynağı Yöntemi (TS EN 14730)
Demiryolunda kullanılan rayları çeşitli kaynaklı birleştirme yöntemleri mevcuttur. Bunlardan ülkemizde TCDD tarafından kullanılan kaynaklı birleştirme yöntemleri şunlardır.
- Alimünotermit ray kaynağı
- Demiryolu rayları yakma alın kaynağı (Elektrikli direnç kaynağı)
- Dolgu ve birleştirme kaynağı (Elektrik ark kaynağı)
Uygulamada çeşitli uzunluklarda demiryolu raylarını (TS EN 13674-1 Vignole demiryolu rayları) dışardan bir malzeme kullanılarak ray başları ile kullanılan malzeme eritilerek yapılan özel bir kaynaklı birleştirme yöntemidir.
Kaynak tekniği açısından Alüminotermit ray kaynağının bir döküm kaynağı olduğu asla unutulmamalıdır. Bu yüzden ilgili termit malzemesinin kalitesi, pota ve kullanılan ekipmanların temizliği ve kaynakç personeli faktörü çok önem arz etmektedir.
Bu yöntemde dışardan eklenen malzeme Demiroksit, Alüminyum ve diğer metal döküm elementlerinin karışımından oluşan ve Termit denilen kum halindeki bu malzemelerden oluşmaktadır. Kaynak yapılmadan önce iki ray alnı arasında belirli bir boşluk bırakılır. Bu boşluk termit denilen ergiyik malzeme ile ray profiline uygun kalıplarına göre eritilir.
Termit malzemesine kaynak esnasında ısı verildiğinde Alüminyum(Al) demiroksit ile reaksiyona girerek 2500oC ısınan bu reaksiyonda ray başları da eridiği gibi oluşan kaynak havuzunda Alüminyum oksit bileşenleri yoğunluk farkından dolayı yüzeye çıkacak olup çelik eriyiği ise tabana çökecektir. Bu tepkime 16-30 saniye aralığında sürebilmektedir. Ray spektralinde istenmeyen Al yüzeyde kaldığı için fazlalık olarak kaynaktan sıyrılmaktadır. Al ray içide belirli bir oranda kalması kırılganlığı arttıran önemli bir etmendir.
Alüminotermit Ray Kaynağı öncesinde dikkat edilmesi gereken hususlar:
Her kaynak yönteminde olduğu gibi kaynak kalitesini etkileyen birçok faktör bu yöntem içinde yapılması zorunluluktur.
Termit kaynağının bir döküm kaynak yöntemi olması nedeniyle 2500oC gibi yüksek bir ısı girdisi olduğu unutulmamalıdır. Bu ısı girdisi ile diğer yöntemlere nazaran soğuma süresi farklı olacaktır Baz alınacak sıcaklık değerlerinde ölçülen ray sıcaklıkları dikkate alınır.
Kaynak öncesi hazırlıklar
Kaynak bölgesinin ve ray alnının temiz olması önemlidir. Özellikle yağ, su, pas, boya vb. malzemeler kaynak kalitesini önemli ölçüde düşürür. Yağışlı havalarda kaynak yapılmaz. Çünkü ray ıslaktır. Kaynak yapılırken yağmur başlasa bile kaynak bölgesi yağmurdan korunur.
Ray sıcaklığı 0oC altında ölçülmüş ise ön ısıtma kesinlikle yapılmalıdır. Bu sıcaklıktan ray başlarına doğru 50 cm’lik her iki yöndeki alan ortam sıcaklığına kadar ön ısıtma yapılabilir. (Örneğin 50oC). Daha aşağıdaki ray sıcaklıklarında (-10oC ) kaynak yaparken kaynağın hemen ardından yapılan sıyırma veya ön taşlama sonrasında soğumayı yavaşlatmak için koruma tüneli veya koruma battaniyeleri kullanılabilir.
Isıl işlem uygulanarak üretilen aşınmaya dayanıklı R350HT, R320 Cr raylar için 100C altındaki ray sıcaklıklarında kaynak yapılması tavsiye edilmez.
Yanma ve hasarlanma sorununun oluşmaması için kaynağa yakın iki traversinde plastik seletleri çıkarılmalıdır.
Kaynaklanacak ray başlarının düzgün geometriye sahip olması ve ezilmemiş olması gerekmektedir. Ayrıca kaynaklanacak ray uçlarını yağ, kir, pas ve boya gibi kalıntılardan uzak olmalıdır. Cebire delikleri mümkün olduğu kadar olmamalıdır. Eğer varsa kaynak noktasından delik merkezine kadar en az 15 cm mesafede olmasına özen gösterilmelidir. Ray uçlarına yakın bölgelerde herhangi bir ısıl işlem veya kaynak yapılmış olmamalıdır.
