Pemotongan Laser

Pemotongan laser logam telah mendapatkan popularitas yang luas di berbagai industri karena ‌presisi‌, ‌efisiensi‌, ‌serbaguna‌, dan ‌biaya-efektivitas‌. Salah satu keuntungan besarnya adalah hal ini dapat mengurangi biaya perkakas secara signifikan melalui ‌menghilangkan jamur‌, ‌meminimalkan limbah bahan‌, dan ‌meningkatkan fleksibilitas produksi‌, dan di bawah ini adalah daftar singkat manfaatnya:

 

 

Fitur Pemotongan Laser Bahan Logam Berbeda

 

Aluminium

Ketebalan: biasanya hingga ‌20 mm‌ dengan-laser serat berdaya tinggi ( Lebih besar dari atau sama dengan 6 kW), lembaran tipis (1–6 mm) menghasilkan kualitas terbaik

Lebar garitan‌: ‌0,1–0,3 mm‌, dipengaruhi oleh reflektifitas material dan gas pembantu (nitrogen lebih disukai untuk menghindari oksidasi) ‌Toleransi‌: ±‌0,05–0,1 mm‌ untuk lembaran tipis; bahan lebih tebal (±0,15 mm) karena distorsi termal.

Potongan berkualitas‌, tepi halus dengan sedikit sampah saat menggunakan nitrogen.

Risiko ‌oksidasi‌ dengan bantuan oksigen, memerlukan pasca-pemrosesan.

Laser serat menawarkan sedikit keuntungan yang menjadikannya pilihan pemotongan logam yang disukai untuk aluminium:

 

√Kepadatan daya-yang tinggi, memfokuskan energinya ke titik yang sangat kecil, memungkinkan pemotongan yang efisien bahkan dengan bahan reflektif seperti aluminium.

√Kecepatan pemotongan yang cepat, daya tinggi, dan kualitas pancaran laser serat yang sangat baik memungkinkan pemotongan yang cepat, sehingga meningkatkan produktivitas.

√Zona yang terkena dampak panas minimal (HAZ),{0}}dapat menghasilkan lebih sedikit panas dibandingkan jenis laser lainnya, sehingga menghasilkan potongan yang lebih rapi dengan distorsi termal yang lebih sedikit.

√Fleksibilitas, dapat memotong berbagai ketebalan dan paduan aluminium.

 

Pertimbangan untuk Pemotongan Laser Aluminium

 

Ada beberapa faktor penting yang terlibat dalam pemotongan laser suara pada bahan aluminium, dan operator harus selalu mempertimbangkan aspek-aspek berikut:

 

√Opsi gas pembantu, nitrogen sering kali lebih disukai untuk memotong aluminium karena menghasilkan potongan-bebas oksida, sedangkan oksigen sering digunakan untuk bahan yang lebih tebal namun dapat menghasilkan tepian yang teroksidasi. Kelemahan dari nitrogen adalah biaya.

√Titik fokus, sebaiknya mencoba posisi fokus relatif terhadap permukaan material sebelum pemotongan massal dimulai, dan operator berpengalaman selalu mencoba penyesuaian untuk fokus positif atau negatif terkadang dapat meningkatkan kualitas pemotongan.

√Kecepatan potong, untuk menemukan keseimbangan yang tepat antara kecepatan potong dan daya sangatlah penting karena kecepatan rendah dapat menghasilkan terlalu banyak masukan panas yang berlebihan, sedangkan kecepatan tinggi mungkin tidak mencapai penetrasi penuh.

√Kebersihan, operator harus selalu memastikan lembaran aluminium bersih dan bebas dari minyak atau kontaminan yang dapat mempengaruhi kualitas potongan.

√Manajemen termal, interval-pendinginan berkala untuk mencegah penumpukan panas yang dapat menyebabkan deformasi material.

√Kualitas tepi, operator harus menyesuaikan parameter jika ia melihat masalah seperti pembentukan sampah atau pencairan yang berlebihan.

