Lazer Kesim Mühendis Kılavuzu

  Facebookta Paylaş   Twitterda Paylaş  Linkedinde paylaş

Lazer Kesim Mühendis Kılavuzu

Lazer Kesim Mühendis Kılavuzu

Lazer kesim teknolojisi makine endüstrisin vazgeçilmez ihtiyacıdır. Peki, doğru tezgaha mı sahibiz, tezgahımız neden kalitesiz kesim yapıyor yada neden daha hızlı değil. Bu kılavuzda bir çok cevabı bulacaksınız.

Lazer  kesim nedir?

En basit ifadeyle, CNC lazer kesici, malzemeyi, çoğunlukla sac metalleri, aynı zamanda ahşap, elmas, cam, plastik ve silikonu kesmek için kararlı bir ışık demeti kullanır.

"Apollo 1 felaketi, Satürn V roketinin ilk lansmanı ve Concorde'un ilk çıkışı da dahil olmak üzere 1967'de mühendislik haberleri eksikliği yoktu. İşte 1967'den itibaren tartışmasız önemli olan ancak o kadar fazla ilgi uyandırmayan başka bir haber: Cambridge Kaynak Enstitüsü Müdür Yardımcısı Peter Houldcroft 1 mm kalınlığında bir çelik levhayı oksijen gazı kullanarak 300W CO2 lazer ile kesme deneylerine başladı."

Başlangıçta ışın, aynalar aracılığıyla bir mercekle yönlendirilmişti, ancak bu günlerde fiber optik çok daha yaygın. Lens, malzemeyi yakmak, eritmek veya buharlaştırmak için ışını çalışma bölgesine odaklar. Malzemenin tam olarak hangi prosese maruz kaldığı, ilgili lazer kesim tipine bağlıdır.

Genel olarak, lazer kesim iki tipe ayrılabilir: lazer füzyon kesim ve ablatif lazer kesim. Lazer füzyon kesimi, bir sütundaki malzemenin eritilmesini ve erimiş malzemenin kesilmesi için yüksek basınçlı bir gaz akımının kullanılmasını gerektirir. Açık kesilmiş bir çentik bırakır. Aksine, ablatif lazer kesim, darbeli bir lazer kullanarak malzeme katman katman kaldırır. Bu genellikle malzemeyi eritmek yerine buharlaştırmak anlamına gelir.

İlk olarak, bir malzemede kısmi kesimler yapmak için ablatif lazer kesimi kullanılabilirken, lazer füzyon kesimi sadece doğrusal kesim için kullanılabilir. Bunun nedeni lazer ile sürekli dalgalarla kesim çok daha uzun atımlarla çalışan füzyon kesimidir, bu da erimiş bir metalin tüm derinliğine nüfuz etmesine neden olur. Bu erimiş malzeme gaz akımı ile kesilmelidir, aksi takdirde kerf içerisinde kalabilir ve soğuduktan sonra kesilmiş kenarları geri kaynaklanabilir.

Bu iki lazer kesim tipini ayıran ikinci ve en önemli faktör hızdır.
Kesme endüstrisinin büyük kısmı çoğunlukla 0,5 mm - 12 mm kalınlığında sac malzeme kesiyor. Lazer füzyon kesimi bu durumlar için çok daha hızlıdır. Ablatif kesim şimdilik daha fazla zaman alıyor.

Fiber  Lazerler - CO2

CO 2 lazerler, aktif lazer ışını için elektromanyetik şekilde uyarılmış gaz kullanırlar (tipik olarak, karbon dioksit, azot ve bazen hidrojen, ksenon ya da helyum). Buna karşılık, bir tür katı hal lazeri olan fiber lazerler, erbium, iterbiyum, neodimyum veya disprosyum gibi nadir toprak elementleri ile katkılı bir optik fiber kullanır. Houldcroft'un deneylerinde belirtildiği gibi, endüstri CO 2 ile başladı ve bu teknoloji yakın zamana kadar baskındı.

2010 veya 2011'den itibaren, fiber lazer satışları tüm lazer satışlarının yaklaşık yüzde 5-10'u idi . Bu teknoloji uzun zamandır vardı, fakat çok fazla ilgi çekememişdi. İnsanlar teknolojiye aşina değildi. Endüstri onunla daha rahat hissetmeye başladığında, o zaman gerçekten fiber satışlarında bir artış görmeye başlandı.

Piyasayı CO 2'den alan fiber lazerler hakkındaki spekülasyonlar en eski fiber lazer sistemlerine kadar uzanır. Tablolarda son on yıla bakıldığında bazı sorular akla geliyor “Bu lazer kesicinin olduğundan daha büyük bir pazara sahip olması mümkün mü?” "Fiber lazerler CO 2'yi tamamen kaldıracak mı?"

