Menguasai Pemotongan Laser: Panduan Lengkap untuk Pemula
Definisi
Pemotongan laser adalah menggunakan sinar laser dengan kekerapan daya tinggi untuk menindih material yang akan dipotong, sehingga material dengan cepat dipanaskan hingga suhu uap dan menguap untuk membentuk lubang. Saat beam bergerak melalui material, lubang secara berkelanjutan membentuk celas dengan lebar sempit untuk menyelesaikan pemotongan material.
Prinsip
Laser menggunakan eksitasi zat untuk menghasilkan cahaya. Cahaya ini memiliki suhu tinggi. Saat menyentuh material, dapat dengan cepat meleleh di permukaan material untuk membentuk lubang. Menurut gerak titik pendaftaran, pemotongan dibentuk. Dibandingkan dengan metode pemotongan tradisional, metode pemotongan ini memiliki celas yang lebih kecil dan dapat menghemat sebagian besar material. Namun, analisis ditentukan sesuai dengan efek pemotongan. Material yang dipotong sesuai dengan laser memiliki efek pemotongan yang memuaskan dan akurasi tinggi. Ini diwarisi selain keuntungan laser, juga tidak ada yang cocok dengan metode pemotongan biasa.
Pemotongan laser adalah menggunakan sinar laser dengan kekerapan daya tinggi yang difokuskan untuk menindih workpiece, sehingga material yang ditindih dengan cepat meleleh, menguap, menguap, atau mencapai titik nyala, dan pada saat yang sama, material leleh ditiup oleh aliran udara berkecepatan tinggi yang searah dengan beam, sehingga membuka workpiece. Pemotongan laser adalah salah satu metode pemotongan termal.
Jenis
Pemotongan laser dapat dibagi menjadi empat kategori: pemotongan uap laser, pemotongan leleh laser, pemotongan oksigen laser, catokan laser dan retak terkontrol.
1. Pemotongan uap laser
Menggunakan sinar laser dengan kekerapan energi tinggi untuk memanaskan workpiece, suhu meningkat dengan cepat, mencapai titik didih material dalam waktu yang sangat singkat, dan material mulai menguap untuk membentuk uap. Kecepatan ekor uap ini sangat besar, dan pada saat uap dikeluarkan, celas terbentuk dalam material. Kalor uap material umumnya sangat besar, jadi pemotongan uap laser memerlukan banyak daya dan kekerapan daya.
Pemotongan uap laser sebagian besar digunakan untuk pemotongan material logam tipis sekali dan material non-logam (seperti kertas, kain, kayu, plastik dan karet, dll.).
2. Pemotongan leleh laser
Dalam pemotongan leleh laser, material logam dilelehkan oleh pemanasan laser, kemudian gas non-okidasi (Ar, He, N, dll.) ditiup melalui nozzle yang searah dengan beam, dan logam cair dikeluarkan oleh tekanan gas yang kuat untuk membentuk celas. Pemotongan leleh laser tidak perlu menguapkan logam sepenuhnya, dan energi yang diperlukan hanya 1/10 dari pemotongan uap.
Pemotongan leleh laser terutama digunakan untuk pemotongan material yang tidak mudah teroksidasi atau logam aktif, seperti baja tahan karat, titanium, aluminium dan legamnya.
3. Pemotongan oksigen laser
Prinsip pemotongan oksigen laser mirip dengan pemotongan oksi-asetilen. Ini menggunakan laser sebagai sumber panas pemanasan awal dan gas aktif seperti oksigen sebagai gas pemotongan. Satu sisi, gas yang dikeluaran berinteraksi dengan logam yang dipotong untuk menyebabkan reaksi oksidasi dan mengeluarkan banyak kalor oksidasi; sisi lain, oksida leleh dan leleh dikeluarkan dari zona reaksi untuk membentuk celas dalam logam. Karena reaksi oksidasi dalam proses pemotongan menghasilkan banyak kalor, energi yang diperlukan untuk pemotongan oksigen laser hanya 1/2 dari pemotongan leleh, dan kecepatan pemotongan jauh lebih cepat dari pemotongan uap laser dan pemotongan leleh. Pemotongan oksigen laser terutama digunakan untuk material logam mudah teroksidasi seperti baja karbon, baja titanium dan baja perawatan panas.
4. Catokan laser dan retak terkontrol
Catokan laser menggunakan laser dengan kekerapan energi tinggi untuk memindai permukaan material rapuh, sehingga material dipanaskan untuk menguapkan celas kecil, kemudian tekanan tertentu diterapkan, material rapuh akan pecah sepanjang celas kecil. Laser untuk catokan laser umumnya laser Q-switched dan laser CO2.