 

Masalah Kualitas Pemotongan Laser Aluminium

 

 

Ada sedikit masalah seputar pemotongan laser bahan aluminium baik itu pipa, lembaran, atau pelat, dan jika Anda dapat memahami rintangan ini, ini dapat membantu Anda mencapai hasil optimal sekaligus meminimalkan biaya pemotongan logam.

 

√Reflektivitas hampir menjadi tantangan utama dalam pemotongan laser aluminium karena juga dapat menyebabkan pantulan balik yang merusak mesin. Aluminium secara alami memantulkan sebagian besar sinar laser, sehingga dapat mengurangi efisiensi pemotongan dan berpotensi merusak sistem laser jika tidak dikelola dengan benar. Reflektivitas ini memerlukan penggunaan jenis laser dan tingkat daya tertentu untuk memastikan pemotongan yang efektif, dan karena masalah ini, laser serat adalah pilihan yang sangat populer.

√Konduktivitas panas, konduktivitas panas yang baik membuat pemotongan laser cukup menantang karena bahan dengan cepat menghilangkan panas, sehingga sulit mencapai peleburan lokal yang diperlukan untuk pemotongan yang presisi. Oleh karena itu, konduktivitas panas yang baik dapat menyebabkan lebar garitan lebih lebar dan potensi terkena panas-zona di sekitar tepi potongan.

√Lapisan oksida, lapisan oksida tipis yang terbentuk pada permukaan aluminium biasanya mengganggu proses-pemotongan laser, dan memiliki titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan aluminium itu sendiri, sehingga berpotensi menyebabkan ketidakkonsistenan pada kualitas potongan atau memerlukan daya tambahan untuk menembusnya.

√Struktur molekul, struktur molekulnya yang mudah dibentuk terkadang dapat menyebabkan kualitas tepi yang kurang diinginkan, dan sering kali tepi tersebut memiliki gerinda atau menunjukkan sedikit efek leleh di sepanjang tepi potongan, pasca-pemrosesan diperlukan untuk beberapa proyek yang berat.

 

Baja Tahan Karat

 

 

√ Pengaturan daya, tergantung pada ketebalan dan jenis bahan baja tahan karat, dan lubang pemotongan laser harus koaksial dengan bagian tengah nosel. Opsi daya populer ditunjukkan sebagai berikut:

‌1. Pelat tipis (1-3mm), daya 1000-2000W dengan perlindungan nitrogen untuk mencegah deformasi termal

2‌. Pelat sedang (10-25mm), disarankan daya 4000-6000W, dan oksigen digunakan untuk mengurangi cacat terak

‌3. Extra thick plate (>50mm): Daya 12000W + diperlukan dalam kombinasi dengan teknologi perforasi ganda, sekaligus mengontrol stabilitas tekanan gas untuk mengurangi situasi lancip.

 

√ Ukuran nosel, menentukan bentuk aliran gas yang masuk ke sayatan, luas difusi gas, dan laju aliran gas, sehingga mempengaruhi kestabilan pembuangan dan pemotongan lelehan. Aliran udara yang masuk ke sayatan semakin besar, kecepatannya cepat, dan posisi benda kerja pada aliran udara yang tepat, semakin kuat kemampuan penyemprotan untuk menghilangkan material cair. Semakin tebal baja tahan karat, semakin besar nosel yang harus digunakan, semakin besar pengaturan katup proporsional, dan semakin besar laju aliran, tekanan dapat dipastikan dan efek bagian normal dapat dipotong. Diameter nosel yang disarankan untuk memotong baja tahan karat dengan ketebalan berbeda adalah sebagai berikut:

1. 1mm, φ1,0 mm

2. 2-3mm, φ1,5 mm

3. 3-5mm, φ2,0 mm

4. 5-10mm,φ 3,0 mm +

 

