Apa itu pemotongan laser?

Pemotongan laser adalah metode pemotongan termal yang menggunakan sinar laser berdaya tinggi yang terfokus untuk menyinari benda kerja. Hal ini menyebabkan material yang disinari meleleh, menguap, terablasi, atau mencapai titik nyala dengan cepat. Sementara itu, aliran udara berkecepatan tinggi yang sejajar dengan sinar laser meniup material yang meleleh, sehingga memotong benda kerja.

Klasifikasi dan Karakteristik Pemotongan Laser

Pemotongan laser dapat dibagi menjadi empat jenis: pemotongan penguapan laser, pemotongan fusi laser, pemotongan oksigen laser, dan pengukiran laser serta patahan terkontrol.

Pemotongan Penguapan Laser

Metode ini menggunakan sinar laser berenergi tinggi untuk memanaskan benda kerja, dengan cepat menaikkan suhunya hingga titik didih material dalam waktu yang sangat singkat, menyebabkan material menguap dan membentuk uap. Uap tersebut dikeluarkan dengan kecepatan tinggi, menciptakan sayatan pada material saat keluar. Karena sebagian besar material memiliki panas penguapan yang tinggi, pemotongan penguapan laser membutuhkan daya dan kepadatan daya yang besar.

Pemotongan Laser Fusion

Dalam pemotongan fusi laser, laser memanaskan dan melelehkan material logam. Gas non-oksidasi (seperti Ar, He, N, dll.) kemudian ditiup melalui nosel yang sejajar dengan sinar laser. Tekanan tinggi gas tersebut mendorong logam cair, membentuk potongan. Tidak seperti pemotongan penguapan, metode ini tidak memerlukan penguapan material secara lengkap dan hanya mengkonsumsi 1/10 energi yang dibutuhkan untuk pemotongan penguapan. Metode ini terutama digunakan untuk memotong logam yang tidak mudah teroksidasi atau reaktif, termasuk baja tahan karat, titanium, aluminium, dan paduannya.

Pemotongan Oksigen Laser

Prinsip pemotongan laser oksigen mirip dengan pemotongan oksiasetilen. Laser bertindak sebagai sumber panas pemanasan awal, sementara gas aktif (seperti oksigen) berfungsi sebagai gas pemotong. Di satu sisi, gas yang ditiup bereaksi dengan logam yang dipotong, memicu reaksi oksidasi yang melepaskan sejumlah besar panas oksidasi. Di sisi lain, gas tersebut meniup oksida cair dan lelehan dari zona reaksi, membentuk potongan pada logam. Reaksi oksidasi selama pemotongan menghasilkan panas yang signifikan, sehingga pemotongan laser oksigen hanya membutuhkan setengah energi dari pemotongan fusi, sementara kecepatan pemotongannya jauh lebih cepat daripada pemotongan penguapan dan fusi. Metode ini terutama diterapkan pada material logam yang mudah teroksidasi seperti baja karbon, baja titanium, dan baja yang telah diberi perlakuan panas.

Penandaan Laser dan Fraktur Terkendali

Pengukiran laser menggunakan laser berdensitas energi tinggi untuk memindai permukaan material rapuh, menguapkan alur kecil. Pemberian tekanan tertentu kemudian menyebabkan material rapuh tersebut retak di sepanjang alur. Laser Q-switched dan laser CO₂ umumnya digunakan untuk pengukiran laser. Patahan terkontrol memanfaatkan distribusi suhu yang curam yang dihasilkan selama pengukiran laser untuk menciptakan tegangan termal lokal pada material rapuh, menyebabkan material tersebut pecah di sepanjang alur yang digores.

Aplikasi Pemotongan Laser

Sebagian besar mesin pemotong laser dioperasikan melalui program kontrol numerik (NC) atau dikonfigurasi sebagai robot pemotong. Sebagai metode pemrosesan presisi, pemotongan laser dapat memotong hampir semua material, termasuk pemotongan 2D atau 3D lembaran logam tipis. Di bidang kedirgantaraan, teknologi pemotongan laser terutama digunakan untuk memotong material kedirgantaraan khusus seperti paduan titanium, paduan aluminium, paduan nikel, paduan kromium, baja tahan karat, berilium oksida, material komposit, plastik, keramik, dan kuarsa. Komponen kedirgantaraan yang diproses dengan pemotongan laser meliputi tabung api mesin, selubung paduan titanium berdinding tipis, rangka pesawat, kulit paduan titanium, penguat sayap, panel sayap ekor, rotor utama helikopter, dan ubin isolasi panas keramik pesawat ulang-alik.