Pengenalan kepada Pemotongan Laser

Pemotongan laser adalah salah satu amalan yang paling biasa dalam pembuatan. Pada asalnya bertujuan untuk menggerudi lubang dalam cetakan berlian, pemotongan laser telah pergi jauh dan kini dianggap sebagai salah satu cara paling berkesan untuk memotong sekeping bahan dan mencipta produk siap. Ia adalah teknologi yang digunakan secara meluas untuk aplikasi yang berbeza daripada pengeluar industri besar kepada sekolah dan penggemar.

Artikel ini menyelami keseluruhan spektrum pemotongan laser, termasuk apa itu dan cara ia berfungsi, jenis, ciri dan aplikasi pemotongan laser yang berbeza, dan trend masa depan dalam jentera pemotongan laser.

Apa ini

Pemotongan laser ialah proses menggunakan pancaran laser berkuasa tinggi untuk menyinari bahan. Biasanya, laser digunakan bersama-sama dengan sistem kawalan gerakan, yang menentukan cara laser bergerak ke atas bahan. Pemotongan laser digunakan bukan sahaja untuk aplikasi industri seperti fabrikasi logam, tetapi juga kadang-kadang untuk kesan artistik seperti ukiran dan etsa.

Bagaimana ia berfungsi

Laser menggunakan tenaga daripada elektron untuk menghasilkan cahaya bersuhu tinggi yang sengit, atau dipanggil pancaran laser. Apabila bersentuhan dengan bahan, pancaran laser dengan cepat mencairkan permukaan untuk membentuk lubang. Dari titik sentuhan awal, laser bergerak ke arah yang diprogramkan yang sama ada memotong bahan sepenuhnya atau mencipta kesan yang diingini. Pada masa yang sama, bahan cair diterbangkan oleh aliran udara berkelajuan tinggi. 

Pemotongan laser ialah kaedah pemotongan haba yang secara amnya menghasilkan potongan licin dengan kualiti yang sangat baik, ketepatan yang tinggi, dan bahan terbuang yang minimum. Berbanding dengan kaedah pemotongan tradisional, pemotongan laser menghasilkan celah yang lebih sempit, yang membantu anda menjimatkan lebih banyak bahagian bahan. 

Jenis pemotongan laser

Pemotongan laser boleh dikategorikan kepada empat kategori: pengewapan laser, pencairan laser, O₂ pemotongan laser, dan scribing laser dengan patah terkawal.

1. Pengewapan laser 

Pengewapan laser menggunakan pancaran laser ketumpatan tenaga tinggi untuk memanaskan bahan. Apabila bersentuhan, suhu bahan naik dengan cepat ke takat didihnya, dan bahan mula menguap menjadi wap. Apabila wap-wap ini dikeluarkan dengan cepat, potongan terbentuk dalam bahan. 

Jenis pemotongan laser ini memerlukan sejumlah besar kuasa dan ketumpatan kuasa, dan kebanyakannya digunakan untuk memotong bahan logam yang sangat nipis dan bahan bukan logam seperti kertas, kain, kayu, plastik dan getah.

2. Pencairan laser

Pencairan laser menggunakan pancaran laser untuk memanaskan bahan dengan cepat dan gas tidak mengoksida (seperti Ar, He, N, dll.) untuk melepaskan bahan cair. Gas bukan pengoksidaan disembur melalui muncung pada tekanan tinggi bersama-sama dengan rasuk, yang membolehkan bahan dilepaskan serta-merta apabila bersentuhan dengan rasuk.

Pencairan laser tidak sepenuhnya mengewapkan logam, dan hanya memerlukan 1/10ths daripada tenaga yang diperlukan untuk pengewapan laser. Jenis pemotongan laser ini digunakan terutamanya untuk memotong bahan yang tidak mudah teroksida, atau logam aktif seperti keluli tahan karat, titanium, aluminium dan aloinya.

3. The₂ pemotongan laser

O₂ pemotongan laser menggunakan pancaran laser untuk memanaskan bahan dengan cepat dan O₂, gas pengoksida, untuk melepaskan bahan cair. Dalam O₂ pemotongan laser, gas pengoksidaan berinteraksi dengan bahan untuk menyebabkan tindak balas pengoksidaan, yang mengeluarkan sejumlah besar haba. Kemudian, oksida cair dan bahan cair dihembus keluar dari zon tindak balas, mengakibatkan potongan dalam bahan. Dalam hal ini, O₂ pemotongan laser adalah serupa dengan pemotongan oksiasetilena.

Oleh kerana tindak balas pengoksidaan dalam proses pemotongan menjana banyak haba, tenaga yang diperlukan untuk pemotongan oksigen laser hanya separuh daripada tenaga yang diperlukan untuk lebur laser, dan kelajuan pemotongan adalah jauh lebih tinggi daripada pengewapan laser dan lebur laser. 

