Karena tidak ada biaya pemrosesan alat, peralatan pemotongan laser juga cocok untuk memproduksi sejumlah kecil komponen dengan berbagai ukuran yang sebelumnya tidak dapat diproses. Peralatan pemotongan laser biasanya menggunakan perangkat teknologi kontrol numerik terkomputerisasi (CNC). Setelah menggunakan perangkat ini, Anda dapat menggunakan saluran telepon untuk menerima data pemotongan dari stasiun kerja desain berbantuan komputer (CAD).
Prinsip
Pemotongan laser menggunakan sinar laser berkekuatan tinggi yang terfokus untuk menyinari benda kerja, menyebabkan material yang disinari meleleh, menguap, terkikis, atau mencapai titik penyalaan dengan cepat, dan pada saat yang sama, material yang meleleh dihembuskan oleh aliran udara berkecepatan tinggi yang koaksial dengan sinar, sehingga tercapai pemotongan benda kerja. Pemotongan laser merupakan salah satu metode pemotongan termal.
Prinsip pemotongan laser ditunjukkan pada gambar di bawah.
Klasifikasi
Pemotongan laser dapat dibagi menjadi empat kategori: pemotongan penguapan laser, pemotongan peleburan laser, pemotongan oksigen laser, serta penggoresan laser dan fraktur terkendali.
1. Pemotongan penguapan laser
Benda kerja dipanaskan oleh sinar laser berdensitas energi tinggi, yang menyebabkan suhu naik dengan cepat, mencapai titik didih material dalam waktu yang sangat singkat, dan material mulai menguap dan membentuk uap. Uap dikeluarkan dengan kecepatan tinggi, dan potongan terbentuk pada material saat uap dikeluarkan. Panas penguapan material umumnya sangat besar, sehingga pemotongan penguapan laser membutuhkan banyak daya dan densitas daya.
Pemotongan penguapan laser banyak digunakan untuk memotong bahan logam yang sangat tipis dan bahan non-logam (seperti kertas, kain, kayu, plastik, karet, dll.).
2. Pemotongan peleburan laser
Dalam pemotongan peleburan laser, pemanasan laser digunakan untuk melelehkan material logam, kemudian gas non-oksidasi (Ar, He, N, dll.) disemprotkan melalui nosel yang koaksial dengan sinar. Logam cair dikeluarkan oleh tekanan gas yang kuat untuk membentuk sayatan. Pemotongan peleburan laser tidak mengharuskan logam menguap sepenuhnya, dan energi yang dibutuhkan hanya 1/10 dari pemotongan penguapan.
Pemotongan peleburan laser terutama digunakan untuk memotong beberapa bahan yang tidak mudah teroksidasi atau logam aktif, seperti baja tahan karat, titanium, aluminium dan paduannya.
3. Pemotongan oksigen laser
Prinsip pemotongan oksigen laser mirip dengan pemotongan oksiasetilena. Pemotongan ini menggunakan laser sebagai sumber panas pemanasan awal dan gas aktif seperti oksigen sebagai gas pemotongan. Di satu sisi, gas yang disemprotkan bereaksi dengan logam yang dipotong untuk menghasilkan reaksi oksidasi dan melepaskan sejumlah besar panas oksidasi; di sisi lain, oksida cair dan lelehan dihembuskan keluar dari zona reaksi untuk membentuk sayatan pada logam. Karena reaksi oksidasi selama proses pemotongan menghasilkan banyak panas, energi yang dibutuhkan untuk pemotongan oksigen laser hanya 1/2 dari energi yang dibutuhkan untuk pemotongan peleburan, dan kecepatan pemotongan jauh lebih besar daripada kecepatan pemotongan penguapan laser dan pemotongan peleburan. Pemotongan oksigen laser terutama digunakan untuk bahan logam yang mudah teroksidasi seperti baja karbon, baja titanium, dan baja yang diberi perlakuan panas.
4. Penggoresan laser dan fraktur terkendali
Penggoresan laser menggunakan laser berdensitas energi tinggi untuk memindai permukaan material yang rapuh, menyebabkan material menguapkan alur kecil saat dipanaskan, lalu tekanan tertentu diterapkan, sehingga material yang rapuh akan retak di sepanjang alur kecil tersebut. Laser yang digunakan untuk penggoresan laser umumnya adalah laser Q-switched dan laser CO2.
