LASER İLE KESME TEKNİĞİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "04.01.2016 LASER İLE KESME TEKNİĞİ"

Gizem Kılıçlı
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 LASER İLE KESME TEKNİĞİ Laser: (Lightwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Uyarılmış Işık yayarak ışığın güçlendirilmesi Haz.: Doç.Dr. Ahmet DEMİRER Kaynaklar: 1-M.Kısa, Özel Üretim Teknikleri, Furkan Ofset, 2002, Bursa. 2-S.Köksal,M.Ürgüplü, Lazer İle Kesme İşlemlerinde Kesim Kalitesine Etki Eden Parametreler, Bildiri, İspanya Semp, Web görseller Laser ışığı ilk olarak Theodora Maiman tarafından 1960 yılında elde edilmiştir. Lazer ışığını elde etmek için silindir şeklinde yapay yakut kristali ve ışık kaynağı olarak da spiral şeklindeki ksenon lambası kullanmıştır. Soğutma işlemi ise su ile yapılmıştır. Kırmızı renkli, pulse ve 0,695 mikron dalga boyunda lazer ışığı üretmiştir. Laser ışınının elde edilmesi kolaylaştıktan sonra uygulama alanları da artış göstermiştir. Endüstriyel alanda kullanımı kaynak, kesme ve delme işlemleri şeklindedir. Lazerle yapılan üretim hem otomasyonu sağlamakta hem de üretim hatasını azaltmaktadır. Laserin çeşitli tezgahlarda uygulanmasıyla üretim 24 saat yapılabilmekte, seri üretim sağlanmasıyla maliyet de azalmaktadır. Özellikle lazerle yapılan kesme işlemleriyle birçok kalıp ve aparatlardan tasarruf sağlanmaktadır. İnsan faktöründen kaynaklanan hatalar da azaltılmıştır. CNC LASER AVANTAJLARI: 1. Prototip çalışmalarında kısa sürede yüksek verim, 2. Az sayıda parça için düşük maliyet, 3. Talaşlı üretime göre daha ekonomik, 4. Tasarımda daha esnek çalışma imkanı, 5. Az adetli imalatlarda kalıp gerektirmeden kısa sürede daha düşük maliyetlerde üretim, 6. Üretimde malzemenin en verimli şekilde kullanılması yani minimum fire, 7. Kalıpsız imalat yapılmasına imkan tanınması, 8. Kesim esnasında malzemeye temas olmadığından malzemede ezilme oluşmaz, 9. Çapaksız ve minimum pürüzlülükte kesme işlemi. 1

com 4-Web görseller Laser ışığı ilk olarak Theodora Maiman tarafından 1960 yılında elde edilmiştir.

Laser ile yapılan kesme işlemleri: CNC Laser tezgahları: CNC LASERİN OLUMSUZLUKLARI: 1. Lazer ile üretimde ilk yatırım maliyeti yüksektir. 2. Lazerin verimi düşüktür.

Özellikle göz, lazer ışığından en fazla etkilenen organdır. Göz 0,4-1,4 mikron dalga boyundaki ışığı almaktadır.

2 Laser ile yapılan kesme işlemleri: CNC Laser tezgahları: CNC LASERİN OLUMSUZLUKLARI: 1. Lazer ile üretimde ilk yatırım maliyeti yüksektir. 2. Lazerin verimi düşüktür. - Katı lazerde verim %1-6, -Gaz lazerde verim %35 civarındadır. Laser ışığının zararları: 1-Göz ve deri sürekli ışık ile temasta olduğu için sağlık açısından tehlikelidir. Özellikle göz, lazer ışığından en fazla etkilenen organdır. Göz 0,4-1,4 mikron dalga boyundaki ışığı almaktadır. Dalga boyu belirtilen sınırlar içinde olan orta güçteki laser ışığı gözün, tahrip olmasına neden olmaktadır. Deri, üzerine düşen ışığın bir kısmını soğurur. Soğrulan laser ışığı insan için orta derecede tehlike meydana getirir. Laser ışığının zararları: 2-laser ışının ve insan derisinin rengi ışığın geçişini etkilemektedir. Deri tarafından tamamen geçirilen CO 2 laseri en büyük tehlikeyi oluşturur. 2

LASER TEZGAHI ELEMANLARI LASER İLE KESME TEKNİĞİ Ø20 50.8 mm Odaklama mesafesi Ø20 63.5 mm odaklama mesafesi Ø20 75 mm odaklama mesafesi Ø20 100 mm odaklama mesafesi Ø18 50.

