Hardox 500 çeliğinin lazerle kesilmesinde kesme geometrisinin ve işleme parametrelerinin kesim kalitesi üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect on cutting quality of cutting geometry and machining parameters in laser cutting of hardox 500 steel
Yazar: NİHAL EKSİLMEZ
Danışman: PROF. DR. HALİL DEMİR ; ÖĞR. GÖR. BARIŞ ÖZLÜ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yapılan çalışmada, 6 mm kalınlığındaki Hardox 500 çeliğinin farklı kesme geometrilerinde lazerle kesilmesinde kesme parametrelerinin (odak noktası, kesme hızı ve gaz basıncı) yüzey pürüzlülüğü ile üst ve alt kerf genişliğine etkisi incelenmiştir. Lazer kesme işlemi için deney tasarımı, Taguchi'nin L9 ortogonal dizisine göre yapılmıştır. Deneylerde kesme parametreleri olarak; üç farklı odak noktası (-0,5 mm, 0 mm ve 0,5 mm), üç farklı gaz basıncı (0,7 bar, 0,8 bar ve 0,9 bar) ve üç farklı kesme hızı (850 mm/s, 900 mm/s ve 950 mm/s) seçilmiştir. Taguchi yöntemine göre lazer kesme işleminde kullanılan kesme parametreleri optimize edildi. Ayrıca kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü ile üst ve alt kerf genişliği üzerine etkilerinin belirlenmesi için varyans (ANOVA) analizi yapılmıştır. Sonuç olarak; Hardox 500 çeliğinin lazerle kesilmesinde en düşük yüzey pürüzlülüğü düz kesimde -0,5 mm odak noktasında, 0,9 bar gaz basıncında ve 950 mm/sn kesme hızında 2,099 µm ölçülmüştür. En yüksek yüzey pürüzlülüğü yay kesimde 0,5 mm odak noktasında, 0,7 bar gaz basıncında ve 950 mm/sn kesme hızında 4,795 µm ölçülmüştür. ANOVA analiz sonucu, yüzey pürüzlülüğü üzerine düz kesimde en etkin kesme parametresi %53,33 ile odak noktası iken, yay ve V kesim için en etkin parametre sırası ile %66,01 ve %58,33 ile gaz basıncı olmuştur. Lazerle düz, V ve yay kesimde sırası ile en düşük üst kerf genişliği sırası ile 5,06 mm, 5.12 mm ve 5.21 mm ölçülmüştür. Bu değerler için lazer kesme parametresi olarak -0,5 mm odak noktası, 850 mm/sn kesme hızı ve 0,7 bar gaz basıncı olarak belirlenmiştir. Üst kerf genişliği için ANOVA analizi sonucu, düz, V ve yay kesim için en etkin kesme parametresi sırası ile %50,21, %49,23 ve %49,21 odak noktası olarak belirlenmiştir. Düz, V ve yay kesim kesim geometrilerinde en düşük alt kerf genişlikleri sırası 5,02 mm, 5,07mm ve 5.13 mm ölçülmüştür. Alt kerf genişliği için ANOVA analizi sonucu, düz, V ve yay kesim için en etkin kesme parametresi sırası ile %51,18, %52,84 ve %50,80 odak noktası olmuştur.

Abstract:
In this study, the effects of cutting parameters (focal point, cutting speed and gas pressure) on surface roughness with top ve bottom kerf width were investigated in laser cutting of 6 mm thick Hardox 500 steel in different cutting geometries. The experimental design for the laser cutting process was made according to Taguchi's L9 orthogonal array. As the cutting parameters in the experiments; three different focal points (-0.5 mm, 0 mm and 0.5 mm), three different gas pressures (0.7 bar, 0.8 bar and 0.9 bar) and three different cutting speeds (850 mm/s, 900 mm/s and 950 mm/s) were selected. The cutting parameters used in the laser cutting process were optimized according to the Taguchi method. In addition, variance (ANOVA) analysis was performed to determine the effects of cutting parameters on the surface roughness width of the top ve bottom kerf. As a result; In laser cutting of Hardox 500 steel, the lowest surface roughness was measured at -0.5 mm focal point, 0.9 bar gas pressure and 2.099 µm at a cutting speed of 950 mm/s in straight cut. The highest surface roughness was measured at 4.795 µm at 0.5 mm focal point, 0.7 bar gas pressure and 950 mm/sec cutting speed in arc cut. As a result of ANOVA analysis, while the most effective cutting parameter on surface roughness was the focus with 53.33% in flat cutting, the most effective parameter for arc and V cutting was gas pressure with 66.01% and 58.33%, respectively. The lowest top kerf widths were measured as 5.06 mm, 5.12 mm and 5.21 mm, respectively, in straight, V and arc cutting by laser. For these values, laser cutting parameters were determined as -0.5 mm focal point, 850 mm/sec cutting speed and 0.7 bar gas pressure. As a result of the ANOVA analysis for the top kerf width, the most effective cutting parameter for straight, V and arc cutting was determined as 50.21%, 49.23% and 49.21% focal point, respectively. The lowest rows of bottom kerf widths were measured as 5.02 mm, 5.07 mm and 5.13 mm in straight, V and arc cut cut geometries. As a result of the ANOVA analysis for the bottom kerf width, the most effective cutting parameters for straight, V and arc cutting were 51.18%, 52.84% and 50.80% focal points, respectively.