Laser pertama kali digunakan untuk memotong pada tahun 1970-an. Di lini produksi industri modern, pemotongan laser lebih banyak digunakan dalam lembaran logam, plastik, kaca, keramik, semikonduktor, tekstil, kayu dan kertas, serta pemrosesan bahan lainnya.
Dalam beberapa tahun ke depan, penerapan pemotongan laser di bidang permesinan presisi dan permesinan mikro juga akan mencapai pertumbuhan yang substansial.
Pemotongan Laser
Ketika sinar laser terfokus mengenai benda kerja, suhu area yang disinari akan meningkat tajam untuk melelehkan atau menguapkan material. Setelah sinar laser menembus benda kerja, proses pemotongan dimulai: sinar laser bergerak sepanjang garis kontur sambil melelehkan material. Biasanya semburan udara digunakan untuk meniup lelehan dari sayatan, meninggalkan celah sempit antara bagian yang dipotong dan bingkai pelat, yang hampir selebar sinar laser terfokus.
Pemotongan Api
Pemotongan api adalah proses standar yang digunakan saat memotong baja ringan, menggunakan oksigen sebagai gas pemotongan. Oksigen diberi tekanan hingga 6 bar kemudian ditiupkan ke dalam sayatan. Di sana, logam yang dipanaskan bereaksi dengan oksigen: mulai terbakar dan teroksidasi. Reaksi kimia melepaskan sejumlah besar energi (hingga lima kali energi laser) untuk membantu sinar laser dalam pemotongan.
Pemotongan Fusi
Pemotongan lelehan adalah proses standar lain yang digunakan saat memotong logam. Ini juga dapat digunakan untuk memotong bahan melebur lainnya, seperti keramik.
Nitrogen atau argon digunakan sebagai gas pemotong, dan gas dengan tekanan 2-20 bar dihembuskan melalui sayatan. Argon dan nitrogen adalah gas inert, yang berarti bahwa mereka tidak bereaksi dengan logam cair di sayatan, tetapi hanya meniupnya ke bawah. Pada saat yang sama, gas inert dapat melindungi ujung tombak dari oksidasi udara.
Pemotongan Udara Terkompresi
Udara bertekanan juga dapat digunakan untuk memotong pelat tipis. Tekanan udara hingga 5-6 bar sudah cukup untuk menerbangkan logam cair di sayatan. Karena hampir 80% dari udara adalah nitrogen, pemotongan udara terkompresi pada dasarnya adalah pemotongan fusi.
Pemotongan Berbantuan Plasma
Jika parameter dipilih dengan benar, awan plasma akan muncul dalam sayatan peleburan dan pemotongan yang dibantu plasma. Awan plasma terdiri dari uap logam terionisasi dan gas pemotongan terionisasi. Awan plasma menyerap energi laser CO2 dan mengubahnya menjadi benda kerja, sehingga lebih banyak energi yang digabungkan ke benda kerja, dan material akan meleleh lebih cepat, menghasilkan pemotongan yang lebih cepat. Oleh karena itu, proses pemotongan ini disebut juga pemotongan plasma berkecepatan tinggi.
Awan plasma sebenarnya transparan terhadap laser padat, sehingga peleburan dan pemotongan dengan bantuan plasma hanya dapat menggunakan laser CO2.
Pemotongan Penguapan
Pemotongan penguapan menguapkan material, meminimalkan efek termal pada material di sekitarnya sebanyak mungkin. Efek di atas dapat dicapai dengan menggunakan pemrosesan laser CO2 berkelanjutan untuk menguapkan bahan dengan panas rendah dan daya serap tinggi, seperti film plastik tipis dan bahan yang dapat meresap seperti kayu, kertas, dan busa.
Laser pulsa ultrashort memungkinkan teknologi ini untuk diterapkan pada bahan lain. Elektron bebas dalam logam menyerap laser dan memanas dengan hebat. Pulsa laser tidak bereaksi dengan partikel cair dan plasma, bahan langsung menyublim, dan tidak ada waktu untuk mentransfer energi ke bahan di sekitarnya dalam bentuk panas. Ketika pulsa picosecond mengikis material, tidak ada efek termal yang jelas, tidak ada peleburan dan pembentukan duri.
Parameter: sesuaikan proses pemrosesan
Banyak parameter yang mempengaruhi proses pemotongan laser, beberapa bergantung pada kinerja teknis laser dan peralatan mesin, sementara yang lain bervariasi.
Derajat Polarisasi
Derajat polarisasi menunjukkan berapa persen sinar laser yang diubah. Tingkat khas polarisasi umumnya sekitar 90%. Ini cukup untuk pemotongan berkualitas tinggi.
Diameter Fokus
Diameter fokus mempengaruhi lebar sayatan, dan diameter fokus dapat diubah dengan mengubah panjang fokus lensa pemfokusan. Diameter fokus yang lebih kecil berarti sayatan yang lebih sempit.
Posisi Fokus
Posisi fokus menentukan diameter balok dan rapat daya pada permukaan benda kerja dan bentuk sayatan.
