gemi inşaatı ve deniz yapılarında lazer ışın imalat yöntemlerinin
Transkript
gemi inşaatı ve deniz yapılarında lazer ışın imalat yöntemlerinin
Gemi Mühendisliği ve Sanayimiz Sempozyumu, 24-25 Aralık 2004 GEMİ İNŞAATI VE DENİZ YAPILARINDA LAZER IŞIN İMALAT YÖNTEMLERİNİN UYGULANMASI Hüseyin ÖZDEN1, K. Turgut GÜRSEL2 ÖZET Büyük tonajlı yolcu ve yük gemilerinin yapımında, sondaj ve sevkiyat platformları gibi deniz yapılarında, kaynak bağlantılarının produktivitesine ve kalitesine büyük önem verilir. Kaynak öncesi ve sonrası mekanik ve/veya ısıl işlemlere tabi tutulmadan, lazer yöntemi ile metallerin kaynağı, kaynak konstrüksiyonlarının maliyetini büyük ölçüde düşürmektedir. Bunun yanı sıra kaynak işlemi süresince, malzeme ve enerji kullanımında küçümsenmeyecek miktarda tasarrufa gidilmektedir. Günümüzün lazer kaynak teknolojisi ile çok ince levhalar (nano, 10-9 ölçümler mertebesinde) işlenebilirken, tek taraflı, (tek pasolu) 15 mm, çift taraflı 30 mm kalınlığa kadar çelik levhaların kaynağı da mümkün olabilmektedir. Bunların dışında, lazer ışın imalat yöntemlerinin çok sayıda üstünlüğü bulunmaktadır. Bu yöntemler, daha önce imkansız olarak değerlendirilen, yeni pek çok gemi ve deniz yapısına uygulanabilmektedir. Lazer ışını imalat yöntemi yakın gelecekte tersanelerin vazgeçilmez bir çok amaçlı imalat yöntemi ve aracı olarak da değerlendirilmektedir. Anahtar kelimeler: Gemi inşaatı, Gemi konstrüksiyonu, Lazer, Çok amaçlı araç, Lazer ışın kaynağı, Prodüktivite, Kalite 1. Giriş Lazer ışın teknolojisi mühendisliğin pek çok alanında kullanım alanı bulmaktadır. Şekil 1’de lazer kaynağının yıllara göre gelişen kullanımı görülmektedir. Önümüzdeki 5 ile 10 yıl içerisinde bu teknolojinin kullanımının katlanacağı, lazerle kaynak ve kesme imalat yöntemlerinin konvansiyonel imalat yöntemlerinin yerini alacağı bu diyagramdan anlaşılmaktadır. Şekil 2’de ise, kaynak konstrüksiyonlu bir mamulün üretiminde lazer imalat yöntemi, konvansiyonel imalat yöntemi ile karsılaştırılmaktadır. Lazer ışın ile üretim 1 2 Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İzmir; ozden@eng.ege.edu.tr Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İzmir; tgursel@eng.ege.edu.tr 240 çok kısa sürede, yaklaşık ¼ oranında gerçekleşmektedir. [1-14]. Bu yöntem, ince ve kalın saçların ve yüksek alaşımlı malzemelerin kaynağına, otomasyona uygun oluşu, ekonomik ve kaliteli bir üretim sağlaması nedeniyle günümüzde otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Modern gemilerin yapımında da tercih edilmeye başlanmıştır. Yakın gelecekte, uçak yapımında da perçinlerin yerini alarak daha hafif, sağlam ve ekonomik uçakların yapımına imkan verecektir. Bu alanda da çok yoğun olarak araştırmalar sürdürülmekte ve yeni teknolojiler geliştirilmektedir. Orta ve küçük ölçekli işletmelerde lazer imalat yöntemleri beklenenden çok daha hızlı yayılmaktadır. Lazer teknolojisi ile ilgili mühendislik bürolarının sayısında da hızlı bir artış gözlenmekte olup, bu bürolar otomotiv endüstrisine olduğu gibi üretim sektörüne de teknik danışmanlık ve eğitim hizmetleri vermektedirler. Şekil 1. Lazer ışın teknolojisin yıllara Şekil 2 Yöntemlerin üretim zamanı ve kullanım alanlarına göre gelişimi, [5]. açısından karşılaştırılması, [8] Türkiye´de lazer imalat yöntemleri ile ilgili kayda değer gelişmeye rastlanmamaktadır. Bunun nedenlerinden biri, lazer ışın kaynak makine fiyatlarının çok yüksek oluşu ve bunların üretimlerinin yüksek teknolojiyi gerektirmesidir. Ayrıca, bu teknolojiyi kullanabilecek personel eksikliği diğer bir neden olarak sayılabilir. Bir fizibilite araştırmasında Türkiye’de henüz lazer kaynak teknolojisini uygulayacak firma ve elemanların bulunmadığı ortaya çıkmıştır. 