Kontrol retak adalah penggunaan distribusi suhu tajam yang dihasilkan oleh celas laser, yang menghasilkan stres termal lokal dalam material rapuh dan memecah material sepanjang celas kecil.
Fitur
Dibandingkan dengan metode pemotongan termal lainnya, pemotongan laser memiliki karakteristik keseluruhan kecepatan pemotongan cepat dan kualitas tinggi. Secara khusus diringkas sebagai aspek-aspek berikut.
1. Kualitas pemotongan baik
Karena titik laser kecil, kekerapan energi tinggi, dan kecepatan pemotongan cepat, pemotongan laser dapat menghasilkan kualitas pemotongan yang baik.
a. Celas pemotongan laser sempit, kedua sisi celas sejajar dan tegak lurus terhadap permukaan, dan akurasi dimensi bagian yang dipotong dapat mencapai ±0,05 mm.
b. Permukaan pemutusan halus dan indah, kekasaran permukaan hanya beberapa mikron, dan bahkan pemotongan laser dapat digunakan sebagai proses terakhir, tanpa pemrosesan mekanis, dan bagian dapat langsung digunakan.
c. Setelah material dipotong laser, lebar zona terpengaruh panas sangat kecil, kinerja material di sekitar celas hampir tidak terpengaruh, deformasi workpiece kecil, akurasi pemotongan tinggi, geometri celas baik, dan bentuk penampang celas lebih reguler persegi panjang.
2. Efisiensi pemotongan tinggi
Karena karakteristik transmisi laser, mesin pemotongan laser umumnya dilengkapi dengan beberapa meja CNC, dan seluruh proses pemotongan dapat sepenuhnya dikontrol CNC. Selama operasi, cukup mengubah program kontrol numerik, dapat diterapkan untuk pemotongan bagian dengan bentuk yang berbeda, baik pemotongan dua dimensi maupun tiga dimensi.
3. Kecepatan pemotongan cepat
Menggunakan laser dengan daya 1200W untuk memotong lembar baja karbon tebal 2 mm, kecepatan pemotongan dapat mencapai 600 cm/menit; memotong papan resin polipropilena tebal 5 mm, kecepatan pemotongan dapat mencapai 1200 cm/menit. Material tidak perlu dipegang dan dijamin selama pemotongan laser, yang tidak hanya dapat menghemat cetakan dan alat pegang, tetapi juga menghemat waktu bantuan untuk memuat dan membongkar.
4. Pemotongan non-kontak
Selama pemotongan laser, kepala pemotongan tidak bersentuhan dengan workpiece, dan tidak ada aus alat. Untuk memproses bagian dengan bentuk yang berbeda, tidak perlu mengubah "alat", cukup mengubah parameter output laser. Proses pemotongan laser memiliki kebisingan rendah, getaran kecil dan tidak ada polusi.
5. Ada banyak jenis material pemotongan
Dibandingkan dengan pemotongan oksi-asetilen dan pemotongan plasma, ada banyak jenis material pemotongan laser, termasuk logam, non-logam, komposit berbasis logam dan non-logam, kulit, kayu dan serat. Namun untuk material yang berbeda, karena properti termo-fisik yang berbeda dan tingkat penyerapan laser yang berbeda, mereka menunjukkan adaptabilitas yang berbeda untuk pemotongan laser.
Aplikasi
Sebagian besar mesin pemotong laser dikontrol oleh program CNC atau dibuat menjadi robot pemotongan. Sebagai metode pemrosesan yang presisi, pemotongan laser dapat memotong hampir semua material, termasuk pemotongan dua dimensi atau tiga dimensi dari lembar logam tipis.
Dalam bidang manufaktur mobil, teknologi pemotongan lengkungan ruang seperti jendela atap mobil telah digunakan luas. Perusahaan Jerman Volkswagen menggunakan laser dengan daya 500W untuk memotong lembar badan dengan bentuk kompleks dan berbagai bagian lengkungan. Dalam bidang penerbangan dan angkasa, teknologi pemotongan laser terutama digunakan untuk pemotongan material penerbangan khusus, seperti legam titanium, legam aluminium, legam nikel, legam krom, baja tahan karat, oksida beryllium, material komposit, plastik, keramik dan kuarsa. Bagian penerbangan yang diproses dengan pemotongan laser termasuk tabung api mesin, cangkang berdinding tipis legam titanium, bingkai pesawat, kulit legam titanium, kerucut sayap, panel ekor, rotor utama helikopter, tegel insulasi keramik transbordir angkasa, dll.
