Efektivitas pemotongan laser sangat bergantung pada bagaimana berbagai material menyerap dan menyebar energi. Ambil contoh logam, baja tahan karat dan aluminium berperilaku cukup berbeda karena sifat termalnya memang tidak sama. Baja tahan karat tidak menghantarkan panas dengan baik, sekitar 15 W/mK, yang berarti panas cenderung terakumulasi di satu titik. Berbeda halnya dengan aluminium yang memiliki konduktivitas jauh lebih tinggi, sekitar 205 W/mK, sehingga panas menyebar cepat dan membuatnya lebih sulit untuk mendapatkan lelehan yang konsisten. Tembaga justru menjadi tantangan tersendiri. Pada panjang gelombang 1 mikron, tembaga memantulkan hampir seluruh cahaya, tepatnya 95%. Masalah pemantulan ini membutuhkan penyesuaian serius pada berkas laser jika kita ingin memperoleh potongan yang stabil. Jika melihat laser serat modern, hampir seluruh energi dapat diserap oleh baja, mendekati penyerapan 99%, tetapi cukup kesulitan dengan tembaga di mana penyerapan turun menjadi hanya 60-70%. Oleh karena itu, bengkel yang bekerja dengan tembaga seringkali membutuhkan teknik dan peralatan khusus agar semuanya berjalan dengan baik.
Dalam hal memotong baja tahan karat dan baja karbon rendah, laser serat jauh lebih unggul dibandingkan sistem CO2, terutama saat bekerja dengan pipa berdinding tipis di mana laser serat mampu memotong hingga 30% lebih cepat. Mengapa demikian? Laser serat beroperasi pada panjang gelombang yang jauh lebih pendek sekitar 1,08 mikron yang lebih baik diserap oleh logam seperti baja, sehingga mengurangi energi yang terbuang dan memperpendek waktu siklus secara keseluruhan. Di sisi lain, laser CO2 memiliki panjang gelombang yang lebih panjang pada 10,6 mikron yang sebenarnya lebih efektif untuk beberapa pekerjaan tertentu. Laser CO2 tidak memantul sebanyak ketika memotong logam non-besi seperti kuningan, sehingga produsen masih mengandalkannya untuk tugas-tugas tertentu di mana stabilitas menjadi prioritas utama. Melihat angka terbaru dari sektor kedirgantaraan pada tahun 2023, perusahaan-perusahaan yang menggunakan laser serat mengalami penurunan biaya pemotongan baja tahan karat sekitar 18,50 dolar AS per meter dibandingkan dengan pengaturan CO2 konvensional. Sebagian besar penghematan ini berasal dari penggunaan gas bantu yang lebih sedikit selama operasi serta efisiensi listrik yang lebih baik secara keseluruhan.
Tiga variabel yang sangat mempengaruhi kualitas potongan:
Untuk baja karbon, menjaga tekanan gas antara 1,2–1,5 bar sangat penting untuk menghindari pembentukan terak dan memastikan kualitas potongan yang konsisten.
Baja tahan karat dan baja karbon rendah mewakili lebih dari 65% aplikasi pemotongan laser tabung industri (IMTS 2023), yang bernilai karena keseimbangan antara kekuatan, kemampuan las, dan responsivitas terhadap energi laser. Material ini dapat diproses dengan ketebalan antara 0,5 mm hingga 25 mm dengan zona terpengaruh panas yang minimal, menjadikannya ideal untuk manufaktur presisi tinggi.
Baja tahan karat seperti 304 dan 316 dari keluarga austenitik banyak digunakan karena mengandung sekitar 18 hingga 20 persen kromium. Kandungan inilah yang memberikan perlindungan sangat baik terhadap karat dan kerusakan kimia. Dalam hal memotong material ini, teknologi laser serat saat ini memungkinkan pemotongan yang sangat presisi. Lebar celah potong (kerf) bisa mencapai hanya 0,1 milimeter, dengan akurasi dimensi sekitar plus minus 0,05 mm meskipun pada pipa dengan ketebalan 15 mm. Produsen peralatan medis dan produsen tabung untuk pengolahan makanan sangat membutuhkan tingkat ketelitian ini. Produk mereka membutuhkan permukaan yang benar-benar halus tanpa sisa tepi kasar atau gurdi, sesuatu yang hanya bisa secara konsisten dihasilkan oleh sistem laser canggih dalam berbagai produksi.