20. yüzyıla elektron damgasını vururken, 21. yüzyılın teknolojisini photonun (yani optikal ışık, ışının) belirleyeceği tahmin edilmektedir. Lazer imalat yöntemlerinin günümüzdeki pazar ve müşteri alanları için; otomotiv, raylı, deniz ve hava taşıma araçları, çeşitli uzay ve makine sistemleri, iletişim, haberleşme, bilgisayar, elektrik-elektronik cihazlar, devreler gibi genel bir sıralama yapılabilir. Ülkemizin geleceğe yönelik yatırım yapabilmesi, nitelikli eleman yetiştirilebilmesi ve bundan sonra yapılacak çalışmalara zemin olabilmesi için üniversitelerin alt yapısının desteklenmesi gerekmektedir. Böylece, üniversitelerimiz lazer ışın imalat yöntemleri gibi ekonomik ve kaliteli yeni teknolojilerin ülkemize yerleşmesine öncülük edecektir. Bununla birlikte bu yöntemin farklı uygulamalarıyla ilgili çalışmalar da yapılabilecektir. 241 2. Lazer İle İlgili Genel Bilgiler Lazer İngilizce, laser; Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (uyarılmış radyasyon salınımlarıyla ışığın kuvvetlendirilmesi) sözcüklerinin baş harflerinin alınmasından türetilmiştir. Lazer, tek renkli güçlü ışık üreten bir cihazdır. Lazer ışığı ise, yüksek genlikli, aynı fazda, birbirine paralel, tek renkli (monochrom) aynı frekanslı dalgalardan oluşmaktadır. Prensip olarak lazer ışınının elde edilmesi; ısıtılan materyallerin, örneğin, bir metal telin sıcaklığının artırılması ile kızıllaşarak ışık yaymasına benzemektedir. Isı enerjisi metal atomlarını enerji vererek, üst kat enerji seviyelerinde (E2) hareketliliklerini sağlarlar. Daha sonra bu atomlar, kendiliğinden ve aniden 10-8 s gibi bir zaman süresinde alt kat enerji seviyelerine (E1) geçerler. Bu geçiş esnasında daha evvel alınan enerji, elektromanyetik dalgalar, Photon yani ışın olarak geri verilmektedir. Işın frekansı, v= E1E2 h (1) bağıntısından hesaplanmaktadır. Burada h = 6.623.10-32 Js olup, Planck kuantum sabitidir. Bu ışınlardan bir kısmı çıplak gözle görülebilmektedir. Şekil 3. Lazer ışın cihazının şematik yapısı Şekil 3’de lazer ışın cihazının şematik yapısı verilmektedir. Enerji kaynağına bağlı güçlü bir lamba ile, örneğin kripton lambası ile lazer aktif maddesine ışık pompalanmaktadır. Pompalanan ışık maddenin atomlarını ivmelendirerek manyetik dalgalar halinde proton üretmesini sağlar. Burada lazer aktif maddesi (lazermedyumu) katı, (Nd-YAG-lazer, dalga boyu; λ=1,06 µm) sıvı (renkli sıvı eriyik) ve (CO2-Lazer, λ=10,6 µm, excimer-lazer, λ=175-482 nm) gaz fazında olabilir. Lazer ortamından çıkan lazer ışınları rezonatör aynalar vasıtasıyla güçlü bir ışık demetine dönüştürülür. Işık demeti lazer tipine göre ayna ve mercek sistemleri ile veya ışık kablosu (10 mm çaplı fiber optik kablo) yardımıyla istenilen yere iletilmektedir. Lazer ışınlarının ışın kablosu ile iletimi lazer ışınının dalga boyuna göre değişmektedir. Örneğin düşük dalga boyutlu Nd-YAG-lazer kaynağında ışın kablosu kullanılırken, CO2-kaynağında ışın iletimi ayna sistemleri ile 242 gerçekleşmektedir. Elde