İnsanlık tarihi boyunca metallerin işlenmesi, medeniyetlerin gelişiminde rol oynamıştır. Bu süreçte ortaya çıkan en temel tekniklerden biri de kaynak yapmaktır. Kaynak işlemi, neredeyse insanların metalleri işlemeye başladıkları dönem kadar eski bir tekniktir. Tarih boyunca çoğunlukla bir sanat dalı ya da kaba bir inşaat yöntemi olarak görülmüştür. Ancak 19. yüzyılda gerçekleşen bilimsel gelişmeler ve elektrik enerjisinin kullanılabilir hale gelmesi, modern kaynakçılığın gelişimini hızlandırmıştır.
1800 yılında Sir Humphry Davy, elektrik akımı üreten bir pil icat etmiştir. 1831 yılında ise Eugene Desbassyns de Richemont, füzyon kaynağı için patent almıştır. 1881 yılında Auguste de Meritens ve Nikolai Benardos, karbon elektrotlardan oluşan elektrik arkının ürettiği ısıyı kaynak işlemi için kullanma yöntemini geliştirmiştir. 1900 yılında Fouché ve Charles Picard, ilk ticari oksiasetilen kaynak meşalesini üretmişlerdir. 20. yüzyıla gelindiğinde ise kaynak işlemleri giderek otomatikleşmeye başlamıştır.
Havacılıkta kullanılan kaynak çeşitleri şu şekildedir:
- MIG Kaynağı
- TIG Kaynağı
- Elektron Işını Kaynağı (EBW)
- Lazer Işını Kaynağı (LBW)
- Sürtünme Kaynağı (FW)
- Punta Kaynağı (Spot Welding)
- Dikiş Kaynağı (Seam Welding)
MIG Kaynağı
MIG kaynağı, kaynak işlemi sırasında koruyucu gaz olarak asal gazların (genellikle Argon veya Argon-Karbondioksit karışımı) kullanıldığı bir gaz altı kaynak yöntemidir. Bu yöntemde, bir makaradan beslenen kaynak teli ile malzeme arasında bir elektrik arkı oluşturularak kaynak işlemi gerçekleştirilir. Asal gazlar sayesinde kaynak banyosu atmosferik etkilerden korunur ve yüksek kaliteli, temiz bir kaynak dikişi elde edilir. Özellikle alüminyum ve paslanmaz çelik gibi oksitlenmeye hassas malzemelerin kaynağında MIG kaynak yöntemi tercih edilmektedir.
MIG kaynağının en önemli avantajları arasında yüksek kaynak hızına sahip olması, otomatik kaynak sistemlerine uygunluk sağlaması, az duman üretmesi ve farklı malzemelerde kolayca uygulanabilmesi yer alır. Ancak, bu yöntem sürekli gaz tüketimi nedeniyle maliyetleri artırabilir, kaynak sırasında iyi havalandırma gerektirir ve kaliteli bir sonuç elde edebilmek için kaynak parametrelerinin hassas bir şekilde ayarlanmasını zorunlu kılar.
MIG kaynak yöntemi-Yapay zeka ile oluşturulmuştur.
TIG Kaynağı
TIG kaynağı, tungsten elektrot ile kaynak yapılacak malzeme arasında bir elektrik arkı oluşturarak yapılan bir kaynak yöntemidir. Bu yöntemde, ince bir metal tel kullanılarak kaynak gerçekleştirilir ve aynı anda argon gibi inert bir gaz akışıyla kaynak bölgesi korunur. Gaz akışı, erimiş metalin havayla temasını önleyerek oksidasyonu engeller ve kaynak kalitesini artırır. Tungsten aktif gaz kaynağı, özellikle ince ve hassas malzemelerin kaynağında tercih edilir ve kaynak işlemi sırasında düşük ve kontrollü ısı uygulaması sağlanır.
TIG kaynağı yüksek kaliteli, temiz ve düzgün kaynak dikişleri oluşturmasıyla öne çıkar. Birçok metal türü üzerinde uygulanabilir ve özellikle alüminyum, magnezyum ve titanyum gibi malzemelerde başarılı sonuçlar verir. Kaynak işlemi sırasında düşük duman ve gürültü oluşması çalışma ortamını iyileştirir. Ancak, TIG kaynağı diğer yöntemlere göre daha yavaş bir işlem sürecine sahiptir ve yüksek operatör becerisi gerektirir, bu da eğitim sürecini ve maliyetleri artırabilir.
