MakinaTek dergisi, Türkiye makina imalat sektörünün gelişimine ve büyümesine katkı sağlamayı ana misyonu olarak görmekte ve sektörün gelişen profilini sergilemeyi amaçlamaktadır.

Dayanıklı Bağlantılar İçin Düşük Isı Girdisi

Fornius

Otomobil tedarikçisi Magna Steyr, Fornius kaynak prosesi CMT ile çelik ve alüminyumun dayanıklı ve maliyeti düşük bir şekilde bağlanması için çözüm geliştirdi.

Çelik ve alüminyum gibi çeşitli malzemelerin termik olarak birbirine bağlanması, otomotiv sanayisinde merkezi bir öneme sahiptir, ancak malzemelerin farklı fiziksel ve kimyasal özellikleri bu prosesi özellikle zorlu bir hale getirir. Kaliteli ve stabil sonuçlar elde etmek zordur ve yarı mamullerin yeniden işlenmesi çok sınırlıdır. Çözüm ise düşük ısı girdisine sahip bir kaynak yöntemi sunmaktadır: Fronius tarafından geliştirilen Soğuk Metal Transferi (CMT) düşük çapak oluşumu, aynı kalan ve çok stabil ark ile çok iyi sonuçlar elde edilmektedir. Uluslararası otomobil tedarikçisi Magna Steyr, bu sayede kaporta parçalarının çok daha ekonomik olarak imalatının ve daha hafif bir tasarımın sağlandığı bir teknoloji geliştirmiştir.

Otomotiv sanayisi, kaporta imalatında her geçen gün daha fazla farklı malzemeleri bir arada kullanılıyor. Bunun da önemli bir sebebi var: Alüminyum veya elyaf takviyeli plastik gibi malzemelerin kullanılmasıyla araçların ağırlıkları oldukça düşmektedir ve bu da performansa ve yakıt tüketimine olumlu bir şekilde etki etmektedir. Ayrıca her geçen gün daha da katılaşan egzoz gazı kuralları da hafif konstrüksiyon alanında gelişim olmaksızın çok zor karşılanacaktır. Bu nedenle modern araçlarda, en küçük ayrıntısına kadar titiz çalışılmış malzeme karışımları bulunmaktadır; her bir münferit parça en düşük ağırlığa sahip olacak şekilde en uygun özelliklerle tasarlanmaktadır. Ancak özellikleri çok farklı olan malzemelerin birbirleriyle bağlanması çok büyük bir zorluk oluşturur.

Sınırlı Dayanıklılık Ve Biçimlendirme

Otomotiv alanındaki hafif konstrüksiyon alanında en sık kullanılan kombinasyonlar arasında çelik-alüminyum bağlantılar bulunur. Maliyetleri düşürmek için üreticiler, galvanizli çelik sacdan üretilmiş flanş noktalarını, alüminyum yapı parçalarıyla bağlamakta ve bu şekilde iskelet hattında geleneksel ve maliyeti düşük punta kaynak yöntemleriyle bir araya getirmektedir. Ancak bu doğrultuda, iki malzemenin, termik genleşme, ısı iletimi ve korozyon mukavemeti gibi çok farklı fiziksel ve kimyasal özeliklere sahip olduğu dikkate alınmalıdır. Bu durum kaynaklı bağlantının kalitesine ve dayanımına olumsuz yönde etki eder. Aynı zamanda bunun ardından uygulanan imalat proseslerinde biçimlendirmeler de oldukça sınırlanır.

Bunun nedeni, çelik ve alüminyumun kaynaklanması sırasında, iki malzemenin temas ettikleri ve birbirlerine kaynadıkları yerde, intermetalik faz oluşmasıdır. Katman kırılgandır ve çatlak ve gözenek oluşumuna eğilimlidir. Bu durum, bağlantının dayanıklılığını olumsuz yönde etkiler. Uluslararası otomotiv tedarikçisi Magna Steyr da bu problemle yüzleşmiştir.