edilen ışının absorbsiyon veya yansıtma yatkınlığı da ısının dalga boyuna ve malzemeye göre değişmektedir. Örneğin, Nd-YAG-lazer ışını, CO2-lazer ışınına göre metaller tarafından daha iyi absorbe edilmektedir, [1-30]. Seçilen lazer aktif maddesine göre; yakut lazeri, helyum-neon lazeri, karbon dioksit-nitrojen lazeri, excimer lazeri, kripton lazeri, neodymium lazeri gibi lazer tipleri bulunmaktadır. Katı, sıvı veya gaz fazındaki lazer aktif kaynak ortamına göre de ışın, morötesi, yeşil, mavi, kırmızı veya kızılötesi gibi farklı renkleri bulundurur. Lazer ışığından kaynaklanan tehlikelerde, öncelikle lazerin güçlü kesici özelliği düşünülerek, lazerin yakıcılık niteliği vurgulanır. Gerçekte, alınan önlemlerle bu tehlike önemli oranda önlenmiştir. Ancak, lazerin yarattığı en önemli risk gözler içindir. Lazer ışınının bazı önemli özellikleri şunlardır: [1-30]. • • • • • • • • • En büyük özelliği dağılmaz olması ve yön verilebilmesidir Ayrıca lazer ışınları, aynı fazda üretilen ışık dalgaları olduğu için şiddetleri büyük olur. Ergitme kaynağında, örneğin yaygın olarak kullanılan ark kaynağında, metaller ergitilerek kaynak dikişi oluşturulurken, lazer ışın kaynağında bu işlem, çok küçük boyutlarda ve kısa sürede malzemeler buharlaştırılarak gerçekleştirilir. Son derece düzgün bir ışıktır ve çok az sapar. Yoğun bir şekilde hedefe yönlendirilebilir. Lazer ışını küçük bir noktaya yüksek enerji verebilir ve böylece çok hassas işler yapılabilir. Lazer ışını, dalga boyu tek olduğundan monokromatik özellik taşır. Frekans dağılım aralığı, frekansının bir milyonda biri civarındadır. Bu nedenle istenilen frekansta çok sayıda dalga, lazer dalgası üzerine bindirilmek suretiyle haberleşmede iyi bir sinyal jeneratörü olarak iş görür. Aynı anda birçok bilgi bir yerden başka yere gönderilebilir. Lazer ışını dağılmaz olduğundan kısa darbeler halinde yayılabilmesi mümkündür. Bu özellik sayesinde kayıpsız yüksek enerji naklinin yapılması sağlanabilir. Lazer, kendisinde bulunan yüksek enerji sayesinde imalat endüstrisinde, kesme, kaynak ve delme işlerinde kullanılır. Lazer ışını tek dalga boyuna sahip olduğu için lazer cinsine göre çeşitli renkte ışınlar elde etmek mümkündür. 3. Lazer Işın Kaynağı Lazer imalat yöntemleri ile ilgili bilimsel çalışmalar, teknolojisi gelişmiş, ABD, Avrupa Birliği, Japonya gibi ülkelerde yoğun bir şekilde sürdürülmektedir. Bu çalışmaların sonucu olarak günümüzde güçlü, çok amaçlı kullanımlı ve daha hesaplı lazer kaynak makineleri dünya piyasasına sürülmektedir. CO2-lazer kaynak makinelerinin gücü 40 kW’a ulaşmıştır. CO2-lazer kaynak makineleri ile tek taraflı 15 mm, çift taraflı 30 mm kalınlığındaki çelik levhalar kaynak edilebilmektedir [1-14]. Bunun yanında Nd-YAGlazer, Dioden-lazer ve Ytterbium-Faserlazer makineleri gibi kaynak makineleri ile, nano 243 ölçümler düzeyinde farklı malzemeler işlenebilmekte ve kalın malzemelerin kaynağı yapılabilmektedir. Bunlar arasında malzemeler üzerine nano ölçümler düzeyinde sırlar, kaplamalar, delikler, oyuklar yapılabilmektedir. Ayrıca, lazer imalat yöntemleri ile nanoteknolojisi de daha önem kazanmaktadır, (10-9 ölçüm büyüklüğünde, mikroskop altında işlenebilen makine sistemleri, elektronik devreler vb.) [1-11]. Son iki yılda lazer kaynak makinelerinde gözlenen fiyat düşüşleri yanında, küçük boyutlu, güçlü ve mobil özellikleri