Sürtünme Karıştırma Kaynağı Uygulama Alanları

Sürtünme karıştırma kaynağı ilk bulunduğu yılları takiben özellikle alüminyum ve alüminyum alaşımlarının levha, ekstrüzyon ürünlerin, döküm alüminyum parçaların yaygın kullanıldığı endüstri alanlarında kullanıma girmiştir. Bu endüstri alanlarının başında gemi yapım, raylı taşıt yapım, havacılık ve uzay, zırhlı yapım endüstrileri gelmektedir. İlerleyen uygulamalarda otomotiv endüstrisi, kimya ve petrokimya endüstrileri, nükleer endüstri alanlarında kullanılan bazı parçaların ve ekipmanların üretimi bu yöntemin kullanımı ile gerçekleştirilmiştir. Yumuşak metal ve alaşımlarının kullanıldığı bu endüstrilerde takım aşınması olmaksızın binlerce metre kaynak dikişi gerçekleştirilmiştir. Gıda endüstrisinde kullanılan alüminyum derin dondurucular, derin dondurucu panelleri, yük güç elektroniğinde alüminyum soğutucular, elektrik motorlarının alüminyum gövdeleri, ses sistemlerindeki kolonlar, sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi kullanılarak üretilebilmektedirler.
 

Sürtünen eleman ile birleştirme kaynak yönteminin en büyük üstünlüklerinden biri olan çarpılma oluşmayan güvenilir uzun ve doğrusal kaynakların yapılabilmesi ilk endüstriyel uygulamaların 1995'lerde İsveç ve Norveç gemi yapım endüstrilerinde kullanılan alüminyum alaşımlarından yapılmış levhaların ve ekstrüzyon ürünlerinin birbirlerine birleştirilmesinde olmuştur. Yöntemin tamamen mekanizasyona dayalı olması ile seri üretimde hız artarak daha ekonomik deniz taşıtlarının yapımı olanaklı duruma gelmiştir. Deniz taşıtlarında kullanılan alüminyum alaşımlarından yapılmış levha paneller, hafif içi boş olarak üretilen ekstrüzyon ürünü panellerin kullanıldığı güverteler, derin dondurucu panelleri, depolama tanklarının ara bölmeleri, tavan ve taban elemanları karmaşık eğrisel kaynaklar içermediğinden yöntemin ilk ticari uygulamaları olarak üretilmişlerdir.

Yöntem yolcu gemilerinde kullanılan hafif yapıların üretiminde de çığır açmış ve zaman içinde yolcu gemileri ve katamaran türü hızlı feribotların, hava yastıklı hovercraft türü feribotların yapımında da kullanılmaya başlanmıştır.

Avustralya ve Yeni Zelanda karasularında devriye gezen karakol teknelerinin yapımında büyük ölçüde FSW yönteminin kullanıldığı ve uygulamaların sivil amaçlı yolcu gemilerinin yapımına doğru genişlediği görülmektedir.

Önerilen Makale: Çelik çubuk malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için kare çelik çubuk sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

Almanya'da 1998 yılı Haziran ayında ve İngiltere'de 1999 yılı Ekim ayındaki hızlı yolcu treni kazalarında, trenlerde kullanılan yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlarının kullanıldığı ve ergitme kaynak yöntemleri ile kaynak edilerek üretilen enine kaynaklı panellerin kaynak bölgelerinde özellikle ITAB'larda mukavemet kaybının oluştuğu bunun da çarpışma sırasında katlanma problemleri yarattığı ve emniyeti azalttığı bilirkişi raporları ile belirtilmiştir. Bu olaylar trenlerde ergitme oluşturmaksızın kaynak edilmeyi sağlayacak kaynak yöntemlerinin kullanılması dolayısı ile FSW yöntemini ön plana çıkarmıştır.

Zaten modern hızlı yolcu trenlerinde alüminyum ekstrüzyonlardan kaynaklı olarak üretilen petek yapılı paneller kullanılmaktadır. Ancak, kullanılan kaynak yöntemleri ergitme esaslı olduklarından ısı girdisi nedeni ile alüminyumun fiziksel özeliklerine bağlı olarak çarpılmalar oluşmakta dolayısı ile tren vagonu boyunca uzanabilen çok uzun boylu paneller yerine daha kısa paneller yan yana getirilip kaynak edilerek enine yapı oluşturulmaktadır. Bu durumda çarpışmalarda katlanmaya neden olmaktadır. Buna karşın FSW yöntemi ile ergitme oluşturmaksızın açısal çarpılmasız ve tüm vagon boyunu oluşturacak uzun panel yapılar oluşturmak olanağı vardır. Bu durum alüminyum alaşımı panellerin kullanıldığı vagon üreticilerini bu yöntemi kullanmaya yönlendirmiştir.

