Keberkesanan pemotongan laser benar-benar bergantung kepada bagaimana pelbagai bahan menyerap dan menyebarkan tenaga. Ambil logam sebagai contoh, kelakuan keluli tahan karat dan aluminium agak berbeza kerana sifat terma mereka memang tidak sama. Keluli tahan karat mempunyai kekonduksian haba yang rendah, sekitar 15 W/mK, yang menyebabkan haba cenderung terkumpul di satu tempat. Berbeza dengan aluminium yang mempunyai kekonduksian yang jauh lebih tinggi, sekitar 205 W/mK, maka haba tersebar dengan cepat dan menyebabkan lelehan yang kurang konsisten. Kuprum pula adalah kes yang berbeza. Pada panjang gelombang 1 mikron, kuprum memantulkan hampir keseluruhan cahaya, iaitu sebanyak 95%. Masalah pantulan ini memerlukan pelarasan yang ketara pada alur cahaya laser jika pemotongan yang stabil dikehendaki. Jika dilihat pada laser gentian moden, hampir keseluruhan tenaga dapat diserap oleh keluli, iaitu penyerapan sehingga 99%, tetapi ia menghadapi kesukaran dengan kuprum apabila penyerapan merosot sehingga hanya 60-70%. Oleh itu, bengkel yang sering mengendalikan kuprum biasanya memerlukan teknik dan peralatan khas untuk memastikan proses berjalan lancar.
Apabila tiba masanya untuk memotong keluli tahan karat dan keluli lembut, laser gentian jelas mengatasi sistem CO2 dengan begitu baik, terutamanya apabila bekerja dengan paip berdinding nipis di mana ia boleh memotong sehingga 30% lebih cepat. Mengapa begitu? Laser gentian beroperasi pada jarak gelombang yang jauh lebih pendek, sekitar 1.08 mikron, yang diserap dengan lebih baik oleh logam seperti keluli, maka kurang tenaga yang terbazir dan masa kitaran yang lebih pendek secara keseluruhannya. Sebaliknya, laser CO2 mempunyai jarak gelombang yang lebih panjang pada 10.6 mikron yang sebenarnya berfungsi lebih baik untuk sesetengah kerja. Ia tidak memantul terlalu banyak apabila memotong logam bukan ferus seperti loyang, maka pengilang masih bergantung padanya untuk tugas-tugas tertentu di mana kestabilan adalah paling utama. Berdasarkan nombor terkini dari sektor aerospace pada 2023, syarikat-syarikat yang menggunakan laser gentian melihat kos pemotongan keluli tahan karat mereka menurun sebanyak kira-kira $18.50 setiap meter berbanding susunan CO2 tradisional. Kebanyakan penjimatan ini datang daripada keperluan gas bantuan yang kurang semasa operasi selain kecekapan elektrik yang lebih baik secara keseluruhannya.
Tiga pemboleh ubah yang sangat mempengaruhi kualiti potongan:
Untuk keluli karbon, kekalkan tekanan gas antara 1.2–1.5 bar adalah penting untuk mengelakkan pembentukan slag dan memastikan kualiti potongan yang konsisten.
Keluli tahan karat dan keluli lembut mewakili lebih daripada 65% aplikasi pemotongan laser paip dalam industri (IMTS 2023), dihargai kerana keseimbangan kekuatan, kemampanan kimpalan, dan kepekaan terhadap tenaga laser. Bahan-bahan ini boleh diproses dari ketebalan 0.5 mm hingga 25 mm dengan zon terjejas haba yang minimum, menjadikannya ideal untuk pengeluaran berkepersisan tinggi.
Keluli tahan karat seperti 304 dan 316 dari keluarga austenitik banyak digunakan kerana mengandungi kromium sebanyak 18 hingga 20 peratus. Inilah yang memberikan perlindungan yang sangat baik terhadap karat dan kerosakan kimia. Dalam memotong bahan-bahan ini, teknologi laser gentian pada hari ini membolehkan potongan yang sangat ketat. Lebar alur potongan boleh sehingga hanya 0.1 milimeter, dengan kejituan dimensi dalam lingkungan tambah tolak 0.05 mm walaupun pada paip yang mempunyai ketebalan 15 mm. Pengeluar kelengkapan perubatan dan pengeluar tiub untuk pemprosesan makanan benar-benar memerlukan tahap kejituan ini. Produk mereka memerlukan permukaan yang sepenuhnya licin tanpa sebarang tepi kasar atau berkilat, sesuatu yang hanya sistem laser terkini mampu menyediakannya secara konsisten sepanjang pengeluaran.