sayesinde lazer imalat yöntemleri beklenenden çok daha hızlı gelişip yayılmaktadır. Günümüzde bu yöntemler atölye tipi işletmelerde de kullanılmaya başlanmıştır. Bu hızlı artış literatür ve internet sayfaları aracılığıyla da görülmektedir. Lazer imalat yöntemlerinin kullanımı şu sıralar yoğun olarak otomotiv endüstrisinde kabul görmüştür. Bu sektördeki pek çok konvansiyonel imalat yöntemi, yerini lazer imalat yöntemlerine bırakmaktadır. Yeni tip otomobil modellerinin kaliteli ve ekonomik olarak üretiminde lazer imalat yöntemlerinin kullanımı zorunlu hale gelmiştir. Uçak, gemi gibi gerek hafif gerekse de ağır konstrüksiyonlarda uygulanan lazer imalat yöntemleri, otomasyona uygunluğu, yüksek kaliteli ve hızlı kesme-kaynak işlemleri nedeniyle tercih edilmektedir. Lazer imalat yöntemleri ile otomobil üretiminde olduğu gibi daha sağlam, çok daha hafif gemi ve uçakların yapımı da mümkün olmaktadır. Sanayinin diğer sektörlerinde bu imalat yönteminin kullanımı hızla yayılmaktadır. Lazer ışın kaynağının önemli özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir [1-30]. • • • • • • • • • • • • Temassız (aktif, pasif elektrotsuz) ve aşınmasız kaynak gerçekleştirilir. Yüksek yoğunluklu, noktasal enerji aktarımı söz konusudur. Kaynak işlem hızı çok yüksektir. Lazer gücüne göre lazer kaynak hızı ve kaynak malzemesi derinliği Şekil 4’de verilmektedir. Programlama ve otomasyona çok yatkın olması, Çok amaçlı kullanımı (kesme, kaynak, kaplama, doldurma, delme, sertleştirme gibi), Tekrarlanabilir, güvenilir ve kaliteli kaynak bağlantılarının gerçekleştirilmesi, Derin ve dar nüfuzlu, düşük artık gerilmeli kaynak bağlantılarına olanak verir. Lazer ışın kaynak bağlantılarının makro yapılarının görünümü Şekil 5’de şematik olarak görülmektedir. Kaynak malzemesinin ve ısıdan etkilenen bölgenin ITAB hacimleri, ergitme kaynak yöntemlerine göre çok küçüktür. Farklı özellikteki malzemelerin, malzeme kombinasyonlarının kaynağında kullanılabilmesi, Doğrudan işlem kontrolüne uygun olması, Mekanik ve teknolojik değerleri yüksek kaynak bağlantılarının elde edilmesi, Konvansiyonel kaynak yöntemleri ile erişilmesi kısıtlı veya imkansız olan bazı bağlantı yerlerinin kaynağının mümkün olması, Daha önceleri imkansız olarak değerlendirilen yeni pek çok konstrüksiyon lazer imalat yöntemi ile üretilebilmektedir. 244 Şekil 4. Kaynak dikişi derinliğinin Güç, Hıza göre değişimi Şekil 5. Kaynak dikişlerinin makro yapılarının karşılaştırılması Lazer imalat yöntemlerinin çok sayıdaki olumlu özellikleri yanında olumsuz özellikleri de bulunmaktadır [8,11,13,14,16,21,22,29]: • Henüz gelişme safhasında bulunmaktadır. • Lazer kaynak makineleri ve ekipmanları henüz pahalıdır. • Alın kaynağında, kaynak bölgesinde yüksek hassasiyet bulunmaktadır. En ufak sapmalar, aralıklar kaynak sarkması gibi bağlantı hatalarına neden olabilmektedir. • İmalat yöntemi ile ilgili parametre sayısının çok fazla oluşu ve bu parametrelerin kaynak işlemine ve kalitesine olan etkilerinin henüz tam bilinememesi söz konusudur. • Lazer ışın kaynağına uyumlu yeni konstrüksiyonlar henüz geliştirilmemiştir. • Lazer ışın imalat yöntemi ile ilgili bilgi ve tecrübe noksanlığı ve bu yöntemi uygulayacak yetişmiş elamanların eksikliği başlangıçta önemli bir problemdir. Bu alanda günümüzde gerçekleştirilen bilimsel araştırmalar; • • • • Güç ve verimi daha yüksek, optimal boyutlu, taşınabilir, maliyeti daha düşük lazer makinelerinin geliştirilmesi, Lazer ışın kaynak makinelerinin ve ekipmanlarının, işletmelerdeki mevcut üretim bantlarına ve üretim portallarına entegrasyonunun basitleştirilmesi, Lazer imalat yöntemleri ile ilgili parametre araştırmaları, Lazer imalat yöntemlerine uygun yeni tasarımların ve tekniklerin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşmaktadır. 