Fraktur terkendali menggunakan distribusi suhu curam yang dihasilkan oleh alur laser untuk menghasilkan tekanan termal lokal pada material rapuh, yang menyebabkan material patah di sepanjang alur kecil.
Fitur
Dibandingkan dengan metode pemotongan termal lainnya, karakteristik keseluruhan pemotongan laser adalah kecepatan pemotongan yang cepat dan kualitas yang tinggi. Hal ini dapat diringkas sebagai berikut.
⑴ Kualitas pemotongan yang baik
Karena titik laser kecil, kepadatan energi tinggi, dan kecepatan pemotongan cepat, pemotongan laser dapat mencapai kualitas pemotongan yang lebih baik.
① Sayatan pemotongan laser sempit, kedua sisi celah sejajar dan tegak lurus dengan permukaan, dan akurasi dimensi bagian yang dipotong dapat mencapai ±0.05mm.
② Permukaan potongan halus dan indah, dengan kekasaran permukaan hanya puluhan mikron. Pemotongan laser bahkan dapat digunakan sebagai proses terakhir tanpa pemrosesan mekanis, dan komponen dapat langsung digunakan.
③ Setelah material dipotong dengan laser, lebar zona yang terkena panas sangat kecil, kinerja material di dekat celah hampir tidak terpengaruh, dan deformasi benda kerja kecil, akurasi pemotongan tinggi, geometri celah bagus, dan bentuk penampang celah menunjukkan bentuk persegi panjang yang relatif teratur. Perbandingan metode pemotongan laser, pemotongan oksiasetilena, dan pemotongan plasma ditunjukkan pada Tabel 1. Material pemotongan adalah pelat baja karbon rendah setebal 6,2 mm.
⑵ Efisiensi pemotongan tinggi Karena karakteristik transmisi laser, mesin pemotong laser umumnya dilengkapi dengan beberapa meja kerja CNC, dan seluruh proses pemotongan dapat dikontrol sepenuhnya oleh CNC. Selama pengoperasian, Anda hanya perlu mengubah program CNC untuk menerapkan pemotongan bagian-bagian dengan bentuk yang berbeda, yang dapat melakukan pemotongan dua dimensi dan pemotongan tiga dimensi.
⑶ Kecepatan pemotongan cepat
Saat memotong pelat baja karbon rendah setebal 2 mm dengan laser 1200 W, kecepatan pemotongan dapat mencapai 600 cm/menit; saat memotong pelat resin polipropilena setebal 5 mm, kecepatan pemotongan dapat mencapai 1200 cm/menit. Material tidak perlu dijepit dan diperbaiki selama pemotongan laser, yang dapat menghemat perkakas dan perlengkapan serta waktu tambahan untuk bongkar muat.
⑷ Pemotongan non-kontak
Selama pemotongan laser, obor pemotong tidak menyentuh benda kerja, dan tidak ada keausan pada alat. Untuk memproses bagian-bagian dengan bentuk yang berbeda, tidak perlu mengganti "alat", hanya parameter keluaran laser yang perlu diubah. Proses pemotongan laser memiliki kebisingan yang rendah, getaran yang rendah, dan tidak ada polusi.
⑸ Banyak jenis bahan pemotongan
Dibandingkan dengan pemotongan oksiasetilena dan pemotongan plasma, material pemotongan laser memiliki banyak jenis, termasuk logam, non-logam, material komposit berbasis logam dan non-logam, kulit, kayu, dan serat. Namun, untuk material yang berbeda, karena sifat termofisikanya sendiri dan tingkat penyerapan laser yang berbeda, mereka menunjukkan kemampuan adaptasi pemotongan laser yang berbeda. Dengan menggunakan laser CO2, kinerja pemotongan laser berbagai material ditunjukkan pada Tabel 2.
(6) Kekurangan: Karena keterbatasan daya laser dan ukuran peralatan, pemotongan laser hanya dapat memotong pelat dan pipa dengan ketebalan sedang dan kecil, dan seiring dengan bertambahnya ketebalan benda kerja, kecepatan pemotongan berkurang secara signifikan.
