|
Sayfa 1 / 3 Metal saçların lazerle kaynak edilmesi, diğer kaynak yöntemlerine nazaran; dar kaynak bölgesi, , hassas sıcaklıkta derinlik kontrolü ile ısıtma ve farklı tip metallerin kaynatılabilmesi gibi bir çok imkanlar sağlamaktadır. Eğer saç malzemeleri kaynak etmek için önemli olan parametreler tespit edilir ve bunlar optimum değerlere ayarlanırsa kaynak işlemi başarı ile gerçekleştirilebilir.
Söz konusu parametreler ve/veya onların değerleri yanlış seçilecek olursa malzemelerin kaynatılması yerine delinmesi, kesilmesi, markalanması gibi durumlar ile karşılaşılabilir. Kaynak işlemi, lazer ışın demetini malzeme üzerinde belli bir hızla gezdirilme yolu ile gerçekleştirildiği için, kolaylıkla otomasyona tabi tutulabilir. Bu çalışmada saç malzemelerin Nd:YAG lazerle kaynak edilmesi için gereken parametrelerin belirlenmesi ele alınmaktadır. Lazer Kaynağına Üstünlük Kazandıran Etmenler Kaynak, iki materyalin tek bir materyal elde edilecek bir şekilde birleştirilmesi
işlemidir. Çok sayıda araştırma ve uygulama, lazer kaynağının hassas ve yüksek
kalitede bir birleştirme sağladığını göstermiştir. Bu olgu, bilimde araştırılması gereken
bir alan olduğu kadar, teknolojide ise uygulanması ve geliştirilmesi gereken bir
malzeme işleme yöntemi haline gelmiştir. Diğer kaynak yöntemlerine nazaran lazer
kaynağına üstünlük kazandıran en önemli nitelikler aşağıdakilerdir:
• Lazer, temiz bir enerji kaynağıdır,
• Kaynak işlemi, dolgu malzemesi kullanmadan/kullanılarak gerçekleştirilebilir,
• Kaynak işlemi, yüksek oranda en:boy değişiminde ve dar bir alanda meydana
gelir,
• Kaynak hızı yüksektir,
• Lazer kaynak işlemi kolaylıkla otomasyona tabi tutulabilir,
• Aynı ve farklı metaller kaynatılabilir,
• Optik olarak geçirgen (şeffaf, saydam) materyallerin yardımı ile kaynak
ortamındaki hava şartları kontrol edilebilir.
Lazer kaynağı işleminin bazı kusurları da vardır. Sert metallerin darbeli
lazerlerle kaynatılması, kaynak bölgesinde mikroskopik kaynak kesintilerin oluşmasına,
bu ise kaynağın kırılgan olmasına sebep olmaktadır. Ancak bu kusur, geleneksel
kaynak yöntemlerinin aynı tipten olan kusurları ile mukayese edildiğinde önemsiz bile
görülebilir. Yukarıda gösterilen sebeplerden dolayı gün geçtikçe lazer kaynağının
endüstride kullanım alanı artmaktadır. Lazer kaynağı, teknolojik şartlara bağlı olarak, iki temel prensipten birini esas alarak gerçekleştirilmektedir: • Derinlemesine nüfuz eden lazer kaynağı (Key Hole Laser Welding)
• İletim lazer kaynağı (Conduction laser welding) Yüksek güçlü lazerlerin en önemli uygulama alanlarından biri, saç
malzemelerin kaynatılması işlemidir. Bu tür kaynağın en geniş ve vazgeçilmez
uygulama alanı otomobil sektörüdür. Bu alan lazerle imalat teknolojisi pazarının %
30’unu kapsamaktadır. Bunun dışında, değişik amaçlı saç malzemelerin
birleştirilmesi için de lazer kaynağı kullanılmakta ve lazerlerin bu alanda uygulanması
hızla genişlenmektedir. Derinlemesine Nüfuz Eden Lazer Kaynağı
Derinlemesine nüfuz yöntemi (Key Hole Laser Welding) ile elde edilen lazer
kaynağına Anahtar Deliği (klavuz çukur) manasına gelen “KEY HOLE” yöntemi de
denir. Eğer, yeterince güç yoğunluğuna sahip olan lazer ışın demeti malzeme yüzeyine odaklanırsa anahtar deliği elde edilir. Işın demeti ile materyal buharlaştırılarak bir anahtar deliği oluşturulabilir. Bu anahtar deliğinin oluştuğu yerde bir erime havuzu elde edilir. Söz konusu yerde eriyik halde bulunan malzeme yer çekimi, yüzey gerilmesi ve buhar basıncının etkisi ile kararlı bir dengede bulunur. Anahtar Deliği mekanizmasında 1:10 oranında en:boy (derinlik, b/h) değişimi söz konusu olur. Bu mekanizmanın ayrıntıları Lancaster tarafından bulunmuş ve uygulamada kullanılabilecek bir konuma getirilmiştir. Anahtar Deliği, eriyen metal ve bunların dışını çevreleyen katı metalden oluşur. Bu delikte oluşan buhar basıncı, eriyen malzemenin yüzey gerilimi ve eriyen metalin hidrostatik basıncı ile dengelenir.
Yukarıda söylenildiği gibi, lazer ışın demeti ile materyal buharlaştırılarak
Anahtar Deliği denilen bir çukur oluşturulur. Anahtar deliği oluştuktan sonra delik
bölgesindeki eriyen malzemenin lazer ışınını yutma oranı % 98 ‘e ulaşır ve burada
bir erime havuzu oluşur. Bundan sonra, iş parçası veya ışın demeti sabit bir hızla
hareket ettirilmeğe başlar ve iş parçası üzerinde sürüklenir. Bu durumda, çukurun
hareket istikameti tarafında erimiş vaziyette olan metal, siyah cisim gibi davranarak
malzeme yüzeyine çarpan lazer ışın demetinin büyük bir kısmını yutar. Bu yolla metal, ışının hareket istikametinde eritilir, geride kalan eritilmiş kısım ise katılaşır. Uygulanan lazer ışın demetinin gücü, seçilmiş olan hareket hızında metali eritecek kadar büyük, ama çukurdaki metali buharlaştırıp yok etmeyecek kadar düşük olarak seçilmelidir. Ayrıca, kaynak çukuru oluşunca, malzeme yüzeyine çarpan ışın gücünün kontrollü bir şekilde azaltılması gerekir. Kaynak çukuru oluşturarak malzemelerin kaynatılması işlemi, özellikle kalın saçların kaynak edilmesi için uygun olan bir yöntemdir. Bu yöntemin performansı saçın kalınlığına çok bağlıdır. Mesela, 0,1 mm kalınlığındaki paslanmaz çelik saç, 1200 W lazer gücünde 20 m/dak hız ile kaynatılabildiği halde, 1.55 mm kalınlığındaki paslanmaz çelik 2250 W lazer gücünde ve sadece 3 m/dak hız ile kaynatılabilmiştir.
|
Dökümanlar 
