26 Mart 2013 | TEKNÄ°K MAKALE 27. Sayı (Aralık 2012)

Bilgin BOZKURT / Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisi Şebnem HELVACIOĞLU / İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi
Günümüz üretim anlayışında maliyetlerin azaltılması ve kalitenin artırılması temel hedefler arasındadır. Gelişmekte olan Türkiye Gemi İnşa Sanayiinin de bu anlayışın gerekliliklerini iyi kavraması ve bu yönde yatırımlar yapması önemlidir. Dünya çapında gemi inşa sanayicileri, maliyetleri kısmak ve malzeme sarfiyatını azaltmak amacıyla bir takım çalışmalar yapmaktadırlar. Bunlardan biri de tersaneler için kaynak çekme faktörü (weld shrinkage factor) bulunmasıdır. Bu işlemde hatasız bloklar yaparak tekrar iş yapılmasını engellemek hedeflenmekte ve kaynak çekmelerinden oluşan uzunluk kayıplarının tam olarak belirlenmesi hedeflenmektedir. Bu sayede sacın levha panellerin ve blok ek yerlerinin sınırlarına +50 fazlalık verme yükü ortadan kalkmış olacaktır. Bu fazlalıklar geminin tümünde düşünüldüğünde önemli bir kayıptır. Bunun dışında kuvvetli bir çekme tahmini prosedürü oluşturulduğunda saca henüz sahaya çıkmadan CNC yardımıyla çok düzgün kaynak ağızları açılabilir ve ek yerlerindeki kaynak ağzı açma, taşlama işlemleri ortadan kalkmış olur. Bu işlemler zaman olarak ekleme işinin 2/5 ini kapsamaktadır. Dolayısıyla düzgün tahminlerle malzeme sarfiyatını engellemenin yanı sıra temrin süresi kısaltmak da mümkün olabilecektir. Türkiye Gemi İnşa Sanayiinin gelişmesine yardımcı olmayı hedefleyen bu çalışmada, tekne inşa sürecinde meydana gelen kaynak çekmeleri, 350 civarında deneyle incelenmiş ve kaynak çekmelerini etkileyen faktörler irdelenmeye çalışılmıştır. İncelemeler sonucunda kaynak çekmelerinin farklı faktörler altında tahmin edilmesi için yöntem geliştirilmiştir. Kaynak çekmelerini etkileyen faktörlerin çok olması sebebiyle, yapılan tahminleri anlamlı kılmak için kaynak çekmesinde hangi faktörün ne kadar etkili olduğunun saptanılması gerekmiştir. Çekmeyi etkileyecek faktörler, oluşturulan veri toplama şablonu yardımıyla, her deney için ayrı ayrı kayıt altına alınmıştır. Bu sayede, tersane gibi şartları kontrol etmenin çok zor olduğu bir ortamda oldukça titiz yöntemlerle deneysel veriler toplanmıştır. Toplanan veriler Çoklu Regresyon Yöntemiyle analiz edilmiş ve bu sayede kaynak çekmesine hangi faktörün ne kadar etki ettiğini incelenmiştir. Yapılan regresyon analizleri sonucunda bulunan katsayıların anlamlılığı P, T ve F testi ile irdelenmiş ve bu testleri geçemeyen kimi sonuçlar göz ardı edilerek, önemli anlam ifade eden sonuçlara göre yorumlar yapılmıştır. Deneyler farklı kaynak parametreleri altında, düz levha birleştirme, panel üzerine montaj ve blok ekleme safhaları için yapılmıştır. Sonuçlar analiz edildiğinde çift taraflı kaynaklarda çekme ve distorsiyonların tek taraflı kaynaklara göre daha az olduğu, kaynak hattının ortasında çekmelerin arttığı, farklı kaynak uygulamalarının (FCAW, SAW) farklı çekme sonuçları verdiği görülmektedir. Öyle ki, FCAW kaynakta sac kalınlığı arttıkça çekme azalırken, SAW kaynakta çekmeler ağırlıkla orantılı olarak artmaktadır. Regresyon sonuçlarına göre birleştirilen parçalar arasında bırakılan boşlukların çekme sonuçları anlamlı oranda değiştirdiği görülmüştür.