Uzmanlar arasında bile tartışmalı bir konu olmaya devam ediyor:

Potansiyel olarak, CO2 lazerlerin tamamen kaybolacağı ön görülüyor. Eğer bu olacaksa, orta vadede olacaktır ve bu süreçte fiber lazer teknolojisi daha da gelişecektir. Şu anda, CO2 lazerlerin hala kalın malzemelerde daha iyi kenar kalitesi ve daha az çapak problemi yaşatma gibi avantajları vardır.

CO2’ nin yerini alacakmı sorusunu çok da cesurca cevaplamamak gerekir, çünkü halen zorunlu olması gereken bazı uygulamalar olabilir. Fakat, CO2 lazerlerin yapıp fiber lazerlerin yapamadığı hiçbir şey yok diyebiliriz.

Lazer Kesim Malzemeleri

Yukarıda belirtildiği gibi, CNC lazer kesiciler çeşitli endüstrilerde çok çeşitli malzemeler üzerinde kullanılır. Sac kesimi en yaygın uygulama olduğu için, ilgili özelliklere odaklanmaya değer. Örneğin, yansıtma ve yüzey kalınlığı dikkate alınması gereken en önemli faktörlerden ikisidir.

Yansıtma kesilen malzemenin türü konusunda önemli bir faktördür, ve burada kullanılan lazer teknolojisi üzerinde önemli bir etkisi vardır. Kesim kalitesi kalınlık, lazer gücü ve nasıl uygulandığı gibi çeşitli faktörlere bağlıdır.

Modern fiber lazerler, yeterli güce ve yeterince iyi odaklanma özelliğine sahiplerse tüm yansıtıcı metalleri kaliteli bir şekilde kestiği söylenebilir. Yüksek bir güç ve doğru optik kurulum meselesi ile yansıma artık bir mesele değildir.

Fiber lazerlerdeki iyileştirmelerin, bakır, pirinç titanyum ve CO 2 için ideal olmayan diğer alaşımlar da dahil olmak üzere lazer metal kesimi için daha geniş bir seçenek yelpazesi sağladığı doğrudur. Ancak, bu gelişmelere rağmen, malzeme kalınlığı lazer kesiminde hala önemli bir sınırlama getirmektedir.

Lazer Kesim ve Diğer İşlemler

Her ne kadar CNC lazer kesiciler son on yılda (özellikle fiber lazerler) büyük ilerlemeler kaydetmiş olsalar da, piyasada ki tek oyuncu onlar değildir. İşletmeniz için yeni bir lazer kesme makinesi düşünüyorsanız, eski bir lazeri yükseltiyor veya daha az verimli bir işlemi daha verimli bir lazerle değiştiriyorsunuzdur. İkinci durumda, bu genellikle lazer, plazma, mekanik ve su jeti gibi kesim tezgahları arasında bir tartışmaya kapı açar.

Bu seçim genelde üretimde kullanılacak malzemeye ve malzemenin kalınlığına bağlıdır. Genellikle, lazer tezgahlar 150x 300 veya 180x 360 boyutundadır ve 2.5 cm yumuşak çeliğe kadar işleme yapabilirler. Şimdi, daha yüksek watt' lı fiberlerle, fiber lazer teknolojisindeki gelişmelerden biri olan 2.5 cm paslanmaz ve 2.5 cm alüminyum bile yapıyoruz. Ancak bu aralıkta ve aşağıda kaldığınız sürece, bir fiber lazer kesinlikle tercih edilecek teknoloji olacaktır.

Lazer Kesim ve Plazma

Plazma kesim, malzemeyi kesmek için elektrikle ısıtılan bir iyonize gaz kanalı kullanır. Kesilecek parçanın kendisi, ortaya çıkan elektrik devresinin bir parçasını oluşturduğundan, elektriksel olarak iletken olmalıdır.

Sermaye maliyeti, işletme maliyeti ve hız açısından, plazma kesim lazer kesimden daha üstün. Yukarıda belirtildiği gibi, plazma daha kalın tabakaların kesilmesinde de daha iyidir. Bununla birlikte, CNC lazer kesiciler, iletken olmayan malzemeleri kesebildikleri için esneklik kazanır - ve daha da önemlisi kenar kalitesidir.

Plazma için parça boyutu toleransı, lazer kesiminden daha düşüktür, çünkü plazma için kerf genişliği oldukça büyüktür.

Lazer Kesim ve Delme (Punch)

Bu bağlamda, 'mekanik kesim' bir kalıpla bir zımba presinin kullanımını ifade eder.