O₂ pemotongan laser digunakan terutamanya untuk bahan logam yang mudah teroksida seperti keluli karbon, keluli titanium, dan keluli terawat haba.

4. Laser scribing dengan patah terkawal

Pencatatan laser menggunakan pancaran laser ketumpatan tenaga tinggi untuk mengimbas permukaan bahan logam untuk menghasilkan satu siri alur kecil, atau dipanggil "garisan juru tulis." Kemudian, sejumlah tekanan terkawal dikenakan ke permukaan, menyebabkan bahan retak di sepanjang garisan juru tulis. 

Tulisan laser digunakan terutamanya untuk menghasilkan wafer semikonduktor, lampu LED dan produk lain yang memerlukan kawalan halus dan ketepatan mikroskopik. Oleh yang demikian, laser yang digunakan untuk scribing laser secara amnya ialah laser Q-switched dan CO₂ laser.

Ciri-ciri

Berbanding dengan kaedah pemotongan haba yang lain, pemotongan laser adalah proses yang lebih pantas secara keseluruhan dan memberikan kualiti pemotongan yang unggul. Pemotongan laser mempunyai faedah berikut:

1. Kualiti pemotongan yang unggul: Oleh kerana ketumpatan tenaga tinggi dan ketepatan titik sentuhan laser, pemotongan laser menghasilkan hasil yang lebih baik.

a. Pemotongan laser menghasilkan hirisan yang sangat sempit. Lebar potongan yang dihasilkan daripada pemotongan laser adalah kurang daripada 0.001 inci, dan ketepatan dimensi adalah sangat tepat pada kira-kira ± 0.0005 inci.

b. Pemotongan laser menghasilkan tepi yang sangat licin, yang bermaksud ia boleh digunakan sebagai langkah terakhir dalam pengeluaran tanpa memerlukan pemprosesan mekanikal tambahan.

c. Pemotongan laser mencipta ubah bentuk minimum pada bahan kerja dan hampir tidak menjejaskan bahan berhampiran pemotongan. Bentuk celah juga konsisten segi empat tepat.

2. Kecekapan pemotongan tinggi: Keseluruhan proses pemotongan laser boleh dikawal sepenuhnya oleh CNC tanpa memerlukan sebarang kerja tangan. Semasa operasi pemotongan laser, pengguna hanya perlu mengkonfigurasi sistem kawalan gerakan. Konfigurasi boleh digunakan untuk bentuk yang berbeza. Di samping itu, mesin pemotong laser boleh dilengkapi dengan pelbagai meja kerja CNC, yang meningkatkan kecekapan dengan ketara apabila bekerja dengan bahan kerja yang besar atau berbilang.

3. Kelajuan pemotongan pantas: Laser dengan kuasa 1200 W boleh mencapai kelajuan pemotongan 600 cm/min apabila memotong plat keluli karbon rendah setebal 2 mm. Laser dengan kuasa yang sama boleh mencapai kelajuan pemotongan 1200 cm/min apabila memotong papan resin polipropilena setebal 5 mm. Bahan tidak perlu diapit dan diperbaiki semasa proses pemotongan laser, yang boleh mengelakkan kerosakan pada alat yang digunakan dan mengurangkan masa yang diperlukan untuk memuatkan dan memunggah bahan kerja.

4. Pemotongan laser tanpa sentuhan: Obor pemotong tidak mempunyai sebarang sentuhan dengan bahan kerja, yang memastikan kehausan sifar hingga minimum pada alat yang digunakan. Di samping itu, tidak perlu menukar sebarang alat untuk memproses bahagian dan bentuk yang berbeza. Pengguna hanya perlu menukar parameter output laser. Proses pemotongan laser juga menghasilkan bunyi yang rendah, getaran kecil, dan tiada pencemaran.

5. Skop aplikasi yang luas: Berbanding dengan pemotongan oksiasetilena dan pemotongan plasma, pemotongan laser sesuai untuk julat bahan yang lebih luas, termasuk logam dan bukan logam serta bahan komposit berasaskan logam dan bukan logam. Bahan yang berbeza mempunyai tahap kesesuaian yang berbeza untuk pemotongan laser kerana sifat termofizikal yang berbeza.

Aplikasi

Kebanyakan pemotong laser hari ini dikawal oleh program CNC atau dijadikan robot automatik. Oleh itu, pemotongan laser sesuai untuk hampir semua bahan untuk mencipta semua jenis bentuk, kedua-dua dua dimensi dan tiga dimensi.

Dalam bidang pembuatan kereta, pemotongan laser digunakan secara meluas untuk memotong lengkung yang rumit seperti kepingan badan, tudung, bumbung, tingkap kereta, tiub, komponen beg udara, dan pelbagai bahagian lain. Dalam bidang aeroangkasa, teknologi pemotongan laser digunakan untuk memotong bahagian penerbangan khas seperti tiub nyalaan enjin, bingkai pesawat, panel sayap ekor, pemutar helikopter, dan banyak lagi.

