Ann Arbor , Michigan’da, 2004 yılında yapılan İleri Lazer Uygulamaları Konferansı ve Fuarı
( Advanced Lazer Applications Conference and Exposition ) esnasında; Synova ABD (Phoneix) den bir grup “ Su jeti kullanarak; ışın yardımıyla Lazer Kesme Sistemi” ile ilgili sunum yaptılar. Bu prosesi bulan; Bernold Richerzhagen’dir.
Bu yaklaşım; lazer ışınını iş parçasına ileten ince, sabit sujetindeki toplam dahili yansımaya bağlıdır. Kesimin yanındaki, ısıdan etkilenen bölgeyi (HAZ) azaltmak için orijinal olarak geliştirilen bu teknik; ısıl gerilmelerin oluşumunu engeller ve parçanın verimli bir şekilde soğumasını sağlar.
Sıradan bir tasarımda; lazerin su jeti ile kuplajı ( bağlanma ) sonucunda ısınma oluşur. Işık geçtiği zaman; negatif refraktif bir dizin ( termik mercek etkisi ) ve yetersiz kuplaj oluşur. Su jeti kullanarak lazer ışınının iletilmesi; kuplaj ünitesinde yüksek dinamik bir akış gerektirir. Synova, rotasyonel olarak içe su akışından dolayı; sabit bir su jeti üreten kuplaj tasarımı geliştirdi.
Kaynak olarak genellikle bir darbeli katı lazer, temel dalga boyu 1064 nm, veya çift katlı frekanslarda (532 nm), 3 katlı frekanslarda ( 355 nm ) çalışır. Ortalama lazer gücü 50-200 W arasında çeşitlilik gösterir. Darbe uzunlukları nanosaniye mikrosaniye arasında değişir. Ayrıca darbe tekrarlama oranı 500 Hz’ den 50 kHz’ye kadar farklılık gösterir. Dağıtılan fiberleri su jeti nozulu üzerinde görüntüleyen optikler; faktörlerin 4:1 den 8:1 e kadar görüntülenmesine olanak sağlar. Nozuldaki lazer spot çapı 50-12.5 µm arasındadır. Konvansiyonel
lamp-pumped veya diyote – pumped lazerleri kullanılabilir.
Suyun dağıtımı; basınçları 2-50 MPa arasında değişen, sabit su akışını sağlayan özel güçlendirici pompa ile oluşur. Akış değerleri, genellikle 5-75 mL/dak. arasındadır. Işığa yön vermek için kullanılabilen jetin uzunluğu, nozulun çapının yaklaşık 1000 katı kadardır.
50 µm’lik su jeti, lazer ışınına en uygun koşullarda 50 mm yol gösterir. Hava-su arayüzeyinde toplam dahili yansıma ile eşlik edilen lazer ışını tam olarak su jetini doldurur.
Lazer ışının çapı; su jetinin çapına bağlı olarak belirlenir ve bu da sabittir ve kesim hasasiyetini 1 µm’ye kadar izin verir. Odaksal nokta yoktur ve parça ile nozul arasındaki uzaklık; jetin çalışma alanı içerisinde isteğe bağlı bir konumda bulunmaktadır. Sonuç olarak, uzaklık kontrolüne gerek yoktur; kesim kalitesi uzaklığa bağlı olarak değişmemektedir. Kesim uçları paraleldir. Su jetinin yardımcı-gaz akışından daha fazla kinetik enerjisi vardır.
Araştırmacılar, 600 W’lık sürekli su jeti güdümlü lazeri kullanarak; ince nikel folyolarda
4 m/sn den daha fazla bir kesim hızına ulaştılar. Firmaya göre, su jeti güdümlü lazerler diğer sıradan lazerlere göre her alanda daha üstün nitelikte gelişmeler sunar. Synova ABD
Lausanne, İsviçre’nin bir yan kuruluşudur. Daha fazla bilgiye www.Synova.ch websitesinden ulaşabilirsiniz.
Kaynak: www.sme.org/manufacturingengineering