1. VERİ TOPLAMA VE ÖLÇÜM SİSTEMİ
Bu çalışmada Tekne İnşanın farklı aşamalarında, değişik parametrelerin etkisiyle oluşan kaynak çekmeleri incelenmiştir. Bu aşamalar Tekne İnşanın ana süreçleri diyebileceğimiz panel oluşturma, blok inşa ve montaj olarak seçilmiştir. Elde edilen verileri değişik kaynak uygulamalarına göre sınıflandırmak ve yeterli hassasiyete sahip olması için aşağıdaki işlemler uygulanmıştır.

1.1 Deneyin Uygulandığı Tekne inşa Aşamaları ve İncelenen Çekme Tipleri
Birinci aşamada, kaynak çekme verileri panel birleştirme eklerinden toplanmıştır. Bu işlemde enine kaynak çekmeleri incelenmiştir. İkinci aşamada olan panel üzerine montaj işleminde enine ve boyuna çekmeler incelenmiştir. Bu işlemde bindirme kaynağının (fillet weld) etkisiyle oluşan çekmeler söz konusudur. Üçüncü aşamada ise blok ekleme (erection) eklerinde değişik pozisyonlarda yapılan kaynakların sebep olduğu çekmeler incelenmiştir.

1.2 Veri Toplama Metodolojisi
Kaynak çekmeleri değişik aşamalar için aşağıdaki yöntemlerle elde edilmiştir:

1.2.1 Panel Birleştirme Eklerinde Kullanılan Ölçüm Metotları
Kaynak çekmelerini gerekli hassasiyette elde edebilmek için 0,05 mm hassasiyet sağlayan dijital kumpas kullanılmıştır (Şekil 1.2).

Kaynak yapılmadan önce, ek yerinin iki kenarında, aralarındaki uzaklık 200 mm olan iki nokta, noktaların çok ince bir şeklide belirlenebilmesi için elmas çivisi yardımıyla işaretlenmiştir. (Şekil 1.1) Sac sıcaklıkları, kaynaktan hemen önce ve kaynak yapılıp soğuduktan sonra ölçüm yapılırken kayıt altına alınmıştır. Bu sayede sıcaklık farkından doğan sac uzama veya kısalmaları hesaba katılmıştır.

Ekte kaynağın başladığı yerden, ortadan ve sondan olmak üzere üç ayrı yerden ölçümler alınmıştır (Şekil 1.3). Bu üç yerde kaynağın, dolayısıyla ısıl dağılımın, değişmesi sebebiyle farklı sonuçlar elde edildiği için ayrı ayrı incelenmeleri gerekli görülmüştür.

1.2.2 Montaj Aşamasında Kullanılan Ölçüm Metotları
Panel üzerine kaynatılan profiller sebebiyle, profil etrafında gerçekleşen enine çekmeler, profil cugullarından şeritmetre aracılığıyla ölçülmüştür. Profil kaynağından doğan boyuna çekmeler ise aralarında 5 m uzaklık bulunan ve profil diplerine 3 cm mesafedeki noktaların kaynaktan önce ve sonra ölçülmesiyle elde edilmiştir. Şerit metre 1 °C sıcaklık değişiminde 0,075 mm uzamaktadır [1]. Ölçüm öncesinde ve sonrasında sac sıcaklığının ölçülmesiyle şerit metrenin sıcaklık farkından ne kadar etkilendiği hesaplanarak ölçümler işleme konmuştur.

1.3 Blok Eki (Erection) Aşamasında Kullanılan Ölçüm Metotları
Montaj sırasında dikey ve yatay yönde enine çekmeler incelenmiştir. Bu yüzden bu işlem sırasındaki çekmeleri incelemek için dijital pergel yeterli olmuştur.

1.4 Kaynağı Etkileyen Parametreler
Her aşama için elde edilen çekme verileri aşağıdaki altı parametre altında toplanmıştır.

• Birleştirme tasarımı
• Kaynak İşleminin Cinsi
• Uygulama Yöntemi
• Ek Pozisyonu
• Malzeme Kalınlığı/Ağırlığı
• Bağımsız değişkenler

Bu parametrelerin bilinmesi, kaynak çekmelerini etkileyen mekanizmayı anlamak açısından önemlidir. Değişkenlerden herhangi birinin değiştirilmesi kaynak çekmesini etkileyecektir. Öte yandan bazı durumlarda bu parametreler birbiriyle ilişki içinde olabilirler. Örneğin, belli sac kalınlıklarına uygulanan ısı girdileri aynı olacağı için regresyon hesabı yapılırken ısı girdisi değil sac kalınlığı işleme alınmıştır. Ama bilinmektedir ki ısı girdisi çekme miktarına doğrudan etki etmektedir. Aşağıda kaynak çekmelerine etki eden parametreler hakkında daha detaylı bilgi verilmiştir.

