Katı Hal Lazer Teknolojisi ve Nd:YAG Lazerler

Endüstriyel anlamda kullanılan katı hal lazerlerinin (ing. SSL – Solid State Laser) gelişimine baktığımzda ilk önce lamba pompalı teknolojiler kullanılmıştır. Nd:YAG kristali en çok kullanılan lambalı katı hal lazeri aktif ortamıdır (bkz. Resim 2). İlk lamba pompalı Nd:YAG lazeri (Aktif ortamı yaklaşık %1 Neodymium doplanmış YAG kristali olan lazer sistemi) 1964 yılında geliştirilmiştir. Yaygın olarak bilinen ilk lambalı YAG lazerler ise 1970’li yılların başlarında ortaya çıkmaya başlamış ve 1990’larda diyod pompalı lazerler iyice geliştirilene kadar kullanılan başlıca markalama lazerleri olmuşlardır. Nd:YAG doplanma miktarına göre koyuluğu değişen, açık pembe-morumsu renkte bir kristaldir. Nd:YAG kristalinin ışıma ömrü diğer sık kullanılan bir kristal olan Nd:YVO4 (Neodymium Yttrium Vanadate) kristallerinin yaklaşık iki katıdır ve ısıl iletkenliği de daha yüksektir fakat verimliliği ve kararlılığı nispeten düşüktür dolayısı ile daha dar bir sıcaklık aralığında çalışma sıcaklığının sabitlenmesi gerekir. Nd:YAG lazerleri 1064 nm dalga boyunda kızılötesi (IR) lazer ışını üretirler. 1064 nm dalga boyundaki lazer ışını korunmasız gözler için çok tehlikelidir çünkü bu dalga boyundaki ışın retinada odaklandığı gibi kızılötesi olması nedeniyle göz kırpma refleksini de tetiklemez. Nd:YAG lazerleri frekans çiftleme ve frekans üçleme kristalleri kullanılarak sırasıyla 532 nm yeşil ve 355 nm morötesi (UV) dalga boylarında lazer ışını elde etmede de kullanılırlar.

Lamba Pompalı Katı Hal Lazerleri

Lamba pompalı YAG lazerlerin en büyük dezavantajı önemli ölçüde enerji tüketmeleridir. Elektriği fazla tüketmelerinin yanı sıra bu durum sistemde güçlü bir soğutucu (chiller) kullanımını da gerektirir. Soğutucu kullanımı ile maliyetler ve artan parça adedi ile birlikte servis ihtiyacı doğal olarak artar. Pompa amaçlı kullanılan kripton ark lambalarının periyodik (tipine göre yaklaşık 500 ila 1000 saat arasında) değişim istemesi devamlı olarak hem sarf malzeme ihtiyacı hem de servis maliyeti doğurur. Bu tip lazer sistemleri trifaze elektrik kullandıklarından ev ortamına benzer koşullarda kullanılmaları da mümkün olmamaktadır. Lamba pompalı YAG lazerlerde lazerin gücü nispeten fazla olmakla birlikte ışın çapı kalın, ışının dağılımı düzensiz ve kalitesi düşüktür. Bunların niş uygulamaları ışının kalitesinden ziyade gücünün ön planda olduğu derin kalıp oyma işlemleri benzeri işlemlerdir. Derin oymada pals frekansı ayarlanabilen 1064 nm dalga boyundaki birçok lazer tipi kullanılabilir fakat lamba pompalı lazerlerin süre yönünden avantajı olacaktır.