245 3. Lazer Işın İmalat Yöntemlerinin Gemi ve Deniz Yapılarında Kullanımı Gemi yapım maliyetini, güvenlik ve kaliteden ödün vermeden önemli ölçüde düşürmek için, kaynak bağlantı malzemesi hacminin azaltılması ve kaynak öncesi ve sonrası ısıl/mekanik işlemlerden tamamen veya kısmen vazgeçilmesi gerekmektedir. Son yıllarda ise yüksek mukavemetli, alaşımlı çelik saç ve komposit malzemeler kullanarak, önemli ölçüde gemi ağırlığını düşürmek ve kaynak hacmini azaltmak üzerine çalışılmaktadır. Kaynak ağzı açılmadan ve kaynak öncesi/sonrası, ısıl/mekanik işlemlere tabi tutulmadan kabul edilebilir kalitede kaynak bağlantılarının elde edilmesi, günümüzün teknolojik imkanları ile mümkün olmaktadır. Örneğin, lazer ışını gibi güçlü akonvansiyonel kaynak yöntemlerinin kullanılması ile kalın saçların kaynağı daha ekonomik ve daha kaliteli olmaktadır. Diğer taraftan bazı tersaneler, dünya pazarında rekabet şanslarını koruyabilmek ve/veya artırabilmek için, sektörel gemi inşaat yöntemini uygulamaktadırlar (Şekil 6). Bu yöntemde, geminin gövde parçaları ayrı yerlerde genellikle kapalı mekanlar içerisinde, tam-otomatik ve/veya kısmi-otomatik imalat yöntemleri ya da uzaktan kumandalı bilgisayar destekli imalat yöntemleri kullanılarak hazırlanmaktadırlar. Daha sonra gemi gövde parçaları (sektörel gemi gövdeleri) kızak üzerinde birbirlerine kaynakla eklenerek denize indirilmekte ve bu çelik tekne üzerinde diğer inşaat işlemleri tamamlanmaktadır. [8,11,13,14,16,21,22,29]. Şekil 6. Gemi inşaatında üretim aşamaları Programlama ve otomasyona olan yatkınlığı, kalın ve yüksek alaşımlı ve farklı metallerin kaynağına elverişliliği ve diğer olumlu özellikleri nedeniyle de lazer ışın imalat yöntemi, tersanelerde son yıllarda büyük bir uygulama alanı bulmaktadır. Bu sektörde de, bilhassa Almanya, Japonya gibi gemi sanayisi gelişmiş ülkelerde lazer ışın kaynak makineleri, konvansiyonel kaynak makinelerinin yerini almaktadır. Örneğin Almanya’da Meyer Werft, Blohm&Voss gibi tersanelerde CO2-lazer kaynak makineleri, büyük kompleks üretim bantlarına ve üretim portallarına entegre edilmiş olarak yıllardan beri kullanılmaktadır. Şekil 7’de tonlarca ağırlıktaki bir gemi gövdesinin, üç boyutlu üretim portalı verilmektedir 246 Şekil 7. Gemi imalatı safhaları ve 3-boyutlu hareket kabiliyetli üretimportalı, (Meyer Werft) Tersanelerde, metallerin kaynağında gücü yüksek CO2-lazer, ND-YAG-lazer, Ytterbium-faserlazer (P=10kW, λ=1070 nm) ve diyot lazer kullanılmaktadır. CO2-lazeri, tersanelerde, önceleri yüksek gücü nedeniyle (P=40kW) kesme işlerinde daha sonraları ise kaynak işlerinde de kullanım alanı bulmuştur. CO2-lazer kaynağında ışın uzak mesafelerden bir kayba uğramadan ayna sistemleri aracılığıyla parça bağlantı yerlerine ulaştırılmaktadır. Bu yöntemde, lazer kaynak kafası, yani kaynak ışığı sabit iken kaynak parçaları genelde 3 boyutlu ve hareketli portal üzerinde hareket