1.4.1 Birleştirme Tasarımı
Bu çalışmada iki ayrı birleştirme tasarımı için veri toplanmıştır. Bu tasarımlar Şekil 1.4’te gösterilen uç uca ekleme ve bindirme kaynak tasarımlarıdır. Uç uca ekleme kaynakları, diğer adıyla alın kaynakları (butt weld) için iki çeşit kaynak ağzı vardır. Bunlar “kare” kaynak ağzı ve “V” kaynak ağzı olarak ifade edilir (Şekil 1.4).

1.4.2 Kaynak İşleminin Cinsi
Bu çalışmada Özlü Telle Gaz Altı Kaynağı (FCAW) ve Tozaltı Kaynağı (SAW) ile yapılan işlemler için sonuçlar toplanmıştır. Her ne kadar örtülü elektrotla da kaynak yapılıyorsa da kaynak çekmelerini incelediğimiz işlemlerde örtülü elekrot kaynağına çok seyrek rastlanmaktadır. Örtülü elektrot kaynağının kullanıldığı yerler, genellikle Gaz Altı Kaynak makinesinin veya Tozaltı kaynağının giremediği, torcun uzanmadığı veya kaynak pozisyonunun çok zor olduğu yerlerdir. Bunların dışında ince işçilik gereken teçhiz işlemleri sırasında da örtülü elektrot sık sık kullanılmaktadır.

1.4.3 Uygulama Yöntemi
Elde edilen çekme verileri yapılan kaynağın elle mi, yarı otomasyon kaynağı mı yoksa tam otomasyon kaynağı mı olduğuna göre sınıflandırılmıştır. Bunun dışında yapılan panel birleştirme kaynaklarında yapılan kaynağın tek taraflı veya iki taraflı olduğu kayıt altına alınmıştır. Çünkü bu da çekme miktarını etkilemektedir.

1.4.4 Ek Pozisyonu
Ek pozisyonları üç başlık altında toplanmıştır. Bunlar enine, boyuna ve dikine ek pozisyonlarıdır.

1.4.5 Malzeme Ağırlığı
Yapılan deneylerde kaynak çekmeleri farklı malzeme kalınlıkları için sınıflandırılmıştır. İşlemler sırasında malzeme kalınlığı yerine, o kalınlığa denk gelen 20 X 20 cm ebatlarındaki bir sacın ağırlığı birim olarak alınmış ve regresyon işlemine öyle konulmuştur. Çizelge 1.1’de hangi kalınlığın hangi ağırlığa karşılık geldiği verilmiştir.

1.4.6 Bağımsız Değişkenler
Ara işlemler sırasında kaynak çekme miktarını direkt olarak etkileyen faktörler bağımsız değişkenlerdir. Bu faktörler çalışma şartlarına göre ve kaynakçının verdiği kararlara göre değişmektedir ve buradaki her bir bağımsız değişken diğer değişkenlerden bağımsız olarak çekme miktarını etkilemektedir.

1.4.6.1 Kaynak parametreleri
Kaynak işlemi sırasında kullanılan voltaj, amperaj ve uygulama hızından yararlanılarak ortaya çıkan ısı girdisi hesaplanmaktadır. Bu ayarlamalar sacın kalınlığına göre değiştiğinden regresyon işlemlerinde sac kalınlığını kullanmak yeterli olmuştur.

1.4.6.2 Birleştirme boşluğu (joint gap)
Bu değişken, verilen bir sac kalınlığı için sağlanacak olan kaynak kalınlığını belirlemektedir. Ayrıca atılacak paso sayısını doğrudan etkilediği için saca uygulanan ısı miktarına, dolayısıyla çekmeye etkisi büyüktür.

1.4.6.3 Sac Sıcaklığı
Ortam sıcaklığının değişmesiyle birlikte sacda ortaya çıkan genleşme veya büzülmeler, elde ettiğimiz verilerin sağlıklı olması açısından ciddi bir sıkıntı oluşturmuştur. Çünkü metal yapılar gün içindeki sıcaklık değişimlerinden ciddi oranda etkilenmektedir.

