Alm. Schweissung (f), (Zusammen-) Schweissen (n), Fr. Soudure (f), soudage (m), İng. Welding. Kimyâsal yapıları, birbirinin aynı veya az farklı olan iki malzemenin ısı, basınç veya her ikisinin de etkisiyle çözülemeyecek şekilde birleştirilmesi işlemi.

Parçaların birleştirilecek kısımları uygulanan ısı ve basınç etkisiyle birbirine karışır. Bu etkilerin kaldırılmasıyla tekrar katılaşan parçalar malzemeye bağlı olarak birleştirilmiş olur.Kaynak işlemi, demir şeritlerin ısıtılıp, birlikte dövülerek birleştirildiği eski kılıç yapım şeklinden gelişerek, bugün metalurji, fizik, kimya, elektronik ve kuantum mekaniğini ilgilendiren bir teknik hâline gelmiştir.

Bugün kullanılan kaynaklar, kaynak işleminde ısı veya basınç etkisinin esas rolü oynamasına bağlı olarak basınç ve ergitme kaynakları olarak iki ana gruba ayrılır. Basınç kaynaklarında basınç, bağlantının birleştirilmesinde esas etki olarak kullanılır. Bu tip kaynak işleminde soğuk basınç kaynağı dışında bağlantıya yardımcı olarak ısı etkisiyle de tatbik edilir. Ergitme kaynaklarında parçalar ısı etkisiyle birleşecek kısımlardan eriyip birbirine karışarak birleşir. Bu tip kaynakta çoğu zaman birleştirilecek parçaların malzemesinde mamül bir dolgu metali kaynak işlemine yardımcı olarak eritilerek kaynak yerine tatbik edilir.

A. Basınç Kaynakları

Kaynak işleminde parçaların birbirine bastırılmasından doğan mekanik etki esas rolü oynar. Başlıca türleri şunlardır:

1. Ocak kaynağı: Kaynak sıcaklığına kadar ısıtılan parçalar üstüste konularak dövülür. Böylece birleşmeleri sağlanır.

2. Gaz basınç kaynağı: Asetilen, propan, hidrojen veya benzeri bir yanıcı gaz oksijen yardımıyla yakılarak istenilen kaynak ısısı elde edilir. Gazların her ikisi de tüplerden alınır. Kaynağın şekline ve kaynak yapılacak yüzeylerin cinsi ve kalınlığına göre hamlaçta gerekli olan ayarlamalar yapılır. Bu şekilde elde edilen sıcaklık 3000 dereceyi bulur. Bağlantının sağlanması için gerekli basınç kaynak ısısı ile ters orantılı olarak değişir.

3. Elektrik direnç kaynağı: Bu metotta elektrik akımının, geçtiği iletkeni ısıtma etkisinden yararlanılır. Bu ısınma kesite, malzemenin özgül direncine ve akım şiddetine bağlıdır. Kaynak şekline göre şu türleri vardır:

a. Alın kaynağı: Kaynak yapılacak parçalar, bir transformatörün sekonder sargısının uçları ile birleştirilmiş iki çene arasına alınır. Akım geçince parçalar ısınır. Isınan parçaların üzerine basınç uygulanarak bağlantı sağlanır. Bu tip kaynak daha çok çelik profillerin uçlarının birbirine kaynak edilmesinde kullanılır.

b. Nokta kaynağı: İnce saç levhaların birbirlerine kaynak edilmesinde kullanılır. Taşıt, uçak ve hafif yapı konstrüksiyonlarda seri imalatta çok yaygın olarak kullanılır. Transformatörün uçları arasına bağlanmış iki bakır çubuk elektrot arasında kuvvet altında ve elektrik akımının sağladığı ısı etkisiyle parçalar birbirlerine nokta şeklinde kaynak edilmiş olur. Elektrotlar mekanik, hidrolik ve pnömatik olarak bastırılarak saçların birbirlerine iyi bir şekilde teması sağlanır.

c. Dikiş kaynağı: Saç konstrüksiyonlarda kaynak bağlantısında sızdırmazlık gerekiyorsa kullanılır. Meselâ depo ve yakıt tanklarının konstrüksiyonunda saç parçalar su ile soğutulan yuvarlak makara şeklindeki elektrotlar arasından geçirilerek sürekli kaynak dikişi yapılması sağlanır.

d. Boruların direnç kaynağı: Boru yapımında kullanılır. Malzeme profil haddelerinden geçerek yarık bir boru şeklini aldıktan sonra ek yeri doğrudan akım verilerek ısıtılır. Baskı makaralarının arasından geçirilen boru basınç altında ek yeri boyunca kaynak edilmiş olur.

