Lazer kesmenin etkili olup olmadığı, farklı malzemelerin enerjiyi nasıl emdiğine ve yaydığına bağlıdır. Örneğin metallerde paslanmaz çelik ve alüminyum oldukça farklı şekilde davranır çünkü termal özellikleri aynı değildir. Paslanmaz çelik ısıyı kötü iletir, yaklaşık 15 W/mK, bu da ısı bir noktada birikmeye meyillidir. Alüminyum ise hikayeyi farklı şekilde anlatır, daha yüksek bir iletkenliği vardır, yaklaşık 205 W/mK dolayında, bu yüzden ısı hızlıca yayılır ve erimelerin tutarlı olmasını zorlaştırır. Bakır ise tamamen farklı bir durumdur. 1 mikron dalga boyunda bakır neredeyse tüm ışığı yansıtır, tam olarak %95. Bu yansıma problemi, kesimlerin stabil olması için lazer ışınında ciddi ayarlamalar gerektirir. Modern fiber lazerlere baktığımızda, çelikten neredeyse tüm enerjiyi emebilirler, yaklaşık %99 emilim sağlarlar ancak bakırda emilim sadece %60-70'lerde kalır ve bu da bakır ile çalışmada zorluk çıkarır. Bu yüzden bakır ile çalışan atölyeler, işlerin doğru şekilde yapılabilmesi için özel tekniklerin ve ekipmanların kullanılmasını gerektirir.
Paslanmaz çelik ve düşük karbonlu çelik kesiminde fiber lazerler, özellikle ince cidarlı borularla çalışırken CO2 sistemlerini %30 daha hızlı keserek açık bir şekilde geride bırakır. Bunun nedeni? Fiber lazerler, metalik malzemeler gibi çelik tarafından daha iyi emilen yaklaşık 1,08 mikron civarında çok daha kısa bir dalga boyunda çalışır, bu yüzden daha az enerji kaybı olur ve toplam işlem süresi kısalır. Buna karşılık, CO2 lazerlerin 10,6 mikron dalga boyunda daha uzun dalgaları vardır ve bu bazı işlemlerde daha iyi sonuç verir. Paslanmaz olmayan metaller örneğin pirinç kesiminde daha az yansıtıcı oldukları için üreticiler, özellikle kararlılığın en önemli olduğu özel işlemlerde hâlâ bu sistemlere güvenir. Uçak sanayisinden 2023 yılında gelen verilere baktığımızda fiber lazer kullanan firmalar, paslanmaz çelik kesim maliyetlerinde geleneksel CO2 sistemlerine kıyasla metre başına yaklaşık 18,50 dolar tasarruf sağlamıştır. Bu tasarrufun büyük kısmı işlemin çalışması sırasında gerekli olan yardımcı gaz miktarının azalmasından ve genel olarak elektrik kullanımında verimliliğin artmasından kaynaklanmaktadır.
Üç değişken kesme kalitesini doğrudan etkiler:
Karbon çelik için gaz basıncının aralığında 1,2–1,5 bar tutulması, cüruf oluşumunu önlemek ve kesme kalitesinin sürekliliğini sağlamak için hayati önem taşır.
Paslanmaz çelik ve düşük karbonlu çelik, endüstriyel tüp lazer kesme uygulamalarının %65'inden fazlasını temsil etmektedir (IMTS 2023). Bu malzemeler, dayanıklılıkları, kaynak kabiliyetleri ve lazer enerjisine verdikleri tepki nedeniyle tercih edilmektedir. 0,5 mm'den 25 mm'ye kadar kalınlıklarda minimal ısı etkili bölgeler bırakarak işlenebilmektedir ve bu nedenle yüksek hassasiyetli imalat için idealdir.
Paslanmaz çelikler, 304 ve 316 gibi ostenitik aileden gelen malzemeler, içinde yaklaşık %18 ila %20 krom barındırdıkları için oldukça yaygın kullanılırlar. Paslanmaya ve kimyasal hasarlara karşı bu kadar iyi direnç göstermelerini sağlayan da budur. Bu malzemelerin kesimi konusunda, günümüz fiber lazer teknolojisi çok dar kesimler yapılmasına olanak tanımaktadır. 15 mm kalınlığındaki borular üzerinde bile 0,1 milimetreye kadar inen kesim genişlikleri (kerf) ve ±0,05 mm hassasiyetinde boyutsal doğruluk elde edilebilmektedir. Tıbbi ekipman üreticileri ve gıda işleme için boru üreten firmaların ihtiyaç duyduğu şey tam olarak bu düzeyde hassasiyettir. Ürünlerinde tamamen pürüzsüz, keskin kenar ya da çapak bırakmayan yüzeyler elde etmeleri ancak gelişmiş lazer sistemleri sayesinde seri üretimlerde sürekli olarak sağlanabilmektedir.
