Kaynak Bölgesinde Sertlik Ölçümü Hangi Yöntemle Yapılır?
Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır? Kaynak metali, ısı tesiri altındaki bölge ve ana malzeme boyunca gerçek bir sertlik profili çıkarılacaksa temel yöntem Vickers sertlik testidir. Standart bir ark kaynaklı birleşimin enine kesitinde çoğunlukla HV5 veya HV10 kullanılır. Isı tesiri altındaki bölge çok dar, sertlik gradyanı yüksek veya belirli mikroyapı bölgelerinin ayrı ayrı ölçülmesi gerekiyorsa mikro-Vickers yöntemi tercih edilir. Büyük ve yerinden çıkarılamayan konstrüksiyonlarda saha kontrolü gerekiyorsa UCI yöntemi kullanılabilir; ancak sonuç, laboratuvar kesitindeki standart sertlik traversinin doğrudan yerine geçirilmemelidir. Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır sorusunun yanıtı yalnız cihaz türüne bağlı değildir. Kaynağın tipi, malzeme grubu, et kalınlığı, ısı tesiri altındaki bölgenin genişliği, erişim koşulu, kabul standardı, istenen ölçüm çözünürlüğü ve numuneden kesit alınıp alınamayacağı birlikte değerlendirilmelidir. Dar bir ITAB üzerinde büyük Rockwell veya Brinell izi kullanmak komşu bölgelerin etkisini ölçüme dahil edebilir. Leeb yöntemi ise dinamik geri sekme prensibi ve daha geniş etki alanı nedeniyle dar sertlik geçişlerini haritalamak için uygun değildir. Bu rehber; kaynak mühendisleri, kalite kontrol uzmanları, metalurji laboratuvarları, NDT ekipleri ve teknik satın alma birimleri için hazırlanmıştır. Amaç, yalnız bir sertlik değeri almak değil; kaynak metali, ITAB ve ana malzemenin doğru konumlarda, doğru yükle ve izlenebilir bir ölçüm planıyla değerlendirilmesini sağlamaktır.
Kaynak Bölgesinde Sertlik Ölçümü Hangi Yöntemle Yapılır? Kısa Cevap
Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır sorusuna uygulama bazında şu yanıt verilebilir:| Ölçüm amacı | Önerilen yöntem | Neden? |
|---|---|---|
| Kaynak metali–ITAB–ana malzeme boyunca standart laboratuvar traversi | Vickers HV5 veya HV10 | Kaynak kesitleri için standartlaştırılmış, küçük ve geometrik olarak tanımlı iz oluşturur. |
| Dar ITAB veya yüksek sertlik gradyanı | Mikro-Vickers, genellikle HV0,1 ile HV5 altı yükler | Küçük iz sayesinde dar mikroyapı bölgeleri ayrı değerlendirilebilir. |
| Yerinden çıkarılamayan büyük kaynaklı konstrüksiyon | UCI portatif sertlik ölçümü | Küçük iz ve taşınabilir probla sahada karşılaştırmalı kontrol yapılabilir. |
| Geniş, homojen ve yeterli kalınlıktaki kaynak bölgesi | Rockwell veya Brinell, şartname izin veriyorsa | Büyük iz nedeniyle yalnız geniş ve tek bölgeyi temsil eden alanlarda kullanılabilir. |
| Büyük ve ağır çelik parçada hızlı yüzey taraması | Leeb | Hızlı saha taraması sağlar; dar ITAB profili için uygun değildir. |
| Lazer veya elektron ışınıyla oluşmuş çok dar kaynak | Mikro-Vickers veya Knoop | Çok küçük ve dar bölgelere yerleştirilebilen iz gerekir. |
Kaynak Birleşiminde Hangi Bölgelerin Sertliği Ölçülür?