4. İndüksiyon kaynağı: Özellikle modern boru îmâlinde kullanılan bu metodda boru bir bobin içinden geçirilir. Bobinin hasıl ettiği indüksiyon akımları ile boru ısınarak baskı makaralarının arasından geçerken ek yerinden kaynak edilir.

5. Termit kaynağı: Parçaların kaynak uçları demir oksit alüminyum tozu içine gömülür ve birbirine bastırılır. Karışım tutuşturulduğu zaman gayet kuvvetli ekzoterm kimyevi reaksiyon başlar. Reaksiyon bir defa başlatıldıktan sonra koruyucu baryum süper oksit tozu altında kendi kendine devam eder. Meydana gelen eriyiğin sıcaklığı 3000 dereceyi bulur. Kaynak uçları yeteri kadar ısındıktan sonra birbirine bastırılarak kaynak bağlantısı sağlanır. Çok eskiden beri rayların birleştirilmesinde kullanılır.

6. Sürtünme kaynağı: Profil, mil, boru gibi parçaların dönel simetrik olan uçlarının kaynağında geniş ölçüde kullanılır. Parçaların biri sabit tutulur. Diğeri döndürülerek eksenel yönde sabit parçaya bastırılır. Sürtünmeden doğan ısıdan kaynak sıcaklığı hâsıl olunca, basınç arttırılarak kaynak bağlantısı sağlanır.

7. Ses üstü kaynağı: Bu kaynak türünde ses üstü titreşimlerinin çok yüksek enerjilerinden faydalanılarak kaynak bölgesinde bölgesel bir ısınma sağlanır. Birbirine bastırılan yüzeyler özel bir cihazla elde edilerek elektrodlar arasından geçirilen ses üstü dalgaların hâsıl ettiği ısı yardımıyla kaynak edilmiş olur.

8. Patlama kaynağı: Üstüste bindirilen saç levhaların kaynağında kullanılır. Patlayıcı bir maddenin patlama etkisiyle saç yüzeyleri birbirine çarptırılır. Hâsıl olan ısı ve basınç yardımı ile kaynak yapılmış olur.

9. Soğuk basınç kaynağı: Daha çok plastik malzemelerin kaynağında kullanılır. Isı verilmemesine rağmen gereken basınç daha büyüktür. Bağlantı yüzeylerinin birbirine kuvvetle bastırılması ile basınç bölgesinde malzeme kristalleri, çözülüp yeniden hasıl olarak bağlantıyı sağlarlar. Alın, nokta veya dikiş şeklinde gerçekleştirilebilir.

B. Ergitme Kaynakları

Bu kaynaklarda kaynatılacak parçalara basınç yapılmaz. Bağlantı yüzeyleri tatbik edilen ısı etkisiyle ergitilip birbirine karışarak veya parçalar arasındaki boşluk, kendi cinsinden ergitilmiş bir dolgu maddesi ile doldurularak bağlantı sağlanır. Başlıca türleri şunlardır:

1. Gaz eritme kaynağı: Oksi-asetilen kaynağı da denilir. Yanıcı gaz olarak kullanılan asetilen hamlaçta oksijen ile birleşerek yakılır. Elde edilen ısı ile, yanyana getirilen parçaların kaynak yüzeyleri ve aynı malzemeden mamül bir elektrod dolgu metali olarak eritilerek kaynak bağlantısı sağlanır. Kaynak sırasında parçalara kuvvet uygulanması söz konusu değildir. Asetilen alevi ile ulaşılan kaynak sıcaklığı 3200 derece olup, bâzı özel haller hariç bütün metallerin kaynağı için yeterlidir.

2. Elektrik ark kaynağı: Meydana getirilen elektrik arkının, ısı etkisinden yararlanarak malzemenin kaynak edilen bölgesinin erimesi sağlanır. Elektrik arkı elektrot ile parça arasında veya çift elektrot kullanıldığında elektrodlar arasında meydana getirilir. Kaynakta dolgu malzemesi olarak kullanılan çubuk, elektrot vazifesi görebileceği gibi, ayrıca bağımsız bir çubuk bu amaç için eritilebilir. Bu tip kaynakta sıcaklık çok yüksek olması sebebiyle metalin yanmaması için kaynağın atmosfer etkisinden korunması gerekir. Bu korunmanın şekline, kaynağın atmosferle irtibatının engellenmesine göre açık veya kapalı ark kaynakları olarak iki gruba ayrılır:

a. Açık ark kaynağı:

1) Karbon elektrot ile ark kaynağı: Bu tip kaynakta ark, karbon elektrot ile parça arasında (tek karbon elektrotlu ark kaynağı) veya iki karbon elektrot arasında (iki karbon elektrotlu ark kaynağı) teşekkül ettirilir. Arkın teşkili için doğru akım kullanılır. Bu tip kaynakta genellikle kaynak dikişini doldurmak üzere bir tel şeklinde kaynak malzemesi eritilir. Karbon elektrotun yanmasından dolayı kaynak bölgesinde CO ve CO2 gazları oksitlenmeyi bir miktar önlemesine karşılık atmosferin etkisi tam olarak önlenemediğinden kaynak kalitesi düşüktür.

