Karbon Çeliği Fiber Lazer Kesiminde PSA Azot Jeneratörü

Fi­ber la­zer tek­no­lo­ji­sin­de­ki ge­liş­me­ler son on yıl içe­ri­sin­de me­tal iş­le­me sek­tö­rün­de önem­li bir dö­nü­şüm ya­rat­mış­tır. Ar­tan la­zer güç­le­ri sa­ye­sin­de mal­ze­me­ler çok daha yük­sek hız­lar­da, daha dü­şük to­le­ran­slar­la ve daha yük­sek üre­tim ka­pa­si­te­siy­le iş­le­ne­bil­mek­te­dir. Gü­nü­müz­de la­zer sis­tem­le­ri­nin per­for­man­sı­nı be­lir­le­yen en önem­li pa­ra­met­re­ler­den bi­ri­si de yar­dım­cı gaz se­çi­mi­dir. Yar­dım­cı gaz, ke­sim sı­ra­sın­da olu­şan er­gi­miş me­ta­lin ke­sim ka­na­lın­dan uzak­laş­tı­rıl­ma­sı­nı sağ­la­mak­ta, la­zer ışı­nı­nın mal­ze­me ile et­ki­le­şi­mi­ni dü­zen­le­mek­te, olu­şan plaz­ma­yı kon­trol et­mek­te ve ke­sim yü­ze­yi­nin me­ta­lur­jik ya­pı­sı­nı doğ­ru­dan et­ki­le­mek­te­dir. Bu ne­den­le yar­dım­cı ga­zın bi­le­şi­mi, saf­lı­ğı, ba­sın­cı ve de­bi­si ke­sim ka­li­te­si­ni be­lir­le­yen te­mel pro­ses pa­ra­met­re­le­ri ara­sın­da yer al­mak­ta­dır.

Dü­şük kar­bon­lu çe­lik (DKP), la­zer ke­sim­le­rin­de uzun yıl­lar­dır saf ok­si­jen ter­cih edil­mek­te­dir. Bu­nun te­mel ne­de­ni ok­si­je­nin ke­sim mal­ze­me­si ile ek­zo­ter­mik re­ak­si­yo­na gi­re­rek ila­ve ısı oluş­tur­ma­sı­dır. Bu re­ak­si­yon la­zer ta­ra­fın­dan sağ­la­nan ener­ji­ye ek ener­ji ka­zan­dır­dı­ğı için özel­lik­le dü­şük güç­lü la­zer­ler­de önem­li avan­taj sağ­la­mak­ta­dır. An­cak ok­si­jen kul­la­nı­mı­nın bazı önem­li de­za­van­taj­la­rı bu­lun­mak­ta­dır. Ke­sim yü­ze­yin­de olu­şan me­tal ok­sit ta­ba­ka­sı özel­lik­le elek­tros­ta­tik boya uy­gu­la­ma­la­rı ön­ce­sin­de ila­ve yü­zey ha­zır­lı­ğı ge­rek­tir­mek­te­dir. Ay­rı­ca yük­sek ok­si­das­yon ne­de­niy­le yü­zey ka­li­te­si sı­nır­lan­mak­ta ve bazı has­sas uy­gu­la­ma­lar­da ikin­ci bir iş­lem ih­ti­ya­cı doğ­mak­ta­dır. Fi­ber la­zer güç­le­ri­nin 6 kW, 10 kW ve hat­ta 20 kW se­vi­ye­le­ri­ne ulaş­ma­sıy­la bir­lik­te ke­sim me­ka­niz­ma­sı önem­li öl­çü­de de­ğiş­miş­tir. Ar­tık kes­me iş­le­mi yal­nız­ca ek­zo­ter­mik re­ak­si­yo­na ba­ğım­lı de­ğil­dir. La­zer ta­ra­fın­dan sağ­la­nan yük­sek ener­ji sa­ye­sin­de er­gi­yen me­ta­lin yük­sek ba­sınç­lı gaz akı­şı ile ke­sim ka­na­lın­dan uzak­laş­tı­rıl­ma­sı çok daha et­kin hale gel­miş­tir. Bu du­rum, dü­şük kar­bon­lu çe­li­ğin ke­si­min­de yar­dım­cı gaz se­çi­min­de yeni yak­la­şım­la­rın or­ta­ya çık­ma­sı­na ne­den ol­muş­tur.