Teknologi pemotongan laser juga digunakan secara meluas untuk bahan bukan logam. Pemotongan laser boleh digunakan bukan sahaja untuk bahan yang mempunyai kekerasan dan kerapuhan yang tinggi seperti silikon nitrida, seramik, dan kuarza, tetapi juga untuk bahan fleksibel seperti kain, kertas, plat plastik dan getah. 

Trend masa depan

1. Pemotongan laser akan terus mendorong revolusi perindustrian ke hadapan.

Pemotongan laser telah membawa banyak faedah ekonomi kepada pengeluar baru dan lama. Komponen terasnya, sumber cahaya laser, adalah komponen penting yang menentukan keupayaan pemotongan pemotong laser.

Sepanjang 40 tahun yang lalu sejak penubuhan pemotong laser, pembangunan teknologi yang paling penting dengan sumber cahaya laser ialah penggantian mesin pemotong laser CO2 dengan pemotongan laser gentian. 

Jika anda bertanya sama ada akan ada sumber cahaya laser baharu yang lebih murah daripada laser gentian, mempunyai prestasi yang lebih baik, dan memberikan pancaran yang lebih halus, jawapannya tanpa ragu-ragu ialah ya. Tetapi jika anda bertanya jenis laser itu, adalah mustahil untuk memberikan jawapan yang tepat sekarang. Tidak perlu dikatakan, sumber cahaya laser pasti akan melihat banyak perkembangan pada masa hadapan.

2. Laser gentian berkuasa tinggi akan menjadi kuasa utama dalam pasaran mesin pemotong laser.

Mesin pemotong gentian optik pelbagai julat kuasa telah membawa era yang hebat untuk pembuatan. Mesin pemotong laser ini datang dalam pelbagai bentuk dan saiz, masing-masing mempunyai kes penggunaan sendiri. Walau bagaimanapun, jika anda berfikir tentang jenis mesin pemotong laser yang paling banyak digunakan di semua sektor pada masa hadapan, laser gentian berkuasa tinggi adalah pertaruhan paling selamat.

Mesin-mesin ini membawa kuasa yang lebih tinggi, ketepatan yang lebih tinggi, dan kapasiti pemotongan yang lebih besar kepada teknologi pemotongan laser, dan akan memberi impak besar kepada pasaran pemotongan laser, menurut pakar industri, sarjana dan pengguna.

Oleh itu, sebilangan besar pengeluar mesin pemotong laser gentian berkuasa tinggi pasti akan membawa kepada persaingan pasaran yang sengit, akhirnya untuk faedah pengguna. Ini akan mendorong sampul surat ke hadapan dari segi kawalan kualiti dan piawaian pembuatan dalam masa terdekat, di mana hanya syarikat yang mempunyai kualiti produk yang cemerlang, fokus berterusan pada R&D, dan menguasai teknologi daya saing teras boleh kekal di kedudukan teratas.

3. Era kecerdasan akan datang.

Perkembangan teknologi di seluruh dunia seperti "Industri 4.0" Jerman dan penggunaan kilang pintar yang semakin meningkat di China adalah petunjuk jelas tentang satu perkara: revolusi perindustrian keempat akan datang. Dan dengan itu, era pembuatan pintar akan datang kepada industri pemotongan laser. Ini termasuk penyepaduan besar-besaran teknologi rangkaian, teknologi komunikasi dan perisian komputer dengan mesin pemotong laser CNC berketepatan tinggi. 

Selaras dengan ini, pembangunan mesin pemotong laser automatik telah meningkatkan kapasiti pengeluaran dan automasi bengkel kepingan logam dengan ketara. Sebagai cara ketepatan, mesin pemotong laser tidak dapat tidak akan menggunakan keupayaan komunikasi rangkaian buatan sendiri untuk berkomunikasi dengan pelbagai mesin di kilang kepingan logam, termasuk garisan uncoiling lembaran, mesin lentur, mesin tebukan CNC, unit sambungan kimpalan (riveting), mesin letupan tembakan, dan garisan salutan.

Peralatan lain yang tertanam dalam pelan pengeluaran bersatu, tugasan dan sistem pengurusan penilaian akan menjadi penting untuk pengurusan bengkel kepingan logam juga. Akibatnya, sejumlah besar mesin pemotong laser pengilang akan secara beransur-ansur berubah menjadi kontraktor fabrikasi logam kepingan pada masa hadapan.

Sumber daripada stylecnc.com

Penafian: Maklumat yang dinyatakan di atas disediakan oleh stylecnc independentiy dari Chovm.com. Chovm.com tidak membuat perwakilan dan jaminan tentang kualiti dan kebolehpercayaan penjual dan produk.