Öz: Günümüz lider üretim teknolojilerinden biri olan lazer kaplama prototip, onarım ve imalat uygulamalarında kullanılmakta olup havacılık, uzay, otomotiv, savunma sanayi, tıp vb. alanlarda geniş uygulama alanına sahiptir. Üretim yöntemi, lazer ışını kullanılarak toz malzemenin ergimesi ve temel malzeme ile nüfuziyetine dayanmaktadır. Lazer kaplama prosesinde, malzemenin nihai kalite özellikleri işlem parametrelerinden doğrudan etkilenmektedir. Bu parametrelerin önemi, malzeme makro ve mikro yapısının incelenmesi üzerine yapılan çalışmalarla ortaya konulmaktadır. Bu derleme çalışmada, lazer kaplama prosesi detaylı olarak incelenerek lazer gücü, ilerleme hızı, toz besleme hızı ve koruyucu gaz proses parametrelerinin kaynak bölgesine etkileri irdelenmiş olup literatürde yer alan sonuçlar derlenmiştir.

Bu çalışmada DP 1200 çelik malzemelerin bindirme konfigürasyonunda fiber lazer kaynak yöntemi ile birleştirilmesi gerçekleştirilmiştir. Kaynaklı bağlantıların kaynak geometrisi ve mekanik özellikleri lazer gücü, ilerleme hızı ve lazer açısı proses parametrelerine göre değişkenlik göstermektedir. Parametrelerin etkilerini gözlemleyebilmek için Yanıt Yüzey Metodolojisine göre deney tasarımı oluşturularak deneyler gerçekleştirilmiştir. Çekme testi sonucunda kesme kuvveti değerleri elde edilmiştir; kaynak geometrisinde ise kaynak kalitesinde bir kriter olarak incelenen tam birleşme mesafesi ölçülmüştür. Deneysel çıktılar, kesme kuvveti ve birleşme mesafesini tahmin etmede Mamdani yöntemine göre geliştirilen Bulanık Mantık modelinde kullanılmıştır, 27 adet kural tanımlanmıştır. Tahmin sonuçları ve deneysel veriler kıyaslandığında birbiri ile tutarlıdır. Yüzey grafikleri yardımıyla optimum proses parametreleri lazer gücü 2800 W, ilerleme hızı 40 mm/s, lazer açısı 70ᵒ olarak belirlenmiştir.

The original version of this chapter was revised: Author provided figure 5 correction and changes in Abstract have been incorporated.The chapter and book have been updated with the changes.

Lazer kaynak, yüksek enerjiye sahip lazer ışınının hareket ettirilerek kaynak yapılacak yüzeye aktarılması ve malzemelerin ergitilerek birleştirilmesi prensibine dayanır. Bu çalışmada yüksek mukavemetli DP 1200 çelik plakalar, fiber lazer kaynak yöntemi ile bindirme formunda boşluksuz birleştirilmiştir; lazer gücü (2500 W) ve ilerleme hızı (55 mm/s) sabit tutularak lazer açısı (70ᵒ, 80ᵒ, 90ᵒ) değişiminin kaynaklı bağlantıların kaynak dikiş yüzeyi, kaynak geometrisi, kırılma yüzeyleri ve mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Lazer kaynaklı numunele-rin arka yüzeylerinde, ön yüzeylerine göre sıçrama etkilerinin (spatter effect) daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Parametre değerleri aynı ısı girdisi özelinde değerlendirildiğinde lazer açısının, ara seviyede tercih edilmesinden ise düşük (70ᵒ) ya da yüksek seviyede (90ᵒ) olmasının kaynak geometrisi açısından iyi sonuçlar vereceği tespit edil-miştir. Çekme testinde yüksek kuvvet ve nispeten yüksek sayılabilecek yüzde uzama değerleri elde edilmiştir: en yüksek kayma kuvveti 70ᵒ lazer açısına sahip numunede 5,8266 kN olarak elde edilmiştir. Ayrıca kayma kuvveti ile kaynak geometrisinde ölçülmüş olan iki plaka arasındaki EB tam birleşme mesafesi (bonding) değerleri ilişki-lendirilmiştir. Düşük lazer açısı parametresi (70ᵒ) ile üretilen numunelerde yüksek gevrekliğin göstergesi klivaj kırılmalar; yüksek lazer açısı (90ᵒ) ile üretilen numunelerde ise kırılma yüzeyleri sünektir, oluşan çukurlar küçük boyutludur. Lazer açısı parametresinin yüksek olması (90ᵒ) kırılma bölgesinin kaynak merkezinden uzaklaşma-sına ve ITAB bölgesi içerisinde kalmasına neden olmaktadır.

Laser cladding, which is surface modification technology, is based on melting with a laser beam by spraying powder on the base metal and generated by depositing the layers. In this study, the Metco 42C martensitic stainless steel powder material was cladded on the FGS600-3A ductile cast iron used in sheet metal forming molds. The effect of energy input on porosity and microhardness was investigated. The digital image processing method was used for porosity analysis. The energy input had a significant effect on the pore formation. The lower energy input (1.1 kW laser power, 14 mm/s scanning speed) resulted in lower porosity. The cladding thickness varied depending on the scanning speed parameter due to affecting powder efficiency, high thickness was obtained at 6 mm/s low scanning speed. In the upper layer of the cladding, high hardness values were achieved due to the martensitic phase formation. The bottom layers of cladding had lower hardness values because of the tempering of the hard martensitic phases by subsequent cladding processes. Significant increase in hardness at cladding zone was attributed to carbon transfer from the base metal. This remarkable increase in hardness was much higher at lowest energy input (1.1 kW laser power and 14 mm/s scanning speed). However, it is clear that this will increase the risk of crack formation because of brittleness. On the other hand, at the higher energy input, this significant increase in hardness is at a lower level due to rest-austenite formation and excessive annealing with subsequent cladding processes.