Lazer Kesim Teknolojisi: Levha ve Bariyer Üretiminde Kullanımı

Lazer kesim, mercekle küçük bir noktaya odaklanan yüksek enerjili ışının malzemeyi eritmesi veya buharlaştırması, oluşan erimiş metalin de basınçlı bir gazla kesim boşluğundan uzaklaştırılmasıyla yapılan temassız bir kesme yöntemidir. Kesme kafası bilgisayarlı sayısal denetimle (CNC) çizimdeki yolu izler. İlgi Trafik bu yöntemi kendi üretiminde, trafik levhası, demir bariyer ve metal ürünlerin sac parçalarının kesiminde kullanır.

Lazer kesim nedir?

Lazer, tek renkli, tutarlı ve tek yönde ilerleyen bir ışık demetidir. Bu demet çok küçük bir noktaya odaklanabildiği için malzemenin dar bir alanına yüksek enerji yoğunluğu verir. Lazer kesimde bu yerel enerji, malzemeyi kesmek amacıyla eritmek veya buharlaştırmak için kullanılır.

Yöntem düz levha malzemelerin yanı sıra profil ve boru kesiminde de kullanılır. Metal dışında ahşap, plastik ve deri gibi malzemeler de lazerle kesilebilir; ancak lazer türü, kesim parametreleri ve yardımcı gaz malzemeye göre seçilir.

Lazer kesim bir ısıl kesme yöntemidir. Kalın levhalarda plazma, oksijenle kesme ve su jeti gibi başka yöntemler de kullanılır. Bu yazıda yalnız lazer kesimin çalışma ilkesini ve metal levha ile bariyer üretimindeki yerini anlatıyoruz.

Lazer kesim nasıl çalışır?

Lazer kesimin temel mekanizması birkaç adımda özetlenebilir. Işın kaynağı yüksek yoğunluklu bir ışın demeti üretir, bu demet aynalarla kesme kafasına taşınır ve kafanın içindeki mercek ışını iş parçasının yüzeyine odaklar.

1. Işın üretimi: Lazer kaynağı, kesme için gereken yoğun ışın demetini üretir. Endüstride en çok bilinen türler CO2 (gaz), Nd:YAG ve fiber lazerlerdir.
2. Odaklama: Kesme kafasındaki mercek ışını malzeme yüzeyinde çok küçük bir noktada toplar.
3. Eritme veya buharlaştırma: Odaklanan ışın, değdiği noktadaki malzemeyi çok yerel olarak eritir veya buharlaştırır.
4. Erimiş malzemenin atılması: Işınla aynı eksende, nozuldan çıkan basınçlı bir gaz jeti erimiş malzemeyi kesim boşluğundan dışarı üfler.
5. Hareket: Kesme kafası veya tabla, CNC programındaki yolu izleyerek parçanın dış hattını ve iç boşluklarını keser.

Yardımcı gaz ne işe yarar?

Lazer kesimde kullanılan yardımcı gaz, işin gereğine göre reaktif ya da inert (tepkimeye girmeyen) olabilir. Metal kesiminde genellikle oksijen kullanılır. Oksijen, kesim bölgesinde ısı açığa çıkaran bir tepkimeye girerek kesim için kullanılabilen enerjiyi artırır. Çelikler çoğunlukla saf oksijen jetiyle kesilir.

Argon veya helyum gibi inert gazlar ise bu yüksek sıcaklıklı tepkimeleri önler ve kesim kenarında yanma kaynaklı malzeme kaybını sınırlar. Oksijenle kesimde ortaya çıkan kesim kenarları oksitlenir.

Nozul ve odak ayarı

Nozul, kesme kafasının uç parçasıdır. Yardımcı gaz nozuldan ışınla aynı eksende çıkar; erimiş malzemeyi kesim bölgesinden dışarı üfler ve lazer optiğini korur. Mercek ile nozul arasındaki mesafe ayarlanabilir. Merceğin odak ayarı ve iş parçasının kalınlığı, son ürünün kesim kalitesini etkileyen etkenler arasındadır.

CNC kontrolün rolü

Kesilecek parçanın çizimi bilgisayarda hazırlanır ve CNC programına dönüştürülür. Makine bu programa göre kafayı hareket ettirir. Böylece aynı şekil gün boyu tekrar tekrar kesilebilir; yöntem karmaşık şekillerin kesilmesine de olanak verir. Farklı bir parçaya geçmek için CNC programını değiştirmek yeterlidir.

Lazer kesimin avantajları ve sınırları nelerdir?