Ortalama olarak, özellikle zımba presi karmaşık bir kalıp seti kullanıyorsa, mekanik kesim lazer kesimden daha yüksek sermaye maliyetine ve daha yüksek işletme maliyetine sahiptir. Mekanik kesim son yıllarda önemli gelişmeler sağlamasına rağmen, lazer kesim daha esnek olmaya devam etmektedir. Mekanik kesimin temel avantajı hacimdir.

Mekanik bir zımba presini fiber lazerle karşılaştırıyorsanız, fiber lazer size çok daha fazla esneklik sağlar, ancak zımba presi yalnızca çok sayıda aynı parça üretmeniz gerektiğinde daha ekonomiktir.

Lazer kesiminin parça kalitesi söz konusu olduğunda, özellikle de uygulamanızda takım işaretleri veya yüzey çizikleri söz konusu olduğunda, zımbalamaya karşı tartışmasız bir avantajı vardır.

Lazer Kesim ve Su Jeti

Su jeti ile kesme, genellikle bir aşındırıcıyla birlikte yüksek basınçlı bir su akışı kullanır. Sermaye maliyeti plazmadan daha yüksek ancak lazere göre daha düşüktür, ancak üçünün de en yüksek işletme maliyetine sahiptir.

Waterjet, 3D malzeme kesme ve daha kalın malzemeleri kesme yeteneğine sahipken, lazer kesim kesme hızında avantajlıdır.(Ancak bu çok jetli sistemlerde dengelenebilir.) Kenar kalitesi ve hassasiyeti bu iki teknolojide de birbirine yakındır, ancak su jeti her ikisinde de küçük bir avantaja sahiptir.

Lazer Kesimde Sık Yapılan Hatalar

İlk lazer kullanacak kişi açısından bakıldığında biraz korkutucu görünüyor. Bu çok yüksek teknolojiye sahip bir ekipman ve müşteri, plazma ya da eski bir mekanik zımba gibi başka bir tezgahtan geçiş yapıyor olabilir.

Tüm yeni süreçlerde olduğu gibi, lazer kesiminde de bir öğrenme eğrisi vardır. Plazma gibi diğer XY kesme işlemleri ile ilgili deneyiminiz varsa, bir CNC lazer kesici size nispeten tanıdık gelmelidir. Bununla birlikte, yeni kullanıcıların kaçınması gereken ve dikkat etmesi gereken bazı hatalar vardır. Özellikle iki tanesi şu şekildedir:

 Müşterilerin bazen takım çözünürlüğünü veya kerf genişliğini kaçırdığını gördüm, ve yanlışlıkla son derecede dar çizgiler olduğunu gözlemledim. Lazerler diğer işlemlere kıyasla çok dar olmasına rağmen aslında o kadarda dar değillerdir. Aralık, lazer gücüne, optik kuruluma ve işleminize bağlı olarak genellikle 30 mikron ila 300 mikron arasındadır. Kesimin tasarımında bunun dikkate alınması gerekiyor.

Başka bir yaygın hata, sekme adı verilen küçük parçaları destekleyen mikro bağlantıların kesiminde gözlemlenir:

Lazer kesim, yüksek basınçlı gaz kullanır (azot kesimi için 5-25 bar) bu nedenle parçaların kendi ağırlıklarıyla desteklenmesi gerekir, bu da 2-3 mm'den daha kalın ve nispeten büyük boyuttaysa çalışır, ancak ince ve küçük parçalar , gaz akımının kuvvetine direnmek için küçük bölümlerinin kesilmeden kalması gereklidir. Bu mikro-bağlantılar çok küçük, 0.2-0.4 mm genişliğindedir ve bu nedenle işlem sonrası kırılması kolaydır, bu sebeple parçaları fire saca bağlamak için tamamı kesilmez böylelikle parçalar uçup gitmezler.

Son bir sorun ise lazer kesici tezgah bakımı ile ilgilidir: Fiber lazer için temizlik gibi günlük operasyonel, dikkate almanız gereken çok fazla ayrıntı vardır. Düzgün bakımı gereken nozullar veya lens koruma cihazları mevcuttur. (bunlar günlük olarak ele alınması gereken şeyler.) Tüm bunlar, lazer kesme sistemlerinin yetenekli, kalifiye operatörlerle eşleştirilmesinin önemine işaret ediyor.

Operatörler bizi iyi gösteriyorlar çünkü makineyle ilgileniyorlar ve programlama tekniklerinden günlük bakıma kadar her şeyin önemini anlıyorlar.