5 mm odaklama mesafesi Ø18 75 mm odaklama mesafesi Ø18 100 mm odaklama mesafesi 60-80-100-130-150 Watt CO2 Lazer Tüpü Lazer Güç Kaynağı Lazer Merceği Lazer step motor ve sürücüleri Lazer su soğutucu

3 LASER TEZGAHI ELEMANLARI LASER İLE KESME TEKNİĞİ Ø mm Odaklama mesafesi Ø mm odaklama mesafesi Ø20 75 mm odaklama mesafesi Ø mm odaklama mesafesi Ø mm Odaklama mesafesi Ø mm odaklama mesafesi Ø18 75 mm odaklama mesafesi Ø mm odaklama mesafesi Watt CO2 Lazer Tüpü Lazer Güç Kaynağı Lazer Merceği Lazer step motor ve sürücüleri Lazer su soğutucu ünite Co2 Lazer Yansıtıcı Aynalar (ø mm LASER İLE KESME TEKNİĞİ LASER İLE KESME İŞLEMLERİNDE KESİM KALİTESİNE ETKİ EDEN PARAMETRELER Laserde kesme işlemine etki eden üç parametre vardır. Bunlar: 1-Laser Işın Parametreleri 2-Malzeme Parametreleri ve 3-İşlem Parametreleridir. Co2 Lazer Yansıtıcı Aynalar (ø mm 3

gücü Kesme hızı Odak mesafesi Odak noktası konumu Yardımcı gazın cinsi ve basıncı Ağızlık çapı Ağızlık ucunun parçaya

4 LAZER KESİM PARAMETRELERİ LAZER IŞIN PARAMETRELERİ Maksimum lazer güç çıkışı ve yoğunluğu Işın kalitesi Dalga boyu MALZEME PARAMETRELERİ Malzemenin termal özellikleri Malzemenin fiziksel özellikleri İŞLEM PARAMETRELERİ Kullanılan lazer gücü Kesme hızı Odak mesafesi Odak noktası konumu Yardımcı gazın cinsi ve basıncı Ağızlık çapı Ağızlık ucunun parçaya olan mesafesi Ağızlık hizası Operatör tarafından değiştirilemeyen parametreler Operatör tarafından değiştirilebilen parametreler 4

1. Lazer Işın Parametreleri (Laser Beam Parameters) Lazer Çıkış Gücü ve Yoğunluğu (Laser Output Power and Intensity) Lazer ışınının küçük bir noktaya odaklanmasıyla elde edilen yüksek ışık yoğunluğu

Çünkü bu özellik kerf aralığının çok kısa zamanda hızlı bir şekilde ısınmasını sağlar ve böylece yüksek kesme hızları ve mükemmel kesme kalitesi elde edilmiş olur.

5 1. Lazer Işın Parametreleri (Laser Beam Parameters) Lazer Çıkış Gücü ve Yoğunluğu (Laser Output Power and Intensity) Lazer ışınının küçük bir noktaya odaklanmasıyla elde edilen yüksek ışık yoğunluğu kesme uygulamaları için istenilen bir özelliktir. Çünkü bu özellik kerf aralığının çok kısa zamanda hızlı bir şekilde ısınmasını sağlar ve böylece yüksek kesme hızları ve mükemmel kesme kalitesi elde edilmiş olur. Malzeme kalınlığı arttıkça yoğunluğunda artması gerekir. İşlem geliştirme sırasında optimum güç değerleri belirlenir. Çünkü aşırı güç, geniş bir kerf aralığı ve artık malzemenin artışı ile sonuçlanırken, yetersiz güç ile ise kesme işlemi başlatılamaz. Lazer sistemlerinde optiksel olarak tek mod uygulamalarında ışın kalite faktörü sayısal olarak 1 değerine ne kadar yakın hesaplanır ise lazer işleme için kullanılacak çıkış ışını değeri o kadar kalitelidir. 1. Lazer Işın Parametreleri Işın kalitesi (Beam Quality) Lazer ışın kalitesi, ışının kesit düzlemindeki enerji dağılımını temsil eden bir lazer ışın modu ile karakterize edilir. Tekdüze bir enerji dağılımına sahip iyi bir ışın modu, lazer kesme için son derece önemlidir. Çünkü hassasiyeti ve kesme hızını arttıran yüksek güç yoğunluğunu ancak böyle bir ışığın küçük bir noktaya odaklanması ile mümkün olur. Yüksek düzensizliğe sahip modlar malzemenin kerf dışında ısınmasından dolayı zayıf kesme kalitesi ile sonuçlanmaktadır. Kerf: kesme kanalı, çentik 1. Lazer Işın Parametreleri (Laser Beam Parameters) Dalga boyu (Wavelenght) Metal malzemelerin ışığı yansıtabilme özelliği lazerlerin dalga boyunun bir fonksiyonudur. Metaller uzun kızılötesi dalga boylarını ( CO 2 lazer dalga boyu), kısa kızılötesi dalga boylarından(nd:yag lazer dalga boyu) daha iyi yansıtır. Oda sıcaklığında altın, gümüş, bakır, alüminyum gibi iletkenliği yüksek metaller çok az miktarda CO 2 lazer ışını soğururlar ve bunun büyük çoğunluğunu yansıtırlar. Çelik gibi orta düzey iletken malzemeler %10 civarında bir soğurma gösterirler. 5