Oksidasyonsuz kesimler elde etmek için 3–8 mm paslanmaz çelik borular için 12–16 bar basınçlı nitrojen yardımcı gaz kullanımı önerilir. Daha kalın kesitler (10–15 mm) için 0.8–1.2 m/dk hızında çalışan 4 kW fiber lazer, ısısal deformasyonu en aza indirgeyerek çapak-free sonuçlar sağlar. Bu parametreler, otomatik üretim ortamlarında yüksek tekrarlanabilirliği destekler.
Nispeten düşük karbon içeriği (1,500 derece selsiyus sıcaklıkta eridiğinde buharlaşan) 0.3% ten düşük olan yumuşak çelik, bu özelliği nedeniyle fiber lazer kesme uygulamaları için özellikle uygundur. Standart 6 kW'lık lazer sistemi ile operatörler, et kalınlığı 20 mm olan yumuşak çelik boruları dakikada yaklaşık 2,5 metrelik hızla kesebilirler. Bu kesimler neredeyse dikey kenarlar ve minimum açısal sapma (artı eksi yarım derece) ile sonuçlanır ve bu da kaynakçılar için ek süreye ihtiyaç kalmadan kesim sonrası işçilik gerektirmeyen bir sonuç ortaya koyar. Maliyet açısından da bu lazer sistemlerinin önemli tasarruflar sunduğunu söyleyebiliriz. FMA 2023 verilerine göre, geleneksel plazma kesme yönteminden geçildiğinde işlem maliyetlerinde yaklaşık %23 oranında düşüş sağlanmaktadır.
25 mm kalınlığın üzerindeki karbon çelik borular için, darbeli lazer modları (1–2 kHz) ısı girdisini kontrol etmeye ve çarpılmayı önlemeye yardımcı olur. Oksijen bazlı yardımcı gaz karışımlarının kullanılması, 30 mm kesitlerde kalıntı miktarını %40 azaltarak ergiyik atımını iyileştirir. Bu durum, inşaat ve ağır makine sanayiindeki yapısal bileşenler için boyutsal doğruluğu sağlar.
Birinci kademe bir otomotiv tedarikçisi, 3D boru lazer kesme sistemini günlük 5.000 adet yakıt enjeksiyon tüpü üretmek için uygulamış ve %99,7 boyutsal doğruluk elde etmiştir. Aynı sistem, SS304 uçak hidrolik bağlantı parçalarında 0,12 mm tekrarlanabilirlik başararak geleneksel işleme yöntemlerine kıyasla sonrası işleme süresini %62 azaltmıştır.
Alüminyum, aslında lazer dalga boylarında yaklaşık %90 oranında ışığı yansıtır ve ayrıca ısıyı oldukça hızlı kaybeder. Bu özellikler, lazerin enerjiyi işleme sırasında tutarlı bir şekilde emmesini zorlaştırır. Peki bundan sonra ne olur? Erime banyosu kontrolsüz bir şekilde yayılır ve kesim izi düzensiz görünür hale gelir. Özellikle üretimde yaygın olarak kullanılan ince cidarlı borularla çalışırken bu durum daha belirgin olur. Isı iletkenliği konusunda da bir başka zorluk vardır çünkü alüminyum, paslanmaz çeliğe göre yaklaşık beş kat daha iyi ısı iletir. Bu nedenle, operatörlerin temiz kesimler elde etmek ve istenmeyen oksit birikiminden kaçınmak için parametreleri çok dikkatli şekilde ayarlamaları gerekir.
Azotu yardımcı gaz olarak kullanmak, oksijenle karşılaştırıldığında oksidasyonu %70'e varan oranlarda azaltır. Bunu yüksek frekanslı darbeli lazer modları (≥2.000 Hz) ile birleştirerek ve optimum nozul mesafesi (0,8–1,2 mm) ayarlayarak kenar düzgünlüğü %25 oranında artırılır. Bu ayarlamalar, yüksek değerli uygulamalarda temiz ve kaynak yapılacak yüzeyler elde etmek için kritik öneme sahiptir.