Verimli Lazer Kesim İçin İp Uçları

Lazer kesim konusunda verimliliğin sadece ham lazer gücü meselesi olduğu konusunda yaygın bir yanlış anlama vardır. 2 sistemlerinin mirasından kaynaklanmaktadır, ancak fiber lazer teknolojisindeki hızlı ilerlemeler sadece lazer ışını gücünden daha fazlasını kapsamaktadır. Ham kesme gücü artarken, diğer faktörlerin de dikkate alınması gerekir. Teknoloji açısından, özellikle ince malzeme işleme için, ilave kesme gücünü tam olarak kullanabilmek için makine dinamiğinin (hızlanma / yavaşlama) de artması gerekiyor. Hızlanma ve yavaşlama kesme verimliliğinde önemli bir kısıtlamadır.Bu kısmen CO

Kesme hızınızı iki katına çıkarmak bile çevrim süresinde eşdeğer bir azalmaya dönüşmeyecektir, çünkü çok yüksek kesme hızları elde edildikçe 5cm veya daha küçük parçalar için döngü süresi hız yerine hızlanma ile sınırlıdır. Tam hıza çıkmadan önce başka bir köşeye gitmenizde fayda vardır.

Bir başka açıdan bakıldığında, büyük parçaları veya daha az karmaşık özelliklere sahip parçaları içeren kesim planında yüksek hızda lazer kesimden faydalanıla bilinmektedir çünkü hızlanma ve yavaşlama daha az etkili olacaktır. Gerçekten ihtiyacınız olan şey, lensler, kesme kafası vb. dahil olmak üzere düşündüğünüz güç miktarını karşılayabilen iyi bir ışın dağıtım sistemidir.

CNC Lazer Kesim Tezgahı Alacaklar İçin Tavsiyeler

İlk CNC lazer kesicinizi satın almayı düşünüyorsanız, akılda tutulması gereken birkaç şey var. Dakikada 0,75 metreden daha yavaş bir malzeme kesmeniz gerekiyorsa, bu lazer kesim işleminizi marjinal hale getiriyor.

İlk adım, daha önce açıkladığım gibi, tezgahın operasyonunuzun neresinde ve nasıl kullanılacağını bulmaktır:

Fiber lazer kesim makinesi ile elde edilen işlem gücü çok yüksektir, bu da özellikle ince tabakaları işlerken yüksek bir verime dönüşür. Bir lazer kesim makinesine yatırım yapacaksanız, yalnızca bu işlem adımını değil, aynı zamanda yatırımınızdan en iyi sonuçları almak için makineyi fabrikanıza nasıl yerleştirdiğinizi de göz önünde bulundurmalısınız.

Önceki bölümde belirtildiği gibi, lazer ışın gücü karar vermedeki tek metrik olmamalıdır. Bununla birlikte parçalarınızı kesmeniz gereken en düşük güçlü lazeri seçerek kendinizi sınırlamayın. Yüksek güçlü lazerler seçeneklerinizi yalnızca iş hacmi için değil, aynı zamanda kesme işleminin kalitesi ve tekrarlana bilirliği için de gerekecektir.

Bunun nedeni, daha yüksek güçlü lazerlerin, düşük güçlü lazerde hesaplanması ve ayarlanması gereken kesme sistemindeki küçük sapmaları ve kesme sisteminde göz ardı etmenizi gerektirecek durumlarda esneklik sağlamasıdır. 4mm paslanmaz çelik için 1kW lazer seçerseniz, 4mm paslanmaz çeliğin 1kW kesimi konusunda uzman olmanız gerekebilir. Bunun nedeni, kısıtlı işlem nedeniyle, malzemenin ve kesme sisteminin ideal koşullarından tüm küçük sapmaları tanımlamanız ve çözmeniz gerektiğidir. Aynı malzeme için 2kW veya 3kW lazeriniz varsa, sadece daha hızlı kesemezsiniz, ancak daha az uzmanlıkla çalıştırabilirsiniz.

Gerçekten ne kadar güce ihtiyacınız olduğuna karar verirken, parça başına maliyetin temel denklemini düşünmek yardımcı olabilir. Sorulması gereken soru parça başına maliyeti düşürmek için teknoloji açısından ne yapılıyor? En yüksek watt'lı lazeri satın alabilir ve çok fazla yardımcı gaz tüketebilirsiniz , ancak bu gerçekten daha uygun maliyetli bir parça yapmak mı yoksa parçayı işlemek için kullandığınız yolla karşılaştırıldığında daha pahalı hale getirmek midir?

Burak YAŞAR

Burak YAŞAR

İş hayatına İspanyol bir seramik hammadde tedarikçisinde adım attım. Sonrasında aynı sektörde ki İtalyan bir başka firmada Türkiye temsilcisi olarak görev aldım ve bu süreçte İtalya da çalışma fırsatı buldum. 2015 yılında Amerika Birleşik Devletleri New Jersey eyaletine taşındım ve 4 yıl MEP ve Enerji Mühendisi olarak çalıştıktan sonra ülkeme geri dönüş yaptım.

Yorum

Leave a comment