Lazer kesimin metal sac işlerinde öne çıkan yanları, kesim yönteminin doğasından gelir. Aşağıdaki tablo bunları genel ilke olarak özetler; gerçek sonuç malzemeye, kalınlığa ve makine ayarına göre değişir.

Yöntemin sınırları da vardır. Işın hafifçe ıraksadığı için kesim yüzeyi hafif konik (sivrilen) bir biçim alabilir. Lazer gücündeki küçük farklar kesim genişliğini belirgin biçimde değiştirebilir; kesim hızı ve oksijen basıncı fazla düşürülürse kesim yüzeyinde cüruf oluşabilir. Düzgün ayarlanmamış bir lazer malzemeyi yakabilir ya da temiz kesmeyebilir; bu yüzden yöntem eğitimli kullanım gerektirir. Çok kalın levhalar için plazma, oksijenle kesme veya su jeti gibi yöntemler de kullanılır.

Isıdan etkilenen bölge nedir?

Isıdan etkilenen bölge, kesim kenarının hemen yanında erimeyen ama ısı nedeniyle iç yapısı değişen dar malzeme şerididir. Bu bölgenin genişliği, lazer kesim kalitesini belirleyen özelliklerden biridir. Lazer kesimde ısı küçük bir alana verildiği için bu bölge genellikle dar kalır.

Trafik levhası üretiminde lazer kesim neden kullanılır?

Bir trafik levhası, düz bir sacdan belirli bir şekil ve ölçüde kesilmiş parçanın üzerine reflektif yüzeyin uygulanmasıyla oluşur. Üçgen tehlike uyarı levhaları, yuvarlak tanzim levhaları, sekizgen dur levhası ve dikdörtgen bilgi levhaları farklı dış hatlara sahiptir. CNC programıyla çalışan lazer kesim, bu şekillerin her birini çizimdeki ölçüde ve seri hâlinde aynı biçimde kesmeye uygundur.

Aynı levha türü birden fazla ölçüde istenebilir. İlgi Trafik'te standart şekilli levhalar şekle göre 30, 40, 60, 75 ve 90 cm ölçülerde, dikdörtgen levhalar ise ürün sayfasındaki ölçülerle üretilir. Lazer kesimde her ölçü ayrı bir çizim ve CNC programı olarak tanımlanabilir; böylece aynı ölçü her seferinde aynı programla kesilir. Ölçü seçimi için trafik levhası ölçüleri yazımıza bakabilirsiniz.

Örneğin dönel kavşak levhası (T-24) ile dikkat levhası (T-20) aynı üçgen gövdeyi paylaşır; aralarındaki fark semboldedir. Gövde aynı programla kesilebilir, sembol ise sonraki aşamada reflektif yüzeyde yer alır.

Levha gövdesinin yanında montaj delikleri de önemlidir. İlgi Trafik levhaları omega direğe uygun vida delikli üretilir. CNC ile kesimde delikler de dış hatla birlikte aynı programda tanımlanabilir.

Aynı aileden levhalar da benzer biçimde çoğaltılır. Anayol tali yol kavşağı levhası (T-22a) ve kasisli yol levhası (T-7) de üçgen gövdeli tehlike uyarı levhalarıdır. Levha gruplarını ve anlamlarını trafik levhaları ve anlamları rehberimizde bulabilirsiniz.

Demir bariyer ve metal ürün üretiminde lazer kesimin yeri

Demir bariyerler ve diğer metal ürünler birden fazla metal parçadan oluşur. Ürün sayfalarına göre demir dubalar çelik boru gövdeli ve montaj delikli tabanlıdır. Lazer kesim düz levhaların yanı sıra profil ve boru kesiminde de kullanılan bir yöntemdir; aynı parçanın seri hâlinde aynı ölçüde kesilmesi, yöntemin tekrarlanabilirlik özelliğinden gelir.

Örneğin kulaklı demir duba ile otopark zincir bariyeri, ürün sayfalarına göre zincir geçirilebilen modellerdir. Bir alanı zincirle çevrelemek için aynı modelden birkaç duba birlikte kullanılır.

Zemine sabitlenen modellerde montaj tabanı öne çıkar. Sabit park dubası gibi ürünlerin montaj tabanında, ürün sayfasında belirtildiği gibi dört montaj deliği bulunur ve ürün vida ile dübel kullanılarak zemine bağlanır. Bariyer çeşitlerini ve kullanım yerlerini demir bariyer ürünleri yazımızda anlattık.

