Lazerle oyma işlem parametrelerinin yüzey özelliklerine etkilerinin incelenmesi ve optimizasyonu
Investigation and optimization of the effect of laser engraving process parameters on the surface properties
Yazar: ŞEFİKA KASMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İ. ETEM SAKLAKOĞLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Mikro boyuttaki kalıplar, karmaşık geometriye ve yüksek sertliğe sahip işlenmesi zor iş parçalarının, geleneksel talaşlı imalat yöntemleri ile işlenmesi zordur. Bunun yanı sıra seri imalatta da süre ve maliyet yönünden sıkıntılar yaratmaktadır. Özellikle mikro ölçekteki kalıp ve/veya kalıp parçaları biyomedikal, elektronik, bilgisayar endüstrisindeki parçaların üretilmesinde sıklıkla kullanılmaktadır. Bu kalıplardaki küçük ölçülerdeki yada dar toleranslardaki detaylar için hassas işleme yöntemlerinin kullanılması gerekmektedir. Lazer oyma bu konuda hassas ölçü toleransları ve işlem görmüş yüzeyde sağladığı iyi yüzey kalitesi ile geleneksel yöntemlere alternatif bir yöntemdir. Lazer işleme sistemlerinin hepsinde kesici takım olarak lazer ışınının kullanılması takım kaynaklı hataları (aşınma, gerilme, mikro çatlaklar) da elimine etmektedir. Bu avantajları ile lazerle oyma yöntemi, mikro boyuttaki parçaların ve kalıpların imalatında alternatif ve gelişmeye açık bir yöntem olarak görülmektedir.Bu tez çalışmasında AISI H13, AISI 316, AA 7075 ve Tungsten Karbür gibi farklı malzeme çeşidi için lazerle derin oyma işlemi yapılmıştır. Deneysel çalışmalar kapsamında öncelikle lazer çıkış gücü, ışın tarama hızı, frekans ve tarama aralığı gibi dört temel işlem parametresinin ve ek olarak lazer ışının hareket yönünün yüzey pürüzlülüğüne ve oyma derinliğine etkisi incelenmiştir.Temel parametrelerden her biri için minimum yüzey pürüzlülüğü ve maksimum oyma derinliği sağlayan optimum değerler seçilmiş ve bunlar için mesafeye bağlı sertlik değişimi ve mikroyapı incelemeleri gerçekleştirilmiştir.Deneysel çalışmalardan elde edilen verilerle minimum yüzey pürüzlülüğü ve maksimum oyma derinliği için Taguchi metodu ile varyans analizi yapılmıştır. Bununla birlikte, regresyon analizi ile matematiksel modelleme yapılmıştır.

Abstract:
The mould parts in micro size and the workpiece having high hardness and complex geometry is difficult to machine by conventional machining methods. Besides this, it causes some difficulties in terms of cost and time in the serial production. The mold parts and / or molds in micro size are used in biomedical, electronic, computer industries. The precision machining methods must be used for small details or tolerances in these molds and its parts. The laser engraving is an alternative method when compared by conventional machining methods due to provide precise tolerances and best surface quality on the machined surface. All of laser machining methods are used a laser beam as cutting tool and thus, the cutting tool based problem (wear, crack, stress) can be eliminated. Due to these advantages, laser engraving method is seen as an alternative and can be developed method.In this thesis, the laser engraving applications were performed on the four different metal materials such as AISI H13, AISI 316, AA 7075 and Tungsten Carbide (WC-Co). In the context of experimental studies firstly, the effect of basic process parameters namely laser output power, scan speed, frequency and fill spacing and in addition the scan direction of laser beam for minimum surface roughness and maximum engraving depth was investigated. The optimum value of parameters given minimum surface roughness and maximum engraving depth was determined. For the optimum value of parameters, the hardness changing depends on distance and micro structural examinations were performed.The data taken form experiments were statistically analyzed by Taguchi method and also modeled using second order regression method.