Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi

IC, YUSUF TANSEL; YURDAKUL, MUSTAFA; ülke, ibrahim; Güneş, Serkan; BALCI, Arif; Tükel, Taha

Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi

Mustafa YURDAKUL, (Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Taha TÜKEL, (Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Yusuf Tansel İÇ, (Başkent Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

İbrahim ÜLKE, (Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Arif BALCI, (Kafkas Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Kars, Türkiye)

Serkan GÜNEŞ (Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Journal of the Turkish Operations Management (JTOM)

9 1

Yıl: 2022 Cilt: 6 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 977 - 996 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 06-01-2023

Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi

Öz:

Bu çalışmada, fiber lazer makinesinde çeşitli parametreler değiştirilerek üç farklı kalınlıkta işlenen St52 malzemesi ve süreç parametrelerinin kesim kalitesine etkileri araştırılmıştır. Yanıt yüzeyi metodolojisi ile 81 test örneğine ilişkin üç tekrarlı bir deney planı oluşturduk. Daha sonra ortalama yüzey pürüzlülüğünü (Ra), ortalama pürüzlülük derinliğini (Rz), ikinci dereceden ortalama pürüzlülük değerini (Rq), maksimum pürüzlülük derinliğini (Rt), yüzey sertliğini ve ısıdan etkilenen bölgeyi ölçtük. Son aşamada, yanıt değeri olarak test numunesi başına işlem süresi belirlendi. Daha sonra, Minitab yardımıyla ürün kalitesine etki eden eniyi parametreleri bulmayı amaçladık. Yüzey sertliği açısından sonuçları elde ettiğimizde kesme hızının artmasıyla yüzey sertliğinin azaldığını gözlemledik. Makro düzeyde yüzey sertliği, lazer gücü ve yardımcı gaz basıncının artmasıyla artmaktadır.

Anahtar Kelime:

Optimizing laser cutting parameters for best product quality in a manufacturing company

Öz:

In this study, St52 material that three different thicknesses were processed by changing various parameters on a fiber laser machine, and the effects of process parameters on cutting quality were investigated. We created three replicated experimental plans related to 81 test samples by the response surface methodology. Then, we measured the average surface roughness (Ra), average roughness depth (Rz), quadratic average roughness value (Rq), maximum roughness depth (Rt), surface hardness, and heat-affected zone. Finally, the processing time per test sample was determined as the response value. Afterward, with the help of Minitab, we aimed to find the optimum parameters affecting the product quality. When we obtained results in terms of surface hardness, we observed that the surface hardness decreases with the increase in cutting speed. The surface hardness at the macro level increases with the higher level of laser power and auxiliary gas pressure.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

