×
Kerf genişliği terimi, işleme süreçlerinde ne kadar malzemenin kesilip çıkarıldığını tanımlar ve bu durum hem malzemenin ne kadar verimli kullanıldığını hem de son parça boyutlarını etkiler. Hassas kesme ekipmanları söz konusu olduğunda, kerf genişlikleri kullanılan teknolojiye bağlı olarak oldukça değişiklik gösterebilir. İleri lazer sistemleri yaklaşık 0,1 mm gibi çok dar kesmeler yapabilirken, su jetleri genellikle 1,0 mm civarında daha geniş aralıklar bırakır. Kechagias ve meslektaşlarının 2023 yılında yayınladığı araştırmaya göre, kerf genişliğinin azaltılması sac metal kullanımında yaklaşık %18 oranında malzeme israfının azalmasına neden olmaktadır. Üretim maliyetlerini düşürmeye ve aynı zamanda kaliteyi korumaya çalışan üreticiler için kerf boyutlarını anlamak ve optimize etmek hayati derecede önemlidir.
Modern makineler, senkronize bileşenler aracılığıyla ±0,02 mm kesme tutarlılığı sağlar:
Araştırma, Malzeme Mekatronik Dergisi'nden iyileştirilmiş makine tasarımlarının, geleneksel sistemlere kıyasla kesme genişliği tutarlılığını %15–20 artırabileceğini göstermektedir.
Malzeme özellikleri, ideal kesme özelliklerini belirler:
| Malzeme | Önerilen Kesme Genişliği | Önemli Husus |
|---|---|---|
| Paslanmaz çelik | 0.15–0.25mm | Isı İletkenliği Yönetimi |
| Karbon lif | 0.3–0.5mm | Katmanlaşma Önleme |
| Akrilik | 0.08–0.12mm | Eriyik Geriye Akış Kontrolü |
Der ve ark. (2023) tarafından yapılan son araştırmalar, termal dağılma özelliklerini dikkate almak için bakır alaşımlarının alüminyum eşdeğerlerinden %22 daha geniş kesme genişliği gerektirdiğini ortaya koymuştur.
Kerf genişliği ne kadar dar olursa, imalat süreçlerinde o kadar fazla malzeme tasarrufu sağlanır. Geçen yıl yayımlanan bir araştırmaya göre, kerf genişliğini sadece 0,15 mm azaltmak, sac metal kullanılarak üretim yapılırken malzeme kullanım verimliliğini %8 ila %12 arasında artırabilir. Günümüzün gelişmiş lazer teknolojisi, çelik alaşımlarda yaklaşık 0,1 mm'lik kerf genişliklerini yönetebilmekte olup bu da üreticilerin parçaları sac üzerinde daha yakın şekilde yerleştirerek çoğu durumda metrekare başına yaklaşık 7 dolar 40 sentlik maliyet tasarrufu sağlamaktadır. Geleneksel termal kesme teknikleri olan plazma kesicilere kıyasla fiber lazerlerin oluşturduğu kesimler çok daha dar olduğu için plazma teknolojilerinde geriye çok daha fazla fire bırakılmaktadır. Fark aslında oldukça belirgindir; plazma kesme işlemi genellikle 0,8 mm ile 1,6 mm arası kerf genişlikleri oluştururken fiber lazerler 0,1 mm ile 0,3 mm aralığında çok daha sıkı toleranslarla kesme işlemi yapar.
Alüminyumla çalışırken kerf optimizasyonunun ne kadar fark yarattığını gösteren endüstri testleri vardır. Standart 0,4 mm yerine 0,2 mm lazer kerf kullanılarak işlenen 2 mm kalınlığında 6061-T6 sac levha ile yapılan yakın tarihe ait bir örneği ele alalım. Sonuçlar? Malzeme verimliliği yaklaşık %86,3'ten dikkat çekici bir şekilde %92,4'e yükseldi. Orta ölçekli üretim yapan şirketler için bu küçük değişiklik yılda yaklaşık 18.600 dolar tasarruf sağlar. Ancak dikkat edilmesi gereken bir durum var. Kerflar çok daraldığında, özellikle 0,15 mm'nin altına düştüğünde ilginç bir durum oluşur. Makineler, kenar kalitesini korumak için önemli ölçüde yavaşlamak zorunda kalır ve bu da çevrim süresini neredeyse %18 artırır. Dolayısıyla ince kerflar malzeme maliyetlerinde tasarruf sağlasa da, aşırı derecede üretkenlik verimliliğini olumsuz etkiler.