Kaynaklı birleşim tek bir homojen malzeme bölgesi değildir. Isı girdisi, soğuma hızı, dolgu metali, ön tav, pasolar arası sıcaklık ve kaynak sonrası ısıl işlem farklı mikroyapılar oluşturabilir. Bu nedenle tek bir kaynak sertliği değeri bütün birleşimi temsil etmez.Kaynak metali
Kaynak metali, ergiyip katılaşan dolgu ve ana malzeme karışımından oluşur. Çok pasolu kaynaklarda her pasonun ısıl çevrimi farklı olabilir. Ölçüm noktaları yalnız kaynak merkezinde değil, şartnamenin istediği konumlarda seçilmelidir.Isı tesiri altındaki bölge
ITAB veya HAZ, ergime olmadan kaynak ısısından etkilenen ana malzeme bölümüdür. Tane büyümesi, sertleşme, temperlenme veya yumuşama bu bölgede ortaya çıkabilir. Özellikle yüksek dayanımlı ve sertleşebilir çeliklerde en yüksek sertlik değeri dar bir ITAB alt bölgesinde bulunabilir.Ana malzeme
Ana malzeme ölçümleri karşılaştırma tabanı oluşturur. İki farklı malzemenin birleştirildiği kaynaklarda her iki ana malzeme tarafı ayrı değerlendirilmelidir. Ana malzeme değerinin bilinmemesi, kaynak ısısının sertleştirici veya yumuşatıcı etkisini yorumlamayı zorlaştırır. Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır sorusunda yöntem kadar ölçüm konumu da kritiktir. İzin birkaç onda milimetre yanlış konumlandırılması, ITAB yerine ana malzeme veya kaynak metali değerinin okunmasına neden olabilir.Kaynak Bölgesinde Vickers Sertlik Ölçümü Neden Tercih Edilir?
Vickers yönteminde kare tabanlı elmas piramit uç, belirlenmiş kuvvetle hazırlanmış yüzeye uygulanır. Yük kaldırıldıktan sonra izin iki köşegeni optik sistemle ölçülür ve Vickers sertlik değeri hesaplanır. Aynı uç geometrisinin geniş yük aralığında kullanılabilmesi, kaynak kesitleri için önemli bir avantajdır. Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır denildiğinde Vickers’ın temel yöntem olmasının başlıca nedenleri şunlardır:- Kaynak metali, ITAB ve ana malzeme üzerinde aynı ölçekle ölçüm yapılabilir.
- Rockwell ve Brinell’e göre daha küçük iz oluşturur.
- Ölçüm noktaları travers veya sıra hâlinde planlanabilir.
- Farklı sertlik seviyeleri aynı elmas uçla değerlendirilebilir.
- İz konumu mikroskop altında doğrulanabilir.
- Otomatik sistemlerde sertlik gradyanı ve profil grafiği oluşturulabilir.
- Kaynak kesitlerine özel ISO 9015 serisiyle doğrudan ilişkilidir.
Mikro-Vickers Kaynak Sertlik Ölçümü Ne Zaman Kullanılır?
Mikro-Vickers, standart Vickers prensibini daha düşük test kuvvetleriyle uygular. Oluşan izin küçük olması, dar ITAB alt bölgelerinin ve yüksek sertlik gradyanlarının ayrı ayrı ölçülmesini sağlar. ISO 9015-2, kaynaklı birleşimlerin enine kesitlerinde yüksek sertlik gradyanı bulunan durumlar için mikrosertlik testini kapsar. Yöntem, normal olarak HV0,1 ile HV5’in altındaki test yüklerini kullanır. Güncel genel Vickers test yöntemi ISO 6507-1:2023 içinde tanımlanmıştır. Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır sorusuna mikro-Vickers yanıtının verilmesi gereken durumlar şunlardır:- ITAB genişliği standart HV5 veya HV10 izine göre çok darsa
- İnce sac veya küçük kaynak kesiti ölçülüyorsa
- Lazer, elektron ışını veya hassas direnç kaynağı inceleniyorsa
- Belirli mikroyapı fazlarının sertliği ayrıştırılacaksa
- Kaplama, yüzey işlemi veya dar dekarbürizasyon bölgesi kaynakla birlikte değerlendirilecekse
- Arıza analizinde yerel sertleşme veya yumuşama noktası aranıyorsa
- Çok yakın aralıklarla sertlik profili çıkarılması gerekiyorsa
Kaynak Bölgesinde UCI Sertlik Ölçümü Ne Zaman Yapılır?
