Lazer Kaynak Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Lazer kaynak, kaynak teknolojisinin en ileri formlarından biridir. Havacılık endüstrisinden, mücevher yapımına kadar birçok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır.

Kaynak ile malzemeleri birleştirmenin temel prensibi, bir dış enerji kaynağı ile birleştirilecek malzemeler, birleşm noktalarından yüksek bir enerji ile ısıtılarak bu malzemelerin eritilip birbirlerine kaynaklanmasıdır. Kaynak ile ilgili ayrıntılı bilgiye Kaynak Nedir? Çeşitleri Nelerdir? başlıklı yazımızda bulabilirsiniz. Bu yazıda lazer kaynak üzerinde duracağız.

Lazerin temel prensibi olan uyarılmış emisyonu ilk tahmin eden kişi Albert Einstien’dı. Ancak, sadece 1967 yılına gelindiğinde lazer kaynak ve lazer kesme işlemleri uygulanmaya başladı. Lazerle kesme, metalin delinmeden metalin erimesini içerdiğinden, Lazer kaynağı için temel oluşturmuştur.

Lazer Kaynak Nedir?

Lazer kaynak veya lazer ışın kaynağı, lazer kullanımıyla metal veya termoplastik parçalarını birleştirmek için kullanılan bir kaynak tekniğidir. Işın, dar, derin ve yüksek kaynak oranına olanak sağlayan yoğunlaştırılmış bir ısı kaynağı oluşturur. Lazer kaynağı çoğunlukla otomotiv endüstrisi gibi yüksek hacimli uygulamalarda kullanılır.

Kaynak yapımı için bir dış enerji kaynağı olması gerektiğini belirtmiştik. Kaynak için kullanılan bu dış enerji kaynaklarından birisi de laze ışınıdır. Lazer ışınının diğer kaynaklara göre en önemli farkı, malzeme yüzeyinde istenilen noktaya yönlendirebilmesidir. Böylelikle birleşim yapılacak bölgeye istenilen oranda enerji lokal olarak gönderilebilir.

Aşağıdaki şekilde lazer ışın makinesi şematik olarak gösterilmiştir.

Burada enerji kaynağına bağlı olarak bulunan bir lamba vasıtasıyla lazer aktif malzemesine ışık iletilmektedir. İletilen bu ışık ise maddenin atomlarından bir ivmelenmeye sebep olarak, proton üretmesini sağlar. Burada bahsettiğimizi lazer aktif madde olarak isimlendirdiğimiz madde katı, sıvı veya gaz fazında olabilir. Lazer ortamından çıkan lazer ışınları rezonatör aynalar ile güçlü bir ışık demeti haline getirilir. Bu ışık demeti lazerin türüne göre ayna veya mercek sistemleri vasıtasıyla ya da ışık kablosu ile istenilen noktaya iletilebilir.

Lazer kaynağı teknolojisi genellikle katı hal lazer kaynağı ve gaz lazer kaynağı olmak üzere iki gruba ayrılır.

Lazer kaynağın performansını etkileyen en önemli faktörler;

• Lazerin gücü
• Kaynak hızı
• Odaklama mesafesi
• Koruyucu gazın özellikleri

Lazer kaynağı, lazer ışın üretecinden yoğun bir şekilde çıkın ışın enerjisinin optik malzemeler vasıtasıyla kaynak yapılacak malzemenin birleşme bölgesine odaklandırılıp, bu bölgeyi ısıtarak eritip iki malzemenin birleştirilmesi prensibi ile çalışır. Birçok kaynak uygulamasında lazer ışını ile kaynak arasında ekstra malzeme eklenebilir ya da lazer ışını diğer geleneksel yöntemlerle beraber eş zamanlı bir şekilde uygulanabilir.

Lazer Kaynak Nerelerde Kullanılır?

Lazer kaynağı genellikle aşağıdaki alanlarda tercih edilir.

• Araçlar
• Elektronik Malzemeler
• Taşımacılık Sistemleri
• Uçak ve Havacılık Sanayisinde

Lazer kaynağı, Alüminyum (Al), Magnezyum (Mg) ve Titanyum (Ti) gibi hafif metallere ve bileşiklerine uygulanabilir. Ayrıca çelik ve diğer farlı metaller için de kullanılabilmektedir. Lazer kaynağı su altında da yapılabilmektedir. Son yıllarda su altı kaynakçılığında ark kaynağı kullanılırken, günümüze lazer kaynağı daha pratik ve aktif olarak kullanılmaktadır.

Lazer Kaynağın Avantajları

Lazer kaynağı, diğer kaynak tiplerine göre bir takım avantajlara sahiptir. Lazer kaynağın avantajları şunlardır;

• Yüksek kaynak ilerleme hızı
• Görece düşük ısı girdisi
• Dar kaynak dikişi
• Düşük ısıdan etkilenen bölge
• Otomasyon sistemine uygunluk
• Farklı tipteki malzemelerin kaynağı
• Farklı kalınlıktaki malzemeler üzerinde kaynak yapabilme

Lazer Kaynağın Dezavantajları

Lazer kaynağının avantajlarının yanında pek tabi dezavantajları da vardır. Bunları ise şöyle sıralayabiliriz;

• Yüksek yatırım masrafları
• Sertleştirilebilir malzemelerde oluşan yüksek derecede sert kaynak dikişi
• Lazer kaynağı işlemlerinde malzeme üzerinde nüfuz derinliğinin 0.1-0.8 mm olması sebebiyle kalın malzemelerin kaynağındaki sorunlar
• Lazer ışınlarının göze veya deriye direk ya da dolaylı bir şekilde teması sonucu oluşabilecek önemli birtakım sağlık sorunları
• Işınları yüksek derecede yansıtma özelliğine sahip malzemelerin kaynağında ek tedbirlerin alınmasının gerekmesi

Sonuç

Lazer kaynak teknolojisi kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte kaynak parametreleri ve kaynak kalitesinin ölçümü de yapılabilmektedir. Laze kaynak, sayesinde kontrollü bir kaynak işlemi ve iyi bir kaynak kalitesi sağlanabilmektedir. Bu sebeple de lazer kaynağı kullanımı üretimde her geçen gün artmaktadır.