Untuk mencapai potongan yang bebas oksidasi, gas bantuan nitrogen pada 12–16 bar disyorkan untuk tiub keluli tahan karat 3–8 mm. Bagi bahagian yang lebih tebal (10–15 mm), laser gentian 4 kW yang beroperasi pada 0.8–1.2 m/min memastikan hasil yang bebas daripada dross sambil meminimumkan penyimpangan terma. Parameter ini menyokong kebolehulangan yang tinggi dalam persekitaran pengeluaran automatik.
Kandungan karbon yang agak rendah dalam keluli lembut (kurang daripada 0.3%) bermaksud ia menyejat dengan cepat apabila dipanaskan ke suhu kira-kira 1,500 darjah Celsius. Sifat ini menjadikan keluli lembut sangat sesuai untuk aplikasi pemotongan laser gentian. Dengan sistem laser piawaian 6 kW, operator boleh memotong paip keluli lembut setebal 20 mm pada kelajuan yang mengesankan sehingga kira-kira 2.5 meter seminit. Potongan yang dihasilkan mempunyai tepi hampir tegak dengan sisihan sudut yang minimum (lebih kurang separuh darjah ke atas atau ke bawah), sesuatu yang memberangsangkan kepada para pengimpal yang tidak mahu membuang masa tambahan pada kerja-kerja finishing selepas pemotongan. Dari segi kos keseluruhan, sistem laser ini turut menawarkan penjimatan yang ketara. Data industri dari FMA 2023 menunjukkan kos pengoperasian berkurang sebanyak kira-kira 23% apabila beralih daripada kaedah pemotongan plasma tradisional.
Bagi paip keluli karbon yang melebihi ketebalan 25 mm, mod laser imbasan (1–2 kHz) membantu mengawal input haba dan mengelakkan ralah. Penggunaan campuran gas bantuan berbasis oksigen meningkatkan pelancaran slag, mengurangkan sisa sebanyak 40% dalam bahagian 30 mm. Ini memastikan kejituan dimensi bagi komponen struktur dalam pembinaan dan jentera berat.
Seorang pembekal automotif Tier 1 telah melaksanakan pemotongan paip laser 3D untuk menghasilkan 5,000 tiub suntikan bahan api setiap hari dengan kejituan dimensi sebanyak 99.7%. Sistem yang sama mencapai ulangan sebanyak 0.12 mm pada bracket hidraulik pesawat SS304, memotong masa pengendalian selepas proses sebanyak 62% berbanding kaedah pemesinan konvensional.
Aluminium sebenarnya memantulkan cahaya dengan sangat baik, kira-kira 90% pada panjang gelombang laser tipikal yang kita gunakan, dan ia juga kehilangan haba dengan agak cepat. Ciri-ciri ini menjadikan aluminium sukar untuk menyerap tenaga laser secara konsisten semasa proses pengilangan. Apa yang berlaku seterusnya? Kawasan lebur (melt pool) akan menjadi tidak menentu dan keputusan potongan (kerf) kelihatan tidak sekata, terutamanya apabila berkaitan dengan tiub berdinding nipis yang biasa digunakan dalam pengeluaran. Konduktiviti haba juga merupakan cabaran lain di sini memandangkan aluminium mengalirkan haba kira-kira lima kali lebih baik berbanding keluli tahan karat. Oleh itu, para pengoperasi perlu menetapkan parameter dengan sangat teliti jika mereka mahukan potongan yang bersih tanpa pembentukan dross yang tidak diingini selepas proses tersebut.
Menggunakan nitrogen sebagai gas bantu mengurangkan pengoksidaan sehingga 70% berbanding oksigen. Menggabungkan ini dengan mod laser denyutan berkadar tinggi (≥2,000 Hz) dan jarak berdiri muncung yang telah dioptimumkan (0.8–1.2 mm) meningkatkan kelembutan tepi sebanyak 25%. Pelarasan ini adalah penting untuk mencapai permukaan yang bersih dan sedia untuk dikimpal dalam aplikasi bernilai tinggi.