Bu yüzden ölçümlerimiz mevcut sac sıcaklığıyla birlikte kayıt altına alınmıştır. Elde edilen veriler, sacların sıcaklık farkından doğan uzamaları/büzüşmeleri düzeltildikten sonra işleme koyulmuştur. Aşağıdaki tabloda mevcut sıcaklık farklarında meydana gelen uzamalar verilmiştir [2]. 5 m uzunluk için verilen bu uzama miktarları gerekli yerlerde interpolasyon yardımıyla 200 mm uzunluğa uyarlanmıştır (Çizelge 1.2).

1.4.6.4 Sabitleme etkisi (Kaynak Hattına Düzlük Atılması)
Kaynak hattına atılan düzlükler, ısı girdisi sebebiyle oluşan artık gerilmelerin etkisini azalttığı için kaynak çekme miktarını azaltmaktadır. Yapılan deneylerde düzlük sayısını azaltmanın kaynak çekmesini artırdığı gözlemlenmiştir. Bu sebeple yapılan deneylerde düzlükler 20 cm arayla atılmış ve hep kaynağın tam ağız bölgesinden puntalanmıştır. Yapılan deneylerde, kullanılacak olan verileri toplamak amacıyla bir “Veri Toplama Tablosu” tasarlanmış ve veriler bu tablo aracılığı ile kayıt altına alınmıştır.

2. YAPILAN DENEYLER VE SONUÇLAR
Bu çalışma, Türkiye Gemi inşa Sanayiinin gelişmesine yardımcı olmayı hedeflemiştir. Gemi İnşaatında kaynak en uzun, masraflı ve hatanın olduğu süreçlerden biridir. Kaynak çekmelerinin önceden tesbir edilememesi nedeni ile bir takım malzeme, zaman ve maddi kayıplar oluşmaktadır. Kaynak çekmeleri için Türkiye tersanelerinin şartlarını göze alarak yapılmış bir çalışma henüz bulunmamaktadır. Bu çalışmada tersane ortamında yapılan 350’den fazla kaynak uygulamasından ölçüm alınmış, incelenmiş ve kaynak çekmelerini etkileyen faktörler irdelenmeye çalışılmıştır. İncelemeler sonucunda kaynak çekmelerinin farklı faktörler altında tahmin edilmesi için bir yöntem geliştirilmiştir. Kaynak çekmelerini etkileyen faktörlerin çok olması sebebiyle, yapılan tahminleri daha anlamlı olması için kaynak çekmesinde hangi faktörün ne kadar etkili olduğunun saptanılması gerekmiştir.

Çekmeyi etkileyecek faktörler, oluşturulan veri toplama şablonu yardımıyla, her kaynak uygulaması için ayrı ayrı kayıt altına alınmıştır. Bu sayede, tersane gibi şartları kontrol etmenin çok zor olduğu bir ortamda oldukça titiz yöntemlerle veriler toplanmıştır. Toplanan veriler Çoklu Regresyon Yöntemiyle analiz edilmiş ve bu sayede kaynak çekmesine hangi faktörün ne kadar etki ettiğini incelenmiştir. Yapılan regresyon analizleri sonucunda bulunan katsayıların anlamlılığı P, T ve F testi ile irdelenmiş ve bu testleri geçemeyen kimi sonuçlar göz ardı edilerek, önemli anlam ifade eden sonuçlara göre yorumlar yapılmıştır. Türkiye’deki tersanelerdeki kaynak niteliklerinin aynı olduğunu kabul ettiğimizde bağımsız değişkenler de aynı seçildiğinde beklenen kaynak çekme miktarlarının aynı olacağını söylenebilir. Dolayısı ile böyle bir bilimsel çalışmanın, aynı bölgedeki tüm sektörel kuruluşlar için faydalı olacağı umulmaktadır.

2.1 Regresyon Sonuçlarının Değerlendirilmesi:
Regresyon analizi, değişkenler arasındaki ilişkileri tahmin etmek için kullanılan istatistiksel bir teknik. Kaynak çekmelerini etkiyen birçok faktör ve bunların arasındaki etkileşimin saptanması için regresyon analizi kullanmanın uygun bir yöntem olduğu düşünülmüş ve elde edilen sonuçlarda uygulamayı doğrulamıştır. Analizler yapıldıktan sonra sonuçları değerlendirmek için 3 ayrı anlamlılık testi uygulanmıştır.
Regresyon sonuçlarını değerlendirirken üç tip anlamlılık testi söz konusudur. Bunlar T testi, P testi ve F testidir [3]. T testi kısaca şu şekildedir:

