Pemotongan laseraplikasi
Laser CO2 aliran aksial cepat sebagian besar digunakan untuk pemotongan laser material logam, terutama karena kualitas pancaran sinarnya yang baik. Meskipun reflektivitas sebagian besar logam terhadap sinar laser CO2 cukup tinggi, reflektivitas permukaan logam pada suhu ruangan meningkat seiring dengan peningkatan suhu dan derajat oksidasi. Setelah permukaan logam rusak, reflektivitas logam mendekati 1. Untuk pemotongan laser logam, daya rata-rata yang lebih tinggi diperlukan, dan hanya laser CO2 daya tinggi yang memiliki kondisi ini.
1. Pemotongan laser pada material baja
1.1 Pemotongan laser kontinu CO2 Parameter proses utama pemotongan laser kontinu CO2 meliputi daya laser, jenis dan tekanan gas bantu, kecepatan pemotongan, posisi fokus, kedalaman fokus, dan tinggi nosel.
(1) Daya Laser Daya laser memiliki pengaruh besar pada ketebalan pemotongan, kecepatan pemotongan, dan lebar sayatan. Ketika parameter lain konstan, kecepatan pemotongan menurun seiring dengan peningkatan ketebalan pelat pemotongan dan meningkat seiring dengan peningkatan daya laser. Dengan kata lain, semakin besar daya laser, semakin tebal pelat yang dapat dipotong, semakin cepat kecepatan pemotongan, dan semakin besar lebar sayatan.
(2) Jenis dan tekanan gas bantu Saat memotong baja karbon rendah, CO2 digunakan sebagai gas bantu untuk memanfaatkan panas reaksi pembakaran besi-oksigen untuk meningkatkan proses pemotongan. Kecepatan pemotongan tinggi dan kualitas sayatan baik, terutama sayatan tanpa terak lengket dapat diperoleh. Saat memotong baja tahan karat, CO2 digunakan. Terak mudah menempel pada bagian bawah sayatan. Gas campuran CO2 + N2 atau aliran gas dua lapis sering digunakan. Tekanan gas bantu memiliki pengaruh signifikan terhadap efek pemotongan. Peningkatan tekanan gas yang tepat dapat meningkatkan kecepatan pemotongan tanpa terak lengket karena peningkatan momentum aliran gas dan peningkatan kapasitas pembuangan terak. Namun, jika tekanannya terlalu tinggi, permukaan potongan menjadi kasar. Pengaruh tekanan oksigen pada kekasaran rata-rata permukaan sayatan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Tekanan tubuh juga bergantung pada ketebalan pelat. Saat memotong baja karbon rendah dengan laser CO2 1kW, hubungan antara tekanan oksigen dan ketebalan pelat ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
(3) Kecepatan pemotongan Kecepatan pemotongan memiliki dampak signifikan terhadap kualitas pemotongan. Dalam kondisi daya laser tertentu, terdapat nilai kritis atas dan bawah yang sesuai untuk kecepatan pemotongan yang baik saat memotong baja karbon rendah. Jika kecepatan pemotongan lebih tinggi atau lebih rendah dari nilai kritis, akan terjadi penempelan terak. Ketika kecepatan pemotongan lambat, waktu aksi panas reaksi oksidasi pada mata potong diperpanjang, lebar pemotongan meningkat, dan permukaan pemotongan menjadi kasar. Seiring peningkatan kecepatan pemotongan, sayatan secara bertahap menjadi lebih sempit hingga lebar sayatan atas sama dengan diameter titik. Pada saat ini, sayatan sedikit berbentuk baji, lebar di bagian atas dan sempit di bagian bawah. Seiring peningkatan kecepatan pemotongan, lebar sayatan atas terus mengecil, tetapi bagian bawah sayatan menjadi relatif lebih lebar dan menjadi bentuk baji terbalik.
(5)Kedalaman fokus
Kedalaman fokus memiliki dampak tertentu pada kualitas permukaan hasil pemotongan dan kecepatan pemotongan. Saat memotong pelat baja yang relatif besar, sebaiknya digunakan sinar dengan kedalaman fokus yang besar; saat memotong pelat tipis, sebaiknya digunakan sinar dengan kedalaman fokus yang kecil.