Untuk mencapai pemotongan bebas oksidasi, disarankan menggunakan gas bantu nitrogen pada tekanan 12–16 bar untuk tabung baja tahan karat berketebalan 3–8 mm. Untuk bagian yang lebih tebal (10–15 mm), laser serat berkekuatan 4 kW yang beroperasi pada kecepatan 0,8–1,2 m/min memastikan hasil bebas terak sekaligus meminimalkan distorsi termal. Parameter-parameter ini mendukung tingkat pengulangan tinggi dalam lingkungan produksi otomatis.
Kadar karbon yang relatif rendah dalam baja karbon rendah (kurang dari 0,3%) berarti bahan ini menguap dengan cepat ketika dipanaskan hingga sekitar 1.500 derajat Celsius. Sifat ini membuat baja karbon rendah sangat cocok untuk aplikasi pemotongan dengan laser serat. Dengan sistem laser standar 6 kW, operator dapat memotong pipa baja karbon rendah setebal 20 mm dengan kecepatan mengesankan yang mencapai sekitar 2,5 meter per menit. Hasil potongan menunjukkan tepi hampir vertikal dengan penyimpangan sudut minimal (sekitar plus atau minus setengah derajat), yang menjadi kabar baik bagi para pengelas yang tidak perlu menghabiskan waktu tambahan untuk pekerjaan akhir setelah pemotongan. Dari sisi biaya operasional, sistem laser ini juga memberikan penghematan signifikan. Data industri dari FMA 2023 menunjukkan penurunan biaya operasional sekitar 23% ketika beralih dari metode pemotongan plasma konvensional.
Untuk pipa baja karbon dengan ketebalan lebih dari 25 mm, mode laser pulsa (1–2 kHz) membantu mengontrol masukan panas dan mencegah pelengkungan. Penggunaan campuran gas bantu berbasis oksigen meningkatkan pembuangan terak, mengurangi sisa potongan hingga 40% pada bagian 30 mm. Hal ini memastikan ketepatan dimensi untuk komponen struktural dalam konstruksi dan mesin berat.
Seorang pemasok otomotif Tier 1 menerapkan pemotongan pipa laser 3D untuk memproduksi 5.000 tabung injeksi bahan bakar setiap hari dengan ketepatan dimensi 99,7%. Sistem yang sama mencapai pengulangan sebesar 0,12 mm pada bracket hidrolik pesawat SS304, memangkas waktu pasca-pemrosesan sebesar 62% dibandingkan metode pemesinan konvensional.
Aluminium sebenarnya memantulkan cahaya dengan sangat baik, sekitar 90% pada panjang gelombang laser khas yang biasa kita gunakan, dan juga kehilangan panas cukup cepat. Karakteristik ini membuatnya sulit untuk membuat laser menyerap energi secara konsisten selama proses pemotongan. Apa yang terjadi selanjutnya? Nah, kolam lelehan menjadi tidak terkontrol dan celah potong (kerf) akhirnya tampak tidak rata, terutama ketika menangani pipa-pipa berdinding tipis yang umum ditemukan dalam industri manufaktur. Konduktivitas termal juga menjadi tantangan lain di sini karena aluminium menghantarkan panas sekitar lima kali lebih baik dibandingkan baja tahan karat. Karena alasan ini, operator perlu menyetel parameter dengan sangat hati-hati jika ingin mendapatkan potongan yang bersih tanpa endapan dross yang mengganggu, yang tentunya tidak ada yang ingin membersihkannya setelah proses selesai.
Menggunakan nitrogen sebagai gas bantu mengurangi oksidasi hingga 70% dibandingkan dengan oksigen. Menggabungkan hal ini dengan mode laser pulsa frekuensi tinggi (≥2.000 Hz) dan jarak standoff nosel yang dioptimalkan (0,8–1,2 mm) meningkatkan kehalusan tepi sebesar 25%. Penyesuaian ini sangat penting untuk mencapai permukaan yang bersih dan siap dilas pada aplikasi bernilai tinggi.