2) Metal elektrot ile ark kaynağı: Ark, çubuk şeklindeki madenî elektrot ile parça arasında teşkil edilir. Elektrot arkın hasıl ettiği ısı sebebiyle eriyerek kaynak dikişini doldurur. Elektrot kaynak edilen malzeme özelliklerinde seçilir. Elektrotlar genellikle kaynağı atmosfer tesirinden koruyacak şekilde özel bir manto malzemesiyle kaplıdır. Kaynak sırasında bu manto eriyerek ergimiş kaynak malzemesi üstünde bir tabaka teşkil ederek atmosfer etkisini önler. Bu tip kaynak en yaygın kullanılan kaynak metodudur.

b. Kapalı ark kaynağı:

Açık ark kaynaklarıyla mantolu metal elektrot kullanılsa bile havadaki oksijen ve azotun kaynak dikişine etkileri dolayısıyla kaliteli kaynak yapılmaz. Bunun için kaynak dikişinin atmosfer ile irtibatının kesilmesi için kapalı ark kaynağı usûlleri geliştirilmiştir.

1) Koruyucu gaz kaynağı: Bu usûlde kaynak dikişine hidrojen, argon, helyum, karbondioksit gazlarından biri devamlı olarak gönderilerek havanın kaynak yerinden tamamen uzaklaşması sağlanır. Karbondioksit ile koruyucu gaz kaynağında eriyen tel elektrotlar kullanılmasına karşılık diğer usullerde erimeyen wolfram elektrotlar kullanılır. Gaz, elektrot muhafazasının içinden kaynak dikişine püskürtülür. İstenildiğinde kaynak işleminde eriyen bir kaynak teli dolgu metali olarak kullanılabilir.

2) Toz altı kaynağı: Bu tip kaynakta kaynak işlemi çıplak elektrotla özel bir kaynak tozunun altında gerçekleştirilir. Kaynak dikişinin üzerine serilmiş olan toz atmosfer ile teması önler. Metod, otomatik kaynak techizatı ile de uygulanabilir. Bütün çelik işleyen endüstride, gemi, basınçlı kap ve boru imalinde geniş ölçüde kullanılmaktadır.

3) Elektron akım kaynağı: Elektron kaynağı, anoda göre çok düşük potansiyelde bir katottan yayılan elektronlardan elde edilen elektron demetinin yüksek enerji yoğunluğundan faydalanarak yapılır. Tungsten katottan yayılan elektronlar daire şeklindeki anodun içinden geçerek bir elektromanyetik sargı yardımıyla odaklanıp parça üzerine gönderilir. 2 mm, 20 cm arasında ayarlanabilen odak noktasında 3.000-10.000 °C arası elde edilen çok yüksek sıcaklıkla 20 cm’ye kadar kalınlıkta her türlü metalin (molibden, wolfram, titan, alaşımlı çelikler, gibi) kaynağı mümkündür. Metod kesme ve delme işleminde kullanılır. Fakat bu çeşit kaynağın en büyük mahzuru kaynak işleminin vakum odasında yapma mecburiyetidir.

4. Plazma kaynağı: Çok yüksek sıcaklığa çıkarılmış olan gazların iyonizasyonundan faydalanılır. Elektrot olarak yanmayan tunsgten elektrot kullanılır. Hamlaç içinde akan asal gaz elektrodun hemen altındaki dar bir memeden geçerken büzülüp hızlanır. Bu şekilde çok yüksek sıcaklıklara çıkan (15.000-18.000 °C) gaz hüzmesi malzeme üzerine geldiğinde onu ergiterek kaynaklar.

5. Lazer kaynağı: Lazerin geliştirilmesinden sonra kaynak alanında da kullanılabilmesi için araştırmalar yapıldı. İlk defa yakut kristal ile yoğunlaştırılan ışık hüzmesi kullanılan lazerler birkaç mikron kalınlığındaki mikrominyatür parçaların kaynağında, elektronik aletlerin yapımında kullanıldı. Son yıllarda sürekli ışın demeti üreten çok güçlü bir lazer türü olan karbondioksit lazeriyle çok yüksek güç ve sıcaklıklara çıkılabilmektedir. Lazer kaynağında ışın demetinin odak noktası ayarlanarak bir kaç mikrondan 20-30 cm kalınlığına kadar parçalar yüksek hızlarda (1-2 m/dak.) kaynaklayabilir. (Bkz. Lazer)