Daha büyük metal yapılar da kesilmiş metal parçalardan oluşur. Ürün sayfasına göre çelik konstrüksiyondan üretilen T tipi bilgi levhası taşıyıcısı gibi baş üstü levha taşıyıcıları, metal sanayi ürünlerine örnektir.

Üretim akışında lazer kesim nerede yer alır?

Lazer kesim, metal ürün üretiminin ilk adımlarından biridir. Kesimden sonra parça, ürünün türüne göre şekillendirme, birleştirme ve yüzey işlemlerinden geçer. Genel akış aşağıdaki gibidir:

1. Çizim ve programlama: Parçanın ölçüleri bilgisayarda çizilir ve CNC kesim programına dönüştürülür.
2. Sac kesimi: Lazer kesimle parçanın dış hattı, delikleri ve iç boşlukları kesilir.
3. Şekillendirme ve birleştirme: Gereken parçalar bükülür; bariyer ve taşıyıcı gibi ürünlerde parçalar birleştirilir.
4. Yüzey koruma: Levhalarda galvaniz sac kullanılır. Demir dubalar ürün sayfalarına göre elektrostatik fırın toz boyalıdır; metal duba çeşitleri gibi bazı modellerde elektrostatik boya veya galvaniz kaplama seçeneği vardır. T tipi taşıyıcı sıcak daldırma galvanizlidir.
5. Reflektif kaplama (levhalarda): Levha yüzeyine reflektif malzeme uygulanır ve levhanın sembolü veya yazısı bu yüzeyde yer alır.

İlgi Trafik levhaları Ankara'da, 1,5 mm ve 2 mm kalınlık seçenekli galvaniz sacdan üretilir. Reflektif yüzeyde normal performans (NP) ve yüksek performans (YP) seçenekleri vardır. Karayolları Genel Müdürlüğü standartlarına göre bütün trafik levhaları reflektif olmalı ya da aydınlatılmalıdır.

Sıkça Sorulan Sorular

Lazer kesim hangi malzemelerde kullanılır?

Lazer kesim çelik gibi metallerin yanı sıra ahşap, plastik, deri ve kompozit malzemelerde de kullanılabilir. Düz levhaların yanında profil ve boru kesiminde de uygulanır. Her malzeme için lazer türü, kesim hızı ve yardımcı gaz ayrı seçilir; örneğin metal kesiminde genellikle oksijen, ahşap ve plastikte argon veya helyum gibi inert gazlar tercih edilir.

Lazer kesimde oksijen neden kullanılır?

Oksijen, kesim bölgesinde ısı açığa çıkaran bir tepkimeye girer ve kesim için kullanılabilen enerjiyi artırır. Örneğin çelikler çoğunlukla saf oksijen jetiyle kesilir. Gaz aynı zamanda erimiş metali kesim boşluğundan üfler. Oksijenle kesilen kenarlar oksitlenir; kesim hızı ve oksijen basıncı fazla düşürülürse kesim yüzeyinde cüruf oluşabilir.

Lazer kesim parçada çarpılmaya yol açar mı?

Lazer kesim ısıl bir yöntemdir, bu yüzden kesim kenarının yanında dar bir ısıdan etkilenen bölge oluşur. Ancak ısı çok küçük bir alana verildiği için toplam ısı girişi düşüktür ve parçada çarpılma (deformasyon) olasılığı azalır. Kesim kalitesi yine de lazer gücü, kesim hızı, gaz basıncı ve odak ayarının malzemeye göre doğru seçilmesine bağlıdır.

İlgi Trafik dışarıya lazer kesim hizmeti veriyor mu?

Hayır. İlgi Trafik dışarıya lazer kesim hizmeti vermez. Lazer kesimi yalnız kendi üretiminde, trafik levhaları, demir bariyerler ve diğer metal ürünlerin parçalarını kesmek için kullanır. Bu yazıdaki örnekler de firmanın kendi ürünlerinden seçilmiştir. Levha, bariyer veya metal ürün ihtiyacınız için ilgili kategori ve ürün sayfalarını inceleyebilirsiniz.

Kaynak: Kastamonu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, "Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı (HSLA) Çeliklerin Lazerle Kesilebilirliğinin Araştırılması", yüksek lisans tezi (2019); Karayolları Genel Müdürlüğü, Karayolu Trafik İşaretleme Standartları-1

Kendi üretimimizden çıkan levhaları Trafik Levhaları, bariyerleri Demir Bariyer Ürünleri, taşıyıcı ve konstrüksiyon ürünlerini ise Metal Sanayi sayfamızda bulabilirsiniz.