Sebuah pabrikan melakukan beberapa pengujian pada tahun 2023 lalu, di mana mereka berhasil mencapai presisi sekitar plus atau minus 0,05 milimeter ketika memproduksi baki baterai kendaraan listrik dengan setup laser serat 6 kilowatt mereka. Mereka juga mencatat sesuatu yang menarik ketika memotong tabung aluminium seri 6xxx—dengan memantau perubahan suhu selama proses berlangsung, mereka berhasil mengurangi limbah material secara signifikan, dari sekitar 12 persen menjadi hanya sedikit di atas 3 persen. Menurut studi terbaru yang dipublikasikan di jurnal seperti Journal of Materials Processing Technology, memang terjadi pergeseran ke arah penggunaan aluminium yang lebih besar dalam pembuatan mobil agar lebih ringan. Produsen mobil listrik saat ini mengganti sekitar empat puluh persen komponen yang sebelumnya terbuat dari baja dengan potongan aluminium khusus ini.
Laser serat kini mendominasi pemotongan tabung aluminium, menyumbang 68% pemasangan secara global. Panjang gelombang 1,08 μm-nya menawarkan penyerapan yang lebih baik dibandingkan laser CO₂, memungkinkan kecepatan pemotongan 1,2–1,8 m/menit pada aluminium 8 mm dengan hasil bebas dross. Kinerja ini mendorong adopsi di sektor HVAC, transportasi, dan energi terbarukan.
Saat bekerja dengan material tembaga dan kuningan, keduanya cenderung memantulkan sekitar 95% energi laser pada panjang gelombang inframerah tersebut menurut beberapa penelitian terbaru dari Laser Processing Institute pada tahun 2023. Pemantulan ini menciptakan masalah nyata bagi komponen optik dan membuat pemeliharaan kondisi proses yang stabil menjadi cukup menantang. Kuningan menambahkan tingkat kesulitan lain karena saat dipotong, komponen sengnya cenderung menguap, menghasilkan potongan yang tidak konsisten dengan tepi tidak rata dan terkadang bahkan membentuk lubang-lubang kecil pada material. Untuk mengatasi masalah-masalah ini, sebagian besar profesional mengandalkan pengaturan laser berdenyut dikombinasikan dengan bantuan gas nitrogen. Pulsa membantu mengontrol pelelehan dengan lebih baik, sementara nitrogen mencegah oksidasi, sehingga membuat seluruh proses pemotongan jauh lebih dapat diprediksi dan andal bagi para produsen yang menangani logam-logam sulit ini.
Laser serat saat ini mampu memotong pelat tembaga murni setebal 3 mm saat beroperasi pada daya 1 kW atau lebih, memberikan akurasi sekitar 0,1 mm berkat teknologi kontrol berkas yang lebih baik. Namun ada hal yang perlu dicatat: pemotongan ini memakan waktu sekitar 30 hingga 40 persen lebih lama dibandingkan saat memotong material baja karena tembaga menghantarkan panas dengan sangat efisien. Yang membuat ini dimungkinkan adalah panjang gelombang laser sebesar 1,08 mikrometer yang diserap oleh tembaga sekitar 22%, menjadikannya hampir tiga kali lebih baik dibandingkan laser CO2 konvensional. Peningkatan ini membuka peluang baru dalam memproduksi komponen-komponen rumit seperti saluran listrik dengan dinding tipis dan sistem pertukaran panas khusus di mana ketepatan menjadi faktor utama.
Tiga pendekatan teruji meningkatkan pengolahan tembaga dan kuningan:
Metode ini mengurangi pembentukan dross sebesar 62% dan mempertahankan kecepatan pemotongan hingga 20 m/min pada tabung kuningan 2 mm.
