Brazing and soldering in the jewellery industry using laser technology - Kallek, Murat (My University, 2009)
KUYUMCULUK ENDÜSTRİSİNDE LAZER TEKNOLOJİSİNİ KULLANARAK LEHİMLEME VE KAYNAK Kuyumculuk sektöründe en sık kullanılan birleştirme yöntemi lehimlemedir. Birleştirilecek bölgede ana metalden daha düşük ergime noktasına sahip olan lehim kullanılarak kapilarite etkisiyle birleştirilir. Kuyumculuk sektörü için diğer bir birleştirme yöntemi son yıllarda önem kazanan lazer kaynağıdır. Lazer kaynağının yüksek güç yoğunluğuyla, lazer ışını kaynak yapılacak bölgeyi eriterek birleştirir. Lazer kaynağı hızlı, güvenilir, küçük ısı tesiri altındaki bölge ve termal distorsiyonu az bir yöntemdir. Bu çalışmada kuyumculuk sektöründe kullanılmak üzere lehimleme ve lazer kaynağı karşılaştırılmıştır. Kaynak çalışmalarında 9, 14, 18 ayar altın alaşımları incelenmiştir. Altın alaşımları lehimleme ve lazer kaynağıyla birleştirilerek, kaynağın mikroyapı, sertlik, kimyasal bileşim ve renk analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmanın sonuçlarına göre, lazer kaynağında kaliteli kaynak bölgesi elde etmek için voltaj, puls zamanı, puls yarıçapı ve frekans en önemli kaynak parametreleridir. Malzeme üzerinde lazer kaynak yapılacak bölge üç geometrik parametreyle ifade edilmektedir. Bunlar; penetrasyon derinliği, ısı tesiri altındaki bölge, dolum hatası yüksekliği. Lazer kaynak parametrelerinin kontrolüyle kaynak bölgesinin geometrisi ve boyutlarının kontrolünün sağlandığı belirlenmiştir. Penetrasyon derinliği, puls yarıçapının sabit olması koşulunda voltaj ve puls zamanın artmasıyla artmakta, kaynak havuzu genişliğiyse sabit voltaj ve puls zamanında puls yarıçapının artmasıyla artmaktadır. Dolum hatası yüksekliği ve ısı tesiri altındaki bölgenin genişliği fazla olursa kaynak işlemi başarısız olmaktadır. Sonuç olarak, farklı renklerdeki 9, 14, 18 ayar altın alaşımlarının optimum lazer kaynak parametreleri belirlenmiştir. Lazer kaynak, diğer tekniklerle karşılaştırıldığında; küçük ısı tesiri altındaki bölge, malzeme üzerine düşük ısı girişi ve kısa kaynak zamanıyla az değerli metal kaybı, düşük kirlenme riski, az porozite, mukavemetli kaynak bölgesi, otomasyona uygunluk, ana metalle renk değişiminin ve kimyasal kompozisyonun az olması gibi avantajları belirlenmiştir.

BRAZING AND SOLDERING IN THE JEWELLERY INDUSTRY USING LASER TECHNOLOGY The most widely used joining method in jewellery is soldering/ brazing. An alloy of lower melting point than base metal is placed between metal parts to be joined. In soldering/ brazing processes the alloy melts and is drawn into the capillary action. Another joining process is laser welding that has assumed a greater importance in recent years. Due to its high power density, laser beam is able to locally melt the interface between two metals. Laser beam has reputation for rapid, precise, small heat affected zone and limited thermal distortion in welding of gold and alloys. In this study, soldering/ brazing commonly used in jewellery industry and laser welding were compared. In the joining experiments, 9K, 14K, 18K gold alloys were used. The gold alloys were joined by laser welding and brazing and the welding, microstructure, hardness, chemical composition, colour of the weld joints were investigated. According to results of this study, in laser welding, voltage, pulse duration, pulse diameter and frequency are the most important welding parameters that influence the quality of joints. Welded joints are characterized by using three geometric parameters: penetration depth, width of heat affected zone and underfill defects. It has been determined that the dimensions and geometry of the laser welded can be controlled by the laser output parameters. Penetration depth is increases with the increase of voltage and pulse duration at constant pulse diameter and, width is increases with the increase of pulse diameter at constant voltage and pulse duration. If the width and underfill defects are too large unsuccessful weld can be obtained. Consequently, the optimum laser weld parameters of different colours 9K, 14K, 18K gold alloys were determined. Compared to other joining techniques, laser welding has numerous advantages such as narrow heat affected zone, low heat input and short welding time, which ensures insignificant losses of precious metals, low contamination risk, lowest porosity, good strength joints, easy of automation, no colour and chemical composition change in weld joints.
Keywords: Kuyumculuk; Lazer