Bu açıdan günümüzde Japonya, Almanya ve İngiltere'de hem metro ve banliyö trenlerinde hem de yüksek hızlı yolcu trenlerinde kullanılan alüminyum profillerden üretilen boylamasına panellerin kaynak işlemlerinde sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi kullanılmaktadır.

Avrupa'da da tren lokomotif ve vagonlarının yapımında 1997'den bu yana tek duvarlı alüminyum tavan panelleri kullanılmaktadır. Bu trenlerde 2001 yılından bu yana yan duvarlar da FSW yöntemi ile kaynak edilmiş panellerin kullanıldığı modeller üretilmektedir.

İngiltere'de çeşitli tür trenler üreten bir kuruluş daha önce MIG kaynak yöntemi ile üretimini yapmakta olduğu alüminyum panellerde sürtünme karıştırma kaynağı yöntemine uygun tasarımlar geliştirmiş ve daha önce MIG kaynaklı olarak üretilen araç şasilerinin bulunduğu alt bölümü tasarlanmakta olan çok kafalı FSW makinası ile üretmeyi planlayarak üretime başlamıştır.
 

Sürtünme karıştırma kaynağı yönteminin otomotiv endüstrisindeki ilk uygulamaları yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlarının kullanıldığı otomobil jantlarının üretilmesi üzerine olmuştur. Bu amaç ile gerek Avrupa'da gerekse de Japonya'da bulunan kuruluşlar yöntemi uygulamaya almış ve seri üretime geçmişlerdir.

Gövde ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamaya dönük olarak alüminyum alaşımı saclardan üretilen otomobil gövde uygulamalarının yanı sıra spor otomobillerde de alüminyum sacların kullanıldığı gövde, şasi ve kapıların üretiminde FSW yönteminin kullanılabilirliği görülerek bu konudaki ilk uygulamalar gerektiğinde farklı alüminyum alaşımlarının bir araya getirilerek birleştirildiği alüminyum otomobil kapılarının üretiminin yapılmasına olanak sağlamıştır. Dolayısı ile otomotiv endüstrisindeki ikinci sürtünme karıştırma kaynağı uygulamaları da otomobil kapılarının üretimine dönük olarak gerçekleştirilmiştir, bu uygulama yolcu oturma yerlerinin yani otomobil tabanının da bu yöntem ile üretilmesi yönünde genişlemiş olup çeşitli Avrupa otomobil üretici kuruluşlarında halen bu tür seri üretimler süregelmektedir. Alüminyum gövdeli otomobillerde FSW uygulamaları süspansiyon elemanlarının üretiminde de kullanılmaktadır. Sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi ile otomobillerde kullanılan şasi parçalarının da üretimi rahatlıkla yapılabilmektedir.

Sürtünme karıştırma kaynağı yönteminden yola çıkarak sürtünen eleman ile nokta kaynak (FSSW) yöntemini geliştiren bir Japon otomobil üreticisi bu yöntemi üretimini yaptığı spor model otomobillerin kapı ve gövde panellerinde kullanmaktadır.
 

FSW yöntemi ayrıca; zırhlı taşıt yapımında da uygulama alanı bulmaktadır, bu amaçla korozyona dirençli 2XXX, 5XXX ve 7XXX serisi paslanmaz alüminyum alaşımlarının kullanıldığı zırhlı personel taşıma araçlarının alt ve yan panellerinin birbirine kaynağı yapılmaktadır. Bu konuda Amerika'da gerçekleştirilmiş projeler sonucunda bu yöntem ile oluşturulmuş kaynak bağlantıları balistik deneyleri geçmiş ve bu tür taşıtların seri üretimine geçilmiştir. Ülkemizde de Ankara'da faaliyet gösteren ve zırhlı personel taşıyıcı üreten bir kuruluşumuz da bu yöntemin kendi üretmekte olduğu araçlara uygulanması üzerine çalışmalar yürütülmektedir.
 

Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının yaygın olarak kullanıldığı havacılık teknolojilerinde sürtünme karıştırma kaynağı yönteminin kullanımı özellikle bu teknoloji alanlarında kullanımda olan perçinleme ve yapıştırma bağlantılarının yerine daha hzılı ve tasarruflu olan bu yöntemin kullanımını gündeme getirmiştir. Özellikle, bazı uçaklarda alüminyum alaşımı parçalara uygulanan ergitme esaslı kaynak yöntemlerinin getirdiği problemler bu katı faz kaynak yönteminin kullanımı ile ortadan kalkmaktadır.

Uçak üreticisi kuruluşlar tarafından büyük bir ilgi ile uygulamaya alınan bu yöntem ile öncelikle Airbus ve Boeing kuruluşları uçaklarda kullanılan iniş takımlarının kapaklarında ilk yöntem uygulamalarını yaptıktan ve başarılı sonuçlar alındıktan sonra ana parçaların üretimine geçmişlerdir. Günümüzde yolcu uçaklarında kullanılan gövde ve kanat parçalarının üretimi sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi ile gerçekleştirilir duruma gelmiştir.

Airbus 380 serisi uçaklarda gövdeyi oluşturan bölmelerdeki alüminyum panellerin uzunlamasına ve çevresel kaynak dikişleri sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi ile gerçekleştirilmektedir. Ayrıca, aynı seri uçakların kanatlarında kullanılan panellerin kaynağında da sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi kullanılmaktadır. Yöntem zaman içinde kargo uçaklarının özel tasarlanmış alüminyum alaşımlarından yapılmış zemin sistemlerinde de kullanılmaya başlanmıştır FSW yöntemi kullanılarak üretimi yapılan savaş uçaklarının gövde ve kanatlarında kullanılması yönünde deneyler de yapılmaktadır. Başarılı olduğu bildirilen bu deneyler sonrasında sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi savaş uçağı üretim teknolojilerine hızla girecek bir konuma geleceği belirtilmektedir.
Amerika'da küçük tip yolcu uçakları üreten bir sivil havacılık kuruluşu sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi ile kaynaklı gövdeye sahip ilk uçağın üretimini başarı ile gerçekleştirmiştir. Deneme uçuşlarının başarılı olması sonucunda Sivil Havacılık Kurumu'nca uçuş sertifikası alınarak 2003 yılından itibaren seri uçak üretimine geçilmiştir.

Alüminyum alaşımlarından yapılan roket yakıt tanklarının üretimine de giren FSW yöntemi, kaynak zamanının kısalmasını ve aynı zamanda daha güvenli tasarımların oluşturulmasını sağlamıştır. Yöntemin ilk uygulamalarının başarılı olduğunu gören NASA'nın talebi üzerine Boeing Delta II ve Delta III roketlerinin gövde ve yakıt tanklarının kaynağında FSW yöntemini kullanarak üretim yapmaya başlamıştır.

Diğer Endüstrilerdeki Uygulamalar

Sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi zaman içinde alüminyum alaşımlarından üretilmiş elektronik parçalarında kaynaklı üretiminde kullanılmaya başlanmıştır. Hoparlör gövdeleri ve elektronik aletlerdeki çeşitli alüminyum parçaların kaynağında kullanılmaktadır.

Radyatörlerde, soğutucularda ve ısı değiştiricilerde kullanılan alüminyum plakaların üretimine de giren FSW yöntemi nükleer reaktörlerde kullanılan kaynaklı tankların ve ekipman parçalarının da üretiminde kullanılmaktadır.

Nükleer endüstrisinde kullanılan yüksek seviyede radyoaktivite içeren atıkların depolanmasında kullanılan bakır zırhlı elemanlar ile derine gömülmede kullanılan depolama tanklarının üretiminde de FSW yöntemi ile kaynak edilmiş elemanlar kullanılmaktadır.

Sürtünme karıştırma kaynağı yönteminin ticari kullanımları günümüzde sınırlı olsa da, ileriye dönük olarak çeliklerin birçok türüne, titanyum ve titanyum alaşımlarına, bakır ve bakır alaşımlarına, nikel ve nikel alaşımlarına, magnezyum ve magnezyum alaşımlarına ve hatta başka birçok metal ve alaşımına uygulanması üzerine çalışmalar süregelmektedir. Gelecekte robotik FSW makinalarının daha da geliştirilmesi ile birçok endüstri alanında seri üretimde kullanılarak getireceği bir dizi üstünlükten yararlanılacaktır.