KAY2013 MODERN KAYNAK TEKNOLOJİLERİ I LAZER IŞIN KAYNAĞI (LIK) (Laser Beam Welding - LBW) Kaynak Teknolojisi Programı Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN
Lazer Işın Kaynağı Lazer kelimesi, LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ışınmanın uyarılmış yayınımı ile ışığın kuvvetlendirilmesi anlamına gelen kelimelerin baş harflerinin birleştirilmesiyle meydana gelmiştir. Lazer kaynak metodunda, ışık demeti radyasyondaki yayılmanın uyarılması suretiyle oluşturulmaktadır. Lazerin 1960 yılında icadından bu yana bu icadın kullanım alanı giderek genişlemiştir. Öyle ki icat edildiği zamanlarda metalleri kesme işi dışında başka bir işte kullanılmayan lazer, şu an sağlık sektörünün vazgeçilmez yöntemlerinden biri olarak kullanılmakta ve kullanım alanları geliştirilmeye devam edilmektedir. Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 1
Lazer Işın Kaynağı Elemanları Modern kaynak yöntemlerinden birisi olan lazer ışını ile kaynak, yoğunlaştırılmış enerji ışınlarının kullanıldığı bir teknolojik kaynak yöntemidir. Küçük boyutlardaki parçaların kullanıldığı üretim alanlarında, klasik birleştirme yöntemlerinin kullanılamadığı durumlarda Lazer kaynağı kullanılır. Lazer kaynak makineleri tek bir dalga boyunda ve tek renkte parlak ışık üreten cihazlar Lazerin verdiği ışık, genellikle yoğun, ince bir demet biçimindedir. Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 2
Lazer Işın Kaynağı Lazer ışın kaynağı, birçok avantajından dolayı sanayide ve yeni uygulamalarda kullanımı genişlemeye devam eden çağdaş bir kaynak yöntemidir. İmalatçıların kaynak işlemini otomatikleştirme eğilimi, lazer ve bilgisayar gibi yüksek teknolojilerin, kaynak işleminin tam kontrolü sayesinde ürünlerin kalitelerinin artmasından dolayı, kullanımını yaygınlaştırmıştır. Elektrik ark kaynağı yönteminden en temel farkı enerji iletimi biçimidir. Elektrik ark enerji iletiminden farklı olarak bir malzeme tarafından lazer enerji emilimi; lazerin tipi, gelen güç yoğunluğu ve ana metalin yüzey durumu gibi birçok etmenden etkilenir. Lazer kaynağını nitelendirmeye yardımcı iki önemli etmen: 1-İş parçasında gözlemlenen ısının, gelen lazer enerjisine oranı olan verimliliği enerji iletimi 2-Füzyon bölgesini eritmek için kullanılan ısının, iş parçasında gözlemlenen ısıya oranı olan erime verimliliğidir. Lazer çıkışı elektriksel değildir, elektriksel devamlılığı gerektirmez, manyetizmadan etkilenmez, elektriği ileten malzemelerle sınırlı değildir. Lazer ışını her malzemeye temas edebilir, vakuma yada x-ışınlarına gereksinim duymaz. Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 3
Lazer Işın Kaynağı - Avantajları 1. Derin ve sınırlı(dar) kaynakların yapılabilmesi 2. Mikroyapıların daha ince, daha sert olması ve diğer yöntemlere göre aşınmaya daha dirençli olması 3. Isının tesiri altındaki bölge (ITAB)nin geniş olmasından kaynaklanan metalürjik hasarın ve sert tane büyümesinin büyük oranda azaltılması 4. Parça tasarımı olanaklarının çok olması 5. Çok küçük ve ince bileşenlerin bile kaynak edilebilmesi 6. Girişin sınırlı olduğu ve sadece tek taraftan yapılabildiği yerlerde kaynağın yapılabilmesi 7. Isıya duyarlı parçaları çok yakından kaynaklayabilme Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 4
