Kaynak Teknolojileri-Lazer Kaynak:
1—Genel Bilgiler:
1--Lazer kaynağı yüksek kaynak ilerleme hızı, derin nüfuziyet, otomasyona çok uygun olma düşük distorsiyon ve düşük toplam ısı girdisi dolayısıyla ark kaynağı gibi klasik ergitme kaynaklarına göre daha üstündür.
2--Metal elektrot-gaz ark ve lazer kaynağının birlikte kullanıldığı hibrit kaynak uygulaması, daha geniş kaynak aralıklarının birleştirilmesi, kaynak ağzı ve tabanındaki geniş açıklıklar durumunda bile yüksek hızda kaynak yapabilme gibi birçok avantaj sağlamaktadır.
3-- lazer ışınının hassas olarak odaklanabilmesi ve belirli bir açıyla kaynak bölgesine yönlendirilebilmesi; kaynak dikişinin ark kaynağına nazaran çok dar olmasını sağlamaktadır.
4—Lazer kaynakta, toplam ısı girdisinin düşük olması mikro yapıda değişimlerin azalmasını ve dolayısıyla mekanik özelliklerdeki değişimin daha düşük mertebelerde olmasını ve kaynak yapılan levhalarda oluşan distorsiyonun (çarpılmaların) daha düşük mertebede olmasını sağlamakta ve bu da lazer kaynağını avantajlı kılmaktadır.
4.1--Bu özelliklerinden dolayı lazer kaynağının endüstriyel kullanımı hızla artmaktadır.
5--Lazer teknolojisinin endüstriyel kullanımını artıran bir başka husus bu yöntemin ark kaynağı ile birlikte kullanıldığı hibrit kaynak uygulamasıdır.
5.1--Hibrit kaynak yöntemi ile ark kaynağı ile kaynağı mümkün olmayan kalın malzemelerin kaynak işlemi lazer kaynağından daha geniş toleranslarda ve her iki kaynak metodundan daha yüksek kaynak hızında gerçekleştirilebilmektedir [1].
6--Günümüzde CO2-lazerlerde 20kW ile Nd:YAG lazerlerde 9kW güce sahip lazer kaynak sistemleri üretilmektedir.
6.1--Bu yüksek kapasiteli lazer kaynak sistemleri ile 10mm kalınlığındaki alaşımlı çelikler tek pasoda birleştirilebilmektedir.
7--Bunun yanı sıra, son yıllarda taşımacılık sektöründe, özellikle otomotiv ve uçak sanayinde demir dışı hafif metallerin kullanımının artmasıyla, bu metallerin kaynağında, klasik kaynak yöntemlerine alternatif olarak lazer kaynağının kullanımı her geçen gün artmaktadır.
7.1--Özellikle lazer kaynağı otomasyona uygun olmasından dolayı seri üretim yapan endüstri alanlarında da hızla yaygınlaşmaktadır.
2—Teknik Bilgiler:
1-- Lazer Kaynağının Avantajları:
1.1--Lazer kaynağı, uygulamada ,Klasik kaynak yöntemleri ile karşılaştırıldığında lazer kaynağının üstünlüğü yüksek ısı yoğunluğu ve ışının odaklanma çapının küçük olması temeline dayanır.
1.2--Bu da kaynak yapılan bölgenin içyapısını değişimini oldukça dar bir alanla sınırlamaktadır.
1.3--Klasik ergitme kaynaklarına göre lazer kaynağında penetrasyon daha derindir ve böylece daha yüksek kaynaklama hızı elde edilir.
1.4--Lazer kaynağında ısı dar bir alanda yoğunlaşarak etkidiğinden ve toplam ısı girdisinin düşük olmasından distorsiyon (çarpıklıklar) azmaktadır..
2--Kalın parçaların kaynaklanması için lazer kaynağı kullanımı ince parçalara göre daha az pratik bir işlemdir.
2.1--Çünkü sanayideki mevcut Nd:YAG lazerlerinin güç seviyeleri, penetrasyon derinliği tek paso kaynaklarında yaklaşık
2.2--Bu sınırlamayı aşmak için son yıllarda hibrit kaynağı olarak isimlendirilen lazer ve ark kaynağı bileşimi ile çok pasolu kaynaklar yapılabilmektedir.
2.3--Bu yöntem sadece araştırmalar için değil aynı zamanda endüstriyel kullanımlar için de büyük ilgi çekmektedir.
3--Hibrit işlemlerin, düz lazer kaynağının eksikliklerinin aşılmasında çok etkili olacağı görülmektedir. Örneğin, 20 mm kalınlığındaki östenitik paslanmaz çelik, çok pasolu tekniklerle dar boşluklu konfigürasyon kullanılarak kaynaklanabilmektedir.
3.1--Sadece kaynak telinin ilavesi değil, aynı zamanda arktan gelen fazla ısı, kaynak hızının artmasında etkili olmaktadır. Böylece lazer kaynağının, hibrit kaynak metodu ile kalın parçalara uygulanması sonucunda iyi kalitede ve düşük distorsiyonlu bir kaynak elde edilebildiği tespit edilmiştir.
4--Diğer bir yandan lazer ışınının klasik ergitme kaynaklarına göre çok küçük çaplı bir bölgeye odaklanabilmesi çok ince parçaların birleştirilmesinde veya kesilmesinde kullanılmasını sağlamaktadır.
5--Bunların yanı sıra, lazer kaynağı farklı malzemeleri birleştirmek için de kullanılmaktadır. Örneğin çelik ile sert malzemelerin birleştirilmesinde kaynak dikişine belirli uzaklıktaki bir noktaya hassas şekilde lazer ışının odaklanması sayesinde Al2O3 fazının oluşmasını önler. Bu yöntemle sert metallerin birleştirilmesinde genellikle karşılaşılan bir problem olan Al2O3 fazının oluşmadığı saptanmıştır.
6--Diğer yandan lazer ışınının belli bir açıda odaklamak süretiyle AISI12L13, AISI 304L gibi aynı seri metallerin birleştirilmesinde, daha iyi bir penetrasyon sağlanır.
7--Aynı lazer ışınının farklı iki noktaya nasıl odaklandırıldığında mikroyapı, penetrasyon derinliği ve porozite oluşumun büyük ölçüde kontrol edilmektedir.
8—Sonuç olarak;
1--Lazer kaynağı Özellikle Nd:YAG lazer kaynağı fiber optik kablo ile lazer ışının iletilmesinden dolayı, ışınının hareket kabiliyeti bu lazer tipini CO2 lazer kaynaklarına göre daha kullanışlı yapmaktadır.
2--Yüksek yatırım maliyeti olmasına karşılık, üretim hızının önemli olduğu işletmelerde, kaynak hızının yüksek olması nedeniyle tercih edilmektedir.
3--Ayrıca otomasyona uyumlu olması, otojen kaynak yöntemi olarak da uygulanması işletme açısından diğer bir avantajlı yönüdür.
4--Diğer yandan lazer teknolojisinin hibrit uygulaması kalın parçaların birleştirilmesinde kullanılan elektron ışını kaynağına da alternatif olarak görülmektedir.
Kaynakça: Lazer Kaynağının Avantajları--Murat PAKDİL1, Gürel ÇAM2 ve Seçil ERİM1-1DEÜ Mühendislik Fakültesi, Makina Müh. Böl., Bornova/İZMİR--2M.K.Ü., Müh.-Mim. Fak., Tayfur Sökmen Kampüsü, Antakya/HATAY