Bir üretici, 2023 yılında 6 kilowattlık fiber lazer sistemiyle elektrikli araç batarya kasaları üretirken yaklaşık artı eksi 0,05 milimetre hassasiyet elde etmeyi başarmıştır. Ayrıca 6xxx serisi alüminyum boruları keserken ilginç bir şey fark etmişlerdir - sıcaklık değişimlerini takip ederek, üretim sürecinde atık malzemeyi yaklaşık %12'den %3'ün hemen üzerine kadar düşürmeyi başarmışlardır. Journal of Materials Processing Technology gibi yayınlarda yakın zamanda yayımlanan çalışmalarda, araçları hafifletmek amacıyla alüminyum kullanımına kesinlikle bir yönelim olduğu belirtilmiştir. Elektrikli otomobil üreticileri artık eskiyen çelik parçaların yaklaşık yüzde kırkını özel olarak kesilmiş alüminyum parçalarla değiştirmektedir.
Fiber lazerler artık alüminyum boru kesiminde hakimiyet sağlıyor; küresel kurulumların %68'ine sahip. 1.08 μm dalga boyu, CO₂ lazerlerine kıyasla daha iyi soğurulma sağlar ve 8 mm alüminyumda dross-free (çapak-free) sonuçlarla 1.2–1.8 m/dk kesme hızlarına olanak tanır. Bu performans, HVAC, ulaşım ve yenilenebilir enerji sektörlerinde benimsenmesini teşvik ediyor.
Bazı 2023 tarihli araştırmalara göre, bakır ve pirinç malzemelerle çalışırken, bu malzemeler 95%'ye varan oranlarda lazer enerjisinin yansımasına neden olmaktadır. Bu yansıma, optik parçalar için ciddi problemler yaratmakta ve işlem koşullarının dengede tutulmasını oldukça zorlaştırmaktadır. Pirinç ayrıca bir diğer zorluk katmaktadır çünkü kesildiğinde içindeki çinko buharlaşmakta, bu da malzemede düzensiz ve pürüzlü kenarlarla birlikte bazen çok küçük deliklerin oluşmasına neden olmaktadır. Bu tür sorunlardan kaçınmak için çoğu uzman, genellikle puls (darbeli) lazer ayarlarını ve azot gazı yardımıyla kesim yapmaktadır. Bu puls yöntemi erimeyi daha iyi kontrol altında tutarken, azot gazı da oksidasyonu engelleyerek bu zor metallerle çalışan üreticiler için kesim işlemini daha tahmin edilebilir ve güvenilir hale getirmektedir.
Günümüzde fiber lazerler, 1 kW güç ve üzeri güçte çalışırken, 3 mm kalınlığındaki saf bakır levhaları 0,1 mm hassasiyetle kesebilmektedirler. Bunun sebebi, gelişmiş ışın kontrol teknolojisidir. Ancak dikkat edilmesi gereken bir nokta vardır: bakır, ısıyı çok iyi ilettiği için bu kesimler, çelik malzemeye göre %30 ila %40 daha uzun sürmektedir. Bu olanak, lazerin 1,08 mikrometre dalga boyunun bakır tarafından yaklaşık %22 oranında emilmesiyle mümkün olmuştur. Bu da geleneksel CO2 lazerlerinden neredeyse üç kat daha iyi anlamına gelmektedir. Bu gelişim, elektrik kabloları gibi ince cidarlı parçalar ve ısı eşanjörleri gibi hassasiyetin en çok önem arz ettiği özel sistemlerin üretiminde kapılar aralamıştır.
Bakır ve pirinç işleme sürecini artıran üç kanıtlanmış yaklaşım:
Bu yöntemler, 2 mm'lik pirinç borularda dross oluşumunu %62 azaltır ve saatte 20 metreye kadar kesme hızını korur.
