Lazer ile kesmede iş ve işleme parametrelerinin geometrik ve boyut değişimlerine etkilerinin incelenmesi
The investigation of the effects on the geometrical and dimensional changing of the work and the cutting parameters in the laser cutting
Yazar: ZÜLFÜNAZ DURUKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ABDULKADİR GÜLLÜ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada iki farklı malzeme üzerinde dört farklı geometrik kesim yapılarak, boyut ve yüzey pürüzlülüğü değişimleri incelenmiştir. Üretim ve kullanım alanı oldukça fazla olan AISI 304 paslanmaz çelik ve DIN EN 10025?94 (TS 2162 EN10 025?96) yapı çeliği kullanılmıştır. Bu malzemeler için farklı işlemler uygulanmadan lazer kesim tezgâhında daha seri ve ekonomik bir kesme işlemleri amaçlanmıştır. Bunun için lazer tezgâhında yaklaşık 500 adet malzeme kesilmiştir. Malzemeler için de 4 mm, 6 mm ve 8 mm kalınlık belirlenmiştir. Yapı çeliği için 3000 W, 3800 W, 4400 W lazer gücü; 2300 mm/dk, 2700 mm/dk, 3100 mm/dk lazer kesme hızı; 3, 3.5, 4 odak uzaklığı; 0.50, 0.55, 0.60 bar gaz basıncı seçilmiştir. Paslanmaz malzeme için 3400 W, 3700 W ve 4000 W lazer gücü; 1000 mm/dk, 1100 mm/dk ve 1200 mm/dk kesme hızı; 7, 7.5, 8 odak uzaklığı; 14, 15 ve 16 bar gaz basıncı seçilmiştir. Kafa 7.5?, 5?; nozul çapı malzemelere göre değişmek koşulu ile 1.2, 1.5, 2, 2.5 mm olarak kullanılmıştır. Yardımcı gaz olarak oksijen ve azot kullanılmıştır. Kesme işleminden sonra kesilen geometrilerin (büyük kare, küçük kare, üçgen, daire ve altıgen) boyut kontrolleri CMM üç boyutlu ölçüm cihazıyla yapılmıştır. Kesme şartlarının (lazer gücü, kesme hızı, odak noktası, gaz basıncı) boyuta olan etkileri araştırılmıştır. Ayrıca malzemenin fiziksel özelliklerine olan etkileri de araştırılmıştır. Malzemelerin yüzey pürüzlülük ölçümleri yapılmıştır.Alınan verilerle lazer gücü, kesme hızı, odak noktası, gaz basıncına bağlı olarak geometri, boyut değişimi ve yüzey pürüzlülüğü arasında ilişki kurulmuş, elde edilen verilerden faydalanılarak; Minitab programı ile bir yorumlama yapılmıştır. Yorumlama sonuçları ile deneyler karşılaştırılmıştır. Bu sonuçlara göre lazer gücü ve dış kenarlar arasında bir ilişki varken, dış kenar ölçümleri baz alınarak yapılan Minitab programı değerlendirmesinde lazer gücü ile kesme hızı arasında anlamlı bir ilişki olmadığı görülmüştür.Anahtar Kelimeler : Lazer, odak noktası, lazer gücü, gaz basıncı, geometri ve boyut

Abstract:
In this study, dimensional changing and surface roughness were examined, by cutting four different geometrical shapes, on the two different materials. The AISI 304 stainless steel and DIN EN 10025-94 (TS 2162 EN10 025-96) structural steel which were widely used in manufacturing were used. The quicker and more economical laser cutting methods were intended for these materials without applying different processes on a laser cutting machine. For this purpose around 500 work pieces were cut on the laser machine. 4 mm, 6 mm and 8 mm thickness values for the materials were determined. 3000 W, 3800 W and 4400 W laser power; 2300 mm/min, 2700 mm/min and 3100 mm/min laser cutting speed; 3, 3.5 and 4 focal length and 0.50, 0.55 and 0.60 bar gas pressure for the structural steel were selected. 14, 15 and 16 bar gas pressure for the stainless steel material were selected. The 7.5", 5" heads having 1.2, 1.5, 2 and 2.5 mm nozzle diameter were used. Oxygen and nitrogen were used as auxiliary gas. After cutting process, dimensions of the parts (with square, triangle, circular and hexagonal shapes) were checked on a Coordinate Measuring Machine. The effects of laser power, cutting speed, focal point and gas pressure cutting parameters on size were investigated. The effects of cutting parameters on physical properties of the materials were also investigated. Surface roughnesses of the materials were measured.A relationship between geometry size variation and surface roughness was established according to laser power, cutting speed, focus point and gas pressure and the interpretation were performed using Minitab software. Interpretation results and experiments were compared. According to the results, it was seen that there is a relationship between laser power and outer edges while there wasn?t a significant relationship between laser power and cutting speed.Key Words : Laser, focal point, laser power, gas pressure, geometry and dimension.