ettirilmektedir. Bu yöntemin, üretim portallarının karmaşık ve ağır yapısı, kaynak işlemi sırasında ortaya çıkan titreşimlerin kaynak kalitesine olan olumsuz etkisi gibi bazı sakıncaları bulunmaktadır. Makine ve ekipmanın pahalı oluşu nedeniyle kullanımları sınırlı kalmıştır. Yüksek gücü ve büyük dalga boyu ( λ=10,6 µm ) nedeniyle CO2-lazeri tersanelerde, levhaların kesiminde halen tercih edilmektedir. [8,11,13,14,16,21,22,29]. Son yıllarda Nd-YAG-katı lazer kaynak makinelerinin maksimal gücü, yaklaşık P=10 kW’a kadar ulaşmıştır. Bu yüksek güç, tersanelerde kalın metallerin kaynağı için yeterli görülmektedir. Nd-YAG-katı lazer ışını, kısa dalga boyutudur ve metaller tarafından iyi absorbe edilmektedir. Lazer kaynak ışınının aynı kaynak makinesinden prizler yardımıyla birden fazla ışın kabloları halinde istenilen yere iletilmesi nedeniyle tersanelerde kullanım alanı bulmaktadır. Bu yöntemde, kaynak yeri sabit iken lazer kaynak ışını hareketli olmaktadır. Diğer bir tercih nedeni ise, mevcut konvansiyonel üretim bantlarına, tezgahlarına ve portallarına uygunluğu ve entegre edilebilmesidir. Bu yöntemin tersanelerde mevcut konvansiyonel kaynak yöntemleri ile de bir entegrasyonu mümkündür. Örneğin, her iki yöntemin iyi özelliklerini taşıyan bir sistemin (hybrit-kaynağı) gerçekleşmesi, CO2-lazer yöntemine göre daha elverişli sonuçlar vermektedir. Bilindiği gibi tersanelerde bir çok kaynak ve kesme işi, örneğin tamir işleri, tutturma, puntalama vb. gibi kaynak dikişleri elle yapılmaktadır. Burada E, MIG, MIG/MAG manuel kaynak yöntemleri kullanılmaktadır. Manuel kaynak yönteminde lazer ışın kaynağının birçok iyi özelliklerinden faydalanmak için de manuel kaynak yöntemine 247 uygun lazer kaynak makineleri ve ekipmanları piyasaya sürülmektedir. Katı Nd-YAGlazer makineleri manuel kaynak yönteminde uygundur. Üretim yerinde bulunan ışın prizleri ve ışın kabloları aracılığıyla, elle hareket ve kontrol edilen lazer kaynak kafası ile kaynak dikişi gerçekleştirilmektedir. Küçük işletmelerde ve/veya doğrudan üretim yerlerinde taşınabilir ve çok amaçlı lazer kaynak makinelerine olan gereksinime paralel olarak, Ytterbium-Faserlazer (P=10kW, λ=1070 nm) mobil kaynak makineleri geliştirilmiştir. Bu kaynak makinelerinin randımanı, % 12 nin üzerindedir. (Harcanan elektrik enerjisinin %12 sinin kaynak dikişinde kullanılma oranı!) Bu verim diğer lazer kaynak makinelerinde çok daha düşüktür. Örneğin Nd-YAG-lazer kaynak makilerinin da bu oran % 2- ile % 6 arasında değişmektedir. Bu lazer kaynak makinesi, bilinen konvansiyonel kaynak makinelerine benzer şekilde donatılmaktadır. Kaynak elektrik kablosu yerine burada kaynak ışın kablosu, elektrik kaynak pensi yerine lazer kaynak kafası ve ekipmanları ile bulunmaktadır. Mobil lazer kaynak makinelerinde ışın, kablolar (fiber optik) vasıtasıyla, kaynak yapılacak yere odaklanmaktadır. Bu yöntemde parçalar sabit veya hareketli olabilmektedir. Tersanelerde lazer ışın teknolojisinin uygulanması ile ilgili bilgilere literatürde çok az rastlanmasının nedenlerinden biri, teknolojinin henüz gelişme aşamasında oluşudur. Özellikle, yurtdışında özel sektör destekli olarak yürütülen bilimsel araştırma projelerinin sonuçlarının rekabet koşulları sebebiyle dışarıya sızdırılmaması söz konusudur. Kamusal kaynaklı, temel bilimsel çalışmaların sonuçları ise yayınlanmaktadır. Lazer