Son yıl­lar­da özel­lik­le ince ve orta ka­lın­lık­ta­ki dü­şük kar­bon­lu çe­lik­le­rin ke­si­min­de azot-ok­si­jen ka­rı­şım gaz­la­rı (Mix Gaz) gi­de­rek daha yay­gın kul­la­nıl­mak­ta­dır. Kon­trol­lü mik­tar­da ok­si­jen içe­ren bu gaz­lar, saf ok­si­je­nin oluş­tur­du­ğu yo­ğun ok­si­das­yo­nu azal­tır­ken ke­sim hı­zı­nın ko­run­ma­sı­na hat­ta art­ma­sı­na da kat­kı sağ­la­mak­ta­dır. Böy­le­ce daha dü­şük ça­pak olu­şu­mu, daha te­miz ke­sim yü­ze­yi ve daha yük­sek üre­tim ka­pa­si­te­si aynı pro­ses içe­ri­sin­de elde edi­le­bil­mek­te­dir. Gü­nü­müz­de kul­la­nı­lan mix gaz sis­tem­le­ri ço­ğun­luk­la ma­ni­folt­lar­dan sağ­la­nan gaz ha­lin­de­ki saf azot ile saf ok­si­je­nin gaz mik­ser­le­rin­de has­sas oran­lar­da ka­rış­tı­rıl­ma­sı esa­sı­na da­yan­mak­ta­dır. Bu yön­tem tek­nik ola­rak ba­şa­rı­lı ol­mak­la bir­lik­te iki ayrı gaz bes­le­me hat­tı, gaz mik­se­ri, sü­rek­li ka­lib­ras­yon, gaz lo­jis­ti­ği ve yük­sek ilk ya­tı­rım ma­li­ye­ti ge­rek­tir­mek­te­dir. Özel­lik­le yük­sek tü­ke­tim­li la­zer ke­sim te­sis­le­rin­de bu sis­tem­ler önem­li iş­let­me ma­li­yet­le­ri oluş­tur­mak­ta­dır.

Dü­şük Kar­bon­lu Çe­lik La­zer Ke­sim Sis­tem­le­rin­de PSA Azot Je­ne­ra­tö­rü

PSA (Pres­su­re Swing Ad­sorp­ti­on) tek­no­lo­ji­si ile ça­lı­şan azot je­ne­ra­tör­le­ri %95–99,999 ara­sın­da de­ği­şen saf­lık­lar­da azot üre­te­bil­mek­te­dir. Dü­şük kar­bon­lu çe­li­ğin ke­sim uy­gu­la­ma­la­rın­da kul­la­nı­lan yak­la­şık %95–%98 saf­lık se­vi­ye­le­rin­de üre­ti­len ka­rı­şım gazı kom­po­zis­yo­nu PSA ile doğ­ru­dan sağ­la­na­bi­lir. PSA Azot je­ne­ra­tör­le­ri ile üre­ti­len azo­tun ka­lan kıs­mı bü­yük oran­da ok­si­jen­den oluş­mak­ta­dır. At­mos­fe­rik ha­va­da yak­la­şık %0,93 ora­nın­da bu­lu­nan ar­gon ise PSA pro­se­si so­nun­da ürün gazı içe­ri­sin­de ben­zer se­vi­ye­ler­de kal­mak­ta­dır. Ar­gon inert ya­pı­sı ne­de­niy­le la­zer ke­sim re­ak­si­yo­nu­na ka­tıl­ma­dı­ğın­dan pro­ses per­for­man­sı­nı olum­suz et­ki­le­me­mek­te­dir. Do­la­yı­sıy­la yak­la­şık %95–98 saf­lık­ta ça­lı­şan bir PSA azot je­ne­ra­tö­rü, ila­ve gaz mik­se­ri kul­la­nıl­mak­sı­zın dü­şük kar­bon çe­li­ğin ke­si­min­de ih­ti­yaç du­yu­lan gaz ka­rı­şı­mı­nı do­ğal ola­rak sağ­la­ya­bil­mek­te­dir. Böy­le­ce kri­yo­je­nik veya ma­ni­folt­lar­da azot de­po­la­ma, gaz mik­se­ri ya­tı­rı­mı ve iki ayrı ga­zın has­sas oran­lar­da ka­rış­tı­rıl­ma­sı ge­rek­si­ni­mi or­ta­dan kalk­mak­ta­dır. Sis­tem yal­nız­ca ba­sınç­lı hava, uy­gun fil­tre­le­me, ku­rut­ma ve PSA azot je­ne­ra­tö­rü ile ça­lı­şa­bil­mek­te­dir.

