Su jeti destekli lazer sisteminin işlem kalitesine etkisinin incelenmesi

Abstract

Lazer teknolojisi uzun yıllardır birçok sektörde önemini gün geçtikçe arttırarak, kullanım alanlarını genişletmektedir. Birçok alanda faaliyet gösteren bu teknoloji, kullanıldığı sektörlerde alternatiflerini geride bırakmayı başarmıştır. Lazer teknolojisi ile malzeme kesim kalitesini iyileştirmek için pek çok ar-ge faaliyeti gerçekleştirilmektedir. Lazer kesim işlemlerinde ışığın doğru yöne aktarılması ve doğru mesafeye odaklanması en önemli aşamadır. Odak noktasının farklı malzeme kalınlıklarına bağlı değişimi imalatta zaman kayıplarına neden olmaktadır. Bunun yanında kesilebilecek malzeme çeşitliliğini sınırlandırmaktadır. Bununla ilgili her ne kadar üç eksenli makinalar üretilse de bu sorun tam anlamıyla çözülememektedir. Bu çalışmada bu soruna çözüm getirebilmek için toplam iç yansıma olgusundan yararlanılmıştır. Bu bağlamda ışın bir su jeti içerisinde güdümlenerek, odak noktasından sonra tekrar açılması engellenmeye çalışılmıştır. Bu amaçla bir su jeti başlığı tasarlanmış ve lazer ışını bu başlık ile küçük çaplı bir su jeti içerisine odaklanmıştır. Su jeti vasıtasıyla güdümlenmiş lazer ışını ile polimetilmetakrilat malzeme yüzeyine farklı odak mesafelerinden atışlar yapılmıştır. Mikroskop ile bu atışların bıraktığı izlerin boyutları ölçülmüş ve geleneksel kuru lazer ile karşılaştırılmıştır. Her iki yöntem için üç farklı odak mesafesi kullanılmıştır. Geleneksel yöntemde kullanılan odak mesafesi değerleri 63,5 mm, 65,5 mm, 67,5 mm'dir. Su jeti güdümlü lazer yönteminde kullanılan odak mesafesi değerleri 68 mm, 70 mm ve 72 mm'dir. Odak mesafesinin artışına bağlı iz çapında meydana gelen büyüme konusunda su jeti güdümlü yöntem ile %5-33 oranında iyileşme sağlanmıştır. Su jeti güdümlü sistemle elde edilen iz derinliğinde %5-70 oranında değişen bir artış sağlanmıştır. Ayrıca iz formunun daireselliğinde % 51-70 oranında iyileşme olduğu belirlenmiştir.

Laser technology has expanded its area of utilization in several sectors and gaining increased importance each year. This technology managed to take precedence over its alternatives in the areas whereby it is utilized. A great deal of research and study are performed to improve the quality of material cutting with laser technology. One of the most important stages in the laser cutting process is the effective transmission and focusing to the correct distance on the material. Changes in focal point due to varying material thicknesses cause non-favorable effect on the quality of work-piece and loss of time in manufacturing. Although three axis laser cutting machines are manufactured, this matter can not be resolved entirely. In this study, focal depth of the laser beam has been extended by means of guiding it thorough a water jet. For this purpose, a testing apparatus has been set up. A water-jet head is designed and the laser beam has been focused into water-jet by this head. Marking processes have been performed by laser shots on the surface of polymethylmethacrylate material from different focal distances. Then, the marks made by laser beam has been measured and compared with that of traditional dry laser. Three different focal distances are used for both methods. Focal length values used in the conventional method are 63,5 mm, 65,5 mm and 67,5 mm. Focal distance used for the water jet guided laser method are 68 mm, 70 mm and 72 mm. Improvements of %5-70 were achieved in the size, depth and roundness of marks on the workpiece by using water jet guided laser.