Lazer ile kesim parametrelerinin deney tasarım yöntemi ile en iyilenmesi
Optimization of laser cutting parameters by design of experiment
Yazar: TAHA TÜKEL
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA YURDAKUL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Lazer teknolojisi birçok endüstriyel alanda olduğu gibi imalat sektöründe de çeşitli avantajlar sağlaması nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel yöntemlerde olduğu gibi lazer ile kesme yönteminde de ürün kalitesine etki eden farklı işlem parametreleri mevcuttur. Parametrelerin doğru seçilmemesi durumunda ürün kalitesi düşerek işlem sonrası ek işlem gereksinimleri ve dolayısıyla ek maliyetler ve zaman kayıpları ortaya çıkabilmektedir. Bu çalışmada, 3 farklı kalınlıktaki St-52 malzeme bir fiber lazer tezgahında çeşitli parametrelerin değiştirilmesi ile kesilmiş ve işlem parametrelerinin kesim kalitesi üzerindeki etkileri incelenerek optimum kesme parametrelerinin bulunması amaçlanmıştır. Değişken parametreler olarak lazer gücü 3000W, 3500W ve 4000W, kesme hızı 850mm/dk., 1000mm/dk. ve 1150mm/dk., yardımcı gaz basıncı 0,55bar, 0,65bar ve 0,75bar seçilmiştir. Deney tasarım metodlarından birisi olan yanıt yüzey yöntemi kullanılarak oluşturulan 3 tekrarlı deney planına göre, belirlenen parametrelerin tek tek değiştirilmesi ile kesme işlemleri yapılmış ve 10cmx5cm boyutlarında 81 adet deney numunesi elde edilmiştir. İşlem sonrasında numunelerin ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra), ortalama pürüz derinliği (Rz), kuadratik ortalama pürüzlülük değeri (Rq), maksimum pürüz derinliği (Rt), yüzey sertliği ve ısı tesiri altındaki bölge büyüklüğü ölçülmüş, parça başı işlem süresi de çıktılar içerisinde değerlendirilerek Minitab paket programı yardımı ile ürün kalitesini eniyileyen optimum parametrelerin bulunması amaçlanmıştır.

Abstract:
Laser technology is widely used in manufacturing industry as well as in many other industrial areas because of its advantages. As with conventional methods, there are different process parameters that affect product quality in laser cutting. If the parameters are not selected correctly, the product quality will decrease, resulting in additional processing requirements and thus additional costs and time losses. In this study, 3 different thickness St-52 materials were cut by changing various parameters on a fiber laser machine and it was aimed to find the optimum cutting parameters by examining the effects of process parameters on cutting quality. Variable parameters were laser power 3000W, 3500W and 4000W, cutting speed 850mm/min, 1000mm/min and 1150mm/min, auxiliary gas pressure 0,55bar, 0.65bar and 0.75bar. Using the response surface method, which is one of the experimental design methods, 3 replicated experimental plans were created. By changing the parameters one by one, cutting operations were performed and 81 test samples with 10cmx5cm dimensions were obtained. After the process, average surface roughness (Ra), average roughness depth (Rz), quadratic average roughness value (Rq), maximum roughness depth (Rt), surface hardness and area size under heat effect were measured and the process time per piece was evaluated in the outputs. With the help of Minitab package program, it is aimed to find the optimum parameters affecting the product quality.