PSA azot je­ne­ra­tör­le­rin­de, sis­te­me gi­ren at­mos­fe­rik hava yak­la­şık %78 azot, %21 ok­si­jen, %0,93 ar­gon ve çok dü­şük oran­lar­da di­ğer gaz­lar­dan oluş­mak­ta­dır. Ba­sınç­lı hava, kar­bon mo­le­kü­ler elek (Car­bon Mo­le­cu­lar Si­e­ve-CMS) içe­ri­si­ne gön­de­ril­di­ğin­de ok­si­jen mo­le­kül­le­ri ad­sor­pla­nır ve tank çı­kı­şın­da azot ora­nı yük­se­lir­ken ok­si­jen ora­nı dü­şer. PSA sis­tem­le­rin­de, azot saf­lı­ğı ta­ma­men pro­ses ih­ti­ya­cı­na göre ayar­la­na­bil­mek­te­dir. Saf­lık yük­sel­dik­çe üre­tim de­bi­si aza­lır­ken, saf­lık dü­şü­rül­dü­ğün­de aynı je­ne­ra­tör­den çok daha yük­sek gaz de­bi­le­ri elde edi­le­bil­mek­te­dir. Dü­şük kar­bon­lu çe­li­ğin ke­si­min­de önem­li olan, is­te­nen ke­sim me­ka­niz­ma­sı­nı sağ­la­ya­cak op­ti­mum gaz kom­po­zis­yo­nu­nun oluş­tu­rul­ma­sı­dır.

Yak­la­şık %95 azot saf­lı­ğın­da ça­lı­şan bir PSA azot je­ne­ra­tö­rün­den elde edi­len ürün ga­zı­nın ti­pik bi­le­şi­mi aşa­ğı­da­ki gi­bi­dir:

Bu gaz kom­po­zis­yo­nu in­ce­len­di­ğin­de, ürün ga­zı­nın ka­lan kıs­mı­nın bü­yük oran­da ok­si­jen­den oluş­tu­ğu gö­rül­mek­te­dir. Baş­ka bir ifa­dey­le PSA azot je­ne­ra­tö­rü, ila­ve bir gaz mik­se­ri kul­la­nıl­mak­sı­zın dü­şük kar­bon­lu çe­li­ğin la­zer ke­si­min­de kul­la­nı­lan bir­çok azot-ok­si­jen ka­rı­şım ga­zı­na ol­duk­ça ya­kın bir gaz bi­le­şi­mi üret­mek­te­dir. Bu­ra­da dik­kat edil­me­si ge­re­ken önem­li nok­ta ar­go­nun dav­ra­nı­şı­dır. Ar­gon kim­ya­sal ola­rak inert bir gaz­dır ve la­zer ke­si­mi sı­ra­sın­da re­ak­si­yo­na gir­mez. Yak­la­şık %1 se­vi­ye­sin­de­ki ar­go­nun ke­sim ka­li­te­si üze­rin­de be­lir­gin bir olum­suz et­ki­si bu­lun­ma­mak­ta­dır. Ak­si­ne bir­çok en­düs­tri­yel ko­ru­yu­cu gaz uy­gu­la­ma­sın­da inert özel­li­ği ne­de­niy­le ter­cih edi­len gaz­lar­dan bi­ri­dir. Do­la­yı­sıy­la PSA ürün ga­zın­da­ki ar­gon mik­ta­rı, dü­şük kar­bon­lu çe­li­ğin la­zer ke­sim pro­se­si açı­sın­dan her­han­gi bir de­za­van­taj oluş­tur­ma­mak­ta­dır.