Lazer Işın Kaynağı - Dezavantajları 1. Enerji ışınının darlığından dolayı, iyi hazırlanmış-dar kare ya da alın birleşme yerlerinin düz olmasına ihtiyaç duyulması 2. Kaynak yerinin yüksek derinlik/genişlik oranından dolayı dolgu metalinin içeriye sokulmasındaki zorluk Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 5
Lazer Işın Kaynağı X Elektron Işın Kaynağı LBW için vakum kamarası gerekmez LBW de x-ışınları yayılmaz Lazer ışınları, optik mercek ve aynalarla odaklanabilir ve yönlendirilebilir LBW, EBW nin derin kaynaklarını ve yüksek derinlik/genişlik oranlarını oluşturamaz Maksimum LBW derinliği = ~ 19 mm, Maksimum EBW derinliği = 50 mm Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 6
Lazer Işın Kaynağı Uygulama Alanları Yüksek güçlü lazer ışığı, otomobil parçalarının lehimlenmesinde, metal levhaların kesilmesinde, uçak ve otomotiv parçalarının ısıl işleminde, çok küçük deliklerin delinmesinde kullanılarak, üretim hatlarının verimliliği artırılmak ve üretim maliyetleri düşürülmektedir. Çeşitli metallerin delme, kesme, kaynak, lehimleme, metal kaplama ve yüzey tavlama, plastiklerin delme ve kesme, kauçuk, kağıt ve kumaşın kesme işlemleri yapılmaktadır. Otomotiv sektöründe fazla miktarda ve hassas olarak kaynatılması gereken parçalarda, diferansiyel sisteminde dişli kutularında, çeşitli millerde ve fren parçalarının üretiminde lazer kaynağı kullanılmaktadır. Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 7
Lazer Işın Kaynağı Çeşitleri Lazer ışın kaynağının birçok çeşidi vardır ancak sanayideki en gözde türleri şunlardır: 1) Nd-YAG(neodiyum-itriyum alüminyum lal taşı) lazerleri 2) 2) Karbondioksit lazerleri 3) 3) Diyot lazeri Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 8
Lazer Işın Kaynağı Çeşitleri - 1 1) Nd-YAG(neodiyum-itriyum alüminyum lal taşı) lazerleri: Neodimyum-YAG katı-hal lazeri aktif ortam olarak endüstriyel bir kristal kullanır ve 1.06 mikron dalga boyunda bir ışık üretir. Yaklaşık olarak 100W tan 3kW a kadar olan ışın güçleriyle çalışabilir. Nd:YAG katı-hal lazerlerinin ortalama güçleri, CO2 gazı lazerlerine göre daha düşük olmalarına rağmen 10kW lık kısa süreli darbeler gerçekleştirebilirler. 1kW lık Nd:YAG lazer makinası, 4mm kalınlıktaki çeliğin alın kaynağını 0.3m/dak. hızla yapabilir. En büyük avantajı, ürettikleri lazer ışınının dalga boyundan dolayı, enerjinin fiber optik bir kablo içinden iletilmesi sayesinde kontrolün oldukça kolaylaşmasıdır. Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 9
Lazer Işın Kaynağı Çeşitleri - 2 2) Karbondioksit lazerleri: CO2 lazeri aktif ortam olarak CO2 gazı içeren bir gaz karışımını kullanır ve 10.6 mikron dalga boyunda bir ışık üretir. 0.5 ila 25kW lık ışın gücüyle çalışabilir. Bu lazerlerin yüksek enerji çapları(ör:5-10kw), 7-15mm kalınlıktaki çeliğin kaynağının 1m/dak. hızla yapılmasını mümkün kılar. Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 10
Lazer Işın Kaynağı Çeşitleri - 3 3) Diyot lazeri: Diyot lazeri aktif ortam olarak yarı iletken bir diyot maddesi kullanır ve çeşitli dalga boylarında ışık üretebilecek şekilde imal edilebilir. Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 11
Lazer Işın Kaynağı Örnekleri Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 12
Lazer Işın Kaynağı Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 13
Lazer Işın Kaynağı (LIK) Laser Beam Welding (LBW) Öğr.Gör.Şenol ŞİRİN Modern Kaynak Teknolojileri I - 14