UCI, ultrasonik temas empedansı prensibine dayanan taşınabilir bir sertlik yöntemidir. Prob ucundaki Vickers elması yüzeye belirli kuvvetle bastırılır. Rezonans frekansındaki değişim, temas alanı ve dolayısıyla sertlikle ilişkilendirilir. UCI yönteminin kaynaklı yapılardaki temel avantajı, büyük iş parçasından kesit almadan ve laboratuvara taşımadan sahada ölçüm yapılabilmesidir. Boru hatları, basınçlı ekipmanlar, büyük konstrüksiyonlar, enerji tesisleri ve bakım operasyonlarında hızlı yerel kontrol sağlayabilir. ASTM A1038-26, UCI ile taşınabilir sertlik ölçümünü karşılaştırmalı sertlik değerlerinin belirlenmesi için kapsar. Bu ifade önemlidir: UCI sonucunun doğruluğu cihazın kalibrasyonuna, prob kuvvetine, yüzey kalitesine, malzemenin elastik özelliklerine, parça kalınlığına ve probun yüzeye dik tutulmasına bağlıdır. Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır sorusunun saha yanıtı UCI olabilir; ancak aşağıdaki koşullar doğrulanmalıdır:- Yüzey taşlama ve temizlikle yeterince düzgün hâle getirilmelidir.
- Prob ekseni yüzeye mümkün olduğunca dik tutulmalıdır.
- Malzeme türüne ve sertlik aralığına uygun kalibrasyon kullanılmalıdır.
- İnce veya titreşen parçalarda destek ve bağlantı koşulu kontrol edilmelidir.
- Kaynak bölgesi, tek izin komşu bölgeleri birlikte etkilemeyecek kadar geniş olmalıdır.
- Tek ölçüm yerine tanımlanmış nokta planı ve tekrarlı okumalar kullanılmalıdır.
- Sonuçların laboratuvar Vickers değeriyle eşdeğer kabul edilip edilmeyeceği şartnamede açıklanmalıdır.
Leeb, Rockwell ve Brinell Kaynak Bölgesinde Kullanılır mı?
Leeb yöntemi
Leeb sertlik testi, darbe gövdesinin yüzeye çarpma ve geri sekme hızları arasındaki ilişkiyi kullanır. ASTM A956/A956M-22, yöntemi çelik, dökme çelik ve dökme demir ürünlerde tanımlar. Standart, Leeb sonucunun temas edilen yüzeyin durumunu temsil eden yüzeysel bir belirleme olduğunu açıklar. Leeb yöntemi büyük, ağır ve yeterli kütleye sahip kaynaklı parçalarda hızlı tarama için yararlı olabilir. Fakat dar ITAB üzerinde kaynak metali, kaba taneli bölge ve ana malzeme arasındaki keskin sertlik değişimini ayrı ayrı ölçmek için uygun değildir. Darbe alanı, yüzey eğriliği, kütle, destek ve yön etkileri sonuca yansıyabilir. Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır sorusunda amaç yalnız genel saha taramasıysa Leeb değerlendirilebilir. Amaç kaynak prosedürünün sertlik traversini veya dar HAZ maksimumunu doğrulamaksa Vickers ya da mikro-Vickers kullanılmalıdır.Rockwell yöntemi
Rockwell yöntemi izin derinliğini ölçer ve hızlı sonuç verir. Ancak oluşan etkin ölçüm alanı dar ITAB için büyük olabilir. Kaynak metali geniş, yüzey düz, numune kalınlığı yeterli ve şartname Rockwell kabul ediyorsa belirli noktalarda kullanılabilir. Farklı kaynak bölgelerinin sınırına yakın ölçümlerde sonuç birden fazla mikroyapının etkisini içerebilir.Brinell yöntemi
Brinell yöntemi büyük bilya ve daha geniş iz kullanır. Heterojen döküm veya geniş malzeme bölgelerinde ortalama sertlik için yararlıdır. ISO 9015-1 prensipleri uygun yüklerle Brinell’e uygulanabilse de dar ITAB haritalaması için Vickers kadar seçici değildir. Rockwell veya Brinell değeri Vickers’a dönüştürülecekse dönüşümün malzeme grubu ve kabul standardı için geçerli olması gerekir. Dönüştürülmüş değer, doğrudan ölçülmüş Vickers değeriyle otomatik olarak eşdeğer kabul edilmemelidir.
