Dasar-dasar Pemotongan Laser

Laser pertama kali digunakan untuk memotong pada awal tahun 1970an. Dalam produksi industri modern, pemotongan laser lebih banyak digunakan pada lembaran logam, plastik, kaca, keramik, semikonduktor, tekstil, pengolahan kayu dan kertas serta bahan lainnya.

 

 

Ketika sinar laser terfokus mengenai benda kerja, area yang disinari menjadi panas secara dramatis hingga melelehkan atau menguapkan material. Setelah sinar laser menembus benda kerja, proses pemotongan dimulai: sinar laser bergerak sepanjang garis kontur sambil melelehkan material. Bahan cair biasanya terhempas dari garitan dengan semburan udara, meninggalkan celah sempit antara bagian yang dipotong dan penahan pelat yang lebarnya hampir sama dengan sinar laser yang terfokus.

 

Pemotongan Api
Pemotongan api adalah proses standar yang digunakan saat memotong baja ringan, menggunakan oksigen sebagai gas pemotongan. Oksigen diberi tekanan hingga 6 bar dan dihembuskan ke dalam potongan. Di sana, logam yang dipanaskan bereaksi dengan oksigen: ia mulai terbakar dan teroksidasi. Reaksi kimia melepaskan sejumlah besar energi (hingga lima kali energi laser) yang membantu sinar laser dalam melakukan pemotongan.

 

Pemotongan Leleh
Pemotongan leleh adalah proses standar lain yang digunakan saat memotong logam. Ini juga dapat digunakan untuk memotong bahan melebur lainnya seperti keramik.

Nitrogen atau argon digunakan sebagai gas pemotongan, dan tekanan gas 2 hingga 20 bar dihembuskan melalui garitan. Argon dan nitrogen adalah gas inert, yang berarti mereka tidak bereaksi dengan logam cair di garitan, tetapi hanya membuangnya ke dasar. Pada saat yang sama, gas inert melindungi tepi potongan dari oksidasi udara.

 

Pemotongan udara terkompresi
Udara bertekanan juga dapat digunakan untuk memotong pelat tipis. Udara bertekanan hingga 5-6 bar sudah cukup untuk menerbangkan logam cair pada potongan. Karena hampir 80% udara adalah nitrogen, pemotongan udara bertekanan pada dasarnya adalah pemotongan lelehan.

 

Pemotongan dengan bantuan plasma
Jika parameter dipilih dengan benar, awan plasma akan muncul di kerf pemotongan fusi berbantuan plasma. Awan plasma terdiri dari uap logam terionisasi dan gas pemotongan terionisasi. Awan plasma menyerap energi laser CO2 dan mengubahnya menjadi benda kerja sehingga lebih banyak energi yang disambungkan ke benda kerja dan material akan meleleh lebih cepat, sehingga menghasilkan kecepatan pemotongan yang lebih cepat. Karena alasan ini, proses pemotongan ini juga disebut pemotongan plasma berkecepatan tinggi.

Awan plasma sebenarnya transparan jika dibandingkan dengan laser solid-state, sehingga pemotongan leleh dengan bantuan plasma hanya dapat dilakukan dengan laser CO2.

 

Pemotongan gasifikasi
Pemotongan penguapan akan menguapkan material, meminimalkan efek termal pada material di sekitarnya. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan pemrosesan laser CO2 secara terus-menerus untuk menguapkan material dengan suhu rendah dan daya serap tinggi, seperti film plastik tipis serta material yang tidak meleleh seperti kayu, kertas, dan busa.
Laser berdenyut sangat pendek memungkinkan teknologi ini diaplikasikan pada material lain. Elektron bebas dalam logam menyerap laser dan memanas secara drastis. Denyut laser tidak bereaksi dengan partikel cair dan plasma, material menyublim secara langsung dan tidak ada waktu bagi energi untuk ditransfer ke material di sekitarnya dalam bentuk panas. Denyut pikodetik mengablasi material tanpa efek termal yang terlihat, tidak meleleh, dan tidak terbentuk gerinda.

 

Parameter: Menyesuaikan proses
Banyak parameter yang mempengaruhi proses pemotongan laser, beberapa di antaranya bergantung pada kinerja teknis laser dan mesin, sementara parameter lainnya bervariasi.

 

Polarisasi
Polarisasi menunjukkan berapa persentase sinar laser yang dikonversi. Polarisasi tipikal biasanya sekitar 90%. Ini cukup untuk pemotongan berkualitas tinggi.

Diameter Fokus
Diameter fokus mempengaruhi lebar potongan dan dapat diubah dengan mengubah panjang fokus lensa pemfokusan. Diameter fokus yang lebih kecil berarti garitan yang lebih sempit.

Posisi fokus
Posisi titik fokus menentukan diameter berkas dan rapat daya pada permukaan benda kerja serta bentuk garitan.

Kekuatan Laser
Kekuatan laser harus disesuaikan dengan jenis pemrosesan, jenis bahan, dan ketebalan. Daya harus cukup tinggi sehingga kepadatan daya pada benda kerja melebihi ambang batas pemrosesan.