Kekuatan Laser
Kekuatan laser harus sesuai dengan jenis pemrosesan, jenis material, dan ketebalan. Daya harus cukup tinggi sehingga kerapatan daya pada benda kerja melebihi ambang pemrosesan.
Modus operasi
Mode kontinu terutama digunakan untuk memotong kontur standar logam dan plastik dari ukuran milimeter ke sentimeter. Untuk mencairkan perforasi atau menghasilkan kontur yang tepat, laser berdenyut frekuensi rendah digunakan.
Kecepatan memotong
Kekuatan laser dan kecepatan potong harus cocok satu sama lain. Kecepatan potong yang terlalu cepat atau terlalu lambat akan mengakibatkan peningkatan kekasaran dan pembentukan duri.
Diameter Nosel
Diameter nosel menentukan aliran dan bentuk gas yang dikeluarkan dari nosel. Semakin tebal bahan, semakin besar diameter pancaran gas, dan dengan demikian, semakin besar diameter nosel.
Kemurnian dan Tekanan Gas
Oksigen dan nitrogen sering digunakan sebagai gas pemotong. Kemurnian dan tekanan udara mempengaruhi efek pemotongan.
Saat menggunakan pemotongan api oksigen, kemurnian gas harus mencapai 99,95%. Semakin tebal pelat baja, semakin rendah tekanan gas yang digunakan.
Saat menggunakan nitrogen untuk peleburan dan pemotongan, kemurnian gas harus mencapai 99,995% (idealnya 99,999%), dan tekanan udara yang lebih tinggi diperlukan untuk melelehkan dan memotong pelat baja tebal.
Lembar Data Teknis
Pada tahap awal pemotongan laser, pengguna harus memutuskan sendiri pengaturan parameter pemrosesan melalui operasi percobaan. Sekarang, parameter pemrosesan matang disimpan di perangkat kontrol sistem pemotongan. Untuk setiap jenis dan ketebalan material, ada data yang sesuai. Tabel parameter teknis memungkinkan mereka yang tidak terbiasa dengan teknologi ini untuk mengoperasikan peralatan pemotongan laser dengan lancar.
Faktor Evaluasi Kualitas Pemotongan Laser
Ada banyak kriteria untuk menilai kualitas tepi potong laser. Standar seperti bentuk duri, depresi, dan butiran dapat dinilai dengan mata telanjang; vertikalitas, kekasaran dan lebar potongan perlu diukur dengan instrumen khusus. Deposisi material, korosi, area yang terkena panas dan deformasi juga merupakan faktor penting untuk mengukur kualitas pemotongan laser.
Prospek Luas
Keberhasilan pemotongan laser yang berkelanjutan melampaui sebagian besar perusahaan lain. Tren ini berlanjut hingga hari ini. Di masa depan, prospek aplikasi pemotongan laser akan semakin luas.
Pemotongan Laser
Ketika sinar laser terfokus mengenai benda kerja, suhu area yang disinari akan meningkat tajam untuk melelehkan atau menguapkan material. Setelah sinar laser menembus benda kerja, proses pemotongan dimulai: sinar laser bergerak sepanjang garis kontur sambil melelehkan material. Biasanya semburan udara digunakan untuk meniup lelehan dari sayatan, meninggalkan celah sempit antara bagian yang dipotong dan bingkai pelat, yang hampir selebar sinar laser terfokus.
Pemotongan Api
Pemotongan api adalah proses standar yang digunakan saat memotong baja ringan, menggunakan oksigen sebagai gas pemotongan. Oksigen diberi tekanan hingga 6 bar kemudian ditiupkan ke dalam sayatan. Di sana, logam yang dipanaskan bereaksi dengan oksigen: mulai terbakar dan teroksidasi. Reaksi kimia melepaskan sejumlah besar energi (hingga lima kali energi laser) untuk membantu sinar laser dalam pemotongan.
Pemotongan Fusi
Pemotongan lelehan adalah proses standar lain yang digunakan saat memotong logam. Ini juga dapat digunakan untuk memotong bahan melebur lainnya, seperti keramik.
Nitrogen atau argon digunakan sebagai gas pemotong, dan gas dengan tekanan 2-20 bar dihembuskan melalui sayatan. Argon dan nitrogen adalah gas inert, yang berarti bahwa mereka tidak bereaksi dengan logam cair di sayatan, tetapi hanya meniupnya ke bawah. Pada saat yang sama, gas inert dapat melindungi ujung tombak dari oksidasi udara.
Pemotongan Udara Terkompresi
Udara bertekanan juga dapat digunakan untuk memotong pelat tipis. Tekanan udara hingga 5-6 bar sudah cukup untuk menerbangkan logam cair di sayatan. Karena hampir 80% dari udara adalah nitrogen, pemotongan udara terkompresi pada dasarnya adalah pemotongan fusi.