Sebuah pengeluar menjalankan beberapa ujian pada tahun 2023 di mana mereka berjaya mencapai ketepatan sekitar lebih kurang 0.05 milimeter apabila membuat dulang bateri kenderaan elektrik dengan menggunakan susunan laser gentian 6 kilowatt mereka. Mereka juga memerhatikan sesuatu yang menarik apabila memotong tiub aluminium siri 6xxx - dengan memantau perubahan suhu semasa proses berjalan, mereka berjaya mengurangkan bahan buangan secara ketara, daripada lebih kurang 12 peratus sisa kepada hanya sedikit lebih daripada 3 peratus. Menurut kajian terkini yang diterbitkan di jurnal seperti Journal of Materials Processing Technology, ternyata telah berlaku peralihan ke arah penggunaan lebih banyak aluminium untuk menjadikan kereta lebih ringan. Pengeluar kereta elektrik kini menggantikan sekitar empat puluh peratus bahagian yang sebelumnya diperbuat daripada keluli kepada potongan aluminium yang dipotong secara khusus.
Fiber laser kini mendominasi pemotongan tiub aluminium, menyumbang 68% pemasangan secara global. Jangka gelombang 1.08 μm mereka menawarkan penyerapan yang lebih baik berbanding laser CO₂, membolehkan kelajuan pemotongan 1.2–1.8 m/min pada aluminium 8 mm dengan keputusan bebas kotoran. Prestasi ini mendorong penggunaannya dalam sektor HVAC, pengangkutan, dan tenaga boleh diperbaharui.
Apabila bekerja dengan bahan kuprum dan loyang, bahan ini cenderung memantulkan kembali kira-kira 95% tenaga laser pada panjang gelombang inframerah tersebut menurut beberapa kajian terkini daripada Institut Pemprosesan Laser pada tahun 2023. Pantulan ini mencipta masalah sebenar kepada komponen optik dan menjadikan keadaan pemprosesan yang stabil agak mencabar. Loyang menambahkan lapisan kesukaran lain kerana apabila dipotong, komponen zink cenderung untuk tersepu, menghasilkan potongan yang tidak konsisten dengan tepi yang tidak sekata dan kadangkala malah lubang-lubang kecil terbentuk di dalam bahan tersebut. Untuk mengatasi masalah ini, kebanyakan profesional bergantung kepada tetapan laser berdenyut yang dikombinasikan dengan bantuan gas nitrogen. Denyutan membantu mengawal peleburan dengan lebih baik manakala nitrogen menghalang pengoksidaan, menjadikan keseluruhan proses pemotongan jauh lebih boleh diramal dan boleh dipercayai bagi pengeluar yang berurusan dengan logam sukar ini.
Pada hari ini, laser gentian berjaya memotong kepingan kuprum tulen setebal 3 mm apabila beroperasi pada kuasa 1 kW atau lebih, memberikan kejituan sekitar 0.1 mm berkat teknologi kawalan sinar yang lebih baik. Namun, terdapat satu kelemahan yang perlu disebutkan di sini: potongan ini mengambil masa sekitar 30 hingga 40 peratus lebih lama berbanding apabila bekerja dengan bahan keluli kerana kuprum mengalirkan haba dengan sangat cekap. Apa yang menjadikan ini mungkin ialah panjang gelombang laser sebanyak 1.08 mikrometer yang diserap oleh kuprum sebanyak kira-kira 22%, menjadikannya hampir tiga kali ganda lebih baik berbanding laser CO2 tradisional. Peningkatan ini telah membuka peluang untuk pengeluaran komponen halus seperti saluran elektrik berdinding nipis dan sistem pertukaran haba khas di mana kejituan adalah yang utama.
Tiga pendekatan yang telah terbukti meningkatkan pemprosesan kuprum dan loyang:
Kaedah ini mengurangkan pembentukan dross sebanyak 62% dan mengekalkan kelajuan pemotongan sehingga 20 m/min pada tiub keluli 2 mm.
