Demiryolu hatlarının işletme güvenliği ve performansı, raylar arasındaki bağlantıların dayanıklılığı ve düzgünlüğü ile doğrudan ilişkilidir. Yüksek hızlı tren hatlarında ve ağır yük taşıyan güzergahlarda kesintisiz ray teknolojisi (Continuous Welded Rail - CWR) standart hale gelmiştir. Bu standardı sağlamak için rayların birbirine yüksek dayanımla birleştirilmesi gerekir. Bu amaçla kullanılan yöntemlerden biri de ark kaynağıdır. Özellikle fabrika ortamında ve bazı özel saha uygulamalarında elektrik ark kaynağı, güçlü ve kontrollü bir kaynak yöntemi olarak tercih edilmektedir.

Ark Kaynağının Prensibi ve Demiryolundaki Yeri

Ark kaynağı, temel olarak bir elektrot ve iş parçası (burada ray ucu) arasında oluşturulan elektrik arkı yardımıyla, metali ergiterek birleşme sağlayan bir kaynak türüdür. Isı kaynağı olarak elektrik arkının kullanılması, yüksek sıcaklıklara ulaşılmasını ve bölgesel erimenin sağlanmasını mümkün kılar. Demiryolu raylarının ark kaynağıyla birleştirilmesi genellikle iki ana yöntemle yapılır:

• Elle yapılan ark kaynağı (Manual Metal Arc – MMA): Genellikle küçük çaplı onarımlarda kullanılır.
• Alın ark kaynağı (Flash Butt Welding): Rayların uçları arasında elektrik akımı verilerek yüzeylerin eritilip preslenmesiyle yapılan, modern ve fabrika standardında bir yöntemdir.

Ark Kaynağı Uygulama Süreci (Flash-Butt Kaynağı Örneği)

1. Hazırlık

• Ray uçları kesilir ve düzgün hale getirilir.
• Raylar, özel bir kaynak makinesine yerleştirilir ve hizalanır.

2. Ön Isıtma ve Ark Oluşumu

• Düşük voltajlı, yüksek akımlı elektrik uygulanarak ray uçları ön ısıtılır.
• Yüzeylerde erime başlatılır.

3. Yüzeylerin Erimesi ve Presleme

• Ray uçlarında kontrollü bir ark oluşturularak eriyik tabakalar meydana getirilir.
• Belirli bir süre sonunda ray uçları birbirine bastırılarak kaynak tamamlanır.

4. Taşlama ve Son İşlem

• Oluşan kaynak metali taşlanarak ray profiline uygun hale getirilir.
• Gerekirse ultrasonik testlerle kaynak kontrol edilir.^【1】 

Ark Kaynağının Avantaj ve Sınırlılık

Avantajları

• Yüksek mekanik dayanım sağlar.
• Hızlı ve tekrarlanabilir bir işlemdir.
• Otomatikleştirilebildiği için insan hatası minimumdur.
• Özellikle uzun hat montajlarında rayları fabrika ortamında seri şekilde birleştirme imkanı sunar.

Sınırlılıkları

• Yüksek akım ve enerji gereksinimi nedeniyle saha uygulamaları sınırlıdır.
• Taşınabilir kaynak makineleri pahalıdır.
• Her noktada uygulanabilirliği, altyapı koşullarıyla sınırlıdır.

^{Termit ve Ark Kaynağının Karşılaştırılması (MEGEP, 2011)}

Kalite Kontrol ve Denetim Süreçleri

Ark kaynaklarında kalite kontrol; kaynak sonrası ultrasonik test (UT), manyetik parçacık testi (MT) ve gözle muayene ile gerçekleştirilir. Ayrıca ray profiline uygunluk taşlama işlemi sonrası özel profil şablonları ile değerlendirilir. Kaynakların iç yapı kusurları, modern sistemlerde gerçek zamanlı olarak izlenebilir.

Elektrik ark kaynağı, demiryolu raylarının birleştirilmesinde yüksek dayanım, hassasiyet ve tekrarlanabilirlik sağlayan bir teknolojidir.

Özellikle fabrika montajı ya da mobil alın kaynak makineleriyle yapılan uygulamalarda, hem verimlilik hem de kalite açısından üstündür. Termit kaynağına göre daha kontrollü ve test edilebilir sonuçlar vermesi nedeniyle, yeni yüksek hızlı hat projelerinde yaygın olarak tercih edilmektedir. Türkiye’de de TCDD bünyesinde alın kaynak teknolojileri kullanılmakta, personel eğitimleriyle bu uygulamalar desteklenmektedir.