Zülfünaz DURUKAN, Ali MOTORCU, Abdulkadir GÜLLÜ

AISI 304 ÇELİĞİNİ FARKLI GEOMETRİLERDE LAZERLE KESMEDE PARAMETRELERİN BOYUTSAL DOĞRULUK ÜZERİNE ETKİLERİNİN MODELLENMESİ

Bu çalışmada, 4 ve 6 mm kalınlığındaki AISI 304 paslanmaz çelik malzeme üzerinden belirli ölçülerde üçgen, kare ve dairesel şekilli parçalar farklı kesme şartlarında CO2 lazer kesim tezgâhı ile kesilmiş ve kesilen numunelerin boyutsal doğruluğu üzerinde kesme parametrelerinin etkileri araştırılmıştır. Bağımsız değişkenler olarak lazer gücü (W), kesme ilerlemesi (F), odak noktası (ON) ve gaz basıncı (P) seçilmiştir. Tam Faktöriyel Deneysel Tasarım Tekniği (TFT) kullanılarak bağımsız parametrelerin üç farklı seviyesinde 4 ve 6 mm kalınlığındaki sac malzemeler üzerinde toplam 486 deney yapılmıştır. 3 boyutlu koordinat ölçme tezgâhı (CMM) ile yapılan ölçümler sonucu elde edilen deneysel veriler kullanılarak üçgen, kare ve dairesel şekilli numunelerin boyutsal doğruluğu üzerinde lazer kesme parametrelerinin etkilerini içeren ikinci dereceden tahminsel modeller Regresyon Analizi ile geliştirilmiştir. %95 güven seviyesinde geliştirilen tahminsel denklemlerin korelâsyon katsayıları R2=0,78’in üzerinde elde edilmiştir. Bu çalışmada ayrıca, bağımsız parametrelerin boyutsal doğruluk üzerinde etkilerini gösteren ana etki grafikleri oluşturulmuş ve parametrelerin etkileri değerlendirilmiştir. Kesilen parçaların boyutsal doğruluğu üzerinde en etkili parametreler sırasıyla lazer gücü, kesme ilerlemesi ve odak noktası olmuştur.

Anahtar Kelimeler:

CO2 Lazerle Kesme, AISI 304 Çeliği, Kesme Parametreleri, Boyutsal Doğruluk.