Bu ça­lış­ma­nın ama­cı; dü­şük kar­bon­lu çe­li­ğin la­zer ke­sim pro­se­sin­de, ge­le­nek­sel saf ok­si­jen kul­la­nı­mı ile PSA tek­no­lo­ji­siy­le ye­rin­de üre­ti­len yak­la­şık %95-98 saf­lık­ta­ki azot ga­zı­nın ke­sim per­for­man­sla­rı­nı de­ney­sel ola­rak kar­şı­laş­tır­mak­tır. Bu doğ­rul­tu­da, kla­sik bir gaz ka­rış­tır­ma alt­ya­pı­sı­na ih­ti­yaç du­yul­mak­sı­zın, PSA azot je­ne­ra­tö­rü des­tek­li ke­sim­le­rin tek­nik ve ope­ras­yo­nel açı­lar­dan uy­gu­la­na­bi­lir­li­ği kap­sam­lı bir şe­kil­de de­ğer­len­di­ril­miş­tir.

2. De­ney­sel Ça­lış­ma

Ça­lış­ma kap­sa­mın­da, dü­şük kar­bon­lu çe­li­ğin la­zer ke­si­min­de ge­le­nek­sel saf ok­si­jen kul­la­nı­mı ile PSA tek­no­lo­ji­si kul­la­nı­la­rak ye­rin­de üre­ti­len yak­la­şık %95-98 saf­lık­ta­ki azot ga­zı­nın ke­sim per­for­man­sla­rı kar­şı­laş­tı­rıl­mış­tır. Amaç, PSA azot je­ne­ra­tö­rün­den elde edi­len ga­zın kar­bon çe­li­ği ke­si­min­de ok­si­je­ne göre avan­taj­lı ola­rak kul­la­nı­lan ve azot ve ok­si­jen ma­ni­folt­la­rın­dan alı­nan gaz­la­rın be­lir­li olan­lar­da gaz mik­ser­le­rin­de ka­rış­tı­rıl­ma­sı ile elde edi­len ka­rı­şım gaz­la­rı­na al­ter­na­tif oluş­tu­rup oluş­tu­ra­ma­ya­ca­ğı­nı de­ğer­len­dir­mek­tir.

De­ney­ler, Mikropor üre­tim te­si­sin­de bu­lu­nan 4 kW gü­cün­de­ki fi­ber la­zer ke­sim tez­gâ­hın­da ger­çek­leş­ti­ril­miş­tir (Şe­kil 1). Tüm de­ney­ler­de la­zer gücü, odak nok­ta­sı, nozz­le tipi, odak me­sa­fe­si, ke­sim yolu ve di­ğer ma­ki­ne pa­ra­met­re­le­ri sa­bit tu­tu­la­rak sa­de­ce yar­dım­cı gaz de­ğiş­ti­ri­lip kar­şı­laş­tır­ma­lı so­nuç­lar elde edil­miş­tir. Böy­le­ce elde edi­len far­klı­lık­la­rın yal­nız­ca kul­la­nı­lan gaz kom­po­zis­yo­nun­dan kay­nak­lan­ma­sı sağ­lan­mış­tır.

De­ney nu­mu­ne­si ola­rak en­düs­tri­de yay­gın şe­kil­de DKP sac ola­rak bi­li­nen EN 10025 stan­dar­dın­da­ki S235 ka­li­te dü­şük kar­bon­lu çe­lik ter­cih edil­miş­tir. De­ney­ler 3 mm ve 4 mm sac ka­lın­lık­la­rın­da ger­çek­leş­ti­ri­le­rek far­klı ke­sim şart­la­rın­da­ki per­for­mans de­ğer­len­di­ril­miş­tir. Saf ok­si­jen kul­la­nı­lan de­ney­ler­de gaz doğ­ru­dan ma­ni­fold sis­te­min­den la­zer tez­gâ­hı­na bes­len­miş­tir.