(6) Tinggi nosel
Tinggi nosel mengacu pada jarak dari permukaan ujung nosel gas bantu ke permukaan atas benda kerja. Tinggi nosel yang besar akan menyebabkan momentum aliran udara bantu yang dikeluarkan mudah berfluktuasi, yang memengaruhi kualitas dan kecepatan pemotongan. Oleh karena itu, saat pemotongan laser, tinggi nosel umumnya diminimalkan, biasanya 0,5~2,0 mm.
① Aspek laser
a. Meningkatkan daya laser. Mengembangkan laser yang lebih bertenaga adalah cara langsung dan efektif untuk meningkatkan ketebalan pemotongan.
b. Pemrosesan pulsa. Laser pulsa memiliki daya puncak yang sangat tinggi dan dapat menembus pelat baja tebal. Penerapan teknologi pemotongan laser pulsa frekuensi tinggi dengan lebar pulsa sempit dapat memotong pelat baja tebal tanpa meningkatkan daya laser, dan ukuran sayatannya lebih kecil daripada pemotongan laser kontinu.
c. Gunakan laser baru
② Sistem optik
a. Sistem optik adaptif. Perbedaannya dengan pemotongan laser tradisional adalah tidak perlu menempatkan fokus di bawah permukaan pemotongan. Ketika posisi fokus berfluktuasi naik turun beberapa milimeter sepanjang arah ketebalan pelat baja, panjang fokus dalam sistem optik adaptif akan berubah seiring dengan pergeseran posisi fokus. Perubahan panjang fokus naik turun bertepatan dengan gerakan relatif antara laser dan benda kerja, menyebabkan posisi fokus berubah naik turun sepanjang kedalaman benda kerja. Proses pemotongan ini, di mana posisi fokus berubah sesuai dengan kondisi eksternal, dapat menghasilkan potongan berkualitas tinggi. Kerugian dari metode ini adalah kedalaman pemotongan terbatas, umumnya tidak lebih dari 30 mm.
b. Teknologi pemotongan bifokal. Lensa khusus digunakan untuk memfokuskan berkas cahaya dua kali pada bagian yang berbeda. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.58, D adalah diameter bagian tengah lensa dan adalah diameter bagian tepi lensa. Jari-jari kelengkungan di tengah lensa lebih besar daripada area sekitarnya, membentuk fokus ganda. Selama proses pemotongan, fokus atas terletak pada permukaan atas benda kerja, dan fokus bawah terletak di dekat permukaan bawah benda kerja. Teknologi pemotongan laser fokus ganda khusus ini memiliki banyak keunggulan. Untuk memotong baja lunak, teknologi ini tidak hanya dapat mempertahankan berkas laser intensitas tinggi pada permukaan atas logam untuk memenuhi kondisi yang dibutuhkan agar material terbakar, tetapi juga mempertahankan berkas laser intensitas tinggi di dekat permukaan bawah logam untuk memenuhi persyaratan pembakaran. Teknologi ini juga dapat menghasilkan potongan bersih di seluruh rentang ketebalan material. Teknologi ini memperluas rentang parameter untuk mendapatkan potongan berkualitas tinggi. Misalnya, menggunakan laser CO2 3kW. Dengan laser, ketebalan pemotongan konvensional hanya dapat mencapai 15~20mm, sedangkan ketebalan pemotongan menggunakan teknologi pemotongan fokus ganda dapat mencapai 30~40mm.
③Nosel dan aliran udara tambahan
Rancanglah nosel secara wajar untuk meningkatkan karakteristik medan aliran udara. Diameter dinding bagian dalam nosel supersonik pertama-tama menyusut lalu membesar, yang dapat menghasilkan aliran udara supersonik di saluran keluar. Tekanan suplai udara dapat sangat tinggi tanpa menghasilkan gelombang kejut. Saat menggunakan nosel supersonik untuk pemotongan laser, kualitas pemotongannya juga ideal. Karena tekanan pemotongan nosel supersonik pada permukaan benda kerja relatif stabil, nosel ini sangat cocok untuk pemotongan laser pelat baja tebal.
Waktu posting: 18 Juli 2024