Kaynak Bölgesinde Sertlik Ölçümü İçin 7 Yöntem Seçim Kriteri
1. Ölçüm laboratuvarda mı, sahada mı yapılacak?
Kesit alma imkânı varsa laboratuvar Vickers veya mikro-Vickers testi en ayrıntılı sertlik profilini verir. Kaynaklı parça kesilemiyor veya taşınamıyorsa UCI ya da şartlara uygun portatif yöntem gerekir.2. ITAB ne kadar geniş?
Geniş ITAB ve standart ark kaynağında HV5 veya HV10 yeterli olabilir. Çok dar bölge, lazer kaynağı veya yüksek sertlik gradyanında mikro-Vickers ya da Knoop gerekir. Seçilen izin tamamı hedef bölge içinde kalmalıdır.3. Sonuç hangi standarda göre kabul edilecek?
Prosedür yeterlilik kaydı, ürün standardı, müşteri şartnamesi veya sektör kodu ölçüm yöntemini ve izin verilen maksimum sertliği belirleyebilir. Kabul dokümanı HV10 istiyorsa UCI ile alınan dönüştürülmüş değer doğrudan yerine kullanılamaz.4. Numuneden kesit alınabilir mi?
Kesit alınabilen numunede kaynak metali, ITAB ve ana malzeme açıkça görülebilir. Sahada yalnız yüzeyden ölçüm yapılıyorsa kaynak altındaki veya kesit içindeki sertlik dağılımı doğrudan görülemez.5. Yüzey ve geometri uygun mu?
Vickers için düz, parlatılmış ve optik olarak okunabilir yüzey gerekir. UCI için yeterli yüzey kalitesi ve prob dikliği; Leeb için uygun kütle, destek ve darbe yönü gerekir. Eğri kaynak dikişi üzerinde yöntem seçimi daha sınırlı olabilir.6. Aranan değer maksimum sertlik mi, genel ortalama mı?
Soğuk çatlama riski veya yerel sertleşme araştırılıyorsa maksimum ITAB sertliği aranır ve küçük iz gerekir. Büyük bir kaynak metalinin genel ortalama sertliği isteniyorsa daha geniş izli yöntemler bazı şartlarda yeterli olabilir.7. Ölçüm izi kabul edilebilir mi?
Bütün sertlik yöntemleri yüzeyde farklı büyüklükte mekanik etki oluşturur. Bitmiş parça, sızdırmazlık yüzeyi veya yorulma kritik bölge ölçülüyorsa iz konumu ve sonradan yüzey düzeltme ihtiyacı değerlendirilmelidir. Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır kararı bu yedi kriter üzerinden verildiğinde cihaz adı yerine ölçüm amacına dayalı, savunulabilir bir yöntem seçilmiş olur.Kaynak Sertlik Testi İçin Numune Nasıl Hazırlanır?