De­ney­ler­de kul­la­nı­lan sis­tem; kom­pre­sör, ön fil­tre­ler, so­ğut­ma­lı tip ku­ru­tu­cu, has­sas fil­tre­ler, PSA azot je­ne­ra­tö­rü ve yük­sek ba­sınç ih­ti­ya­cı­nı kar­şı­la­yan bo­os­ter üni­te­sin­den oluş­mak­ta­dır. Üre­ti­len gaz her­han­gi bir ha­ri­ci gaz mik­se­ri kul­la­nıl­mak­sı­zın doğ­ru­dan la­zer ke­sim sis­te­mi­ne ve­ril­miş­tir. Böy­le­ce saha ko­şul­la­rın­da uy­gu­la­na­bi­le­cek en ba­sit ve en eko­no­mik sis­tem kon­fi­gü­ras­yo­nu oluş­tu­rul­muş­tur.

Şe­kil 2’de de­ney­ler­de kul­la­nı­lan gaz bes­le­me sis­te­mi­nin şe­ma­tik gös­te­ri­mi ve­ril­miş­tir;

Bu sis­tem­de gaz üre­ti­mi­nin ta­ma­mı iş­let­me içe­ri­sin­de ger­çek­leş­ti­ril­miş olup kri­yo­je­nik azot tan­kı, gaz mik­se­ri veya ila­ve gaz ka­rış­tır­ma ekip­ma­nı kul­la­nıl­ma­mış­tır. PSA je­ne­ra­tö­rü %97 azot saf­lı­ğın­da ça­lış­tı­rıl­mış­tır. Bu ça­lış­ma nok­ta­sın­da elde edi­len ürün gazı yak­la­şık ola­rak %97 azot, %2 ci­va­rın­da ok­si­jen ve yak­la­şık %1 ar­gon­dan oluş­mak­ta­dır. De­ney­ler­de aşa­ğı­da­ki per­for­mans kri­ter­le­ri de­ğer­len­di­ril­miş­tir:

Ke­sim son­ra­sın­da tüm nu­mu­ne­ler in­ce­len­miş, ke­sim yü­zey­le­ri gör­sel ola­rak kar­şı­laş­tı­rıl­mış ve ke­sim sü­re­le­ri ka­yıt al­tı­na alın­mış­tır. Aynı za­man­da ope­ra­tör göz­lem­le­ri de de­ğer­len­dir­me­ye da­hil edi­le­rek pro­ses ka­rar­lı­lı­ğı ana­liz edil­miş­tir. Bu ça­lış­ma kap­sa­mın­da amaç sa­de­ce iki far­klı ga­zın ke­sim hı­zı­nı kar­şı­laş­tır­mak de­ğil­dir. Aynı za­man­da kar­bon çe­li­ği la­zer ke­si­min­de kul­la­nı­lan kla­sik gaz mik­se­ri alt­ya­pı­sı­nın ye­ri­ne PSA tek­no­lo­ji­si ile ye­rin­de gaz üre­ti­mi­nin uy­gu­la­na­bi­lir­li­ği­ni de­ğer­len­dir­mek­tir. Bu ne­den­le de­ney­sel so­nuç­lar yal­nız­ca ke­sim per­for­man­sı açı­sın­dan de­ğil, sis­tem iş­let­me ko­lay­lı­ğı ve ma­li­ye­ti ba­kı­mın­dan da ana­liz edil­miş­tir.