Regresyon hesaplarında “t stat” olarak verilen değer, bulunan katsayıların standart sapmalara bölümüdür. Bu değerler uluslar arası kabul gören T tablosunda, o serbestlik derecesi ve güvenilirlik düzeyi için karşılaştırılır. Serbestlik derecesi, deney sayısından değişken sayısının çıkarılmasıyla elde edilir. Bizim deneylerimizde bu sayı 37’dir. Güvenilirlik düzeyi için de %95 güvenilirlik aralığını seçmiş olduğumuz için alacağımız değer 0,05’dir. Bu durumda bizim T tablosu değerimiz 30 ve 40 serbestlik derecesi değerleri arasında interpolasyon yardımıyla 1,688 olarak bulunmuştur. Dolayısıyla 1,688 değerinin altında kalan katsayılar önemli bir anlamlılık arzetmiyor sayılacaktır [3].

P testi ise şu şekilde yapılmaktadır: Regresyon analizlerinde bulduğumuz P değeri, güvenilirlik aralığının % 95 seçilmesiyle belirlenen α=0,05 değerinden küçükse katsayılar anlamlıdır denir. Aksi takdirde anlamlı olmadığı kabul edilir [3].

F testinde ise kontrol şu şekilde yapılır: F testinde modelin bir bütün olarak anlamlı olup olmadığına bakılır. Fhes. değeri regresyon sonuçlarında elde edilen k-1 (regresyon sayısı) ve n-k-1 serbestlik derecesine denk gelen F 0,05 (2, 37 ) =3,25 değerinden yüksekse analiz anlamlı sonuç vermiş demektir. Eğer Fhes, F 0,05 (2, 37 ) =3,25 tablo değerinden düşükse o halde model anlamsızdır denir.

Diğer yandan R2 değeri, mevcut veriler ışığında, bağımlı değişken olarak atadığımız çekme değerinin, bağımsız değişken olarak atadığımız değerlere ne derece bağlı olduğunu ortaya koymaktadır. R2 nin yüksek olması sonuçların anlamlılığını artıran bir faktördür [3].

2.2 Düz Levha Birleştirme İşleminde Kaynak Çekmeleri:
Tek taraflı ve çift taraflı kaynak için genel ve değişken nitelikler aşağıdaki gibidir:

Genel Nitelikler:
Birleştirme Tasarımı: Kare birleştirme
Kaynak İşlemi: SAW
Uygulama Metodu: Tek taraflı kaynak
Birleştirme Pozisyonu: Yatay (seramiksiz)

Değişken Nitelikler:
Malzeme Kalınlıkları: 6mm, 10mm, 13mm, 15mm
Kaynak Değişkenleri (Voltaj, Amperaj, Isı girdisi) kalınlığa göre ayarlanmıştır
Birleştirme Boşluğu (Dizayn): 0.0 mm
Sabitleme Koşulları: Her 20 cm’de bir düzlük atılmıştır

Çekmeyi Etkileyen Faktörler-Tek taraflı kaynak-Regresyon sonuçları incelendiğinde kaynağın baş ve ortasındaki sonuçlar T ve P testinden geçememiştir. Dolayısıyla tek taraflı kare birleştirme deneylerinden sadece sondaki değerler istatistik açıdan anlamlı sonuçlar vermiştir. Bu sonuçlara göre boşluk ve sac kalınlığı arttıkça çekme artmaktadır. Sondaki değerler için kalınlığa göre değişen tahmini çekmeler Çizelge 1.3’te görüldüğü gibidir.

