çelik ve kaynak

Az miktarda karbonla birleşmiş ( %0.5-1.5 ) demir. Çelik, su verilerek veya başka madenlerle birleştirilerek çok sert bir hale sokulabilir. Çelik, demirden çok daha sert ve daha hafif olup, daha iyi işlenebilir. Elde edilmesi ve içinde bulunan maddelerin oranları bakımından çeşitli adlar alır.

Çelikler, elde edilişleri bakımından;

* Siemens-Martin çeliği,
* Bessemer çeliği,
* Thomas çeliği ve
* Elektro çeliği

olarak dörde ayrılırlar.

Bunların dışında;

* Krom çeliği,
* Manganez çeliği,
* Tungsten çeliği,
* Molibden çeliği,
* Silisyum çeliği

gibi alaşımlı çelikler vardır.

Yapı işlerinde ve özellikle betonarmede "Thomas çeliği" denilen, haddeden geçmiş, genel olarak yuvarlak çubuk halindeki yumuşak çelik kullanılır. ( Alman normuna göre St 37 ). Bu çeliğin kırılma dayanımı 3700-4200 kg/cm2'dir. Zahiri esneklik sınırı 2000-2600 kg/cm2'dir. Zahiri katsayısı 2100000 olup, çapının 15 katı uzunluktaki deney çubuğunun kırılma haddindeki uzama miktarı çubuk boyunun %20-22'si olur. Çelik kesiti ince taneli ve homojen olmalı, leke, karınca, çapak, boşluk ve yarık bulunmamalıdır.

Çelik, sağlamlığı, özellikle esneklik ve uzama nitelikleri sayesinde dökme demiri ve demirin yerini aldı. Bessemer (1855), Martin (1856), Thomas (1878) yöntemleri çeliğin endüstrileşmesini sağladılar. 1889 Uluslararası Paris Sergisi demirin doruğa ulaşmasını kutlarken, kısa bir süre sonra 1900 Evrensel Sergisi çeliğin zaferini ortaya koydu. 1885-1895 arasında Chicago'nun maden iskeletli yapıları, Sullivan'ın önderi olduğu bir okulun ilk çalışmalarıdır. Modern mimarlığa damgasını vuran yeni kuşak 20. yy.'ın başlarında çeliği daha yaygın olarak kullanmaya başladı. Gropius ( Fagus fabrikaları, 1929 ), Pierre Chareau ( Paris'te Dr. d'Alsace'ın evi, 1928 ), Mies Van der Rohe ( Barcelona Sergisi'ndeki Alman Pavyonu, 1929 ) bu dönemin önemli uygulayıcılarıdır. Çelik, yeni mimarinin geliştirilmesindeki önemli rolünü günümüzde de sürdürmektedir.

Demir cevherinden demir elde eden ilk topluluğun M.Ö. 2000 yıllarında Hititler olduğu kabul edilmektedir. Gerçekte ise değişik zaman ve yerlerde farklı topluluklar demiri keşfetmiş, onun üstün özelliklerinden yararlanarak kendilerine çeşitli araç ve gereçler yapmışlardır.

1700-1800'lerde izabe teknolojisinin gelişmesi ile demirden çok daha üstün özelliklere sahip olan çelikler üretilmeye başlanmıştır.

Çelik konstrüksiyon sanayii esas olarak muhtelif çeliklerin yarı mamul olarak kullanıldığı, bunlar üzerine çeşitli kesilme, şekillendirme, birleştirme yöntemlerinin uygulanarak amaca yönelik yapılar elde edilen bir üretim dalıdır.

Genelde iki ayrı kapsamda ele alınabilir;

* Bina, köprü, kule, baca, enerji nakil hattı direkleri gibi tesisler. Bu tesislerin yapımında genel yapı çelikleri denen düşük ve orta karbonlu, bünyesinde başkaca alaşım elemanı bulunmayan çelikler kullanılır.
* Çelik konstrüksiyon her türlü çelik makina, ekipman ve teçhizat yapımı olarak ele alınırsa bu tür imalat için bir malzeme sınırlaması düşünmek mümkün değildir. Düşük ve yüksek alaşımlı çelikler, paslanmaz çelikler, kaplamalı çelikler kullanılan malzemelerden birkaçıdır.

Çelik teknolojisinin gelişmesi ve üstün vasıflı çeliklerin üretilmesi ile bu malzemeler kullanılarak yapılacak imalat da çok büyük ölçüde çeşitlenmiştir.

Çeliği yarı mamul olarak kullanıp mamul haline getirecek bir proseste parçaların birleştirilmesi en önemli konu olarak ortaya çıkmıştır.

İlk birleştirme yöntemi şimdi dahi uygulanması sınırlı olan bir çeşit direnç kaynağına benzemekte idi. Birleştirilecek parçalar ısıtılıyor, sonra biraraya getirilerek dövülüyorlardı. Perçinleme 1900'lere kadar bir birleştirme yöntemi olarak yaygın şekilde kullanıldı.

Çelik konstrüksiyon asıl gelişmesini elektrik kaynağının bulunmasına borçludur. Elektrik kaynağını, ilk kimin bulduğunu söylemek zordur. G. Lichtenberg'in 1782'de parçaları elektrik kullanarak birleştirdiği bilinmektedir. Sir Humphrey Davy'in elektrik arkını keşfi (1080) önemli bir kilometre taşı olmuştur.

1881'de A. Meritems karbon çubukları kullanarak ilk ark kaynağını kurşun levhalar üzerinde yaptı. 1887'de Benardos, A. Meritems'in yöntemini geliştirerek ilk patenti aldı.

Kaynak teknolojisi asıl gelişmesini I. Dünya Savaşı'na borçludur. Savaç için kısa sürede çok sayıda gemi yapma ihtiyacını duyan başta ABD ve diğer ülkeler çabalarını yeni üretim yöntemleri üzerinde yoğunlaştırdılar. Sonuçta ark kaynağının en uygun yöntem olduğu konusunda birleştiler.

Savaş sonrası talepte olan düşme kaynak konusundaki gelişmelerde de bir yavaşlama yarattı.

Bu dönemde kaynağın kalitesinin iyileştirilmesi konusundaki çalışmalar ağırlık kazandı ve ilk örtülü elektrod 1927, toz flux 1935, TIG-1940, MIG-1948 keşfedildi.

Malzemelerin ve birleştirme yöntemlerinin gelişmesi ile kritik ekipman ve malzemenin yapımını mümkün kılan çelik konstrüksiyon teknolojisine paralel olarak yapılan imalatın yeterliliğini saptamak için gerekli tahribatlı ve tahribatsız muayene yöntemleri de gelişerek bugünkü seviyelerine geldiler.