PDF

___

Durukan, Z., “Lazer ile Kesmede İş ve İşleme Parametrelerinin Geometrik ve Boyut Değişimlerine Etkilerinin İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 122-171, 2010.
Cemal, M., “Lazer ile Kesme ve Endüstriyel Uygulamaları” Yüksek Lisans Tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Antakya, 32-37, 2006.
Vatsya, S. R., Bordatchev, E. V. ve Nikumb, S. K., “Geometrical Modeling of Surface Profile Formation During Laser Ablation of Materials”, Journal of Applied Physics, Cilt 93, No 12, 9753-9759, 2003.
http://www.konlazer.com.tr/main.swf, 2010.
Grum, J. ve Zuljan, D., “Frequency Analyses of A Signal of Irradiation From the Cutting Front and Surface Profile Height in Laser Cutting of Austenite Stainless Steel”, Lasers in Engineering, Cilt 12, No, 59-80, 2002.
Yilbas, B. S., “Effect of Process Parameters on the Kerf Width during the Laser Cutting Process”, Proc. Inst. Mech. Eng. Part C: J. Eng. Manuf., Cilt 215, 1357-1365, 2001.
Uslan, İ., “CO2 Laser Cutting: Kerf Width Variation During Cutting”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers B, Journal of Engineering Manufacture, Cilt 219, No B18, 571-577, 2005.
Meurling, F., Melander, A., Linder, J. ve Larsson, M., “The Influence of Mechanical and Laser Cutting on the Fatigue Strengths of Carbon and Stainless Sheet Steels”, Scandinavian Journal of Metallurgy, Cilt 30, No 5, 309-319, 2001.
Kaplan, A. F. H., “An Analytical Model of Metal Cutting with A Laser Beam”, Journal of Applied Physics, Cilt 79, No 5, 2198-2208, 1996.
Yilbas, B. S., “Laser Cutting Quality Assessment and Thermal Efficiency Analysis”, Journal of Materials Processing Technology, Cilt 155-156, 2106-2115, 2004.
Karataş, Ç., Keleş, Ö., Uslan, İ. ve Usta, Y., “Laser Cutting of Steel Sheets: Influence of Workpiece Thickness and Beam Waist Position on Kerf Size and Stria Formation”, Journal of Materials Processing Technology, Cilt 172, 22-29, 2006.
Rajaram, N., Sheikh-Ahmad, J. ve Cheraghi, S. H., “CO2 Laser Cut Quality of 4130 Steel”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Cilt 43, No 4, 351-358, 2003.
Eltawahni, H.A., Hagino, M., Benyounis, K.Y., Inoue, T. ve Olabi, A.G. “Effect of CO2 Laser Cutting Process Parameters on Edge Quality and Operating Cost of AISI316L”, Optics and Laser Technology, Cilt 44, 1068-1082, 2012.
Motorcu, A. R., “Determination of the Parameters Providing Optimum Tool Life by Taguchi Technique and Observation of Tool Wear in the Machining of AISI1050 and AISI4140 Steels with the Ceramic Cutting Tools”, Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, Cilt 24, No 4, 699-708, 2009.
Bystronic Lazer AG, Byspeed Kullanma Kılavuzu, İsviçre, 229-231, 2002.
Akman, G. ve Özkan, C., “Sac İmalatında Karşılaşılan Yapışma Probleminin Deney Tasarımı ile Çözümü”, Doğuş Üniversitesi Dergisi, Cilt 12, No 2, 187-199, 2011.
Breyfoglef, W., Implementing Six Sigma: Smarter Solutions Using Statistical Methods, 2nd ed., John Wiley & Sons, New York, ABD, 2003.
Lazic´, Z.R., Design of Experiments in Chemical Engineering: A Practical Guide, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2004.
Liu, K.W. ve Sheng, P.S., "Dynamic Effects of Circular and Non-Circular Laser Shaping", Journal of Materials Processing Technology, Cilt 71, No 2, 267-279, 1997.
Li, L., Sobih, M. ve Crouse, P.L., "Striation-free Laser Cutting of Mild Steel Sheets", CIRP Annals-Manufacturing Technology, Cilt 56, No 1, 193-196, 2007.
Lamikiz, A., López de Lacalle, L.N., Sánchez, J.A., Pozo, D.,Etayo, J.M. ve López, J.M., "CO2 Laser Cutting of Advanced High Strength Steels (AHSS)", Applied Surface Science, Cilt 242, No 3-4, 15, 362-368, 2005.
Çaydaş, U. ve Hasçalık, A., "Use of the Grey Relational Analysis to Determine Optimum Laser Cutting Parameters with Multi-Performance Characteristics", Optics and Laser Technology, Cilt 40, No 7, 987-994, 2008.
Pandey, A.K. ve Dubey, A.K., "Taguchi Based Fuzzy Logic Optimization of Multiple Quality Characteristics in Laser Cutting of Duralumin Sheet", Optics and Lasers in Engineering, Cilt 50, No 3, 328-335, 2012.
Rao, R. ve Yadava, V., Multi-objective Optimization of Nd:YAG Laser Cutting of Thin Superalloy Sheet Using Grey Relational Analysis with Entropy Measurement", Optics and Laser Technology, Cilt 41, 922-930, 2009.
Dubey, A.K. ve Yadava, V., Multi-objective Optimization of Nd:YAG Laser Cutting of Nickel-Based Superalloy Sheet Using Orthogonal Array with Principal Component Analysis", Optics and Lasers in Engineering, Cilt 46, 124-132, 2008.
Sheng, P.S. ve Cai, P.L., "Predictive Process Planning for Laser Cutting", Journal of Manufacturing Systems, Cilt 17, No 2, 144-158, 1998.
Sheng, P.S. ve Joshi, V.S., "Analysis of Heat-Affected Zone Formation for Laser Cutting of Stainless Steel", Journal of Materials Processing Technology, Cilt 53, 879-892, 1995.