Anghel, C., Gupta, K., & Jen, T. C. (2020). Analysis and optimization of surface quality of stainless steel miniature gears manufactured by CO2 laser cutting. Optik, 203, 164049. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.164049
Arcan A. (2011). Lazer ışını ile metallerin kesilmesine etki eden parametrelerin incelenmesi (2011). Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 8-15. Erişim adresi: https://acikbilim.yok.gov.tr/handle/20.500.12812/559801
Bagger C. and Olsen FO. (2001). Pulsed mode laser cutting of sheets for tailored blanks. Journal of Material Processing Technology, 115, 131–135. doi: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(01)00752-X
Bernat,R., Zalezak, Z., Zarnovsky, J. and Kescskes, N. (2018). Monitoring the Quality of Laser Cutting. Multidisciplinary Aspects of Production Engineering, 50 (1), 137-145. Erişim adresi: https://acikbilim.yok.gov.tr/handle/20.500.12812/293129
Cekic, A., Begic, D. and Kulenovic, M. (2012). Optimization of Process Parameters of Alloyed Steels Using CO2 Lasers. International DAAAM Symposium, 0247-0250. Erişim adresi: https://www.daaam.info/Downloads/Pdfs/proceedings/proceedings_2012/057.pdf
Chaki, S., Bose, D., & Bathe, R. N. (2020). Multi-objective optimization of pulsed Nd: YAG laser cutting process using entropy-based ANN-PSO model. Lasers in Manufacturing and Materials Processing, 7(1), 88- 110. doi: https://doi.org/10.1007/s40516-019-00109-8
Chen SL. (1998). The effects of gas composition on the CO2 laser cutting of mild steel. Journal of Material Processing Technology, 73:147–59. doi: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(97)00224-0
Chen S. L. (1999). The effects of high pressure assistant gas flow on high power CO2 laser cutting. Journal of Material Processing Technology, 88, 57–66. doi: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(98)00402-6
Ding, H., Wang, Z., & Guo, Y. (2020). Multi-objective optimization of fiber laser cutting based on generalized regression neural network and non-dominated sorting genetic algorithm. Infrared Physics & Technology, 108, 103337. doi: https://doi.org/10.1016/j.infrared.2020.103337
Dubey A. K. and Yadava V. (2008). Multi-objective optimization of laser beam cutting process. Optics & Laser Technology, 40(3), 562–570. doi: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2007.09.002
Dubey A. K. and Yadava V. (2008). Multi-objective optimization of Nd:YAG laser cutting of nickel-based super alloy sheet using orthogonal array with principal component analysis. Optics and Lasers in Engineering, 46, 124–132. doi: https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2007.08.011
Durukan, Z., Motorcu, A.R. and Güllü, A. (2014). Modeling of the effects of parameters on dimensional accuracy in laser cutting of AISI 304 steel with different geometries. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29(3), 505-515. Erişim adresi: https://hdl.handle.net/11503/1391
Erdoğan Ş. (2007). Lazerle delmede işleme parametrelerinin delik kalitesine olan etkisinin deneysel araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. Erişim adresi: https://dspace.gazi.edu.tr/bitstream/20.500.12602/149309/1/senol_erdogan_tez.pdf
Ghany K.A. and Newishy M. (2005). Cutting of 1.2 mm thick austenitic stainless steel sheet using pulsed and CW Nd:YAG laser. J Mater Process Technology, 168:438–47. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.02.251
Ghany K. A., Rafea H. A. and Newishy M. (2006). Using a Nd:YAG laser and six axes robot to cut zinc-coated steel. International Journal of Engineering Science and Technologhy, 28, 111, 1–7. Erişim adresi: https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-004-2468-x
Hecht J. (2019) Understanding Lasers (Fourth Edition). United States of America: John Wiley&Sons, 4-5, 240- 241. doi: https://doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2019.100317
Kaebernick H., Bicleanu D. and Brandt M. (1999). Theoretical and experimental investigation of pulsed laser cutting. CIRP Annals, 48(1), 163-166. doi: https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)63156-4
Lamikiz A., Lacella LNL, Sanchez JA, Pozo DD, Etayo JM, Lopez JM. (2005), CO2 laser cutting of advanced high strength steels (AHSS). Applied Surface Science, 242, 362–368. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.08.039
Li L., Sobih M. and Crouse P. L. (2007). Stration-free laser cutting of mild steel sheets. CIRP Annals, 56(1), 193-196. doi: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2007.05.047
Madić, M., Mladenović, S., Gostimirović, M., Radovanović, M., & Janković, P. (2020). Laser cutting optimization model with constraints: Maximization of material removal rate in CO2 laser cutting of mild steel. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 234(10), 1323-1332. doi: https://doi.org/10.1177/0954405420911529
Patel, J. M., and Patel, D. M. (2011). Parametric Investigation in CO2 Laser Cutting Quality of Hardox-400 Materials. International Journal of Engineering Science and Technologhy, 5979-5984. Erişim adresi: http://www.idc-online.com/technical_references/pdfs/mechanical_engineering/Parametric%20investigation.pdf
Prasad G. V. S., Siores E. and Wong W. C. K.(1998). Laser cutting of metallic coated sheet steels. Journal of Material Processing Technology, 74, 234–242. doi: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(97)00276-8
Rajaram N., Sheikh-Ahmed J. and Cheroghi SH. (2003). CO2 laser cut quality of 4130 steel. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 43, 351–358. doi: https://doi.org/10.1016/S0890-6955(02)00270-5
Tükel, T. (2020). Lazer İle Kesim Parametrelerinin Deney Tasarım Yöntemi İle En İyilenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara. Erişim adresi: https://dspace.gazi.edu.tr/bitstream/handle/20.500.12602/216017/?isAllowed=y&sequence=1
Tükel, T., Yurdakul, M. (2009). Lazer ı̇le kesı̇m parametrelerı̇nı̇n deney tasarım yöntemı̇ ı̇le enı̇yı̇lenmesı. Uluslararası bilim, teknoloji ve sosyal bilimlerde güncel gelişmeler sempozyumu, Ankara, 286-293. Erişim adresi: https://acikbilim.yok.gov.tr/handle/20.500.12812/293129
Wee L. M. and Li L. (2005). An analytic model for striation formation in laser cutting. Applied Surface Science, 247:277–84. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.01.143
Zaied, M., Bayraktar, E., Katundi, D., Boujelbene, M., and Miraoui, I. (2012). Effect of Laser Cutting Parameters on Surface Quality of Low Carbon Steel (S235). Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 128-134. Erişim adresi: https://www.researchgate.net/publication/334697188_Effect_of_laser_cutting_parameters_on_surface_quality_o f_low_carbon_steel_S235