Diyot Pompalı Katı Hal Lazerleri

Nd:YAG lamba pompalı lazerleri lazer markalama sistemlerinde günümüze değin yaygın olarak kullanılmakla beraber son 15-20 yılda diyod pompalı YAG lazerler de en az bunlar kadar yaygınlaşmıştır. Diyod pompalı lazerlerde yine aktif ortamda bir lazer kristali bulunmakla birlikte bu kristale kripton ark lambaları yerine Nd:YAG kristalinin  en iyi absorpsiyon değeri olan yaklaşık 808 nm dalgaboyunda lazer ışını oluşturan diyodlar enerji verir. Bu tip lazerlerde absorpsiyon değeri baz alınarak enerji pompalandığı için toplam verim yüksektir. Lamba pompalı lazerlere oranla daha az elektrik enerjisi tüketilir. Çoğu diyot pompalı lazerde hava ile soğutma yeterli olur. Işın kaliteleri yine lamba pompalı lazerlere göre iyidir. Bu cümlenin sonundaki noktadan çok az daha büyük karakterler hassas bir şekilde malzeme yüzeylerine markalanabilir. Aktif ortamda yine Nd:YAG kristaline alternatif olarak Nd:YVO4 kristaller kullanılabilir. Diyot lazerler teknolojik açıdan lamba pompalı sistemlerin ilerisindedir fakat diyot pompalarının periyodik olarak değişim gerektirmesi yine hem sarf malzeme ihtiyacı hem de servis maliyeti doğurur. Diyot pompalarının değişimi daha geniş periyotlarda olmakla birlikte (tipine göre 5000 – 20000 saat arasında) bunlar kripton ark lambalarına oranla çok daha maliyetlidirler. Ayrıca çoğu lazer sisteminde lamba değişimini makina operatörü gerekli eğitimi aldıktan sonra yapabiliyorken diyot değişimini yapmak için mutlaka ileri seviyede eğitim almış kalifiye teknik eleman gerekir.

Fiber Lazerler

Dünya genelinde son 10 yılda yaygınlaşan fiber lazer teknolojisi özellikle ülkemizde Ar-Ge desteğinden faydalanan firmaların cesur girişimleriyle çabuk yayılmıştır. 2002 yılında niş uygulamalarda kullanılmaya başlanan bu teknoloji günümüzde hemen hemen tüm lazer markalama işlemlerinde lamba ve diyot pompalı lazerlerin yerini almaya başlamıştır. Temel olarak bir fiber lazerin yapısında aktif fiber kısmı, Bragg taramaları ve multimode bir diyot kaynaktan gelen ışığı aktif fiberin içine aktarmak için özel bir yapı bulunur. Bütün üniteler splice denilen ucuca eklemeler ile birbirine bağlanır. Katı hal lazerlerinde aktif ortam 100-200 mm uzunluğunda bir lazer kristaliyken bu lazerlerde aktif ortam aktif fiber denilen metrelerce uzunlukta bir fiber optik kablodur. Fiber kablonun aktif olabilmesi için merkez kısmında yaygın olarak Erbium ve Ytterbium kullanılmaktadır. Yine klasik sistemlerdeki aynaların yerini fiber kablonun içinde yansıtıcı görevi gören Bragg taramaları (Bragg gratings) denilen yapılar alır. Markalama için kullanılan finer lazerlerde aktif ortamın bitiminde lazer çıkışında genellikle ışının geri yansımasını önleyici bir izolatör ile ışının daha iyi odaklanması amacıyla ışının çapını genişleten bir kolimatör bulunur.
Işının üretimi ve taşınması aynı fiber optik kablo sayesinde olduğundan düşük maliyetle esnek tasarımlara olanak veren bir yapıdadır. Fiber lazerin imalatı yoğun işçilik gerektiren bir süreçtir. Enerji tüketimi ve verimlilik olarak diyot pompalı lazerlerden daha önde olan fiber lazerlerin en büyük avantajı kısa ve orta vadede periyodik değişim gerektiren herhangi bir parçasının olmamasıdır. Yaklaşık olarak eşdeğer kapasitede (10 W fiber lazere eşdeğer) fakat farklı teknolojiye sahip dört ayrı lazer markalama sisteminin ortalama değerlerinin karşılaştırılması Tablo 1’de verilmiştir.
Tablo 1 – Farklı lazer tiplerinin ortalama özelliklerinin ve maliyetlerinin karşılaştırılması

*24/7 elektrik, soğutma ve değişen parça birim maliyetleri göz önüne alınarak hesaplanmıştır.
 Sonuç:
Düşük maliyetlerle ve asgari servis ihtiyacıyla alışılmış lazer tiplerine göre daha yüksek kalitede ışın sağlaması yakın gelecekte fiber lazerlerin diğer bir çok endüstriyel lazer sisteminin yerini alacağını göstermektedir.
Referanslar:
1. Pflan T., Woods S., ‘LASERS FOR MARKING: DPSS lasers rival fiber lasers for marking applications’, Laser Focus World, Ocak 2008
2. Sheriff G., ‘Finding the Right Laser Marker’ Industrial Laser Solutions, Industrial Laser Solutions, Kasım 2008
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Nd:YAG
4. Meccomark, A Comparison of Laser Marking Technologies dolor sit amet, consetetur sadipscing elitr, sed diam nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam erat.

