Lazer kesime ilişkin bu temel bilgilere hakim olmalısınız!

Odaklanmış lazer ışını iş parçası üzerinde parladığında, ışınlama alanı hızla ısınarak malzemeyi eritecek veya buharlaştıracaktır. Lazer ışını iş parçasına girdiğinde kesme işlemi başlar: lazer ışını malzemeyi eritirken kontur çizgisi boyunca hareket eder. Genellikle, erimiş malzemeyi kesiden uzağa üflemek için bir hava jeti kullanılır ve kesme bölümü ile plaka çerçevesi arasında neredeyse odaklanmış lazer ışınının genişliği kadar geniş olan dar bir boşluk bırakılır.
alev kesme
Alevle kesme, kesme gazı olarak oksijeni kullanarak düşük karbonlu çeliği kesmek için kullanılan standart bir işlemdir. Oksijen 6 bara kadar basınçlandırılır ve kesi içerisine üflenir. Orada ısıtılan metal oksijenle reaksiyona girer: yanmaya ve oksitlenmeye başlar. Kimyasal reaksiyonlar, lazer ışınının kesme işlemine yardımcı olmak için büyük miktarda enerji (lazer enerjisinin beş katına kadar) açığa çıkarır.

Şekil 1: Lazer ışını iş parçasını eritiyor, kesme gazı kesideki erimiş malzemeyi ve cürufu uzaklaştırıyor
Eritme kesme
Eriterek kesme, metal kesmede kullanılan diğer bir standart işlemdir. Ayrıca seramik gibi diğer eriyebilir malzemeleri kesmek için de kullanılabilir.
Kesme gazı olarak nitrojen veya argon gazı kullanın ve kesiğin içinden 2-20bar basıncında bir gaz üfleyin. Argon ve nitrojen inert gazlardır, yani kesideki erimiş metalle reaksiyona girmezler ve onları yalnızca dibe doğru fırlatırlar. Bu arada inert gaz kesici kenarı hava oksidasyonundan koruyabilir.
Basınçlı havayla kesme
İnce plakaları kesmek için basınçlı hava da kullanılabilir. 5-6 barlık hava basıncı, kesikteki erimiş metali uzaklaştırmak için yeterlidir. Havanın yaklaşık %80'inin nitrojen gazı olması nedeniyle, basınçlı havayla kesme temel olarak eriterek kesmedir.
Plazma destekli kesim
Parametreler uygun şekilde seçilirse plazma yardımlı eritme kesme kesisinde plazma bulutları görünecektir. Plazma bulutları iyonize metal buharı ve iyonize kesme gazından oluşur. Plazma bulutu, CO2 lazerin enerjisini emer ve onu iş parçasına dönüştürerek iş parçasına daha fazla enerji bağlayarak malzemenin daha hızlı erimesini ve daha hızlı kesme hızını sağlar. Bu nedenle bu kesme işlemine yüksek hızlı plazma kesme de denir.
Plazma bulutları aslında katı lazerlerle karşılaştırıldığında şeffaftır, dolayısıyla plazma destekli eritme ve kesme yalnızca CO2 lazerlerini kullanabilir.

Gazlaştırma kesimi
Gazlaştırmayla kesme, malzemeleri buharlaştırır ve çevredeki malzemeler üzerindeki termal etkiyi mümkün olduğunca en aza indirir. Yukarıdaki etki, ince plastik film, ahşap, kağıt, köpük ve diğer erimeyen malzemeler gibi düşük ısıya ve yüksek emilime sahip malzemeleri buharlaştırmak için sürekli CO2 lazer işlemi kullanılarak elde edilebilir.
Ultra kısa darbeli lazer, bu teknolojinin diğer malzemelere uygulanmasını sağlar. Metallerdeki serbest elektronlar lazeri emer ve şiddetli bir şekilde ısınır. Lazer darbesi erimiş parçacıklar ve plazma ile reaksiyona girmez ve malzeme, enerjiyi ısı biçiminde çevredeki malzemeye aktarmak için zaman olmadan doğrudan süblimleşir. Malzemelerin pikosaniye darbeli ablasyonu sırasında önemli bir termal etki, erime veya çapak oluşumu yoktur.