2023 Global Endüstriyel Kesim Araştırması'na göre hassas pirinç parçalarına olan talep neredeyse yüzde ellilik bir artış gösterdi ancak hala aşılması gereken bazı büyük teknik engeller vardır. Dekoratif süsler, denizcilik donanımları ve tıbbi ekipmanlar için gerekli olan 0.2 mm altındaki çok dar toleranslar, normal kesme sistemleriyle kolayca elde edilemez. 6 kW fiber lazerler 8 mm pirinci yaklaşık 0.25 derece doğrulukla kesebilir ama bu makinelerden birinin çalıştırılması saatte yaklaşık 180 dolara mal olur. Bu türden yüksek maliyet nedeniyle çoğu şirket bu cihazları sadece mutlaka gerekli olduğunda kullanır; genellikle bu derece yüksek hassasiyetin gerçekten önemli olduğu pahalı havacılık uygulamaları veya özel cihazlar için ayrılmıştır.
Modern boru lazer kesme makineleri, ana malzemelerde değişen performanslar sunar:
| Malzeme | Maksimum Kalınlık (Fiber Lazer) | Kesim Kalitesi | Ana noktaları |
|---|---|---|---|
| Paslanmaz çelik | 25 mm | Harika | Azot yardımcı gazı gerektirir |
| Hafif Çelik | 30 mm | Yüksek Hassasiyet | Oksijenli yardımcı gaz ile en iyi sonuç |
| Alüminyum | 15 mm | İyi | Yansıma önleyici kaplamalar önerilir |
| Bakır | 6 MM | Orta derecede | Yüksek güçlü lazerler (>6 kW) tercih edilir |
| Bakır | 12 mm | Tutarlı | Pulse frekansı ayarları kritiktir |
Paslanmaz ve sıcak dövme çelikler hala en lazer dostu malzemelerdir ve ±0.1 mm altında tolerans sağlarlar. Alüminyumun çelikten %30 daha hızlı kesilmesi gerekir, aksi takdirde metal akıntısı oluşur. Bakırın yansıma özelliği başarıyı sınırlar; 2023 üretim sektörü anketlerine göre üreticilerin yalnızca %42’si saf bakırda güvenilir sonuçlar elde edebildiğini bildirmiştir.
Havacılık ve tıbbi sektörler, 10 mm kalınlığa kadar titanyum boruları kesmek için fiber lazerleri artan ölçüde kullanmaktadır. Etkili işleme şu unsurları gerektirir:
Inconel gibi nikel bazlı süperalaşımların lazer kesim uygulamalarında yıllık %19'luk bir büyüme görülüyor, özellikle 1.200°C'ye kadar dayanıklılık gerektiren yüksek sıcaklık egzoz bileşenleri için.
Dört faktör, optimal lazer ayarlarını belirler:
Operatörler yeni alaşımlarla çalışırken test kesimleri yapmalıdır; çünkü bileşimdeki %0,5'lik bir değişim bile kesme hızlarını %12-15 oranında değiştirebilir.
Lazer kesme, malzemelerin enerjiyi nasıl emdiği ve yaydığına bağlıdır. Paslanmaz çelik ve alüminyum gibi metaller, lazer kesmeye farklı tepkiler veren özel termal özelliklere sahiptir.
Fiber lazerler, özellikle daha ince cidarlı borular için, daha kısa dalga boyu ve daha iyi enerji emilimi nedeniyle CO2 lazerlerine göre üstün hız ve verimlilik sağlar.
Fiber lazerler, kesim için pulslu lazer ayarları gibi bazı düzenlemelerle bakır ve pirinci kesebilir; ancak daha yumuşak metallerle karşılaştırıldığında daha fazla güç ve zaman gerektirir.
Nitrojen ve oksijen gibi yardımcı gazlar, malzeme türüne bağlı olarak kesim kalitesini artırmak, oksidasyonu önlemek ve verimliliği yükseltmek için kullanılır.
Evet, fiber lazerler alüminyumun yansıma özelliği ve termal iletkenliğine bağlı olarak bazı ayarlar gerektirse de alüminyum kesiminde giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Son Haberler2025-09-11
2025-08-25
2025-08-04
RT Laser, lazer ekipmanlarının araştırma, geliştirme, üretim ve satışlarında uzmanlaşmış ulusal olarak tanınan bir yüksek teknoloji işletmesidir. Temel ürünlerimiz arasında lif lazer kesme makineleri, el ile tutulan lazer kaynak makineleri ve bükme makineleri bulunmaktadır.
Çin, Shandong eyaleti, Jinan şehri, Jiyang ilçesi, Binhe sanayi parkı, No.6-8
Telif hakkı © 2025 RAYTU LASER Technology Co.,Ltd. tarafından saklıdır. Gizlilik Politikası
EN