DOĞRU LAZER MARKALAMA SİSTEMİNİN SEÇİMİ yazısı ilk önce Arc Markalama üzerinde ortaya çıktı.

• Boyalı yüzey malzemesini kaldırarak şekiller yapılması.

• Kâğıt, tahta, ağaç ve polimerilerin yüzeylerini kömürleştirme

• Plastik malzemeler içerisindeki boyalı maddeleri beyazlatma

Lazer ışın demeti; çok hızlı hareket eden iki tane aynaya bağlı galvo motor tarafından hızlı yazıların yazılması, sembollerin yapılması, bar kodların ve diğer grafik işlemlerin yapılmasıdır. Bunun yapılması için iki tane yöntem kullanılmaktadır. Birincisi vektör veya kafes tarayıcısı kullanarak yapılır. Burada lazer ışını hareket etmektedir. İkincisindeyse iş parçası hareket ettirilerek yapılmaktadır. Bu yöntemdeyse basit hızı iş parçasının hızına bağlıdır ve esnek değildir. Lazer markalama diğer markalama teknolojileri ile karşılaştırıldığında, mürekkepli yazıcı veya mekanik markalamadan avantajı, çok yüksek işleme hızı, düşük işletme maliyeti, devamlı yüksek kalite, otomasyon sisteminde çok esnek olarak yapılması ve çevreye yan etkisi olmaması şeklinde sıralanabilir.

Markalama teknolojilerin karşılaştırılması

Avantajları: Lazerlerin yapıldığı metotları geleneksel markalama ve etiketleme metotlarıyla karşılaştırdığımızda çeşitli avantajlar sunduğu görülür.

• Yüksek kaliteli, kalıcı temiz markalama,

• Metot yüzeyle temas etmediğinden karakter bozulması yoktur,

• Üretim sistemlerine kolayca entegre edilebilirler,

• Yüksek hızlıdırlar,

• Takım değiştirme ve takım aşınması yoktur,

• Kalibre – yüksek doğruluk,

• Yüksek sıcaklık direncinde takım aşınması olmaması.unt ut labore et dolore magna aliquyam erat.

LAZER MARKALAMA NEDİR yazısı ilk önce Arc Markalama üzerinde ortaya çıktı.

• Lazer, elektrik enerjisini elektromanyetik enerjiye çeviren eletro-optik bir cihazdır.
• Teorik olarak ilave metal kullanılmadığından yüzey hazırlığı çok önemlidir.
• Lazer ışını ile kaynakta, vakum ortamı ve genellikle koruyucu gaz gerekmeyebilir.
• Parlak, yani yansıtmalı yüzeylerin kaynağında lazer ışını yüzeyden yansıdığından, yüzeye ışın emmeyi arttırıcı boyalar sürülmesi gereklidir.

• Lazer ışınının bir çok endüstriyel türleri bulunmaktadır.
• CO2 lazeri,
• Katı hal (Nd:YAG) lazeri,
• İyon lazeri,
• Yarı-iletken diyot lazerler,
• Fiber lazerler,
• Excimer lazeri bunlardan bazılarıdır.
• Ancak kaynak ve kesme için, CO2 lazeri ve katı hal (Nd:YAG) lazerleri kullanılmaktadır.

• Nd: YAG katı hal lazeri metalsel malzemelerin mikro kaynak ve kesme işlemlerinde (0.2-4 mm kalınlıklar için),
• CO2 lazeri ise makro ölçüde kaynak ve kesme işlemlerinde (1-15 mm kalınlıklar için) kullanılır.
• Pratikte ise lazer kaynağı uygulamaları; punta ve nüfuziyet kaynağı olmak üzere iki temel şekilde uygulama alanı bulmaktadır.

• Lazer kaynağı, endüstriyel gaz (CO2) ve Nd:YAG (katı hal lazeri) şeklinde sanayide son yıllarda hızla gelişen bir uygulama alanına sahiptir.
• Lazer ışınını, yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmasından dolayı hızlı kaynak yapma yetisi ve dolayısıyla birim alanda daha düşük ısı girdisine, yüksek nüfuziyet ve kaynak bölgesinde düşük çarpılma riskine ihtimal verir.
• Bu işlemde, lazer ışını, kaynak yapılacak malzemeye odaklanır ve herhangi bir dolgu maddesi gerekmeden işlem kendi kendine (otomatik olarak) tamamlanır.
• Kaynak sırasında işlem verimliliğini, kaynak kalitesini ve kaynak banyosunu (ergimiş metali oksitlenmeden) korumak için koruyucu gaz (shielding gas) kullanılabilir.