TIG kaynak yöntemi-Yapay zeka ile oluşturulmuştur.
Elektron Işını Kaynağı (EBW)
Elektron Işın Kaynağı, yüksek hızda ivmelendirilmiş elektronların, kaynak yapılacak malzemeye çarpmasıyla oluşan ısının etkisiyle gerçekleştirilen bir ergitme kaynak yöntemidir. Bu yöntemde elektronlar vakum ortamında odaklanarak ana metale yönlendirilir ve malzemenin yüzeyinde yoğun bir ısı artışı meydana getirir. Elde edilen yüksek sıcaklık sayesinde metal ergir ve buharlaşır, böylece derin ve dar bir ergime bölgesi oluşur. Elektronların vakum ortamında daha serbest hareket etmeleri sayesinde, diğer kaynak yöntemlerine kıyasla daha derin nüfuziyet sağlanır ve kalın parçalar bile tek pasoda kaynaklanabilir.
Elektron ışın kaynağı, yüksek nüfuziyet derinliği, düşük ısı girdisi, düşük deformasyon ve minimum kaynak sonrası işlem gereksinimi gibi önemli avantajlara sahiptir. Kalın parçaların tek pasoda kaynatılabilmesi ve düşük iç gerilmelerle yüksek dayanım sağlanması da diğer önemli özelliklerindendir. Ayrıca, farklı veya zor kaynaklanan malzemelerin birleştirilmesine de imkân tanır. Ancak, işlemin vakum ortamında yapılması zorunluluğu, ekipman maliyetlerinin yüksekliği ve kaynak işleminin hassas kontrol gerektirmesi, bu yöntemin başlıca dezavantajları arasında yer almaktadır.
Lazer Işını Kaynağı (LBW)
Lazer ışını kaynağı, malzeme birleştirme işlemi için kullanılan ileri bir teknolojidir. Bu yöntemde, lazer ışını yüksek enerjiyle iki malzemenin birleşme bölgesine odaklanarak, malzemelerin erimesini ve birleştirilmesini sağlar. Lazer ışını, odaklanmış ışık demetleriyle istenilen bölgeye lokal enerji gönderilmesini mümkün kılar. Bu kaynak türü, lazer üretecinden çıkan konsantre enerjinin optik malzemelerle odaklanması sayesinde, metal parçaların birleştirilmesi sağlanır. Lazer kaynağı, yüksek kaynak ilerleme hızı, düşük ısı girdisi, dar kaynak dikişi ve küçük ısıdan etkilenen bölge gibi özelliklere sahip olup, çok ince ve hassas kaynak işlemleri için uygundur.
Lazer kaynağının avantajları, yüksek otomasyon imkânı, farklı malzemelerin başarılı kaynağı, düşük ısı etkisi ve dar kaynak dikişi gibi özellikler sunar. Ayrıca, lazer kaynağı, hafif metallerin kaynağı için özellikle uygundur. Ancak, bazı dezavantajları da vardır; yüksek yatırım maliyetleri, sertleştirilebilir malzemelerde sert kaynak dikişi, kalın parçaların kaynağındaki zorluklar ve lazer ışınlarının insan sağlığına zarar verebilecek etkileri gibi sorunlar bulunmaktadır. Ayrıca, lazer kaynağının nüfuziyet derinliği sınırlıdır ve yüksek yansıma yeteneğine sahip malzemelerle kaynağı zorlaştırabilir.
Sürtünme Kaynağı (FW)
Sürtünme kaynağı, elektrik enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürülerek parçaların sürtünme yoluyla ısınmasını sağladığı bir kaynak yöntemidir. Bu süreçte parçalar, mekanik enerji ve basınç etkisiyle ısınır, plastik şekil değiştirme sıcaklığına ulaşan yüzeylerde erime olmadan birleşme gerçekleşir. Isıtma fazı, yüzeylerin plastikleşmesini sağlarken, ikinci aşama olan dövme basıncı, yığılma işlemiyle birleşmeyi pekiştirir. Sürtünme kaynağı, özellikle katı hal kaynak yöntemi olarak, oksitler ve yabancı maddeleri yüzeyden uzaklaştırarak kaliteli bir kaynak oluşturur. Kaynak sırasında, malzemeler arasında erime meydana gelmeden birleştirme yapılır.