Kaynak kesitinde doğru sertlik sonucu için numune hazırlığı, cihaz seçimi kadar önemlidir. ISO 17639:2022, kaynakların makroskopik ve mikroskopik incelemesi için numune hazırlama ve inceleme yaklaşımını tanımlar. Sertlik numunesi hazırlanırken mikroyapının ısıl veya mekanik olarak değiştirilmemesi gerekir.- Kesit konumunu belirleyin: Kaynak prosedürü, ürün standardı veya hata analizinin istediği temsilî bölgeden numune alın.
- Isı oluşturmadan kesin: Kesme sırasında aşırı sıcaklık ve plastik deformasyon oluşmasını önleyin.
- Gerekirse kalıplayın: Küçük veya düzensiz numuneyi taşlama ve ölçüm için kararlı biçimde sabitleyin.
- Kademeli taşlama yapın: Kesme izlerini ve deformasyon tabakasını kontrollü biçimde giderin.
- Parlatın: Vickers köşegenlerini net gösterecek düz ve çiziksiz yüzey elde edin.
- Bölgeleri görünür hâle getirin: Uygun makro veya mikro dağlama ile kaynak metali ve ITAB sınırlarını belirleyin.
- Yüzeyi temizleyin: Dağlayıcı kalıntısı, yağ, oksit ve partikülleri uzaklaştırın.
- Numuneyi düz yerleştirin: Test yüzeyi indenter eksenine dik ve kararlı olmalıdır.
Kaynak Bölgesinde Sertlik Travers Planı Nasıl Hazırlanır?
Sertlik traversi, belirli bir hat boyunca düzenli ve tanımlı konumlarda yapılan ölçüm dizisidir. Tipik bir sıra bir ana malzemeden başlar, ITAB üzerinden kaynak metaline geçer ve karşı taraftaki ITAB ile ana malzemede devam eder. Çok pasolu veya kalın kaynaklarda yalnız tek sıra yeterli olmayabilir. Kaynak yüzüne yakın, köke yakın ve orta kalınlıkta ayrı sıralar gerekebilir. Ölçüm sırası ve nokta sayısı; birleşim tipi, et kalınlığı, kaynak yöntemi ve uygulama standardına göre belirlenmelidir. Travers planında şu bilgiler bulunmalıdır:- Numune ve kaynak tanımı
- Kesit yönü ve test yüzeyi
- Kullanılan sertlik yöntemi ve test yükü
- Ölçüm satırlarının yüzeye veya füzyon hattına göre konumu
- İzler arası ve kenara olan mesafe
- Kaynak metali, ITAB ve ana malzeme nokta kodları
- Tekrarlı ölçüm ve geçersiz iz yönetimi
- En yüksek, en düşük ve ortalama değer raporlama kuralı
- Kabul limiti ve dayandığı doküman
5 Kaynak Uygulamasında Doğru Sertlik Yöntemi
1. Karbon çeliği alın kaynağı prosedür testi
Kaynak prosedürü yeterliliğinde enine kesit hazırlanabiliyorsa Vickers HV10 sık kullanılan temel yaklaşımdır. Ölçüm satırları ana malzeme, ITAB ve kaynak metali boyunca planlanır. Kabul limiti ilgili prosedür ve ürün standardından alınır. Kaynak bölgesinde sertlik ölçümü hangi yöntemle yapılır sorusunun bu örnekteki yanıtı, şartname farklı bir yük istemiyorsa Vickers traversidir.2. Yüksek dayanımlı çelikte dar ITAB
Yüksek dayanımlı çelikte yerel martenzitik sertleşme çok dar bir bölgede oluşabilir. HV10 izi hedef bölgeden daha genişse maksimum değer çevre mikroyapılarla ortalanabilir. Bu durumda mikro-Vickers ile daha sık nokta aralığı ve küçük iz kullanılır.3. Büyük basınçlı kapta saha kontrolü