• Nd:YAG Lazer Sistemi: Bir lazerde beyaz ışık darbeleri YAG kristaline yönlendirilir.
• (YAG,Yitrium Alüminyum Gamet kelimelerinin baş harflerinden meydana gelmiştir).
• Nd: YAG lazerlerinde depolanan element olarak neodmiyum (Nd) kullanılır.
• YAG kristali enerjiyi absorbe eder ve bunu birkaç mm çapındaki tek dalga boylu kızılötesi ışın demetine dönüştürür.
• YAG lazerinin çıkışı, yüksek ortalama güçlerde çalışma yeteneği olmadığından sınırlıdır.
• Günümüzde kullanılan ticari ekipmanlarda ortalama güç 400 W’la sınırlandırılmıştır ve bunlarla 1 mm’lik kaynak nüfuziyeti elde edilir.
• Daha nüfuziyetli kaynakta daha çok yüksek seviyedeki güçlerde (15 kW’a kadar) sürekli çalışma gerekir.
• Kaynakta kullanılan yüksek güçlü ticari lazerlerde YAG kristalinin yerini CO2 , azot ve helyum gazlarının karışımıyla doldurulmuş bir tüp almaktadır.
• Nd: YAG lazerinin ışıması, fiber optik yoluyla çalışılacak parça üzerine taşınabilir.
• Bu nedenle Nd:YAG lazer ışının hareket kabiliyeti, bu lazer tipini, CO2 lazer kaynaklarına göre daha kullanışlı yapmaktadır.

• Nd:YAG lazer kaynak yönteminin avantajları:
• Yansıtıcı metallerde daha az yansıtma,
• Düşük işletme maliyeti,
• Fiber optik ışın bırakım sistemi.

• CO2 Lazer Sistemi: Yüksek ve devamlı güç (50 kW’a kadar) elde edilebilen bir lazer sistemidir.
• Diğer sistemlere göre verimi en yüksek olan sistemdir.
• Çıkış verimi; çıkış lazer gücünün elektriksel giriş gücüne oranı olarak tanımlanır ve %10’a yaklaşır.
• Lazerin üretimi bir doğru akım kaynağıyla veya radyo frekanslarıyla sağlanabilmektedir.
• Dalga boyu 9-11 µm arasında değişen kızıl ötesi ışınım yayarlar.
• Ancak en çok kullanılan dalga boyu 10,6 µm ‘dir.

• CO2 lazer kaynağında genellikle koruyucu gaz olarak helyum kullanılır, çünkü helyumun yüksek bir iyonlaşma potansiyeli vardır ve bu da plazma oluşumunu azaltarak, nüfuziyeti arttırıp yüksek kaliteli kaynak yapılmasını sağar.
• Özel uygulamalarda, koruyucu gazlar karışım halinde kullanılırsa daha iyi sonuç vermektedir.
• CO2 lazer kaynağının avantajları:
• Yüksek elektriksel verim,
• Düşük işletme maliyeti,
• Kolayca yüksek güçlere ölçeklendirilme imkânı.

• Lazer kaynağı, teknolojik şartlara bağlı olarak, iki temel prensipten birini esas alarak gerçekleştirilmektedir:
• Derinlemesine nüfuz eden lazer kaynağı (Keyhole laser welding)
• İletim lazer kaynağı (Conduction laser welding)

• Derinlemesine nüfuz eden lazer kaynağı: Derinlemesine nüfuz yöntemi ile elde edilen lazer kaynağına Anahtar Deliği (kılavuz çukur) manasına gelen “KEY HALE” yöntemi de denir.
• Eğer, yeterince güç yoğunluğuna sahip olan lazer ışın demeti malzeme yüzeyine odaklanırsa anahtar deliği elde edilir.
• Bu anahtar deliğinin oluştuğu yerde bir ergime havuzu meydana gelir.
• Söz konusu yerde ergiyik halde bulunan malzeme yer çekimi, yüzey gerilmesi ve buhar basıncının etkisi ile kararlı bir dengede bulunur.
• Anahtar deliği mekanizmasında 1 : 10 oranında en: boy değişimi söz konusu olur.
• Kaynak çukuru oluşturarak malzemelerin kaynatılması işlemi, özellikle kalın sacların kaynak edilmesi için uygun olan bir yöntemdir.