Çekmeyi Etkileyen Faktörler-Çift taraflı kaynak
Regresyon sonuçları incelendiğinde başta, ortada ve sonda anlamlı sonuçlar elde edildiği görülmüştür. Bu sonuçlara göre çıkan sonuçlar ilgili bölümde verilmiştir. Genel itibariyle sac kalınlığı arttıkça çekme miktarının düştüğünü söylemek mümkündür. Sonuçlar tek taraflı kaynakla karşılaştırıldığında şaşırtıcı bir durumla karşılaşılmaktadır. Her ne kadar çift taraflı kaynağın daha fazla çekmeye sebep olacağı düşünülse de öyle değildir. Tek taraflı kaynakta, tek pasoda kaynağın tam nüfuziyet sağlaması için oldukça fazla ısı girdisi sağlanmaktadır. Dolayısıyla tek seferde kaynak işlemi bitirilmiş olmaktadır. Bu durum zamandan kazandırsa da çekmeleri artırmakta ve sac tek taraflı yoğun ısı girdisi aldığı için distorsiyonları artırmaktadır. Öte yandan çift taraflı kaynakta önce sacın bir tarafı kalınlığın yarısına kadar nüfuziyet sağlayacak şekilde kaynatılmakta ve sonra panel ters çevrilmektedir. Burada ilginç olan şudur ki sacın ön yüzüne yapılan kaynak artık bir sabitleme faktörü olarak çalışmaktadır. Soğumuş kaynak, sacdan daha az esnek olduğu için böyle bir rol oynamaktadır. Sonuç olarak çift taraflı kaynak, toplamda tek taraflı kaynağa göre daha az çekme yapmaktadır. Bu durumun tek istisnası 6 mm sacdır ki, her ne kadar ısı girdisi azaltılmış da olsa panelin 1. yüzünü kaynatırken kaynak sacın ince olmasından dolayı tam nüfuziyeti sağlamış olmaktadır.

2.3 Panel Üzerinde Yapılan Montaj Sonucu Oluşan Gerilmeler:
Bu bölümde düz levha panel üzerine sabit aralıklarla montajı yapılan stifnerlerin kaynatılması sonucu enine ve boyuna çekmeler incelenmiştir. SMAW ve FCAW olmak üzere iki çeşit kaynak uygulaması için sonuçlar ayrı ayrı analiz edilmiştir. Yapılan deneyin genel özellikleri Şekil 2.1’de görüldüğü gibidir.

Genel Nitelikler:
Birleştirme Tasarımı: Bindirme Kaynak (Fillet Weld)
Kaynak İşlemi: FCAW &SAW
Uygulama Metodu: FCAW kaynak manuel, SAW kaynak otomasyon kaynağı olarak uygulanmıştır.
Birleştirme Pozisyonu: Yatay

Değişken Nitelikler:
Malzeme Kalınlıkları: 6 mm, 10 mm, 13 mm, 15 mm
Kaynak Değişkenleri (Voltaj, Amperaj, Isı girdisi) kalınlığa göre ayarlanmıştır
Sabitleme Koşulları: Stifnerlerin sabitlenmesi için 20 cm’de bir punto atılmıştır.

FCAW-Manuel Kaynakta Görülen Çekmeler:
Regresyon analizleri incelendiğinde SMAW kaynaklar için enine çekmeler T, P ve F testlerinden geçerken boyuna çekme verilerinin T ve P testlerini geçemediğini görmekteyiz. Dolayısıyla bu deneyin yalnızca enine çekmeler için elde ettiğimiz sonuçlar üzerine yorum yapmamız sağlıklı olacaktır.
Bu sonuca göre; sac kalınlığı sonuçları doğrudan etkilemektedir. Sac kalınlığı arttıkça çekme miktarı düşmektedir. Ayrıntılı verilere ilgili bölümde ulaşmak mümkündür.

SAW-Otomasyon Kaynağında Görülen Çekmeler:
Regresyon sonuçları incelendiğinde hem bütün enine çekme verilerinin hem de boyuna çekme verilerinin anlamlı olduğu görülmektedir. Bu sonuçlara göre de sac kalınlığı arttıkça çekme bariz bir şekilde düşmektedir. Öyle ki 6 mm ile 15 mm saclar arasında başta, ortada ve sondaki sonuçlarda sabit 1 mm’ye yakın bir fark saptanmıştır. Düz levha üzerinde yapılan deneylerde görüldüğü gibi burada da ortadaki çekmeler baştaki ve sondaki çekmelere göre yaklaşık 0,2 mm daha fazladır. Bunun sebebi kaynak ekin bir köşesinden başlayıp sona doğru giderken etrafında en fazla ısı biriken kısmın orta kısım olmasıdır. Zira başta ve sonda ısı alanları bölünmüştür.

Boyuna regresyon sonuçları ise enine sonuçların tersi yönde hareket etmektedir. Kalınlık arttıkça çekmeler artmıştır. Regresyon modelinin sonuçlarına göre 6 mm sacda 0,91 mm çekme beklenirken 15 mm sac için 1,68 mm çekme beklenmektedir.