√ Jenis gas pembantu, oksigen, nitrogen, dan udara biasanya digunakan untuk pemotongan laser baja tahan karat, dan masing-masing memiliki dampak berbeda terhadap kualitas pemotongan. Oksigen akan mengalami reaksi eksotermik, menambah panas tambahan pada permukaan pemotongan sehingga menghasilkan tepi potongan yang lebih halus, namun menghasilkan tepi potongan semburat kuning. Nitrogen dapat menjaga warna asli baja tahan karat agar tidak teroksidasi, dan pemotongan dengan nitrogen menghasilkan lebar garitan yang sempit karena kurangnya reaksi oksidasi eksotermik sehingga diperlukan tekanan nitrogen yang lebih tinggi untuk mengeluarkan logam cair dari garitan bawah. Oleh karena itu, nitrogen adalah gas pembantu pilihan untuk pemotongan baja tahan karat. Gas bantuan diarahkan secara koaksial ke benda kerja di samping sinar laser dan tujuan utamanya adalah untuk mengeluarkan material cair dari garitan dan mencegah pembentukan sampah.

 

√ Posisi fokus, ketebalan pelat & nilai baja tahan karat yang berbeda memerlukan posisi fokus yang berbeda. Sebelum pemotongan, fokus nol sebenarnya diukur, dan pengujian serta analisis parameter proses pemotongan dapat dilakukan dengan fokus nol sebagai patokan. Pengaburan fokus negatif adalah arah pemilihan proses utama untuk pemotongan baja tahan karat. Saat memotong pelat tebal, fokus harus diatur di dalam pelat (biasanya 1/3 hingga 1/4 ketebalan pelat) untuk mengoptimalkan distribusi energi.

 

√ Pengaturan frekuensi, pemotongan frekuensi-tinggi (400-500Hz) dapat mengurangi residu terak dan meningkatkan kualitas potongan untuk pelat tipis dan benda kerja dengan persyaratan presisi tinggi. Saat memotong pelat dengan ketebalan sedang (6-10mm), mengurangi frekuensi ke 200-300Hz dapat meningkatkan kualitas pemotongan, jika menyetel ke 100Hz akan menyebabkan kegagalan pemotongan.

 

√ Duty cycle, duty cycle 53% merupakan nilai kritis. Jika Anda terus mengurangi siklus kerja, akan ada bekas pemotongan tidak lengkap di permukaan bawah, siklus kerja akan meningkat hingga 60%, dan bagian tersebut akan menjadi kasar dan berlapis. Siklus kerja pulsa mengacu pada proporsi waktu penyinaran sinar di setiap pulsa.

 

Baja Karbon

 

 

Pemotongan laser pada baja karbon biasanya memerlukan kisaran daya tertentu, ketebalan baja, serta diameter nosel, dan di bawah ini adalah pengaturan parameter tetap populer yang dipilih oleh banyak produsen:

 

√Ketebalan baja: 1,0-3,0 mm 1-2 Kw dengan nosel 1,0-1,5 mm

√Ketebalan baja: 3,0-6,0mm 2-4 Kw dengan nosel 1,5-2,0mm

√Ketebalan baja 6,0-10,0 mm, 4-6 Kw dengan nosel 2,0-2,5 mm

√Ketebalan baja di atas memerlukan daya 6K+ Kw, dan ukuran nosel seringkali lebih besar dari 2,5 mm.

 

Pertimbangan Pemotongan Laser Baja Karbon

 

Pelat Baja Karbon 8mm

Saat membahas cara menentukan parameter proses terbaik untuk pemotongan laser, biasanya kita perlu mempertimbangkan beberapa faktor utama termasuk daya laser, kecepatan pemotongan, jenis gas, ukuran dan tekanan nosel. Dengan menyesuaikan parameter ini dengan benar, efek pemotongan laser pada pelat baja karbon dapat dioptimalkan, dan efisiensi produksi serta kualitas pemotongan dapat ditingkatkan. Selain itu, pola pemotongan yang berbeda akan mempengaruhi pemilihan dan penyesuaian parameter proses pemotongan, yang pada gilirannya mempengaruhi kecepatan dan kualitas pemotongan. Operator perlu memahami bahwa eksperimen dan parameter pengoptimalan perlu diselesaikan sebelum pemotongan massal. Pada saat yang sama, melalui upaya dan pengoptimalan yang berkelanjutan, kami secara bertahap dapat mengumpulkan pengalaman dan meningkatkan akurasi dan efisiensi pemotongan. Setelah serangkaian percobaan, kami dapat memperoleh parameter proses optimal untuk mesin pemotongan laser serat berkekuatan sedang-untuk memotong baja karbon setebal 8 mm. Selanjutnya, kita akan mengeksplorasi secara mendalam pemilihan dan penyesuaian untuk pemotongan laser baja karbon 8mm & 3mm.