• İletimsel lazer kaynağı: Malzemelerin kaynatılmasında kullanılan lazer iletim prensibinin fiziksel temeli, malzemenin lazer ışın enerjisini yutarak, kaynama noktasına ulaşabilmesidir.
• Kaynama noktasına ulaşan malzemelere uygulanan sabit bir kuvvet, bu malzemelerde birleşmeye sebep olur.
• İletimsel lazer kaynağı, lazer güç yoğunluğunun malzemenin kaynama noktasına ulaştırılmasına yetmediği fakat malzemeyi ergitebildiği durumlarda kullanılır.
• Tam olarak derinlemesine nüfuz eden kaynak ise ince malzemelerde yapılabilir.
• İletim lazer kaynağında dikiş formunun yüksek oranda en boy oranına sahip olması mümkün değildir.
• Eğer yüksek güç yoğunluklu lazerler kullanılarak ince metallerin kaynatılması istenirse kaynatma yerine kesme işlemi oluşur.
• Bazı araştırmalar, iletim lazer kaynağının kalınlığı 0,5 mm’nin altında olan sac malzemelerin kaynatılması için uygun olduğunu göstermiştir.

• Lazer kaynak kalitesini etkileyen parametreler: Lazer kaynağının kalitesini etkileyen esas parametreler şunlardan oluşmaktadır.
• Lazerin dalga boyu ve kullanılan merceklerin lazer demetini yutma oranı,
• Lazer ışının gücü,
• Lazer ışınının leke boyutu,
• Lazerin çalışma modu (Sürekli dalga veya darbeli), l
• Lazer ışınının odak uzaklığı ve odak noktası,
• İş parçasının kimyasal bileşimi,
• İş parçasının fiziksel geometrisi,
• İş parçasının kalınlığı,
• İş parçasının yüzey durumu,
• Koruyucu gaz (karışım oranı, akış hızı, basınç, meme boyutu ve pozisyonu),
• Kaynak karakteristiği (kaynak hızı, birleştirme geometrisi ve aralık toleransı).
• Kaynağın malzemeye nüfuz derinliği, güç yoğunluğu ve kaynak hızına bağlıdır.
• Malzemeye uygulanan güç yoğunluğu arttıkça ve kaynak hızı azaldıkça nüfuz derinliği artar.
• Lazer kaynağı, sürekli (CW), darbeli (Pulsed) veya Q-anahtarlamalı (Lazer ışığı üretilen ortamdan birim anahtarlama zamanında açığa çıkan enerjiye Q değeri ve bu işleme Q anahtarlaması denir) modda çalıştırılabilir.
• Darbeli operasyonlar genellikle lazerin ısısını azaltmak için kullanılırlar.
• Buna karşın, bir çok durumda, darbeli operasyonlar Q-anahtarlaması ve mod-kilitlenmesi (zaman içindeki darbe genişliğinin kısaltılması) gibi tekniklerle kombine olarak kullanılırlar.
• Q anahtarlamalı ve mod kilitlemeli lazerler çok yüksek zirve güç yoğunluklarının konsantrasyonunda, bağıl olarak kısa darbe uzunlukları sağlama kabiliyetine sahiptirler.
• Ülkemizde henüz üretimde kısıtlı uygulamaları bulunan lazer kaynak uygulamaları gelişmiş ülkelerde yaygın olarak kullanılmakta ve bunun ötesine lazer hibrit uygulamalarına geçilmiş bulunmaktalar.
• Lazer-ark hibrit kaynağı adı verilen ve lazer ile ark kaynağını birleştiren bu metot da, aynı kaynak bölgesinde aynı anda her iki yöntem de uygulanmakta ve sonuçta birbirlerini etkileyip desteklemeleri
sağlanmaktadır.
• Lazer-ark hibrit kaynağında, ark yöntemi olarak MIG veya TIG kaynağı kullanılabilir.
• TIG kaynağı kullanıldığında ilave metal sisteme dışarıdan verilir.