Permintaan untuk komponen keluli presisi telah meningkat hampir separuh menurut Kajian Pemotongan Perindustrian Global terkini pada 2023, tetapi masih terdapat beberapa halangan teknikal yang besar perlu diatasi. Mencapai toleransi yang sangat ketat di bawah 0.2 mm yang diperlukan untuk perkara seperti hiasan, perkakasan kapal, dan peralatan perubatan tidak mudah dicapai dengan sistem pemotongan biasa. Walaupun laser gentian 6 kW boleh mengendalikan keluli 8 mm dengan ketepatan kira-kira 0.25 darjah, kos pengendalian mesin sebegini adalah sekitar $180 sejam. Kos sebegini bermaksud kebanyakan syarikat hanya menggunakannya apabila benar-benar diperlukan, biasanya dikhaskan untuk aplikasi penerbangan angkasa atau instrumentasi khusus di mana kepersisan sebegitu benar-benar diperlukan.
Mesin pemotong laser paip moden memberikan prestasi berbeza pada pelbagai bahan utama:
| Bahan | Ketebalan Maksimum (Laser Gentian) | Kualiti Potongan | Kaedah Utama |
|---|---|---|---|
| Keluli tahan karat | 25 mm | Cemerlang | Memerlukan gas bantuan nitrogen |
| Keluli Lembut | 30 mm | Ketepatan tinggi | Paling sesuai dengan gas bantuan oksigen |
| Aluminium | 15 mm | Baik | Sesaran bahan anti-pantulan digalakkan |
| Tembaga | 6 MM | Sederhana | Laser berkuasa tinggi (>6 kW) lebih disukai |
| Kuningan | 12 mm | Konsisten | Pelarasan frekuensi denyutan adalah kritikal |
Keluli tahan karat dan keluli lembut tetap menjadi bahan yang paling mesra laser, berjaya mencapai toleransi di bawah ±0.1 mm secara konsisten. Aluminium memerlukan kelajuan pemotongan 30% lebih cepat berbanding keluli untuk mengelakkan kekotoran, manakala pantulan cahaya kuprum menyekat kejayaan—hanya 42% pengilang melaporkan keputusan yang boleh dipercayai dengan kuprum tulen, menurut tinjauan pembuatan pada 2023.
Sektor aerospace dan perubatan semakin menggunakan laser fiber untuk memotong paip titanium setebal 10 mm. Pemprosesan yang berkesan memerlukan:
Aloi super berbasis nikel seperti Inconel mengalami peningkatan tahunan sebanyak 19% dalam penggunaan pemotongan laser, terutamanya untuk komponen ekzos bersuhu tinggi yang memerlukan ketahanan sehingga 1,200°C.
Empat faktor menentukan tetapan laser yang optimum:
Operator perlu melakukan potongan ujian apabila menggunakan aloi baru, kerana walaupun 0.5% perubahan komposisi boleh mengubah kelajuan pemotongan sebanyak 12–15%.
Pemotongan laser bergantung kepada bagaimana bahan menyerap dan menyebarkan tenaga. Logam seperti keluli tahan karat dan aluminium mempunyai sifat terma yang berbeza yang mempengaruhi tindak balas mereka terhadap pemotongan laser.
Laser gentian memberikan kelajuan dan kecekapan yang lebih baik berbanding laser CO2, terutamanya untuk paip berdinding nipis, disebabkan oleh jarak gelombang yang lebih pendek dan penyerapan tenaga yang lebih baik.
Laser gentian boleh memotong kuprum dan loyang dengan beberapa pelarasan seperti tetapan laser berdenyut, tetapi memerlukan lebih kuasa dan masa berbanding logam yang lebih lembut.
Gas bantuan seperti nitrogen dan oksigen digunakan untuk meningkatkan kualiti potongan, mencegah pengoksidaan, dan menambah kecekapan bergantung kepada bahan.
Ya, laser gentian semakin banyak digunakan untuk pemotongan aluminium berikutan kecekapan tinggi yang ditawarkannya, walaupun pelarasan tertentu diperlukan disebabkan oleh sifat reflektif dan kekonduksian haba aluminium.
Berita Hangat2025-09-11
2025-08-25
2025-08-04
RT Laser ialah syarikat berteknologi tinggi yang diiktiraf di peringkat kebangsaan yang mengkhusus dalam penyelidikan, pembangunan, pengeluaran dan penjualan peralatan laser. Produk teras kami termasuk mesin pemotong laser gentian, mesin kimpalan laser pegang tangan dan mesin lentur.
No.6-8, Taman Perindustrian Binhe, Daerah Jiyang, Bandar Jinan, Shandong, China.
Hak Cipta © 2025 oleh RAYTU LASER Technology Co., Ltd. Dasar Privasi
EN