Bu yöntemin avantajları arasında, düşük enerji tüketimi, farklı metallerin birleşmesi, yüksek dayanım, cüruf ve oksit içermemesi, ince taneli mikro yapı oluşması gibi özellikler bulunur. Ancak, sınırlı geometrik şekil seçenekleri, yüksek kesit alanlarında motor gücü ve basınç gereksinimlerinin artması, büyük parçaların kaynaklanmasının zor olması ve ekipman maliyetlerinin yüksekliği gibi dezavantajlar da mevcuttur. Bu nedenle, sürtünme kaynağı, özellikle belirli boyutlardaki ve geometrik şekillerdeki parçalar için uygundur.
Punta Kaynağı (Spot Welding)
Punta kaynağı, metal parçalarının birbirine bağlanması için iki elektrot arasından elektrik akımının geçirilmesiyle gerçekleştirilen bir kaynak yöntemidir. Bu yöntemde, elektrotlar metal yüzeylere belirli bir basınçla temas eder ve akım belirli bir süre boyunca iletilir. Akımın geçmesiyle metal ısınır ve erir, böylece metal yüzeyler birbirine kaynar. Bu işlem sırasında uygulanan basınç, kaynak bölgesinin birleşmesini sağlar ve kaynağın tamamlanması için birkaç saniye boyunca soğuma süreci beklenir. Bu süreç, hızlı ve yüksek verimlilik sağlayan bir şekilde otomatikleştirilebilir, böylece manuel müdahaleye gerek kalmaz.
Punta kaynağının avantajları, hızlı işlem süreleri, düşük maliyet ve yüksek kaynak kalitesidir. Ayrıca, dijital sistemler kullanılarak kaynak parametreleri otomatik olarak ayarlanabilir, bu da işlemi daha hassas ve tekrarlanabilir hale getirir. Bu, üretim verimliliğini artırır ve hata oranlarını azaltır. Ancak, dezavantajları arasında doğru parametrelerin bulunmasının zor olması ve hatalı ayarlamaların düşük kaliteli kaynaklara yol açması yer alır. Ayrıca, doğru parametre ayarlarını yapmak zaman alıcı olabilir ve başlangıçta yüksek maliyetler söz konusu olabilir.
Dikiş Kaynağı (Seam Welding)
Dikiş kaynağı, dirençli punta kaynağının bir adaptasyonudur ve sürekli sızdırmaz bir bağlantı oluşturmak için bir dizi örtüşen punta kaynağı yapmayı içerir. Bu işlemde, dönen bakır alaşımlı elektrotlar kullanılır ve her bir nokta arasında elektrotlar açılmaz. Elektrot tekerlekleri, iş parçalarına sabit bir kuvvet uygular ve kontrollü bir hızla döner. Kaynak akımı genellikle pulse şeklinde uygulanır, ancak bazı yüksek hız uygulamalarında sürekli akım kullanılabilir. Dikiş kaynağı ekipmanları genellikle sabittir ve kaynak yapılacak parçalar elektrot tekerleklerinin arasına yerleştirilir. Bu süreç otomatikleştirilebilir ve farklı dikiş kaynağı çeşitleri mevcuttur, örneğin geniş tekerlek dikiş kaynağı, dar tekerlek dikiş kaynağı, ve tel kullanarak yapılan dikiş kaynağı gibi.
Dikiş kaynağının avantajları arasında yüksek kaynak hızları, özellikle kaplanmış çeliklerin kaynak işlemlerinde etkinlik ve yüksek hızda üretim olanakları bulunur. Örneğin, tin kutuları ve araç yakıt tanklarını üretmek için kullanılır. Ancak, bu yöntem, komponent şekli ve elektrot tekerleği erişimiyle sınırlı olabilir. Ayrıca, malzeme kaynaklanabilirliğinde bazı sınırlamalar bulunmakta olup, doğru ayarlamalar ve iyi süreç kontrolü ile çoğu üretim sorunu çözülebilir. Dikiş kaynağının riskleri arasında parmak ve el ezilme riski, sıçrayan metal nedeniyle yanıklar ve göz hasarları yer alır. Kaplanmış çelikler veya organik malzemelerle kaynak yapılırken, duman oluşumu kontrol edilmeli ve iş güvenliği önlemleri alınmalıdır.
Havacılıkta Kullanılan Kaynak Çeşitlerinin Uygulandığı Malzemeler 
Havacılıkta kullanılan kaynak çeşitlerinin uygulandığı malzemeler tablosu (Hazırlayan ve düzenyelen: Yusuf Cantürk)