Permintaan untuk komponen kuningan presisi telah meningkat hampir separuhnya menurut survei industri pemotongan global terbaru pada 2023, tetapi masih ada beberapa hambatan teknis yang cukup signifikan untuk diatasi. Mencapai toleransi sangat ketat di bawah 0.2 mm yang dibutuhkan untuk aplikasi seperti trim dekoratif, perlengkapan perahu, dan peralatan medis tidak mudah dilakukan dengan sistem pemotongan konvensional. Memang, laser serat 6 kW mampu memotong kuningan setebal 8 mm dengan akurasi sekitar 0.25 derajat, tetapi biaya operasional mesin jenis ini sekitar $180 per jam. Biaya yang demikian tinggi membuat sebagian besar perusahaan hanya menggunakannya bila benar-benar diperlukan, biasanya dipakai untuk aplikasi kedirgantaraan yang mahal atau instrumentasi khusus di mana tingkat presisi semacam itu benar-benar diperlukan.
Mesin pemotong laser pipa modern memberikan kinerja yang berbeda pada berbagai jenis material utama:
| Bahan | Ketebalan Maksimum (Laser Serat) | Kualitas Potongan | Pertimbangan Utama |
|---|---|---|---|
| Baja tahan karat | 25 mm | Sangat baik | Membutuhkan gas bantu nitrogen |
| Baja Ringan | 30 mm | Presisi Tinggi | Paling optimal dengan gas bantu oksigen |
| Aluminium | 15 mm | Bagus sekali | Disarankan menggunakan lapisan anti-pantul |
| Tembaga | 6 MM | Sedang | Laser berdaya tinggi (>6 kW) lebih disukai |
| Kuningan | 12 mm | Konsisten | Penyesuaian frekuensi pulsa sangat penting |
Baja tahan karat dan baja lunak tetap menjadi material yang paling sesuai untuk pemotongan laser, secara konsisten mencapai toleransi di bawah ±0,1 mm. Aluminium membutuhkan kecepatan pemotongan 30% lebih cepat dibandingkan baja untuk mencegah terbentuknya dross, sedangkan sifat reflektif tembaga membatasi keberhasilan—hanya 42% produsen yang melaporkan hasil yang dapat diandalkan pada tembaga murni, menurut survei fabrikasi tahun 2023.
Sektor kedirgantaraan dan medis semakin menggunakan laser serat untuk memotong pipa titanium setebal hingga 10 mm. Pengolahan yang efektif memerlukan:
Paduan super berbasis nikel seperti Inconel mengalami pertumbuhan tahunan sebesar 19% dalam adopsi pemotongan dengan laser, terutama untuk komponen knalpot suhu tinggi yang memerlukan ketahanan hingga 1.200°C.
Empat faktor yang menentukan pengaturan laser yang optimal:
Operator harus melakukan uji potong saat bekerja dengan paduan baru, karena variasi komposisi sekecil 0,5% dapat mengubah kecepatan pemotongan sebesar 12–15%.
Pemotongan laser bergantung pada cara material menyerap dan menghantarkan energi. Logam seperti baja tahan karat dan aluminium memiliki sifat termal yang berbeda yang mempengaruhi reaksi mereka terhadap pemotongan laser.
Laser serat memberikan kecepatan dan efisiensi yang lebih baik dibandingkan laser CO2, terutama untuk pipa berdinding tipis, karena panjang gelombang yang lebih pendek dan penyerapan energi yang lebih baik.
Laser serat dapat memotong tembaga dan kuningan dengan beberapa penyesuaian seperti pengaturan pulsa laser, tetapi membutuhkan daya dan waktu yang lebih besar dibandingkan logam yang lebih lunak.
Gas bantu seperti nitrogen dan oksigen digunakan untuk meningkatkan kualitas potongan, mencegah oksidasi, dan meningkatkan efisiensi tergantung pada jenis materialnya.
Ya, laser serat semakin banyak digunakan untuk pemotongan aluminium berkat efisiensinya, meskipun diperlukan penyesuaian karena sifat reflektivitas dan konduktivitas termal aluminium.
Berita Terkini
RT Laser adalah perusahaan teknologi tinggi yang diakui secara nasional yang mengkhususkan diri dalam penelitian, pengembangan, produksi, dan penjualan peralatan laser. Produk inti kami meliputi mesin pemotong laser serat, mesin las laser genggam, dan mesin lentur.
No.6-8, Taman Industri Binhe, Distrik Jiyang, Kota Jinan, Provinsi Shandong, Tiongkok.
Hak Cipta © 2025 oleh RAYTU LASER Technology Co., Ltd. Kebijakan Privasi
EN
