Beberapa Pengetahuan Dasar Tentang Pemotongan Laser

Pada awal tahun 1970an, laser pertama kali digunakan untuk memotong. Dalam produksi industri modern, pemotongan laser lebih banyak digunakan dalam pemrosesan bahan lembaran logam, plastik, kaca, keramik, semikonduktor, tekstil, kayu dan kertas.

Pemotongan laser

Saat sinar laser terfokus menyinari benda kerja, area yang diterangi akan memanas secara tajam hingga melelehkan atau menguapkan material. Setelah sinar laser menembus benda kerja, proses pemotongan dimulai: sinar laser bergerak sepanjang kontur sambil melelehkan material. Aliran jet biasanya digunakan untuk menghilangkan lelehan dari potongan, meninggalkan celah sempit hampir selebar sinar laser terfokus antara bagian potongan dan bingkai.

Pemotongan api

Pemotongan api adalah proses standar untuk memotong baja karbon rendah, menggunakan oksigen sebagai gas pemotongan. Oksigen diberi tekanan hingga 6bar dan dihembuskan ke dalam sayatan. Di sana, logam yang dipanaskan bereaksi dengan oksigen: ia mulai terbakar dan teroksidasi. Reaksi kimia tersebut melepaskan energi dalam jumlah besar (hingga lima kali energi laser) untuk membantu sinar laser dalam melakukan pemotongan.

Pemotongan fusi

Pemotongan leleh adalah proses standar lain yang digunakan saat memotong logam. Ini juga dapat digunakan untuk memotong bahan melebur lainnya, seperti keramik.

Gas nitrogen atau argon digunakan sebagai gas pemotongan, dan tekanan gas 2 hingga 20bar dihembuskan melalui sayatan. Argon dan nitrogen adalah gas inert, yang berarti mereka tidak bereaksi dengan logam cair pada potongan, hanya membuangnya ke dasar. Pada saat yang sama, gas inert dapat melindungi ujung tombak dari oksidasi udara.

Pemotongan udara terkompresi

Udara bertekanan juga dapat digunakan untuk memotong lembaran logam. Tekanan udara hingga 5 hingga 6bar sudah cukup untuk menghilangkan logam cair di sayatan. Karena hampir 80% udara adalah nitrogen, pemotongan udara bertekanan pada dasarnya adalah pemotongan leleh.

Pemotongan dengan bantuan plasma

Jika parameter dipilih dengan benar, awan plasma akan muncul di sayatan pemotongan peleburan berbantuan plasma. Awan plasma terdiri dari uap logam terionisasi dan gas pemotongan terionisasi. Awan plasma menyerap energi laser CO2 dan mengubahnya menjadi benda kerja, memungkinkan lebih banyak energi untuk digabungkan ke benda kerja, dan material meleleh lebih cepat, sehingga menghasilkan pemotongan yang lebih cepat. Oleh karena itu, proses pemotongan ini disebut juga pemotongan plasma berkecepatan tinggi.

Awan plasma sebenarnya transparan dibandingkan dengan laser padat, sehingga pemotongan leleh dengan bantuan plasma hanya dapat dilakukan dengan laser CO2.

Pemotongan gasifikasi

Pemotongan gasifikasi menguapkan material dan meminimalkan efek termal pada material di sekitarnya. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan laser CO2 berkelanjutan untuk memproses bahan dengan penguapan panas rendah dan penyerapan tinggi, seperti film plastik tipis dan bahan tidak meleleh seperti kayu, kertas, dan busa.

Laser berdenyut ultrapendek memungkinkan teknik ini diterapkan pada material lain. Elektron bebas dalam logam menyerap laser dan memanas dengan hebat. Pulsa laser tidak bereaksi dengan partikel cair dan plasma, dan material langsung menyublim, sehingga tidak ada waktu untuk mentransfer energi dalam bentuk panas ke material di sekitarnya. Tidak ada efek termal yang jelas ketika pulsa pikodetik mengikis material, tidak ada peleburan dan pembentukan duri.

Parameter: Sesuaikan prosesnya

Banyak parameter yang mempengaruhi proses pemotongan laser, beberapa di antaranya bergantung pada kinerja teknis laser dan peralatan mesin, sementara parameter lainnya bervariasi.

Derajat polarisasi

Derajat polarisasi menunjukkan berapa persentase sinar laser yang telah diubah. Tingkat polarisasi yang umum adalah sekitar 90%. Ini cukup untuk mendapatkan potongan berkualitas tinggi.

Diameter fokus

Diameter fokus mempengaruhi lebar sayatan dan dapat diubah dengan mengubah panjang fokus cermin fokus. Diameter fokus yang lebih kecil berarti sayatan yang lebih sempit.

Posisi fokus

Posisi fokus menentukan diameter balok dan kepadatan daya pada permukaan benda kerja serta bentuk sayatan.

Kekuatan laser

Kekuatan laser harus disesuaikan dengan jenis pemrosesan, jenis bahan, dan ketebalan. Daya harus cukup tinggi sehingga kepadatan daya pada benda kerja melebihi ambang batas pemesinan.

Modus kerja

Mode kontinu terutama digunakan untuk memotong profil standar material mesin dalam ukuran milimeter hingga sentimeter. Untuk melelehkan perforasi atau menghasilkan profil yang presisi, digunakan laser berdenyut frekuensi rendah.

Kecepatan potong

Kekuatan laser dan kecepatan potong harus cocok satu sama lain. Pemotongan yang terlalu cepat atau terlalu lambat akan mengakibatkan peningkatan kekasaran dan pembentukan duri.

Diameter nosel

Diameter nosel menentukan laju aliran dan bentuk gas yang keluar dari nosel. Semakin tebal bahannya, semakin besar diameter pancaran gasnya, dan dengan demikian, diameter bukaan nosel juga harus diperbesar.

Kemurnian dan tekanan gas

Oksigen dan nitrogen sering digunakan sebagai gas pemotong. Kemurnian dan tekanan gas mempengaruhi efek pemotongan.

Ketika pemotongan api oksigen digunakan, kemurnian gas harus mencapai 99,95%. Semakin tebal pelat baja maka semakin rendah tekanan gas yang digunakan.

Saat menggunakan pemotongan lelehan nitrogen, kemurnian gas harus mencapai 99,995% (idealnya 99,999%), dan tekanan udara yang lebih tinggi diperlukan saat melelehkan dan memotong pelat baja tebal.

Daftar parameter teknis

Pada tahap awal pemotongan laser, pengguna harus menentukan sendiri pengaturan parameter pemrosesan melalui uji coba. Parameter pemesinan yang matang kini disimpan di unit kontrol sistem pemotongan. Untuk setiap jenis dan ketebalan material, terdapat data yang sesuai. Lembar data teknis memungkinkan pengoperasian peralatan pemotongan laser dengan lancar bahkan bagi orang yang tidak terbiasa dengan teknologi ini.

Faktor evaluasi kualitas pemotongan laser

Ada banyak kriteria untuk menentukan kualitas tepi potongan laser. Kriteria seperti bentuk duri, depresi, butiran dapat dinilai dengan mata telanjang; Tegak lurus, kekasaran dan lebar sayatan diukur dengan instrumen khusus. Deposisi material, korosi, area yang terkena panas, dan deformasi juga merupakan faktor penting dalam mengukur kualitas pemotongan laser.

Prospek yang luas

Keberhasilan pemotongan laser yang berkelanjutan sulit dicapai dengan sebagian besar metode pemrosesan lainnya. Tren ini berlanjut hingga saat ini. Di masa depan, prospek penerapan pemotongan laser akan semakin luas.