2.4 Blok Ekleme (Erection) İşleminde Görülen Çekmeler:
Bu işlem için kaynak pozisyonu bol olduğu için farklı gemilerdeki kıç kasara bloklarından ölçüler alınmıştır. Yapılan incelemeler için ortak genel nitelikler şeması aşağıdaki gibidir.
Genel Nitelikler:
Birleştirme Tasarımı: V Kaynak ağzı (45 derece)
Kaynak İşlemi: SAW&FCAW (dikey pozisyonlarda önce FCAW ile kök atma işlemi gerçekleşmiş sonra da SAW kaynakla devam edilmiştir. Güverte kaynaklarında ise tamamen SAW kaynakla işlem yapılmıştır.)
Uygulama Metodu: FCAW kaynak manuel, SAW kaynak otomasyon kaynağı olarak uygulanmıştır.
Birleştirme Pozisyonu: Yatay & Dikey
Değişken nitelikler için farklı pozisyonlar için farklı değerler aldığından her uygulama için ayrı ayrı belirtilmiştir.

Değişken Nitelikler:
Malzeme Kalınlıkları: 15 mm, 22 mm, 24 mm, 25 mm
Kaynak Değişkenleri (Voltaj, Amperaj, Isı girdisi) kalınlığa göre ayarlanmıştır
Sabitleme Koşulları: 20 cm mesafe aralıkla düzlük atılmıştır.

Dış Kaplama Dikey Eklerinde Görülen Çekmeler:

Değişken Nitelikler:
Malzeme Kalınlıkları: 15 mm, 22 mm, 24 mm, 25 mm
Kaynak Değişkenleri: (Voltaj, Amperaj, Isı girdisi) kalınlığa göre ayarlanmıştır
Sabitleme Koşulları: 20 cm mesafe aralıkla düzlük atılmıştır.

Regresyon sonuçları incelendiğinde, kaynağın başladığı yerden alınan veriler P testini geçememiş fakat ortadan ve sondan alınan değerler T,P ve F testlerini geçmiştir. Dolayısıyla kaynağın başladığı yer hakkında anlamlı sonuçlar elde edilemezken, ortadaki ve sondaki veriler anlamlı sonuçlar vermiştir. Bu sonuçlara göre, birleştirme boşluğunun 7,5 mm’den 10 mm’ye çıkması çekmeyi yaklaşık 1,1 mm artırmaktadır. Diğer yandan, sac kalınlığı arttıkça çekmeler de küçük oranda artmaktadır. Öyle ki 15 mm sac ie 25 mm sac arasında yaklaşık 0,7 mm çekme farkı vardır.

Dış kaplama yatay eklerinde görülen kaynak çekmeleri:

Değişken Nitelikler:
Malzeme Kalınlıkları: 15 mm, 22 mm, 24 mm, 25 mm
Kaynak Değişkenleri: (Voltaj, Amperaj, Isı girdisi) kalınlığa göre ayarlanmıştır
Sabitleme Koşulları: 20 cm mesafe aralıkla düzlük atılmıştır.

Regresyon sonuçları:
Bu eklerin regresyon analizi sonucunda sadece kaynak başlangıcı bölgesinde anlamlı sonuçlar elde edilmiştir. Diğer sonuçlar P ve T testlerini geçememişlerdir. Bu sonuca göre kaynak boşluğunun 7,5’dan 10 mm’ye çıkması çekmeyi ortalama 0,3 mm etkilemektedir. Öte yandan sac kalınlığı arttıkça çekmeler de artmaktadır. 7,5 mm boşlukta 15 mm sac için çekme 1,92 mm iken, 25 mm sac için 2,69 mm’dir. Öte yandan dış kaplamanın dikey eklerindeki çekmelerin yatay eklere nazaran daha fazla olduğu gözlemlenmiştir.

Güverte Boyuna Yatay Eklerinde Görülen Çekmeler:

Değişken Nitelikler:
Malzeme Kalınlıkları: 8 mm, 10 mm, 13 mm
Kaynak Değişkenleri: (Voltaj, Amperaj, Isı girdisi) kalınlığa göre ayarlanmıştır
Sabitleme Koşulları: 20 cm mesafe aralıkla düzlük atılmıştır.
Regresyon Sonuçları:
Bu pozisyon için alınan veriler başta, ortada ve sonda anlamlı sonuçlar vermiştir. Buna göre, yine ortadaki kaynaklar baştaki ve sondaki kaynaklara göre daha fazla çekme yapmıştır. Diğer uygulamalardan ziyade blok eki işleminde ortadaki kaynak, baştaki ve sondaki kaynağa nazaran 0,4 mm’ye kadar daha fazla çekme yapmıştır. Kaynak boşluğundaki her bir 0,25 mm artma, çekmeyi ortalama 0,3 mm artırmaktadır. Regresyon sonuçlarına göre kalınlık arttıkça çekme azalmaktadır.

