Tiga Jenis Utama Laser untuk Pemotongan

Pemotongan laser telah ada sejak tahun 60-an tetapi sekarang sama relevannya dengan sebelumnya karena penggunaannya yang semakin meningkat dalam proses industri. Proses non-kontak ini menggunakan sinar cahaya yang konstan untuk menciptakan panas dan tekanan yang kemudian membentuk kembali/mendistorsi berbagai material dengan presisi saat kepala pemotong bergerak di atas permukaan material. Teknologi laser memiliki banyak fungsi termasuk memotong, mengebor, dan mengukir tergantung pada kekuatan laser, bahan komponen utama yang digunakannya untuk menghasilkan sinar laser dan bahan yang digunakannya. Pemotongan laser adalah salah satu proses paling utama untuk membuat bagian lembaran logam.

Setiap laser menawarkan panjang gelombang terus menerus dan dapat melayani berbagai tujuan. Ada 3 jenis laser:CO2 (laser gas), laser Fiber dan Nd:YAG atau Nd:YVO (laser kristal vanadat). Masing-masing menggunakan bahan dasar yang berbeda untuk merangsang laser baik secara elektrik dengan campuran gas atau melewati dioda fisik.

Jenis Laser untuk Pemotongan

Laser CO2

Laser CO2 menjalankan listrik melalui tabung berisi campuran gas, menghasilkan berkas cahaya. Tabung berisi cermin di setiap ujungnya. Salah satu cermin sepenuhnya reflektif dan yang lainnya sebagian, membiarkan sebagian cahaya masuk. Campuran gas biasanya karbon dioksida, nitrogen, hidrogen dan helium. Laser CO2 menghasilkan cahaya tak terlihat, dalam rentang spektrum cahaya inframerah jauh.

Laser CO2 daya tertinggi berkisar hingga beberapa Kilowatt untuk mesin industri, tetapi sejauh ini merupakan pengecualian. Laser CO2 permesinan biasa memiliki daya 25 hingga 100 Watt dengan panjang gelombang 10,6 mikrometer.

Jenis laser ini paling umum untuk bekerja dengan kayu atau kertas (dan turunannya), Polymethylmethacrylate dan plastik akrilik lainnya. Ini juga berguna untuk bekerja dengan kulit, kain, wallpaper, dan produk serupa. Ini juga telah diterapkan pada pengolahan makanan seperti keju, kastanye, dan berbagai tanaman.

Laser CO2 umumnya paling baik untuk bahan non-logam, meskipun ada logam tertentu yang dapat diproses. Biasanya dapat memotong lembaran tipis aluminium dan logam non-ferrous lainnya. Seseorang dapat meningkatkan kekuatan berkas CO2 dengan meningkatkan kandungan oksigen, namun hal ini dapat berisiko di tangan yang tidak berpengalaman atau dengan mesin yang tidak cocok untuk peningkatan tersebut.

Laser Serat

Kelas mesin ini adalah bagian dari kelompok laser solid-state dan menggunakan laser benih. Mereka memperkuat sinar menggunakan serat kaca yang dirancang khusus yang memperoleh energi dari dioda pompa. Panjang gelombang umumnya adalah 1,064 mikrometer, menghasilkan diameter fokus yang sangat kecil. Mereka juga biasanya yang paling mahal dari berbagai perangkat pemotongan laser.

Laser serat umumnya bebas perawatan dan memiliki masa pakai yang lama setidaknya 25.000 jam laser. Dengan demikian, laser serat memiliki siklus hidup yang jauh lebih lama daripada dua jenis lainnya dan mereka dapat menghasilkan sinar yang kuat dan stabil. Mereka dapat mengelola intensitas 100 kali lebih tinggi daripada laser CO2 dengan jumlah daya rata-rata yang sama. Laser serat dapat berupa sinar kontinu, kuasi- atau menawarkan pengaturan berdenyut yang memberi mereka fungsi yang berbeda. Salah satu sub-jenis sistem laser serat adalah MOPA, di mana durasi pulsa dapat disesuaikan. Hal ini menjadikan laser MOPA salah satu laser paling fleksibel, yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.

Laser serat secara optimal cocok untuk penandaan logam dengan cara anil, pengukiran logam, dan penandaan termoplastik. Ia bekerja dengan logam, paduan dan non-logam sama, bahkan termasuk kaca, kayu dan plastik. Laser serat, tergantung pada kekuatannya, bisa sangat serbaguna dan menangani banyak bahan berbeda. Saat bekerja dengan bahan tipis, laser serat adalah solusi ideal. Namun, hal ini tidak berlaku untuk material di atas 20 mm, meskipun, mesin laser serat yang lebih mahal yang dapat bekerja dengan daya lebih dari 6 kW dapat melakukannya.

Nd:YAG/Nd:YVO Laser

Proses pemotongan laser kristal bisa di nd:YAG (yttrium aluminium garnet yang didoping neodymium), tetapi lebih umum mereka cenderung menggunakan nd:YVO (neodymium-doped yttrium ortho-vanadat, YVO4) kristal. Perangkat ini memungkinkan daya potong yang sangat tinggi. Kelemahan dari mesin ini adalah harganya bisa mahal, bukan hanya karena harga awalnya tetapi juga karena memiliki harapan hidup 8.000 hingga 15.000 jam (dengan Nd:YVO4 biasanya lebih rendah) dan dioda pompa dapat harga yang sangat mahal.

Laser ini menawarkan panjang gelombang 1,064 mikrometer dan berguna untuk berbagai aplikasi, mulai dari medis dan kedokteran gigi hingga militer dan manufaktur. Saat membandingkan kedua Nd:YVO menunjukkan penyerapan dan penguatan pompa yang lebih tinggi, bandwidth yang lebih luas, rentang panjang gelombang yang lebih luas untuk pemompaan, masa pakai kondisi atas yang lebih pendek, indeks bias yang lebih tinggi, dan konduktivitas termal yang lebih rendah. Dalam hal pengoperasian berkelanjutan, Nd:YVO memiliki tingkat performa yang serupa secara keseluruhan dengan Nd:YAG dalam kasus dengan daya sedang atau tinggi. Namun, Nd:YVO tidak memungkinkan energi pulsa setinggi Nd:YAG dan masa pakai laser berlangsung lebih singkat.

Ini dapat digunakan dengan logam (dilapisi dan tidak dilapisi) dan non-logam, termasuk plastik. Dalam keadaan tertentu, bahkan dapat memproses beberapa keramik. Kristal Nd:YVO4 telah digabungkan dengan kristal koefisien NLO tinggi (LBO, BBO, atau KTP) untuk menggeser frekuensi keluaran dari inframerah dekat ke hijau, biru, atau bahkan UV yang memberikan banyak fungsi yang bervariasi.

Karena ukurannya yang mirip, ion yttrium, gadolinium, atau lutetium dapat diganti dengan ion tanah jarang yang aktif dengan laser tanpa mempengaruhi struktur kisi yang diperlukan untuk menghasilkan sinar. Ini mempertahankan konduktivitas termal yang tinggi dari bahan yang diolah.