3. De­ney­sel So­nuç­lar ve Tek­nik De­ğer­len­dir­me

3.1. DKP Sac Ke­sim So­nuç­la­rı (3 mm)

İlk ola­rak 3 mm ka­lın­lı­ğın­da­ki DKP sac nu­mu­ne­le­ri üze­rin­de de­ney­ler ger­çek­leş­ti­ril­miş­tir. La­zer gücü, op­tik ayar­lar ve ke­sim pa­ra­met­re­le­ri ko­ru­na­rak sa­de­ce yar­dım­cı gaz de­ğiş­ti­ril­miş­tir. Böy­le­ce elde edi­len per­for­mans far­klı­lık­la­rı­nın doğ­ru­dan gaz kom­po­zis­yo­nun­dan kay­nak­lan­ma­sı sağ­lan­mış­tır.
So­nuç ola­rak ke­sim yü­zey ka­li­te­le­ri kar­şı­laş­tı­rıl­dı­ğın­da her iki ke­sim­de de te­miz, ça­pak­sız yü­zey­ler elde edil­miş­tir.
De­ney so­nuç­la­rı­na göre 3 mm DKP sac nu­mu­ne­sin­de PSA azot je­ne­ra­tö­rü kul­la­nı­la­rak ger­çek­leş­ti­ri­len ke­sim iş­le­mi, saf ok­si­jen ile ya­pı­lan ke­si­me göre %60 ora­nın­da daha kısa sü­re­de ta­mam­lan­mış­tır. Bu so­nuç, özel­lik­le seri üre­tim ya­pan iş­let­me­ler açı­sın­dan üre­tim ka­pa­si­te­si­ni doğ­ru­dan ar­tı­ra­bi­le­cek önem­li bir ka­za­nım ola­rak de­ğer­len­di­ril­mek­te­dir. Ke­sil­miş nu­mu­ne gör­sel­le­ri Şe­kil 3’te ve­ril­miş­tir.

3.2. DKP Sac Ke­sim So­nuç­la­rı (4 mm)

Mal­ze­me ka­lın­lı­ğı­nın 4 mm ile ya­pı­lan ke­sim­ler­de la­zer gücü, op­tik ayar­lar ve ke­sim pa­ra­met­re­le­ri ko­ru­na­rak sa­de­ce yar­dım­cı gaz de­ğiş­ti­ril­miş­tir. Böy­le­ce elde edi­len per­for­mans far­klı­lık­la­rı­nın doğ­ru­dan gaz kom­po­zis­yo­nun­dan kay­nak­lan­ma­sı sağ­lan­mış­tır. Hem saf ok­si­jen, hem %97 saf­lık­ta­ki azot için kar­şı­laş­tır­ma ya­pıl­dı­ğın­da her iki ke­sim­de de alt yü­zey­de olu­şan ça­pak mik­ta­rı mi­ni­mum se­vi­ye­de kal­mış, ke­sim ke­nar­la­rı düz­gün oluş­muş­tur an­cak %97 saf­lık­ta azot ile ke­sim­de ke­sim sü­re­si saf ok­si­jen kul­la­nı­lan sis­te­me göre önem­li öl­çü­de azal­mış­tır.

De­ney so­nuç­la­rı, 4 mm DKP sac ke­si­min­de PSA azot je­ne­ra­tö­rü kul­la­nı­lan sis­te­min yak­la­şık %60 ora­nın­da za­man avan­ta­jı sağ­la­dı­ğı­nı gös­ter­mek­te­dir. Bu oran, la­zer ke­sim pro­ses­le­rin­de yal­nız­ca yar­dım­cı gaz de­ği­şi­miy­le elde edi­le­bi­le­cek ol­duk­ça yük­sek bir ke­sim per­for­man­sı ar­tı­şı­na işa­ret et­mek­te­dir. Ke­sil­miş nu­mu­ne gör­sel­le­ri Şe­kil 4’te ve­ril­miş­tir. 

4. PSA Azot Je­ne­ra­tö­rü Kul­la­nı­mı­nın En­düs­tri­yel Avan­taj­la­rı

Gaz Mik­ser­ler kul­la­nı­lan kar­bon çe­li­ği la­zer ke­sim te­sis­le­rin­de gaz alt­ya­pı­sı; kri­yo­je­nik azot tan­kı, ok­si­jen ma­ni­fol­du, gaz mik­se­ri, ba­sınç re­gü­la­tör­le­ri, debi kon­trol ekip­man­la­rı ve gaz ka­rı­şı­mı­nın sü­rek­li doğ­ru­lan­ma­sı­nı sağ­la­yan ila­ve sis­tem­ler­den oluş­mak­ta­dır. Bu yapı ilk ya­tı­rım ma­li­ye­ti­ni ar­tır­dı­ğı gibi ba­kım ih­ti­ya­cı­nı da yük­selt­mek­te­dir.