Teknologi pemotongan laser juga digunakan luas dalam bidang material non-logam. Tidak hanya dapat memotong material dengan kekerasan dan ketajaman tinggi, seperti nitrida silikon, keramik, kuarsa, dll.; tetapi juga dapat memotong dan memproses material fleksibel, seperti kain, kertas, papan plastik, karet, dll., seperti memotong pakaian dengan laser, dapat menghemat pakaian 10%～12%, meningkatkan efisiensi lebih dari 3 kali.
Tren
1. Mesin pemotongan laser akan melanjutkan revolusi produk yang mengubah era.
Sumber cahaya laser adalah komponen inti mesin pemotong laser, dan juga indikator penting yang menentukan jenis dan kemampuan pemotongan mesin pemotong laser. Tidak perlu dikatakan, perubahan masa depan dalam mesin pemotong laser juga akan terjadi dalam sumber cahaya laser. Seperti yang disebutkan di atas, penggantian mesin pemotong laser CO2 oleh mesin pemotong laser serat optik adalah revolusi teknologi paling penting selama 40 tahun sejak lahirnya mesin pemotong laser, yang telah memberikan manfaat ekonomi yang mengubah era bagi produsen dan pengguna baru dan lama di bidang ini. Jadi, di masa depan, apakah akan ada sumber cahaya baru yang lebih murah dari laser serat, memiliki performa yang lebih baik, mode beam yang lebih unggul, tingkat konversi energi-listrik yang lebih tinggi atau biaya keseluruhan yang lebih rendah? Jawabannya tentu ya. Lalu tanya, jenis laser apa? Tentu saja, tidak mungkin memberikan jawaban yang akurat saat ini. Ilmu pengetahuan dan teknologi kadang-kadang goyah, kadang-kadang ribuan mil per hari.
2. Laser serat daya tinggi akan menjadi kekuatan utama di pasar mesin pemotong laser.
Kini, mesin pemotong serat optik dengan berbagai rentang daya telah menyaksikan perkembangan yang besar. Namun, di mana daya laser mainstream dari mesin pemotong laser di masa depan? Meskipun mesin pemotong laser di setiap rentang daya memiliki kegunaannya sendiri, namun keluarga laser yang dimulai dengan laser serat daya tinggi dan memicu revolusi teknologi mesin pemotong laser global, menganggap daya yang lebih tinggi, presisi yang lebih tinggi, dan kapasitas pemotongan yang lebih besar sebagai salah satu arah pengembangan penting dari mesin pemotong laser serat. STYLECNC baru-baru ini meluncurkan mesin pemotong laser serat optik ultra-kecepatan 15KW, yang telah mencapai kemajuan yang tak pernah terjadi sebelumnya dalam kecepatan pemotongan dan ketebalan pemotongan, yang telah menarik perhatian industri. Apakah ini mengandung tren pengembangan masa depan mesin pemotong laser? Ini layak untuk dinantikan oleh para ahli industri, sarjana, dan teman pengguna. Selain itu, kita dapat yakin bahwa di masa dekat, banyak produsen mesin pemotong laser serat dalam dan luar negeri akan menghadapi persaingan pasar yang sengit. Hanya perusahaan dengan kualitas produk yang unggul, terus fokus pada investasi R&D, dan menguasai teknologi kompetensi inti yang dapat melakukannya dan tak terkalahkan.
3. Era kecerdasan sedang tiba.
Bahkan Industry 4.0 di Jerman atau manufaktur cerdas di China, revolusi industri keempat di bidang industri sedang tiba. Sebagai mesin pemotong laser CNC presisi tinggi, mesin pemotong laser pasti akan sejalan dengan jaman dan terbang bersama teknologi. Pengembangan otomatisasi mesin pemotong laser telah meningkatkan kapasitas produksi dan tingkat otomatisasi bengkel lembar logam.
Di masa depan, atas dasar ini, era manufaktur cerdas mesin pemotong laser sedang bertuah di bidang teknologi jaringan, teknologi komunikasi, teknologi perangkat lunak komputer dan bidang lainnya. Dapat diprediksi bahwa sebagai sarana pemotongan lembar logam presisi, itu pasti akan menggunakan kemampuan komunikasi jaringannya sendiri untuk berkomunikasi dengan garis pelupuran lembar pabrik, mesin lipat, mesin bor CNC, unit gabungan las (rempelan), garis pelurupan dan pelapisan. Peralatan lainnya, tertanam dalam rencana produksi, tugas dan sistem manajemen penilaian terpadu, telah menjadi bagian penting dari sistem manajemen bengkel lembar logam. Akibatnya, produsen mesin pemotong laser akan secara bertahap bertransformasi menjadi kontraktor fabrikasi lembar logam.
