Fiber lazer makinalarında düşük hızlarda nozul tipinin kesim yüzeyine etkisi

Abstract

Teknolojinin hızlı bir şekilde gelişmesi, imalat süreçlerinde hız, maliyet ve kaliteye yönelik
beklentilerin artmasına neden olmaktadır. Özellikle karmaşık geometrilere sahip ürünlerin kolaylıkla
işlenebilmesi ve yüksek hassasiyet gerektiren işlemlerde ilk tercih edilen imalat tekniği lazer kesim
tezgâhlarıdır. Modern lazer kesme teknolojisini geleneksel yöntemlere kıyasla daha avantajlı hâle
getirmektedir. Geleneksel yöntemlerde görülen mekanik kesme yükleri, titreşim, gereksiz ısı girişi ve ek
yüzey işçiliği ihtiyacı, lazer kesim teknolojisinin sağladığı hız ve verimlilik ile büyük ölçüde ortadan
kalkmıştır. Bu sistemler bilgisayar kontrollü olarak çalışsa da işlem parametrelerinin optimize edilmesi
süreci hâlâ büyük ölçüde operatör deneyimine bağlıdır. Bu çalışmada, kapsamlı bir literatür taraması
doğrultusunda operatörlerin belirli bir malzeme kalınlığında hangi parametreleri değiştirmesi gerektiği
incelenmiş ve endüstride yaygın olarak kullanılan 20 mm kalınlığındaki S235JR çeliğin, 6 kW gücündeki
fiber lazer ile kesiminde farklı nozul tiplerinin yüzey kalitesi ve kesim performansı üzerindeki etkileri
araştırılmıştır. Deneysel çalışmada kesme hızı, lazer gücü, odak mesafesi, gaz türü, frekans ve darbe
genişliği sabit tutulmuş; yalnızca nozul tipi ve çapı değiştirilmiştir. Bu kapsamda 1,5 mm çift katmanlı
nozul, 1,5 mm tek katmanlı nozul ve 2,5 mm çift katmanlı nozul kullanılarak yapılan kesimler
karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, nozul tasarımının kesim kenar kalitesi, cüruf oluşumu ve işlem
verimliliği üzerinde belirleyici bir rol oynadığını göstermekte olup, endüstriyel uygulamalar için optimum
nozul seçimine yönelik önemli bulgular sunmaktadır. Özellikle orta ve kalın sac kesimlerinde nozul
seçiminin rastgele değil, kesme hızı, nozul tipi, lazer gücü, odak mesafesi, gaz parametreleri ve malzeme
kalınlığına özel olarak optimize edilmesi gereklidir.