Laser kesim parametrelerinin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi

Laser teknolojisi günüzmüde kendisi için sanayide bir çok uygulama alanı bulmustur. Laser teknolojisinin malzeme kesme alanında kullanılması ile birlikte, kalıp yatırımını kurtarmayacak, karmasık sekilli parçalar kolaylıkla ve ekonomik bir sekilde üretilme imkanı bulmaktadır. Çalısmalar ilk olarak laser ısınının olusma sekli, üretilen noktadan parça üzerine iletilme sekli ve laser ısını ile malzeme etkilesimi hakkında literatür incelemesi yapılarak baslanmıstır. Literatür incelemeleri sonrasında laser kesime etki eden parça kalınlığı, kesme hızı, kesme gücü ve malzeme etkisinin laser kesim prosesinin kalite ve verimine etki eden en önemli değiskenler olduğu belirlenmistir. Tez kapsamında laser kesimi en çok etkileyen parametreler olan parça kalınlığı, laser hızı, laser gücü ve malzemenin etkisini incelemek maksadı ile Ansys paket programı kullanılarak 3 boyutlu bir sonlu elemanlar modeli olusturulmustur. Analizler esnasında ergime sıcaklığının asılması durumunda ergimenin olusacağını gösterebilmek için, meshlerin öldürülmesi parametresi tanımlanmıstır. Seçilen parametrelerden sadece parça et kalınlığının değisken olarak seçilmesi durumunda sabit olarak seçilen hız ve güç değerleri için ince parçanın sorunsuz olarak kesilmesi sağlanabilirken, kalın parçanın kesimi tam olarak gerçeklesmeyebilmektedir. Aksi durumda ise kalın parçanın kesilebilmesini mümkün kılacak kesme hızı ve gücü değerlerinin seçilmesi durumunda, ince parça üzerinde bosaltılan malzem mikarının artacağı, ITAB'ın genisleyeceği ve islem veriminin düseceği sonucuna ulasılmaktadır. Seçilen parametrelerden tüm değiskenlerin sabit tutulup, kesme hızının değistirildiği durumda kesme hızının arttırılması durumunda ITAB'ın daha dar ve bosaltılan malzeme miktarının ise daha az olduğu gözlemlenmistir. Ancak hızın arttırılması parçanın kesme yüzeyinde olusan açıyı olumsuz yönde etkileyeceğinden verim ve kalite arasında bir optimizasyon yapılması gerekmektedir. Seçilen parametrelerden sadece kesme gücünün değisken olarak alınması durumunda kesme gücünün yüksek olduğu analizlerde malzeme bosaltma miktarının ve ITAB'ın fazla olduğu gözlemlenmistir. Ancak yüksek güç kesme yüzeyinde olusan açının azalması konusunda fayda sağladığı gözlemlenmistir. Malzeme değisikliğinin laser kesim islemi üzerindeki etkisini incelmek için St-37, AISI 304 ve Al 2024 malzemeler seçilerek analizlerde kullanılmıstır. Yapılan analizlerde malzemenin ısıl iletil katsayısının, yoğunluğunun ve özgül ısısının kesme yüzeyi, ITAB ve malzeme bosaltma miktarı üzerinde direk etkileri olduğu belirlenmistir. Ayrıca laser ile kesme isleminde kesme gücünün etkisini daha iyi anlayabilmek için 100W'tan baslayarak değisik aralıklarla 2000W'a kadar kesme gücü değistirilmistir. Analiz sonuçları ile kesme açsıının belirli bir güç seviyesine kadar arttığı, belirli bir güç seviyesinin üzerinde ise açıda iyilesme olmadığı belirlendi.