• Bu hibrit kaynak uygulamasında, birbirini takip eden iki işlemin aksine, her iki kaynak işlemi birlikte gerçekleşir.
• Bu şekilde, iki farklı kaynak yönteminin üstünlüklerinin bir araya getirilmesi amaçlanmaktadır.
• Hibrit kaynak işlemi ile, iki kaynak metodunun aynı anda uygulanması sonucu, her bir kaynak işleminde tek başına elde edilen değerlerle karşılaştırıldığında hem kaynak derinliğinde, hem de kaynak hızında artış elde edilmektedir.
• Ayrıca, her iki metottan hangisinden ne oranda güç girdisi seçilmiş olduğuna bağlı olarak hibrit prosesin karakteristik özellikleri o metoda doğru çekilerek ayarlama yapılabilir.
• Bu yöntemin çeliklerin kaynak işleminde bir başka getirisi de, lazer kaynağında karşılaştığımız kaynak bölgesinde kırılgan faz oluşumunun elimine edilmesidir.
• Hibrit kaynak metodunda, sadece kaynak bölgesinde değil ilave telde de buharlaşma gerçekleşir.
• Bu durumda, sadece lazer ile kaynak yapma durumunda söz konusu olan buharlaşma ile plazma oluşumunun ve plazmanın lazerle etkileşiminin kesik kesik olması yerine, sürekli bir enerji aktarımı ve plazma oluşumu gerçekleştiğinden malzemeye enerji aktarımında aksama meydana gelmez.
• Lazer-ark hibrit kaynak yöntemi, yeni ve kendisini oluşturan her bir kaynak metodundan daha iyi sonuçlar veren bir kaynak metodudur.
• Bu kaynak yöntemi, daha geniş toleranslarda daha kaliteli ve hızlı kaynak yapılabilmesine olanak verebilmesi açısından önemlidir.
• Bu yöntemle C-Mn çelikleri, paslanmaz çelikler ve alüminyum alaşımları ile az yaygın olmakla birlikte titanyum ve nikel alaşımları da kaynak yapılabilir.
• Bu yöntemde birleştirme tipleri bindirme ve köşe kaynakları şeklinde olabilmektedir.
• Lazer Gazları: Endüstriyel lazerlerin bir çoğunda, lazer ışınının oluşabilmesi için özel gazların kullanılması gereklidir.
• Gazın kalitesi ve seçimi, lazerin güvenilirliğini ve işlemin verimliliğini doğrudan etkiler.
• Lazer gazları genellikle, yüksek saflıkta özel gazlardır.
• Lazer gazları, makinaya ya ayrı ayrı tüplerden ya da önceden belli oranlarda karıştırılmış olarak verilir.
• Bu, ön karıştırma ya da gazların ayrı tüplerde verilmesindeki işlem parametreleri (gaz debisi, basınç saflığı vb) her lazer makinası üreticisi tarafından belirlenir ve o şartlarda makinaya verilir.
• Karbondioksit lazerinde genellikle karbondioksit, azot ve helyum gazları veya belirli oranlarda karışımlar kullanılırken Nd: YAG Lazerinde ışını oluşturan ortam katı olduğu için gaz kullanılmaz.
• Lazer ışın kaynağında, lazer gazlarının yanında kaynak bölgesini koruyucu yardımcı gazlar da kullanılmaktadır.
• Yardımcı işlem gazları, lazer ışınının malzeme ile tepkimeye girdiği noktalarda kullanılır.
• Gazın seçimi ve kalitesi, işlem kalitesini ve verimliliğini önemli ölçüde etkiler.
• Lazer kaynağı, birçok açıdan elektron ışın kaynağı ile benzerlik göstermektedir.
• Işın parça yüzeyine çarptığında kinetik enerji salınır ve bir kaynak banyosu oluşur.
• Elektronik endüstrisinde, nokta kaynağı için özellikle tellerin düz yüzeylere birleştirilmesinde ve kenar birleştirmelerinin sağlamlaştırılmasında düşük güçte lazerler kullanılmaktadır.
• Elektron ışın kaynağının tersine, lazer ışını havada kolaylıkla hareket ettiğinden bir vakum odası gerektirmez.
• Burada ergimiş metal TIG kaynağında olduğu gibi helyum veya argon gazı ile korunmalıdır.