Şekil 3 Gazlaştırmalı kesme: Lazer malzemenin buharlaşmasına ve yanmasına neden olur ve buharın basıncı cürufun kesiden dışarı atılmasına neden olur
Parametreler: İşleme sürecinin ayarlanması
Lazer kesim işlemini etkileyen birçok parametre vardır; bunlardan bazıları lazerin ve takım tezgahının teknik performansına bağlıdır, diğerleri ise değişkendir.
Polarizasyon derecesi
Polarizasyon derecesi lazerin yüzde kaçının dönüştürüldüğünü gösterir. Tipik polarizasyon derecesi genellikle %90 civarındadır. Bu, yüksek kaliteli kesim için yeterlidir.
Odak çapı
Odak çapı kesiğin genişliğini etkiler ve odaklama merceğinin odak uzunluğunu değiştirerek değiştirilebilir. Daha küçük odak çapı daha dar bir kesi anlamına gelir.
Odak konumu
Odaklama konumu, kesiğin şeklinin yanı sıra iş parçasının yüzeyindeki ışın çapını ve güç yoğunluğunu da belirler.

Şekil 4 Odaklanma konumu: iş parçasının içinde, iş parçasının yüzeyinde ve iş parçasının üstünde
lazer gücü
Lazer gücü işleme tipine, malzeme tipine ve kalınlığına uygun olmalıdır. Güç, iş parçası üzerindeki güç yoğunluğunun işleme eşiğini aşacak kadar yüksek olmalıdır.

Şekil 5: Daha yüksek lazer gücü daha kalın malzemeleri kesebilir
Çalışma modu
Sürekli mod esas olarak standart metal ve plastik konturlarını milimetreden santimetreye kadar kesmek için kullanılır. Delikleri eritmek veya hassas konturlar oluşturmak için düşük frekanslı darbeli lazerler kullanılır.
Hız kesmek
Lazer gücü ve kesme hızı birbirine uygun olmalıdır. Çok hızlı veya çok yavaş kesme hızı pürüzlülüğün artmasına ve çapak oluşumuna neden olabilir.

Şekil 6: Plaka kalınlığı arttıkça kesme hızı azalır
Meme çapı
Nozülün çapı, nozuldan çıkan gaz akış hızını ve hava akış şeklini belirler. Malzeme ne kadar kalın olursa, gaz jetinin çapı da o kadar büyük olur ve buna bağlı olarak meme ağzının çapının da artması gerekir.
Gaz saflığı ve basıncı
Kesme gazı olarak genellikle oksijen ve nitrojen kullanılır. Gazın saflığı ve basıncı kesme etkisini etkiler.
Oksijen alevli kesme kullanıldığında gaz saflığının %99,95'e ulaşması gerekir. Çelik levha ne kadar kalınsa, kullanılan gaz basıncı da o kadar düşük olur.
Eritme ve kesme için nitrojen kullanıldığında, gaz saflığının %99,995'e (ideal olarak %99,999) ulaşması gerekir ve kalın çelik levhaların eritilmesi ve kesilmesi için daha yüksek hava basıncı gerekir.
Teknik parametre tablosu
Lazer kesimin ilk aşamalarında, kullanıcıların deneme işlemi yoluyla işleme parametrelerinin ayarını belirlemesi gerekiyordu. Artık olgun işleme parametreleri kesme sisteminin kontrol cihazında saklanıyor. Her malzeme türü ve kalınlığı için karşılık gelen veriler vardır. Teknik parametre tablosu, bu teknolojiye aşina olmayanların bile lazer kesim ekipmanlarını sorunsuz bir şekilde çalıştırabilmesini sağlar.
Lazer kesimin kalitesini değerlendirmeye yönelik faktörler
Lazer kesim kenarlarının kalitesini değerlendirmek için birçok standart vardır. Çapaklar, girintiler ve desenler gibi standartlar çıplak gözle belirlenebilir; Dikeylik, pürüzlülük ve kesi genişliğinin özel aletler kullanılarak ölçülmesi gerekir. Malzeme birikmesi, korozyon, ısıdan etkilenen alanlar ve deformasyon da lazer kesim kalitesinin ölçülmesinde önemli faktörlerdir.

Şekil 7: İyi kesim, kötü kesim. Kesilen kenarların kalitesini değerlendirme standartları
Geniş beklentiler
Lazer kesimin sürdürülebilir başarısı, diğer işleme yöntemlerinin çoğunun ulaşamayacağı bir seviyededir. Gelecekte lazer kesimin uygulama olanakları da giderek genişleyecektir.