Lazer Kesim Hassasiyeti: Doğruluk için Kerf Genişliğinin Optimizasyonu

Bir modelin planını dikkatlice tasarladığınızı, ancak nihai fiziksel ürünün beklentilerinizden küçük sapmalar gösterdiğini hayal edin. Bu tür farklılıkların arkasındaki görünmez suçlu genellikle kerf'tir; lazer kesim sırasında kaçınılmaz olarak uzaklaştırılan malzemenin genişliğidir. Lazer kesim uygulamalarında hassasiyet elde etmek için bu parametreye hakim olmak esastır.

Kerf, lazer ışını genişliği veya kesim genişliği olarak da bilinir, bir lazer ışını bir malzemeden geçerken uzaklaştırılan malzemenin genişliğini ifade eder. Bu ölçüm sabit değildir, ancak birçok faktöre bağlı olarak değişir. Aletlerin malzemeyi fiziksel olarak ayırdığı mekanik kesimden farklı olarak, lazer kesim, malzemeleri erime veya buharlaşma noktalarına kadar ısıtmak için yüksek enerjili ışınlar kullanır ve yardımcı gazlar (oksijen, azot veya basınçlı hava) erimiş veya buharlaşmış malzemeyi uzaklaştırarak geride kerf'i bırakır.

Kerf genişliği, kesme hassasiyetini, parça uyumunu ve malzeme kullanım verimliliğini doğrudan etkiler. Bu etkileyen faktörleri anlamak, daha iyi proses ayarlamaları ve parametre optimizasyonu sağlar.

Farklı malzemeler, farklı lazer emilim oranları, termal iletkenlik, erime noktaları ve buharlaşma sıcaklıkları sergiler. Genel olarak, daha kalın malzemeler daha fazla lazer enerjisi gerektirir ve bu da daha geniş kerflerle sonuçlanır. Örneğin, akrilik, farklı kalınlıklarda belirgin kerf farklılıkları gösterirken, metaller gibi daha yoğun malzemeler tipik olarak daha geniş kerfler üretir.

Daha yüksek güç veya daha yavaş hızlar genellikle kerf genişliğini artırır, ancak aşırı ayarlar malzemenin aşırı yanmasına, kenar erimesine veya deformasyonuna neden olabilir. Her malzeme ve kalınlık için optimum güç-hız kombinasyonları belirlenmelidir.

Odak uzunluğu, nokta boyutunu belirler; daha kısa odak, hassas kesim için daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip daha küçük noktalar verirken, daha uzun odak, daha büyük bir alan derinliği sağlar. Işın modu (örneğin, TEM00), enerji dağıtım kalitesini etkiler; kusurlu modlar potansiyel olarak düzensiz kerf genişliklerine neden olabilir.

Yardımcı gazlar, erimiş malzemeyi uzaklaştırır ve kesim kenarlarını soğutur. Oksijen, metal kesme hızını artırır ancak kerfleri genişletirken, azot daha yavaş kesim ile daha temiz kenarlar üretir. Yanlış gaz basıncı ya artık malzeme bırakır ya da lazer ışınını bozar.

Farklı dalga boylarına, güç seviyelerine ve ışın kalitelerine sahip farklı lazerler (CO₂, fiber, YAG), farklı malzemelere uygundur. Darbe frekansı ve görev döngüsü ayarları da kerf genişliğini etkiler.

Aynı malzeme partisi içinde bile, kalınlık, yoğunluk ve bileşim farklılıkları kerf tutarsızlıklarına neden olabilir ve hassas çalışma için telafi gerektirir.

Eğri yollar, düz kesimlerden farklı kerfler üretebilir ve makine performansı eksenler arasında değişebilir. Yol optimizasyonu ve yönsel telafi, tutarlılığı artırabilir.

Doğru kerf ölçümü, uygun proses ayarını sağlar. Yaygın yöntemler şunlardır:

• Mikroskopi: Yüksek hassasiyetli ancak emek yoğun
• Görüş Ölçümü: Seri ölçümler için verimli
• Temaslı Aletler: Basit ancak daha az hassas (kumpaslar, mikrometreler)
• Lazer Tarama: Yüksek hassasiyetli otomatik yöntem

Kerf etkilerini yönetmeye yönelik pratik yaklaşımlar şunları içerir:

1. Parametre Optimizasyonu: Güç, hız, odak ve gaz ayarlarını ayarlama
2. Yol Telafisi: CAD/CAM ofset ayarlamaları (dış kesimler için içe doğru, iç kesimler için dışa doğru)
3. Çoklu Geçiş Kesimi: Kaba kesim ardından son kesim
4. Yazılım Telafisi: Profesyonel yazılımdaki otomatik ayarlama özellikleri
5. Prototip Testi: Ölçüm tabanlı ayarlamalarla deneme kesimleri

Lazer kesim için tasarım yaparken:

• Minimum kesim genişliklerini ≥ malzeme kalınlığı koruyun
• Aşırı ince, yanabilecek detaylardan kaçının
• Bitişik kesimler arasında ≥0,5 mm boşluk sağlayın
• Montaj uyumları üzerindeki kerf etkilerini göz önünde bulundurun (kırlangıç kuyruğu veya çıtçıt gibi bağlantılar kullanın)
• Kesme performansı ve uygulama gereksinimlerine göre malzeme seçin

Kerf'i anlama ve kontrol etme konusunda uzmanlaşmak, lazer kesim uygulamalarında daha yüksek hassasiyet sağlar ve çeşitli endüstrilerde daha iyi parça kalitesi ve malzeme verimliliği sağlar.