Avusturya Graz’da merkezi bulunan şirket, münferit bileşenleri ve aracın tümünü imal etmektedir ve kendi kaportalarında da aynı şekilde hafif konstrüksiyon kullanmaktadır. Çelik-alüminyum kaynak parçalarının üretim maliyetlerini düşürmek için Magna Steyr, kaynak prosesini ayrıntılı bir şekilde araştırmış ve sonuç olarak sıcaklığın dikiş kalitesinde önemli bir etkisinin olduğunu belirlemiştir.

“Daha Soğuk” Kaynak Prosesi Dayanıklılığı Artırır

Kaynak yaparken ısı girdisi, intermetalik fazın kalınlığını büyük oranda belirler.

Mühendislerin yaptıkları testlerde, dayanıklı bir bağlantının sağlanması için bağlantının ideal şartlarda on mikrometreden daha fazla olmaması gerektiği belirlendi. Bunun için uzmanların ısı akışını en iyi hale getirmesi gerekir; alüminyumu erime sıcaklığının üzerinde olması, ancak çelik sac üzerine uygulanan çinko katmanın buharlaşma sıcaklığının altında olması gerekir. Ancak bu çok sayıda ark yönteminde kullanılamaz. Magna Steyr çözümü, sonunda Fronius tarafından geliştirilen “soğuk” kaynak prosesi olan Soğuk Metal Transferinde (CMT) bulmuştur.

CMT yöntemi, diğer MIG/MAG prosesleriyle karşılaştırıldığında ısı girdisini oldukça düşürmektedir. Bunun sırrı, kısa devreleri otomatik olarak tespit eden ve teli geri çekerek damla transferini destekleyen dijital proses regülasyonudur. Kaynak sırasında tel ileri doğru hareket eder ve bir kısa devre meydana geldiğinde yeniden geri çekilir. Bu şekilde ark yanma evresi çok kısa tutulur ve ısı girdisi düşürülür. Yöntem sayesinde ayrıca kaynak yapılacak parçanın enerji girdisinin kademesiz olarak uygun hale getirilmesi de mümkündür.

Kullanıcı çapaksız metal geçişi ve iyileştirilmiş kaynak sonuçlarından faydalanır. CMT bu şekilde CO2 ve diğer koruyucu gazlarla çelik bağlantıların kaynatılması için ideal bir yöntemdir. Ayrıca çelik ile alüminyumun kaynatılması için de çok uygundur çünkü bu kaynaklarda çelik ana malzeme erimez, sadece bağlanır. Bu doğrultuda otomotiv sanayinde kullanmak üzere bünyesinde mükemmel şartları barındırır.

Magna Steyr, CMT kaynak prosesi ve kaynak telinin iyileştirilmesi sayesinde, çelik ve alüminyumun güvenli bir prosesle ve verimli bir şekilde kaynaklandığı bir teknoloji geliştirildi. Kaynak parametrelerinin kesin olarak belirlenmiş ayarı sayesinde intermetalik fazın on mikrometreden daha ince tutulabilmesi mümkün hale getirildi. Bağlantının mekanik özellikleri bu şekilde ihtiyaç duyulan tüm gereksinimleri karşılanır. Bu güne kadar kullanılan yönteme kıyasla CMT, buna ek olarak artık çift taraflı değil sadece tek taraflı kaynağın yeterli olmasını da sağlanır. Bu da maliyetleri düşürmüş ve iş yükünü hafifletilir.

Perçin delme gibi ayrıca uygulanan ve pahalı bağlantı proseslerinin artık kullanılmasına gerek kalmaz ve bu şekilde ekonomiklik sağlanır.

Kendi yenilikçi bağlantı teknolojisi için Magna Steyr, 2017 yılında Almanya’da Center of Automotive Management (CAM) ve PricewaterhouseCoopers (PwC) tarafından verilen AutomotiveINNOVATIONS ödülünü aldı. Teknoloji jüriyi şasi, kaporta ve dış ekipmanlar alanında etkileyebilmiş ve Magna için En Yenilikçi Otomotiv Tedarikçisi “Most Innovative Automotive Supplier” ödülünü beraberinde getirdi.