6 2. Malzeme Parametreleri (Material Parameters) Termal Özellikler (Thermal Properties) 2. Malzeme Parametreleri (Material Parameters) Fiziksel Özellikler (Physical Properties) Bazı metallerin kızıl ötesi lazer ışınını yansıtma kabiliyetinin yüksek olması kesme işleminin esaslarına zorluk teşkil edebilir ve kesmenin başlamasını zorlaştırabilir. Yüksek termal iletkenliğe sahip bir metalin kesilme işlemi esnasında, ısı kesim bölgesinden malzemeye doğru hızla yayılmaya başlar. Bu yüzden esas kesme bölgesinde yüksek güç seviyeleri ya da düşük kesme hızları gerekmektedir Boyalı ve yağlı yüzey şartları kesme işleminde beklenmedik performanslara sebep olabilir. Yüzeydeki yükseklik değişimleri, haddeleme kusurları, oluklar kenar kalitesi için zararlıdır. İnce ve uniform bir oksit tabakası ise lazer ışının soğurulmasına katkıda bulunur ve kesme performansını geliştirir. 3. İşlem Parametreleri (Process Parameters) Sürekli Dalga ve Darbeli Lazer Gücü Darbeli kesimde en yüksek darbe gücü ve sürekli kesimde ortalama güç, ışının nüfuziyet derinliğini belirler. Yüksek bir sürekli dalga lazer ışını özellikle daha kalın kesitli malzemelerde, yüksek kesme oranlarına sahip uygulamalarda düz bir kesim için kullanılır. Çünkü en yüksek kesme hızları yüksek ortalamalı güç seviyelerinde elde edilir. 3. İşlem Parametreleri (Process Parameters) Daha düşük enerjili darbeli ışın ince parçaların hassas kesimi için, yüksek güçlü sürekli dalga lazerine tercih edilir. Çünkü düşük ortalama güce sahip lazer ile işleme, kerf boşluğunda cüruf oluşumunu düşürür ve kerf boşluğundan sıcak malzemenin atılmasını sağlayan bir kesim gerçekleştirirken, kısa darbeli yüksek zirve gücüne sahip lazerler etkili bir ısınmayı garanti eder. 6

teşkil edebilir ve kesmenin başlamasını zorlaştırabilir. Yüksek termal iletkenliğe sahip bir metalin kesilme işlemi esnasında, ısı kesim bölgesinden malzemeye doğru hızla yayılmaya başlar.

7 3. İşlem Parametreleri (Process Parameters) Kesme Hızı (Cutting Speed) Kesme hızı, lazer gücü ve gaz akış oranı ile dengelenmelidir. Kesme hızının artmasıyla kesme kenarında oluşan şeritler daha da belirginleşir, kesme kenarı altında cüruf biriktirme artar ve nüfuziyet azalır. Yumuşak çelik keserken oksijen kullanıldığında, düşük kesme hızlarında, kesme kenarlarında aşırı yanmalar meydana gelir. Bu da kenar kalitesini düşürür ve ısıdan etkilenen bölgeyi (ITAP) genişletir. Genellikle malzemeler için kesme hızları malzemenin kalınlığı ile ters orantılıdır. Hız, keskin köşe kesimlerindeki yanmalardan kaçınmak için azaltılmalıdır. 7

Yumuşak çelik keserken oksijen kullanıldığında, düşük kesme hızlarında, kesme kenarlarında aşırı yanmalar meydana gelir.

Benzer belgeler

Lazer ile şekil verme. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

Lazer ile şekil verme. Prof. Dr. Akgün ALSARAN Lazer ile şekil verme Prof. Dr. Akgün ALSARAN Lazer Lazer (İngilizce LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) fotonları uyumlu bir hüzme şeklinde oluşturan optik kaynak. Lazer fikrinin