 

√Jenis laser: laser serat

√Kecepatan potong: 13mm/s

√Daya: 5Kw

√Posisi fokus:+3.2mm

√Ukuran nosel: 2.3mm

√Gas bantu: oksigen

√Tekanan gas pada 0,04MPa.

√Frekuensi perforasi: 80HZ.

 

Pelat Baja Karbon 3mm

√Jenis laser: laser serat

√Kecepatan potong: 70mm/s

√Daya: 3Kw

√Posisi fokus:+2mm

√Ukuran nosel: 2.3mm

√Gas bantu: oksigen

√Tekanan gas pada 0,35MPa.

√Frekuensi perforasi: 300HZ.

 

Dalam aplikasi industri, lebar garitan dengan laser CO2 umumnya sekitar 0,2 hingga 0,3 mm, yang sangat cocok untuk memotong pelat sedang dan tebal, dan juga bergantung pada jenis pemotongan laser dan ketebalan material baja. Bantuan oksigen memperlebar lebar garitan namun meningkatkan kecepatan, dan pemotongan laser nitrogen akan memiliki tepi yang bersih dan bebas terak, sementara bantuan oksigen menghasilkan gerinda yang memerlukan penggerindaan sekunder.

Tembaga‌ & Kuningan

 

 

Reflektivitas, konduktivitas, dan keserbagunaan tembaga dan kuningan yang tinggi telah menimbulkan tantangan unik dalam pemotongan laser, dan dua faktor utamanya adalah reflektifitas dan konduktivitas termal yang memengaruhi efisiensi dan presisi pemotongan laser. Laser serat banyak digunakan untuk mengatasi tantangan ini, dan operator perlu mempertimbangkan parameter berikut saat melakukan pemotongan laser pada logam reflektif seperti baja tahan karat, aluminium, tembaga, dan kuningan:

 

√Panjang gelombang, panjang gelombang 1 μm, yang dapat-diserap dengan baik oleh logam reflektif seperti tembaga, aluminium, dan baja tahan karat, biasanya direkomendasikan untuk laser serat.

√Daya dan pulsa, sangat masuk akal untuk menyesuaikan daya laser dan durasi pulsa untuk mengoptimalkan proses pemotongan guna mencegah penumpukan dan pantulan panas yang berlebihan. Untuk lembaran tembaga tipis, teknik penindikan pulsa bisa efektif, dan ini melibatkan peningkatan daya laser secara bertahap melalui serangkaian pulsa pendek hingga material tertusuk, menghindari pemotongan yang tidak lengkap dan pembentukan sampah.

√Gas pembantu, nitrogen, dan oksigen umum digunakan dalam pemotongan logam reflektif dengan laser, dan bahan-bahan tersebut dapat membantu menghilangkan material cair dan mencegah pantulan.

√Optik pemfokusan, sangat penting untuk memastikan bahwa optik pemfokusan bersih dan disejajarkan dengan benar untuk meminimalkan pantulan dan mengoptimalkan efisiensi pemotongan.

√Pengiriman sinar,-sistem pengiriman sinar berkualitas tinggi dengan lapisan reflektif dapat membantu meminimalkan pantulan.

√Kalibrasi parameter pemotongan seperti kecepatan, daya, dan panjang fokus untuk mencapai kualitas pemotongan yang diinginkan tanpa menyebabkan pantulan berlebihan atau penumpukan panas, dan pengujian pemotongan dalam skala kecil sangat disarankan sebelum produksi massal dimulai.