APA	YURDAKUL M, Tükel T, IC Y, ülke i, BALCI A, Güneş S (2022). Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. , 977 - 996.
Chicago	YURDAKUL MUSTAFA,Tükel Taha,IC YUSUF TANSEL,ülke ibrahim,BALCI Arif,Güneş Serkan Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. (2022): 977 - 996.
MLA	YURDAKUL MUSTAFA,Tükel Taha,IC YUSUF TANSEL,ülke ibrahim,BALCI Arif,Güneş Serkan Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. , 2022, ss.977 - 996.
AMA	YURDAKUL M,Tükel T,IC Y,ülke i,BALCI A,Güneş S Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. . 2022; 977 - 996.
Vancouver	YURDAKUL M,Tükel T,IC Y,ülke i,BALCI A,Güneş S Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. . 2022; 977 - 996.
IEEE	YURDAKUL M,Tükel T,IC Y,ülke i,BALCI A,Güneş S "Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi." , ss.977 - 996, 2022.
ISNAD	YURDAKUL, MUSTAFA vd. "Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi". (2022), 977-996.

APA	YURDAKUL M, Tükel T, IC Y, ülke i, BALCI A, Güneş S (2022). Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM), 6(1), 977 - 996.
Chicago	YURDAKUL MUSTAFA,Tükel Taha,IC YUSUF TANSEL,ülke ibrahim,BALCI Arif,Güneş Serkan Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM) 6, no.1 (2022): 977 - 996.
MLA	YURDAKUL MUSTAFA,Tükel Taha,IC YUSUF TANSEL,ülke ibrahim,BALCI Arif,Güneş Serkan Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM), vol.6, no.1, 2022, ss.977 - 996.
AMA	YURDAKUL M,Tükel T,IC Y,ülke i,BALCI A,Güneş S Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM). 2022; 6(1): 977 - 996.
Vancouver	YURDAKUL M,Tükel T,IC Y,ülke i,BALCI A,Güneş S Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM). 2022; 6(1): 977 - 996.
IEEE	YURDAKUL M,Tükel T,IC Y,ülke i,BALCI A,Güneş S "Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi." Journal of the Turkish Operations Management (JTOM), 6, ss.977 - 996, 2022.
ISNAD	YURDAKUL, MUSTAFA vd. "Bir imalat firmasında en iyi ürün kalitesi için lazer ile kesim parametrelerinin eniyilenmesi". Journal of the Turkish Operations Management (JTOM) 6/1 (2022), 977-996.