3 Tipe Laser Teratas untuk Pemotongan Industri Presisi
Pemotongan laser telah ada sejak 60-an, tetapi sekarang semakin relevan karena penggunaan yang semakin meningkat dalam proses industri. Proses non-kontak ini menggunakan sinar cahaya konstan untuk membuat panas dan tekanan yang kemudian meresmah/distorsi berbagai bahan dengan presisi saat kepala pemotong bergerak di atas permukaan bahan. Teknologi laser melayani sejumlah fungsi termasuk pemotongan, pemboran, dan penggerusan tergantung pada kekuatan laser, komponen bahan utama yang digunakan untuk menghasilkan sinar laser, dan bahan yang diberlakukannya. Pemotongan laser adalah salah satu proses utama untuk membuat bagian logam tipis.
Setiap laser menawarkan panjang gelombang kontinu dan dapat melayani berbagai tujuan. Ada 3 jenis laser: CO2 (gas laser), Fiber lasers dan Nd:YAG atau Nd:YVO (laser kristal vanadate). Setiap menggunakan bahan dasar yang berbeda untuk merangsang laser secara listrik dengan campuran gas atau melewati dioda fisik.
Jenis Laser untuk Pemotongan
CO2 Lasers
Laser CO2 mengalirkan listrik melalui tabung yang diisi campuran gas, menghasilkan sinar cahaya. Tabung tersebut memiliki cermin di setiap ujung. Salah satu cermin sepenuhnya reflektif dan yang lain sebagian, membiarkan sebagian cahaya lolos. Campuran gas biasanya adalah karbon dioksida, nitrogen, hidrogen dan helium. Laser CO2 menghasilkan cahaya tak terlihat, di jangkauan inframerah jauh dari spektrum cahaya.
Laser CO2 dengan daya tertinggi berkisar hingga beberapa Kilowatt untuk mesin industri, tetapi ini jauh menjadi pengecualian. Laser CO2 pemesinan umum 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, dinding kertas dan produk serupa. Ini juga telah diterapkan pada pengolahan makanan seperti keju, kastany dan berbagai tumbuhan.
Laser CO2 secara umum paling baik untuk bahan non-logam, meskipun ada beberapa logam yang dapat diprosesnya. Biasanya dapat memotong lembar tipis aluminium dan logam non-ferus lainnya. Dapat meningkatkan daya sinar CO2 dengan meningkatkan konten oksigen, namun ini dapat berisiko di tangan yang tidak berpengalaman atau dengan mesin yang tidak cocok untuk peningkatan semacam itu.
Fiber Lasers
Kelas mesin ini adalah bagian dari kelompok laser solid-state dan menggunakan seed laser. Mereka memperkuat sinar menggunakan serat kaca yang dirancang khusus yang mendapatkan energi dari pump diodes. Panjang gelombang umumnya 1,064 mikrometer, menghasilkan diameter fokus yang sangat kecil. Mereka juga biasanya yang paling mahal dari berbagai perangkat pemotong laser.
Fiber lasers secara umum bebas perawatan dan memiliki umur paket minimal 25.000 jam laser. Dengan demikian, fiber lasers memiliki umur paket jauh lebih lama dari dua jenis lainnya dan dapat menghasilkan sinar yang kuat dan stabil. Mereka dapat mengelola intensitas 100 kali lebih tinggi dari laser CO2 dengan daya rata-rata yang sama. Fiber lasers dapat berupa sinar kontinu, quasi- atau menawarkan pengaturan pulsed memberikan mereka fungsionalitas yang berbeda. Salah satu sub-tipe sistem fiber laser adalah MOPA, di mana durasi pulsa dapat disesuaikan. Ini membuat laser MOPA salah satu laser yang paling fleksibel, yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.
Fiber lasers secara optimal cocok untuk penganan logam melalui annealing, penggerusan logam dan penandaan termoplastik. Ini bekerja dengan logam, legium dan non-logam, bahkan termasuk kaca, kayu dan plastik. Fiber lasers, tergantung pada daya, dapat cukup serbaguna dan menangani sejumlah besar bahan yang berbeda. Saat bekerja dengan bahan tipis, fiber lasers adalah solusi ideal. Namun, ini kurang berlaku untuk bahan di atas 20 mm meskipun, mesin fiber laser yang lebih mahal yang dapat bekerja dengan di atas 6 kW dapat melakukannya.
Nd:YAG/Nd:YVO Lasers
Proses pemotongan kristal laser dapat berupa nd:YAG (neodymium-doped yttrium aluminium garnet), tetapi lebih sering cenderung menggunakan nd:YVO (neodymium-doped yttrium ortho-vanadate, YVO4) kristal. Perangkat ini memungkinkan daya pemotongan yang sangat tinggi. Kelemahan mesin ini adalah bisa mahal, tidak hanya karena harganya awal tetapi juga karena mereka memiliki umur paket 8.000 hingga 15.000 jam (dengan Nd:YVO4 biasanya yang lebih rendah) dan pump diodes dapat memiliki harga yang sangat mahal.
Laser ini menawarkan panjang gelombang 1,064 mikrometer dan berguna untuk berbagai aplikasi, dari medis dan gigi hingga militer dan manufaktur. Ketika membandingkan keduanya Nd:YVO menampilkan penyerapan pompa dan gain yang lebih tinggi, bandwidth yang lebih luas, jangkauan panjang gelombang yang lebih luas untuk pompa, umur upper-state yang lebih rendah, indeks bias yang lebih tinggi dan konduktivitas termal yang lebih rendah. Ketika datang ke operasi kontinu, Nd:YVO memiliki tingkat kinerja yang secara keseluruhan mirip dengan Nd:YAG dalam kasus dengan daya sedang atau tinggi. Namun, Nd:YVO tidak memungkinkan energi pulsa yang setinggi Nd:YAG dan umur laser berlangsung untuk periode yang lebih pendek.
Ini dapat digunakan dengan baik 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 memindahkan frekuensi output dari inframerah dekat ke hijau, biru, atau bahkan UV yang memberinya banyak fungsi yang bervariasi.
Karena ukuran yang mirip, ion yttrium, gadolinium atau lutetium dapat diganti dengan ion tanah jarang aktif laser tanpa sangat mempengaruhi struktur jaring yang diperlukan untuk menghasilkan sinar. Ini mempertahankan konduktivitas termal tinggi dari bahan yang di-dope.