ışın kaynak dikişlerinin mekanik-teknolojik özellikleri yanında, metalografik özellikleri, incelenerek, yöntemin üstünlükleri ve dezavantajları hakkında gerekli sonuçlara varmak mümkündür. Lazer ışın kaynağına uyumlu yeni gemi konstrüksiyonları hakkında bilgi yok denecek kadar azdır. Bilinen konvansiyonel kaynak yöntemlerine göre, ulaşılması imkansız veya kısıtlı, karmaşık bölgeleri olan bir çok yeni konstrüksiyonda; lazer ışın kaynak teknolojisi rahatlıkla kullanılabilmektedir. Örneğin çift bordalı gemilerin yapımı, lazer ışın ile kolaylaşmaktadır. Erişilemeyen veya kısıtlı olarak erişilen problemli kaynak dikiş yerleri, lazer kaynağı ile halledilmektedir. Şekil 8, 9, ve 10’da lazer kaynak yöntemine uygun olarak tasarlanan bazı stifnerli levhalar, sualtı boru ve parça kaynak kontrüksiyonları verilmektedir. Şekil 8. Levha-takviye, kaynakları Şekil 9. Lazer kaynağına uyumlu kaynak (Levha-stifner-kaynakları) konstrüksiyonları 248 Şekil 10. Lazer kaynak yöntemlerine uygun alternatif sualtında boru kaynak konstrüksiyonları 4. Sonuç Lazer imalat yöntemleri daha önceleri imkansız olarak değerlendirilen yeni pek çok konsrüksiyonun üretimini mümkün kılmıştır. Lazer çok amaçlı kullanıma açık bir araç (Multi-tools) olarak dünyada değerlendirilmektedir. Sanayisi gelişmiş ülkelerde lazer teknolojisi üzerine özel ve resmi bilimsel araştırma-geliştirme kuruluşlarında yoğun ve geniş çaplı çalışmalar sürdürülmektedir. Bu ülkelerin üniversitelerinde bu alanda yoğun bilimsel araştırma-geliştirme çalışmaları sürdürülerek, lazer teknolojisi ile ilgili enstitüler ve anabilim dalları açılmıştır. Bunun sonucu olarak her geçen gün piyasaya lazer teknolojisi ile ilgili yenilikler sürülmektedir. Türkiye’de ise lazer imalat yöntemleri ile ilgili kayda değer bir etkinlik gözlenmemektedir. Sadece bazı otomotiv firmalarında lazer ışın makineleri kesme işlerinde kullanılmaktadır. Bir fizibilite araştırmasında, Türkiye’de henüz lazer kaynak teknolojisini uygulayacak firmaların ve elemanların bulunmadığı ortaya çıkmıştır. Ancak, önümüzdeki yıllarda lazer teknolojisinin Türkiye’de de kabul göreceği gerçeği göz ardı edilmemelidir. Çünkü, lazer ışın kaynağının, yakın gelecekte tersaneler için vazgeçilmez bir çok amaçlı imalat yöntemi olacağı düşünülmektedir. Eğer Türkiye, belli sanayi ürünlerinde dünya pazarlarında rekabet edebilme şansını kaybetmek istemiyorsa ve pazar payını yeni, ucuz ve kaliteli sanayi ürünleri ile genişletmek istiyorsa lazer imalat teknolojisini derhal kullanmak zorundadır. Kaynaklar [1] Internet, www.de.trumpf.com ; „TRUMPF, GmbH, CO2-Laser, Informationsmaterial“, [2] Internet, www.photonag.com ; „ PHOTON AG, Laserstrahlschweißen, Informationsmaterial“ [3] Internet, www.lhz.de ;Hannover-Laser-Zentrum, D-Hannover [4] Internet, www.jenoptik.com ; JENOPTIK Laser, Optik, Systeme GmbH, D-07739 [5] Internet, www.wlt.de ; WLT Wıssenschaftlıche Gesellschaft Lasertechnık e.V. 249 [6] Internet, www.laserverbund.de ; D-Berlın-Brandenburg, e.V. [7] Internet, www.ilt.fhg.de ; Fraunhofer Institute for Lasertechnology ILT, D-Aachen [8] Dilthey U.; „Laserstrahlschweißen...