Parçadan kesit almak mümkün değilse UCI ile kaynak metali ve erişilebilen komşu yüzeylerde karşılaştırmalı kontrol yapılabilir. Yüzey taşlanmalı, malzemeye uygun kalibrasyon doğrulanmalı ve çoklu ölçüm alınmalıdır. Sonuç, kesit içindeki bütün ITAB sertlik profilini göstermez.4. Lazer kaynaklı ince sac
Lazer kaynaklarında ergime ve ITAB bölgeleri çok dar olabilir. Mikro-Vickers veya Knoop izi, standart makro Vickers izine göre daha iyi konumsal çözünürlük sağlayabilir. Numune kenar yuvarlanmasını önleyecek şekilde kalıplanmalı ve parlatılmalıdır.5. Büyük döküm parçadaki tamir kaynağı
Genel saha taraması Leeb ile yapılabilir; fakat tamir kaynağının dar ITAB maksimumu araştırılıyorsa kesit numunesi ve Vickers/mikro-Vickers gerekir. Döküm mikroyapısının heterojenliği nedeniyle tek saha okuması bütün bölgeyi temsil etmez.Kaynak Bölgesinde Sertlik Ölçümünde Yapılan 10 Hata
- Tek bir kaynak sertliği değeri raporlamak: Kaynak metali, ITAB ve ana malzeme ayrı bölgeler olarak değerlendirilmelidir.
- Dar ITAB üzerinde büyük iz kullanmak: Ölçüm komşu mikroyapıların ortalama etkisini gösterebilir.
- Yöntemi şartnameden bağımsız seçmek: Kabul dokümanında belirtilmeyen yöntemle elde edilen değer geçersiz olabilir.
- Yüzeyi yalnız kaba taşlamak: Vickers köşegenleri net okunamaz ve UCI probu kararsız çalışabilir.
- Kesme sırasında numuneyi ısıtmak: Mikroyapı ve sertlik yapay biçimde değişebilir.
- Leeb sonucunu ITAB traversi sanmak: Leeb yüzeysel ve dinamik bir yöntemdir; dar gradyanı ayrıştıramaz.
- UCI kalibrasyonunu malzeme farkını gözetmeden kullanmak: Elastik özellik farkları sistematik sapmaya yol açabilir.
- Dönüştürülmüş skalayı doğrudan ölçüm gibi raporlamak: Dönüşümün kaynağı ve malzeme geçerliliği belirtilmelidir.
- İzleri birbirine çok yakın yerleştirmek: Komşu deformasyon alanları sonucu etkileyebilir.
- Kabul limitini genel bir sayı sanmak: İzin verilen sertlik; malzeme, hidrojen riski, ürün standardı ve kaynak prosedürüne bağlıdır.
Kaynak Sertlik Testi Öncesi Kontrol Listesi
- Kaynak yöntemi ve birleşim tipi belli mi?
- Ana malzeme ve dolgu metali tanımlandı mı?
- Et kalınlığı ve kaynak paso yapısı biliniyor mu?
- Testin amacı prosedür onayı, üretim kontrolü veya arıza analizi olarak açık mı?
- Uygulanacak ürün veya müşteri standardı belirlendi mi?
- Kabul edilecek sertlik yöntemi ve yük tanımlandı mı?
- Kesit numunesi alınabiliyor mu?
- ITAB genişliği seçilen iz boyutuna uygun mu?
- Numune hazırlama sırasında ısıl etki önlendi mi?
- Kaynak metali ve ITAB sınırları görünür mü?
- İzler arası ve kenar mesafeleri standarda uygun mu?
- Cihaz ve test bloğu doğrulamaları geçerli mi?
- UCI veya Leeb için malzeme kalibrasyonu doğrulandı mı?
- Dönüşüm kullanılan değerler açıkça işaretlendi mi?
- Rapor, nokta konumlarını ve ölçüm sırasını gösteriyor mu?
- Kabul limiti ve kaynak dokümanı raporda yazıyor mu?