| Malzeme Türü | 0,3 mm Kerf Verimi | 0,2 mm Kerf Verimi | Geliştirme | Kesim Kalite Değeri* |
|---|---|---|---|---|
| Paslanmaz çelik 304 | 87.1% | 93.6% | +6.5% | 9.2/10 |
| Alüminyum 5052 | 85.9% | 91.7% | +5.8% | 8.8/10 |
| Polikarbonat | 79.4% | 88.3% | +8.9% | 7.5/10 |
*Yüzey pürüzlülüğü ve kenar diklik metriklerine göre
Operatörler, kesmeyi etkilemeden verimliliği maksimize etmek için beş ana parametreyi optimize etmelidir:
Havacılık üreticileri, bu faktörleri dengelemek için parametrik modelleme yaklaşımlarını başarıyla uygulamışlardır ve AS9100 kalite standartlarını sağlarken %94 malzeme verimliliği elde etmişlerdir. Bu strateji, geleneksel kurulum yöntemlerine kıyasla deneme süreçlerini %40 oranında azaltmaktadır.
Günümüzün hassas kesme ekipmanları hem lazer hem de su jeti teknolojisini kullanmaktadır; her biri kendi özel kesme genişliğine sahiptir. Lazer kesiciler, ince metal levhalarla çalışırken yaklaşık 0,1 mm genişliğinde çok dar kesmeler yapabilir; ancak yansıyan yüzeylerle çalışırken oldukça fazla güce ihtiyaç duyarlar. Su jetleri ise tamamen farklı bir yaklaşım benimser. Genellikle 0,2 ila 0,4 mm aralığında daha geniş kesmeler oluştururlar; ancak bu yöntem, sert taşlardan kompozit panellere kadar çeşitli malzemeler üzerinde çok az ısı hasarı meydana getirerek iyi çalışır. Hangi yöntemin tercih edileceği, neyin kesileceğine ve nihai ürün için ekstra hassasiyetin ne kadar önemli olduğuna bağlı olarak değerlendirilmelidir.
| Parametre | Lazer Kesimi | Sujet Kesim |
|---|---|---|
| Ortalama Kesme Genişliği | 0,1–0,3 mm | 0,2–0,4 mm |
| Malzeme esnekliği | Metaller, Plastikler | Metaller, Taş, Kompozitler |
| Isıl Etki | Yüksek | Yok |
2023 Fabrication Institute araştırmasına göre su jeti sistemleri, karışık malzeme partileri kesilirken malzeme israfını 18%lazere göre daha fazla azaltmaktadır.
Bilgisayarlı Sayısal Kontrol (CNC) entegrasyonu, ±0,02 mm kesim toleransı sağlar ve gerçek zamanlı ayarlamalar sayesinde malzeme tutarsızlıklarını ve takım aşınmasını dengeleyen yapay zeka destekli yol optimizasyon algoritmaları ile uçak alüminyum bileşenlerinde %98,7 kesim tutarlılığına ulaşılır (Advanced Manufacturing Dergisi, 2024).
Son gelişmeler şunları içerir:
Bu yenilikler birlikte malzeme verimliliğini şu oranda artırır: 22%mikroelektronik üretim gibi yüksek hassasiyet gerektiren endüstrilerde.
Kerf genişliği, bir işleme sürecinde kaldırılan veya kesilen malzeme miktarını ifade eder ve malzemenin kullanım verimliliği ile finished ürünün boyutunu belirler.
Kerf genişliğinin azaltılması malzeme tasarrufu sağlar ve verimliliği artırır. Daha dar kerfler daha hassas kesimler ve daha az malzeme israfı sağlar, genellikle maliyetleri düşürür.
Hassasiyet, ürün kalitesinin sürekliliği, malzeme israfının azaltılması ve üretim maliyetlerinin optimize edilmesi açısından hayati öneme sahiptir.
Lazer kesme, su jetleri, CNC entegrasyonu ve nozul ile bıçak tasarımındaki ilerlemeler gibi teknolojiler, kerf genişliğinin kontrolünü sağlayarak malzeme verimliliğini optimize eder.