Ye­rin­de PSA azot je­ne­ra­tör­le­ri ile azo­tun üre­ti­lip kul­la­nıl­ma­sı ile bir­lik­te sis­tem önem­li öl­çü­de sa­de­leş­mek­te­dir. Kom­pre­sör, uy­gun fil­tre­le­me sis­te­mi, hava ku­ru­tu­cu­su, PSA azot je­ne­ra­tö­rü ve bo­os­ter üni­te­si ile kar­bon çe­li­ği la­zer ke­si­mi için ge­rek­li gaz doğ­ru­dan üre­ti­le­bil­mek­te­dir. İla­ve gaz mik­se­ri, kri­yo­je­nik azot de­po­la­ma­sı ve ka­rı­şım kon­trol ekip­man­la­rı­na ih­ti­yaç du­yul­ma­mak­ta­dır. Bu yak­la­şım iş­let­me­le­re aşa­ğı­da­ki avan­taj­la­rı sağ­la­mak­ta­dır:

Özel­lik­le yük­sek üre­tim hac­mi­ne sa­hip la­zer ke­sim te­sis­le­rin­de bu avan­taj­lar, yal­nız­ca gaz ma­li­yet­le­rin­de de­ğil; üre­tim plan­la­ma­sı, ba­kım yö­ne­ti­mi ve pro­ses gü­ve­ni­lir­li­ği açı­sın­dan da önem­li kat­kı­lar sağ­la­mak­ta­dır.

5. So­nuç­lar ve Sek­tö­rel Öne­ri­ler

Bu ça­lış­ma kap­sa­mın­da, kar­bon çe­li­ği la­zer ke­si­min­de ge­le­nek­sel saf ok­si­jen kul­la­nı­mı­na al­ter­na­tif ola­rak PSA tek­no­lo­ji­si ile ye­rin­de üre­ti­len yak­la­şık %97 saf­lık­ta­ki azot ga­zı­nın kul­la­nı­la­bi­lir­li­ği de­ney­sel ola­rak araş­tı­rıl­mış­tır. Ça­lış­ma so­nu­cun­da yal­nız­ca ke­sim per­for­man­sı de­ğil, gaz bes­le­me sis­te­mi­nin mi­ma­ri­si, ya­tı­rım ma­li­ye­ti ve iş­let­me sü­rek­li­li­ği açı­sın­dan da önem­li ka­za­nım­lar elde edil­miş­tir.

De­ney­ler, PSA azot je­ne­ra­tö­rün­den elde edi­len ürün ga­zı­nın kar­bon çe­li­ği la­zer ke­si­min­de yük­sek per­for­mans gös­te­re­bil­di­ği­ni or­ta­ya koy­muş­tur. 3 mm ve 4 mm DKP sac nu­mu­ne­le­rin­de ger­çek­leş­ti­ri­len ke­sim­ler­de, saf ok­si­jen ile ya­pı­lan uy­gu­la­ma­la­ra kı­yas­la %60 daha kısa ke­sim sü­re­le­ri elde edil­miş­tir.

%90-94 saf­lık de­ğe­ri ara­lı­ğın­da ya­pı­lan de­ne­me­ler­de ise, ok­si­je­ne göre ke­sim hı­zı­nın %30 daha iyi ol­du­ğu gö­rül­müş­tür. Bu du­rum­da dü­şük kar­bon çe­li­ği la­zer ke­sim uy­gu­la­ma­la­rın­da kul­la­nıl­ma­sı uy­gun olan op­ti­mum saf­lık ara­lı­ğı­nın %95-%98 ol­du­ğu doğ­ru­lan­mış­tır.  

Ça­lış­ma­nın en önem­li çık­tı­la­rın­dan biri ise, yak­la­şık %95–98 saf­lık­ta ça­lı­şan PSA azot je­ne­ra­tör­le­rin­den elde edi­len ürün ga­zı­nın do­ğal gaz kom­po­zis­yo­nu­dur. Böy­le­ce ürün gazı, kar­bon çe­li­ği la­zer ke­si­min­de kul­la­nı­lan bir­çok azot-ok­si­jen ka­rı­şım ga­zı­na ben­zer bir kom­po­zis­yon sun­mak­ta­dır. Bu du­rum, kar­bon çe­li­ği la­zer ke­si­min­de kul­la­nı­lan ge­le­nek­sel gaz mik­se­ri yak­la­şı­mı­nın ye­ni­den de­ğer­len­di­ril­me­si ge­rek­ti­ği­ni gös­ter­mek­te­dir.

