TERMOPLASTİKLERİN LAZER KAYNAK YÖNTEMİYLE İŞLENMESİ

 

Termoplastiklerin lazer kaynak yöntemiyle işlenmesi, yapıştırma ve vidalama gibi klasik tekniklere kıyasla pek çok avantaja sahiptir.

  • Temassız bir yöntem olması sebebiyle kaynak esnasında hemen hemen hiç aşınma görünmez.

  • Bu yöntemde lazer ışınları yalnızca kaynak yapılacak bölge üzerine odaklanır. Bu sayede hem kullanılan enerji miktarı azalır, hem de malzemenin kaynak yapılan bölge dışındaki kısımları hasar görmez.
  • Kaynaklanacak materyallerin hava, gaz, su geçirmecek ve kaynak izi görünmeyecek şekilde birleştirilmesi mümkündür.

  • Çoğunlukla kaynak öncesi ve sonrası herhangi bir işlem gerektirmez.

  • Üç boyutlu kaynak şekilleriyle çalışabilme olanağı sağlar.

  • Kaynak dikişinde taşma ya yoktur ya da yok denecek kadar düşüktür.

  • Yüksek kaynak tekrarlanabilirliği

     

 Bu yöntem, yukarıda sayılan avantajların yanı sıra bazı dezavantajlara da sahiptir:

  • Yüksek maliyetlidir

  • Çeşitli optik özelliklere sahip materyallerin kullanımını gerektirir

  • Kompleks ve/veya büyük bileşenlerin kaynak esnasında doğru pozisyonda tutulabilmesi için geniş çaplı sıkıştırma donanımı gerektirir.

 

 

Termoplastiklerin Lazer Kaynak Yoluyla Birleştirilmesi

İster ısı iletimi (sıcak plaka kaynağı), ister konveksiyon (sıcak gaz kaynağı), ister sürtünme (ultrasonik kaynak ya da titreşim kaynağı), ister indüksiyon (elektromanyetik kaynak), ister termal radyasyon ya da ışık/lazer radyasyonu aracılığıyla olsun; enerjinin materyallere yaptığı katkı, kaynak ve birleştirme teknolojileri açısından büyük önem taşımaktadır. Lazer kaynağı, sayılan tüm bu kaynak teknolojileri içerisinde oldukça önemli bir yere sahiptir. Bu yöntemde, bir adet lazer ışınlarını geçiren özellikte (transparan) ve bir adet de bu ışınları absorbe edebilen özellikte iki farklı materyal gerekmektedir. Kaynak sırasında lazer ışını, iletici (transparan) özellikteki materyale çarpararak bu iletici materyalin içinden geçer ve absorban özellikteki diğer materyalin içinde ısıya çevrilir. Absorbe etme özelliğine sahip termoplastik, termoplastik halden plastik haline dönüşür. Aynı zamanda transparan özelliğe sahip termoplastik de, kaynak basıncı ve ısı transferinin etkisiyle plastikleşir. Beraberce ergiyen bu iki parçanın yüzeyleri ergime akabinde soğuyup katılaşır ve aralarında güçlü bir bağ oluşur.

 

 

 

 

 

Güvenli bir süreç mi?

 

Kaynak süreci çeşitli metodlar yardımıyla kontrol edilebilir. Süreç boyunca kaynak dikişi ve yüzeyler üzerinde oluşan ısı, kızıötesi bir kamera yardımıyla ölçülebilir. Ölçülen değerin hedeflenen değerden sapma gösterdiği tespit edilirse, gerçekleşen değer en iyileştirilmeye çalışılır, aksi takdirde söz konusu parça atılır. Diğer bir seçenek ise, işlenen parça üzerinde çıkıntı oluşturulmasıdır. Lazer ışını bu çıkıntıyı eritecek ve kaynak basıncının etkisiyle üstteki parça alttaki sabit parçaya doğru hareket edecektir. Böylece, parçaların arasındaki mesafede ölçülebilir bir azalma meydana gelecek ve bu ölçü bize kaynağın uygun şekilde gerçekleşip gerçekleşmediği hakkında bilgi verecektir.

 

 

 

 

Lazer kaynak yönteminde kullanıma elverişli olan termoplastik türleri nelerdir?

 

Termoplastiklerin lazer kaynağı işleminde kullanılacak materyallerin belirli bazı şartları yerine getirmesi gerekmektedir. Kullanılacak polimerlerin, yeniden eritilebilir olma özelliğinin yanı sıra, birbiriyle örtüşen yumuşama aralıklarına ya da ergime noktalarına sahip olmaları gerekir. Böylece, kullanılan termoplastiklerden biri henüz ergime haline bile geçememişken, diğer termoplastiğin ısı sebebiyle yok olmasının önüne geçilmiş olur. Diğer bir şart ise, ergimiş maddelerin uyumluluk taşımasıdır. Böylece, birlikte bir bağ oluşturabileceklerdir. Dahası, absorbe etme özelliği taşıyan materyal lazer dalgalarıyla uyumlu olmalıdır. (800 nm, 900 nm ya da 1064 nm gibi). Aynı türde iki materyal en kolay şekilde kaynak yapılabilecek materyal ikilelerinin başında gelir. ABS-ABS ya da PP-PP ikilileri buna örnek olarak gösterilebilir. Diğer yandan, kimyasal açıdan birbirleriyle uyum sağladıkları sürece, ABS-PMMA, PP-TPE ya da ABS-TPE gibi farklı türden materyal çiftleri de kaynaklanabilir.

 

 

 

Lazer iletim kaynağı - etkileyen parametreler

 

Boya ve pigment gibi renklendiricilerin termoplastiklerin optik özellikleri ve dolayısıyla da lazer yöntemiyle birleştirilebilmeleri hususunda muazzam etkileri vardır. Atomlar ve moleküller halinde bulunan boyalar, polimer matrisleri içerisinde çözünebilme özelliğine sahiptirler. Öte yandan pigmentler, sahip oldukları kernel benzeri yapı sayesinde lazer ışınlarını daha kolay bir şekilde emerler. Kompaundların kimyasal bileşimleri lazer ışınlarının emilmesinde büyük rol oynar.

 

  

 

Renklendirici etkisinin tahmin edilmesi belli zorluklar taşır. Bu nedenle her uygulama ayrı ayrı test edilmelidir.