Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin en iyilenmesi

Yıl 2022, Cilt: 6 Sayı: 1, 977 - 996, 30.06.2022

Mustafa Yurdakul , Taha Tükel , Yusuf Tansel İç , İbrahim Ülke , Arif Balcı , Serkan Güneş

Öz

Anahtar Kelimeler

Lazerle kesme

Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin en iyilenmesi

Öz

Lazer teknolojisi birçok endüstriyel alanda olduğu gibi imalat sektöründe de çeşitli avantajlar sağlaması nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel yöntemlerde olduğu gibi lazer ile kesme yönteminde de ürün kalitesine etki eden farklı işlem parametreleri mevcuttur. Parametrelerin doğru seçilmemesi durumunda ürün kalitesi düşerek işlem sonrası ek işlem gereksinimleri ve dolayısıyla ek maliyetler ve zaman kayıpları ortaya çıkabilmektedir. Bu çalışmada, 3 farklı kalınlıktaki St52 malzeme bir fiber lazer tezgahında çeşitli parametrelerin değiştirilmesi ile kesilmiş ve işlem parametrelerinin kesim kalitesi üzerindeki etkileri incelenerek eniyi kesme parametrelerinin bulunması amaçlanmıştır. Değişken parametreler olarak lazer gücü 3000W, 3500W ve 4000W; kesme hızı 850mm/dk, 1000mm/dk, 1150mm/dk; yardımcı gaz basıncı 0,55bar, 0,65bar, 0,75bar olarak seçilmiştir. Deney tasarım metotlarından birisi olan yanıt yüzey yöntemi kullanılarak oluşturulan 3 tekrarlı deney planına göre kesme işlemleri yapılmış ve 10cmx5cm boyutlarında 81 adet deney numunesi elde edilmiştir. İşlem sonrasında numunelerin ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra), ortalama pürüz derinliği (Rz), kuadratik ortalama pürüzlülük değeri (Rq), maksimum pürüz derinliği (Rt), yüzey sertliği ve ısının tesiri altındaki bölge ölçülmüş, parça başı işlem süresi de çıktılar içerisinde değerlendirilerek MINITAB paket programı yardımı ile ürün kalitesini en iyileyen parametrelerin bulunması amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Lazerle kesme, fiber lazer, deney tasarımı, yanıt yüzey yöntemi, eniyileme

Kaynakça

• 1. Erdoğan Ş., Lazerle Delmede İşleme Parametrelerinin Delik Kalitesine Olan Etkisinin Deneysel Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 41-51, 2007.
• 2. Patel, J. M., and Patel, D. M., Parametric Investigation in CO2 Laser Cutting Quality of Hardox-400 Materials. International Journal of Engineering Science and Technologhy, 5979-5984, 2011.
• 3. Cekic, A., Begic, D., Kulenovic, M., Optimization of Process Parameters of Alloyed Steels Using CO2 Lasers. International DAAAM Symposium, 0247-0250, 2012.
• 4. Zaied, M., Bayraktar, E., Katundi, D., Boujelbene, M., and Miraoui, I., Effect of Laser Cutting Parameters on Surface Quality of Low Carbon Steel (S235). Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 128-134, 2012.
• 5. Bernat,R., Zalezak, Z., Zarnovsky, J., Kescskes, N., Monitoring The Quality of Laser Cutting. Multidisciplinary Aspects of Production Engineering, 137-145, 2018.
• 6. Arcan A., Lazer Işını ile Metallerin Kesilmesine Etki Eden Parametrelerin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 8-15, 2011.
• 7. Hecht J., Understanding Lasers (Fourth Edition). United States of America: John Wiley&Sons,4-5, 240-241, 2019.
• 8. Ghany K.A, Newishy M., Cutting of 1.2 mm thick austenitic stainless steel sheet using pulsed and CW Nd:YAG laser. J Mater Process Technol, 168:438–47, 2005.
• 9. Chen SL., The effects of gas composition on the CO2 laser cutting of mild steel. J Mater Process Technol 73:147–59, 1998.
• 10. Wee LM, Li L., An analytic model for striation formation in laser cutting. Appl Surf Sci 247:277–84, 2005.
• 11. Bagger C, Olsen FO., Pulsed mode laser cutting of sheets for tailored blanks. J Mater Process Technol 115:131–5, 2001.
• 12. Li L, Sobih M, Crouse PL., Stration-free laser cutting of mild steel sheets. Ann CIRP 56(1), 2007.
• 13. Kaebernick H, Bicleanu D, Brandt M., Theoretical and experimental investigation of pulsed laser cutting. Ann CIRP, 48(1), 1999.
• 14. Lamikiz A, Lacella LNL, Sanchez JA, Pozo DD, Etayo JM, Lopez JM., CO2laser cutting of advanced high strength steels (AHSS). ApplSurf Sci 242:362–8, 2005.
• 15. Rajaram N, Sheikh-Ahmed J, Cheroghi SH., CO2 laser cut quality of4130 steel. Int J Mach Tool Manuf 43:351–8, 2003.
• 16. Prasad GVS, Siores E, Wong WCK., Laser cutting of metallic coated sheet steels. J Mater Process Technol 74:234–42, 1998.
• 17. Chen SL., The effects of high pressure assistant gas flow on high power CO2laser cutting. J Mater Process Technol 88:57–66, 1999.
• 18. Ghany KA, Rafea HA, Newishy M., Using a Nd:YAG laser and six axes robot to cut zinc-coated steel. IntJ Adv Manuf Technol 28:111, 1–7, 2006.
• 19. Dubey AK, Yadava V., Multi-objective optimization of laser beam cutting process. Opt Laser Technol 40(3):562–70, 2008.
• 20. Dubey AK, Yadava V., Multi-objective optimization of Nd:YAG laser cutting of nickel-based super alloy sheet using orthogonal array with principal component analysis. Opt Laser Eng 46:124–32, 2008.
• 21. Durukan, Z., Motorcu, A.R., Güllü, A., Modeling of the effects of parameters on dimensional accuracy in laser cutting of AISI 304 steel with different geometries. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 29(3):505-515, 2014.