Güverte Enine Yatay Pozisyonda Görülen Çekmeler:

Değişken Nitelikler:
Malzeme Kalınlıkları: 8 mm, 10 mm, 13 mm
Kaynak Değişkenleri: (Voltaj, Amperaj, Isı girdisi) kalınlığa göre ayarlanmıştır
Sabitleme Koşulları: 20 cm mesafe aralıkla düzlük atılmıştır.

Regresyon Sonuçları:
Kaynağın başladığı yerdeki sonuçlarda sac kalınlığı katsayısının P testini geçememesinden dolayı baştaki veriler anlamlı sonuç vermemiştir. Ortadaki ve sondaki veriler ise P, T ve F testlerini geçmektedir. Bu sonuçlar ışığında birleştirme boşluğundaki 3 mm bir farkın çekmeyi 0,4 mm civarında etkilediği görülmüştür. Ortadaki çekmeler diğerlerine göre 0,3-0,4 mm daha fazladır. 7.5 mm boşlukta 10 mm sac 8 mm’ye göre daha az çekme yapmış fakat 13 mm sac 10 mm’ye göre daha fazla çekmiştir. Bunun yanında, 10 mm birleştirme boşluğundaki sonuçlar sac kalınlığı arttıkça, 8 mm ile 13 mm arasında yaklaşık 1 mm fark olacak şekilde, düzgün bir azalma göstermektedir.

Bu çalışma, kaynak çekme faktörlerinin çekmeyi “nasıl” etkiledikleri üzerine bir yaklaşım geliştirmek amacıyla yapılmıştır. Açıkça görülmektedir ki, çekmeyi etkileyen faktörler, daha büyük bir veri tabanı sağlanması durumunda daha doğru bir şekilde tahmin edilebilecektir. Regresyon analizlerinde bulunan R2 değeri, bağımlı değişken olan çekmelerdeki değişimin, bağımsız değişkenler olan birleştirme boşluğu ve sac kalınlığı ile ilişkisinin yüzde olarak ifadesidir. Söz gelimi R2, 0,6 bulunmuşsa çekmedeki değişimin ancak %60’ı belirlediğimiz bağımsız değişkenler tarafından açıklanabiliyor demektir. Bu durumda başka değişkenlerin de işleme katılması gerektiği görülmektedir. Her ne kadar titiz bir deney ortamı oluşturulmuşsa da daha net sonuçlar almak için ölçme hassasiyetlerinin artırılması, sıcaklık etkilerinin daha iyi hesaba katılması, ısı girdilerinin genelleme şeklinde verilmesi yerine daha net şekillerde tespit edilmesi sonuçların daha iyi bulunmasına katkıda bulunacaktır. Aralarında direkt ilişki varmış gibi görünse de elbette ki daha fazla değişkenin işleme katılması, tahminleri daha keskin hale getirecektir. Fakat tersane ortamında ortam şartlarını kontrol etmek zor olduğu için arzu edilen keskinlikte sonuçlara ulaşmak imkan dahilinde değildir. Bunun yanında, kapalı alanların gittikçe artırıldığı tersanelerimizde yakın bir gelecekte ortam şartlarını (sıcaklık, nem vb.) kontrol altında tutma imkanı artacaktır. Özellikle blokların inşa edildiği jiglerin Japonya’daki uygulamalarda olduğu gibi düzgün hale getirilmesi ve kullanılan teknolojinin artırılması yoluyla işçilik hatalarından kaynaklanan hatalar azaltıldığında, kaynak çekme tahmininin önemi ortaya çıkacaktır.

Kaynaklar
[1] <http://www.ums-muc.de/fileadmin/produkt_downloads/Pflanzenmesstechnik/D1_Datasheet.pdf>
    Alındığı tarih:05.05.2010

[2]    Doerksen R. E., 1993: Weld Shrinkage Study, U. S. Department of the Navy Carderock Division, Naval Surface Warfare Center, Harbor Drive 28.th Street, San Diego, California.

[3] <http://web.sakarya.edu.tr/~adurmus/en%20son.doc>
    Alındığı tarih: 05.12.2010

 

---

R E K L A M