Pemotongan Berbantuan Plasma
Jika parameter dipilih dengan benar, awan plasma akan muncul dalam sayatan peleburan dan pemotongan yang dibantu plasma. Awan plasma terdiri dari uap logam terionisasi dan gas pemotongan terionisasi. Awan plasma menyerap energi laser CO2 dan mengubahnya menjadi benda kerja, sehingga lebih banyak energi yang digabungkan ke benda kerja, dan material akan meleleh lebih cepat, menghasilkan pemotongan yang lebih cepat. Oleh karena itu, proses pemotongan ini disebut juga pemotongan plasma berkecepatan tinggi.
Awan plasma sebenarnya transparan terhadap laser padat, sehingga peleburan dan pemotongan dengan bantuan plasma hanya dapat menggunakan laser CO2.
Pemotongan Penguapan
Pemotongan penguapan menguapkan material, meminimalkan efek termal pada material di sekitarnya sebanyak mungkin. Efek di atas dapat dicapai dengan menggunakan pemrosesan laser CO2 berkelanjutan untuk menguapkan bahan dengan panas rendah dan daya serap tinggi, seperti film plastik tipis dan bahan yang dapat meresap seperti kayu, kertas, dan busa.
Laser pulsa ultrashort memungkinkan teknologi ini untuk diterapkan pada bahan lain. Elektron bebas dalam logam menyerap laser dan memanas dengan hebat. Pulsa laser tidak bereaksi dengan partikel cair dan plasma, bahan langsung menyublim, dan tidak ada waktu untuk mentransfer energi ke bahan di sekitarnya dalam bentuk panas. Ketika pulsa picosecond mengikis material, tidak ada efek termal yang jelas, tidak ada peleburan dan pembentukan duri.
Parameter: sesuaikan proses pemrosesan
Banyak parameter yang mempengaruhi proses pemotongan laser, beberapa bergantung pada kinerja teknis laser dan peralatan mesin, sementara yang lain bervariasi.
Derajat Polarisasi
Derajat polarisasi menunjukkan berapa persen sinar laser yang diubah. Tingkat khas polarisasi umumnya sekitar 90%. Ini cukup untuk pemotongan berkualitas tinggi.
Diameter Fokus
Diameter fokus mempengaruhi lebar sayatan, dan diameter fokus dapat diubah dengan mengubah panjang fokus lensa pemfokusan. Diameter fokus yang lebih kecil berarti sayatan yang lebih sempit.
Posisi Fokus
Posisi fokus menentukan diameter balok dan rapat daya pada permukaan benda kerja dan bentuk sayatan.
Kekuatan Laser
Kekuatan laser harus sesuai dengan jenis pemrosesan, jenis material, dan ketebalan. Daya harus cukup tinggi sehingga kerapatan daya pada benda kerja melebihi ambang pemrosesan.
Modus operasi
Mode kontinu terutama digunakan untuk memotong kontur standar logam dan plastik dari ukuran milimeter ke sentimeter. Untuk mencairkan perforasi atau menghasilkan kontur yang tepat, laser berdenyut frekuensi rendah digunakan.
Kecepatan memotong
Kekuatan laser dan kecepatan potong harus cocok satu sama lain. Kecepatan potong yang terlalu cepat atau terlalu lambat akan mengakibatkan peningkatan kekasaran dan pembentukan duri.
Diameter Nosel
Diameter nosel menentukan aliran dan bentuk gas yang dikeluarkan dari nosel. Semakin tebal bahan, semakin besar diameter pancaran gas, dan dengan demikian, semakin besar diameter nosel.
Kemurnian dan Tekanan Gas
Oksigen dan nitrogen sering digunakan sebagai gas pemotong. Kemurnian dan tekanan udara mempengaruhi efek pemotongan.
Saat menggunakan pemotongan api oksigen, kemurnian gas harus mencapai 99,95%. Semakin tebal pelat baja, semakin rendah tekanan gas yang digunakan.
Saat menggunakan nitrogen untuk peleburan dan pemotongan, kemurnian gas harus mencapai 99,995% (idealnya 99,999%), dan tekanan udara yang lebih tinggi diperlukan untuk melelehkan dan memotong pelat baja tebal.
Lembar Data Teknis
Pada tahap awal pemotongan laser, pengguna harus memutuskan sendiri pengaturan parameter pemrosesan melalui operasi percobaan. Sekarang, parameter pemrosesan matang disimpan di perangkat kontrol sistem pemotongan. Untuk setiap jenis dan ketebalan material, ada data yang sesuai. Tabel parameter teknis memungkinkan mereka yang tidak terbiasa dengan teknologi ini untuk mengoperasikan peralatan pemotongan laser dengan lancar.
Faktor Evaluasi Kualitas Pemotongan Laser
Ada banyak kriteria untuk menilai kualitas tepi potong laser. Standar seperti bentuk duri, depresi, dan butiran dapat dinilai dengan mata telanjang; vertikalitas, kekasaran dan lebar potongan perlu diukur dengan instrumen khusus. Deposisi material, korosi, area yang terkena panas dan deformasi juga merupakan faktor penting untuk mengukur kualitas pemotongan laser.
Prospek Luas
Keberhasilan pemotongan laser yang berkelanjutan melampaui sebagian besar perusahaan lain. Tren ini berlanjut hingga hari ini. Di masa depan, prospek aplikasi pemotongan laser akan semakin luas.