Kla­sik sis­tem­ler­de yük­sek saf­lık­ta kri­yo­je­nik azot ve saf ok­si­jen ayrı ayrı te­min edil­mek­te, bu gaz­lar gaz mik­ser­le­rin­de is­te­ni­len oran­lar­da ka­rış­tı­rı­la­rak ke­sim sis­te­mi­ne gön­de­ril­mek­te­dir. Bu yak­la­şım tek­nik ola­rak ba­şa­rı­lı ol­mak­la bir­lik­te; yük­sek ilk ya­tı­rım ma­li­ye­ti, iki ayrı gaz alt­ya­pı­sı, gaz mik­se­ri, debi kon­trol ekip­man­la­rı, ka­lib­ras­yon ih­ti­ya­cı ve dış gaz te­da­ri­ki­ne ba­ğım­lı­lık gibi ila­ve ma­li­yet­le­ri be­ra­be­rin­de ge­tir­mek­te­dir. PSA tek­no­lo­ji­si ile ça­lı­şan ye­rin­de gaz üre­tim sis­tem­le­rin­de ise aynı pro­ses çok daha sade bir alt­ya­pı ile ger­çek­leş­ti­ri­le­bil­mek­te­dir. Böy­le­ce gaz mik­se­ri, kri­yo­je­nik azot tan­kı ve bun­la­ra bağ­lı yar­dım­cı ekip­man­la­rın bü­yük bö­lü­mü sis­tem­den çı­ka­rı­la­bil­mek­te­dir.

Ye­rin­de gaz üre­ti­mi­nin sağ­la­dı­ğı avan­taj­lar yal­nız­ca ilk ya­tı­rım ma­li­yet­le­riy­le sı­nır­lı de­ğil­dir. Sü­rek­li gaz lo­jis­ti­ği­nin or­ta­dan kalk­ma­sı, tüp veya sıvı gaz de­ği­şim­le­ri­nin ge­rek­me­me­si, pro­se­sin dış te­da­rik zin­ci­rin­den ba­ğım­sız hâle gel­me­si ve aynı gaz ka­li­te­si­nin sü­rek­li ko­ru­na­bil­me­si üre­tim sü­rek­li­li­ği açı­sın­dan önem­li ka­za­nım­lar sağ­la­mak­ta­dır. Özel­lik­le yük­sek üre­tim hac­mi­ne sa­hip te­sis­ler­de bu yak­la­şım, top­lam sa­hip olma ma­li­ye­ti­ni (To­tal Cost of Ow­ners­hip-TCO) azal­tır­ken pro­ses gü­ve­ni­lir­li­ği­ni de ar­tır­mak­ta­dır.

So­nuç ola­rak, Mikropor ta­ra­fın­dan ge­liş­ti­ri­len yük­sek ba­sınç­lı PSA azot je­ne­ra­tö­rü çö­züm­le­ri, kar­bon çe­li­ği la­zer ke­sim uy­gu­la­ma­la­rı için yal­nız­ca ye­rin­de gaz üre­ti­mi sağ­la­yan bir ekip­man de­ğil, aynı za­man­da gaz mik­se­ri ih­ti­ya­cı­nı or­ta­dan kal­dı­ran bü­tün­le­şik bir pro­ses çö­zü­mü sun­mak­ta­dır. İş­let­me­ler, tek bir sis­tem üze­rin­den ih­ti­yaç duy­duk­la­rı gaz kom­po­zis­yo­nu­nu sü­rek­li ve gü­ve­ni­lir şe­kil­de üre­te­bil­mek­te; böy­le­ce ya­tı­rım ma­li­yet­le­ri­ni dü­şü­rür­ken üre­tim ve­rim­li­li­ği­ni ar­tı­ra­bil­mek­te­dir.

Mikropor Ar-Ge Mü­dür­lü­ğü