“ DVS-Verlag, Düsseldorf, 2000 [9] Dorn L., u.a.: „Schweißen und Löten mit Festkörperlasern“ Springer, D-Berlin, 1992. [10]N.N.: „ Laser in der Produktion : Praxisbeispiele und Entscheidungshilfen für den Einsatz bei Laserstrahlschweißen“, VDI-Berichte ; 1621, VDI-Verl., D- Düsseldorf , 2001 [11]Dilthey U., u.a., „Laserstrahlschweißen von Dickteilen, Mech., Techn. Eigenschaften der Schweißverbindungen“ , Blech, Rohre, Profile 38, 1991, S.521-527 [12]Barthel, J. Steffensen B.: “Lasertechnik in der industriellen Materialbearbeitung“ Blech, Rohre, Profile 43, H.6, 1996 [13]U. Jasnau, J. Hoffman, P. Seyffarth, “ Möglichkeiten der Laserstrahl-Handbearbeitung im Schiffbau, SLV-R28.11.2002, Rostock [14]P. Seyffarth, “ Anwendungen von Lasertechnologien für große Bauteile des Schiffbaus und der Maritimen Technik [15]Meiners E.: „Höchsleistungs-CO2-Laseranwendungen zum Schneiden und Schweißen“ DVSBerichte Bd. 221, DVS-Verlag, D-Düsseldorf, 2002 [16]Kalla G.U.; „Einflussgrößen auf die Nahteigenschaften CO2-Laserstrahlgeschweißter Stahlbleche in Dicken von 10 mm bis 20 mm“, DVS-Berichte Bd. 167, DVS-Verlag, Düsseldorf 1994 [17]Funk M.: „ Absorption von CO 2 -Laserstrahlung beim Laserstrahlschweißen von Grobblech“ , Aachen : Shaker, 1994. [18]N.N.; „Gesellschaft Produktionstechnik : Laser in der Produktion : Praxisbeispiele und Entscheidungshilfen für den Einsatz bei Laserstrahlschweißen ; Tagung Düsseldorf, 16. Mai 2001 / VDI-Gesellschaft Produktionstechnik. - Düsseldorf : VDI-Verl., 2001, [19]Allmen, M.E. v., A. Blatter: „Laser-Beam Interactions with Materials“, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo, 1995 [20]Roland, F.: „Laserstrahlgeschweißte Sandwichpaneele für den Schiff- und Stahlbau“. in: Jüptner. W., Sepold, G. (Hrsg.): „Lasermaterialbearbeitung im Transportwesen“, Beiträge zum 3. Laseranwenderforum 1997 (LAF‘97), Strahltechnik 5, BIAS-Verlag, Bremen 1997 [21]N.N.; „Welding in shipbuilding” lectures of international conference of the International Institute of Welding (IIW), Hamburg, Germany, September 17 - 18, 1998, DVS-Berichte ; 195, DVSVerl., D- Düsseldorf, 1998. 250 [22]Oezden H, Dorn L., Shrestha S..; „Laserstrahlschweissen im Schiffbau und meerestechnischen Anlagen“ DMS-Pamukkale Üniversitesi, 2004, Denizli [23]Maly H.; „ Laserstrahlschweißen mit Zusatzwerkstoff : Untersuchungen zur Beeinflussung der Nahteigenschaften von Grobblechen , Diss. RWTH Aachen, 1998. [24]Behler, K.: Schweißen mit C02-Lasem in: „Werkstoffbearbeitung mit Laserstrahlung“. G. Herziger, P. Loosen (Hrsg.), Hanser Verlag, München 1993 [25]Locke, E. W.: “Deep Penetration Welding with High Power C02-Laser”, IEEE QE-8, Nr. 2. 1972, S. 132-136 [26]Beyer E.. R. Irnhoff,, J. Neuenhahn: “ A New Welding Technique and Device tor Enhanced Welding Efficiency Proc”, IBEC ‘94, USA [27]Zopf, P.: „Bauteilgestaltung für das Schweißen mit Festkörperlaser“, Hauser Verlag, München 1995 [28]Radaj, D., R. Koller, U. Dilthey, 0. Buxbaum: „Laserschweißgerechtes Konstruieren“ , Fachbuchreihe Schweißtechnik Band 116, DVS-Verlag, Düsseldorf 1994 [29]Özden H., Gemi inşaatında kalın çelik sac kaynak bağlantılarının isletme mukavemeti” Ulusal Kaynak Semp. Kocaeli 2003, TMMOB, MMO-Kocaeli Şubesi [30]Hornig. J.: „Laserbearbeitung bei BMW: Lasermaterialbearbeitung im Transportwesen“, Beiträge zum 3. Laseranwenderforum 1997 (LAF97), Strahltechnik 5, BIAS-Verlag, Bremen 1997, S. 139 [31]Neumann, A: „Schweißtechnisches Handbuch für Konstrukteure, Teil 1: Grundlagen, Tragfähigkeit, Gestaltung“, DVS-Verlag, Düsseldorf 1990. 251