Lazer ışın kaynağının ve/veya kesmenin en çok kullanıldığı alanlar şunlardır;

• Kaynak alanındaki ısınmanın çok küçük olması istenen yerlerde,
• Soğuma sırasında metalurjik yapının değişikliğe uğramaması gereken yerlerde,
• Kaynatılması zor olan malzemelerin birleştirilmesinde,
• Birleştirme yerinde herhangi bir iz, bere ve deformasyon olmasının istenmediği yerlerde,
• Çok küçük (iğne ucu kadar) alanların nokta kaynağı gibi birleştirilmelerinde,
• Kimya endüstrisinde vb. alanlarda, tıpta, askeri araştırma ve üretimlerde.

Yöntemin avantajları;

• Birkaç mikron mertebesindeki bölgelere odaklanabilme kabiliyeti 10 W/cm’nin üzerindeki yüksek güç yoğunluğu sebebiyle tungsten gibi yüksek ergime sıcaklığı olan metaller kendiliğinden ergirler ve ısıya duyarlı civar bölgeler üzerindeki etki minimuma iner.
• Lazer ışını temassız olarak çalışır, yani takım ile iş parçası arasında hiçbir mekanik kotakt oluşmaz ve iş parçasının istenmeyen alaşımlanması veya distorsiyonu önlenmiş olur.
• Kaynak süresi, iri taneli olma, tekrar kristalleşme ve segregasyon gibi uygun olmayan iç yapı değişimlerine engel olacak ve hızlı üretimi sağlayacak kadar kısadır.
• Lazer ışının üretimi mikro plazma kaynağındaki gibi koruyucu gazların kullanılmasını, elektron ışını ile kaynaktaki gibi vakumun sağlanmasını gerektirmez.
• Bu sebepten bilhassa seri imalat için, üretim hızı, otomatize edilebilmesi imkanı gibi üstünlükleri vardır.
• Isı girdisi düşük olduğundan ITAB dar ve burada ısıdan dolayı gerçekleşecek metalürjik etkiler ve çarpılma düşük olacaktır.
• Dolgu ilavesi olmaksızın 32 mm’ye kadar tek pasolu kaynak yapma olanağı sağlar.
• Elektroda ihtiyaç yoktur. Bu nedenle elektrottan kaynaklanacak kirlenmelerin önüne geçilmiş olur.
• Lazer ışını optik elemanlar kullanılarak kolaylıkla odaklanıp, doğrultulup yönlendirilebildiği için diğer kaynak yöntemleri ile ulaşılması zor olan yerlerde kaynak yapılabilmesini sağlar.
• Geniş bir malzeme aralığı ve bunların kombinasyonunu kaynaklamak mümkündür.
• Lazer ışını, elektron ışın kaynağında olduğu gibi manyetik alandan etkilenmez.
• Vakum veya X-ışını koruması gerektirmez.

Yöntemin dezavantajları;

• Birleştirmelerin yerleştirilmeleri hassasiyet gerektirir.
• Yansıtma ve ısı iletkenliği özelliklerinden dolayı alüminyum ve bakır alaşımlarının kaynaklanabilirlikleri olumsuz etkilenir.
• Kaynak yerinin yüksek derinlik/genişlik oranından dolayı, dolgu metalinin içeriye sokulmasında zorluk vardır.
• Hızlı katılaşmadan dolayı kaynak bölgesinde gözenek ve gevreklik beklenebilir.
• Lazer ekipmanlarındaki, optik elemanların korunması bakımından temiz bir çevre gerektirmektedir.
• Özellikle yüksek yansıtma kabiliyetine sahip malzemelerin kaynağında ek tedbirler almak gerekebilir. (Örneğin; yüzeyin siyah boya ile boyanması, grafit, mangan vb. maddelerle kaplanması gibi).
• Kullanılan lazerler göze veya deriye direkt veya dolaylı olarak temas ettiklerinde ciddi sağlık sorunlarına neden olmaktadırlar.
• Bundan dolayı, çalışan personelin lazerin tehlikelerinden haberdar olması gereklidir.
• Kaynak işleminde nüfuziyet derinliğinin 0.1-8 mm arasında olması,
özellikle kalın parçaların kaynağında kullanımını sınırlamaktadır.

Kaynak:http://content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/71097/51177/lazer_kaynağı

LAZER KAYNAK NEDİR? yazısı ilk önce Arc Markalama üzerinde ortaya çıktı.