Yapılacak termit kaynağında ray başlarının traversin tam ortasına denk gelmesi sağlanır. Eğer gelmiyorsa en az 10 cm yaklaşılabilir. Ayrıca kalıp bağlanacak yerdeki balast açılarak kalıbın bağlanması sağlanır.
Rayları kaynağa hazırlarken kesme işlemi alevle kesme yapılırken dikkat edilmelidir. Kesilen bölgeye ideal olan 20 cm de kaynak yapılabilir. Özel sertleştirilmiş raylarda ise alevle kesme zorunlu koşullar dışında yapılması tavsiye edilmez.
İki ray arasındaki kaynak boşluğu verilecek termit miktarı ve prosedüre göre farklılık gösterecektir Bu konuda firma katalogları dikkate alınmalıdır.
Dkkat edilecek hususların ardından kaynak yapılacak raylar teraziye alınır.
Doğrultma hazırlığı
Kaynak yapılmadan önce ray uçlarının doğrultusunun ayarlaması yapılarak raylar belirli toleranslarla sabitlenir.
Kaynak yapılacak ray uçlarındaki dikeyden eksen kaçıklığı ne fazla 2 mm olmalıdır. Sabitleme raya seletlerin altından destek verilerek sabitlenir. Sabitleme yapılarak ölçü aleti olarak 1 metrelik mastar kullanılır.
Öncelikle mantar kısmının hizalaması yapılır. Mantar kısmındaki seyir yüzeyi önemlidir. Yapılacak ray mantar hizalamasında seyir yönü dikkate alınmalıdır. Seyir ekseninden 1 metrelik mastar ile hizalama kontrol edilir. Hizalama mümkün olduğu kadar farkın 0,5 mm den az olması sağlanır.
Ray iç yanağında yani ray ekseni üst noktasından 14 mm aşağıdaki hizalama gene 1 metrelik mastar ile ölçülür. Ancak burada ray kısmen şişirilir. Mastarın 1 metrelik uçlarında 0,5 mm boşluk bırakılması sağlanır. Özellikle kurplarda bu durumun sağlanması zor olacağından yolun bir kısım bağlantı elemanlarının sökülmesini gerektirecektir.
Hizalama sonrasında burulma kontrolü önemlidir. Özellikle taban kenarlarında burulma oluşturulmamaya dikkat edilir. Bu durum rayın atalet momentini değiştireceğinden rayı kullanım durumunda istenmeyen burulmalara gerilmelerine (shearing stress) maruz kalacaktır. Dolayısıyla izin verilen burulma miktarı 2 mm’dir. Burulma dolayısıyla üç nokta ve eksenden ölçülür. Ölçüm için özel geliştirilmiş kademe mastarı veya 1 metrelik mastarlar kullanılabilir.
Yolda yapılacak kaynaklarda iki rayın mantarlarında aşınma miktarları farklılık gösterecektir. Düşeyde oluşan aşınma farkı 2 mm den fazla ise tabandan hizalama yapılarak mantar üstünde oluşacak yükseklik farkı taşlama ile hizalamaya çalışılmalıdır.
Kaynak Sonrası İşlemler
Kaynak sonrası kaynak soğumadan ray derhal sıyırma aparatı takılarak kaynak kordonu sıyrılmalıdır. Sıyırma işleminde kaynak kordonunun yüksekliği ortalama 1 mm olması istenir. Bu değer ince taşlama için daha ekonomik bir durum sağlar. Ayrıca yapılan tecrübeler gereğince yaklaşık 0,5 mm kadar kaynak merkezinin kendini çektiği gözlemlenmiştir.
Sıyırması yapılan kaynak oda sıcaklıklarına düştüğünde ince taşlamasına başlanabilir. İnce taşlama mümkün olduğunca kaynak bölgesine yapılır. Rayın taşlaması yapılmamalıdır. Eğer düzgünlüğü sğlanmak isteniyorsa toplam taşlama boyu 1 metreyi geçmemelidir.
1100 Kalite raylar R320Cr raylar için sıyırmadan hemen sonra soğutmayı yavaşlatgmak gerekebilir. Bunun için ray sıcaklığı 400 dereceye kadar düşene kadar bir koruyucu ile yavaş soğutma uygulanmalıdır.
Mantarı sertleştirilmiş olan özel raylar 350HT vb. raylar kaynak esnasında sertlik özelliklerini kaybederler. Bu yüzden perlitleme denilen işleme tabi tutulur.
Perlitleme işleminde raya belirli bir ısı verilerek kapalı bir koruyucu ile soğumaya bırakılır. Perlitleme prosedürü o ray için özeldir. Ray cinsine göre parametre oluşturulmalıdır. Bu sadece mantarı sertleştirilmiş rayların özelliği korunmuş olur.
Perlitleme işleminden sonra tekrar kaynak profili ölçümü yapılmasında fayda vardır.
Elvan ARSLAN 
Yorum bırakın