Analisis Pemotongan Laser Untuk Bahan Titanium

Pemotongan laser adalah proses-presisi tinggi yang umum digunakan untuk pemrosesanbahan titanium dan paduan titanium. Ini diterapkan secara luas di ruang angkasa, peralatan medis, peralatan kimia, dan bidang lainnya karena zona-terkena dampak panas yang kecil, tepi tajam-berkualitas tinggi, dan fleksibilitas yang kuat,

 

 

Prinsip teknis utama pemotongan laser adalah efek termal dari sinar laser dengan kepadatan{0}}energi-tinggi dan proses pemotongan penguapan:

 

1.Laser berkekuatan-tinggi diarahkan ke permukaan bahan titanium. Hal ini dapat langsung menaikkan suhu lokal hingga titik didih titanium dan menyebabkan material menguap dengan cepat dan membentuk lubang.

 

2. Gas tambahan disemprotkan melalui nosel kepala pemotongan. Ini menghilangkan titanium yang menguap dari zona pemotongan dan mencegah masuknya udara. Sehingga mencegah titanium bereaksi dengan oksigen pada suhu tinggi dan membentuk titanium oksida yang rapuh.

 

3. Ketika sinar laser dan benda kerja bergerak relatif satu sama lain, lubang akan meregang di sepanjang jalur pemotongan, dan akhirnya membentuk permukaan pemotongan yang kontinu.

 

 

 

Sifat fisik mempengaruhi kesulitan pemotongan dan kekhasan proses:

 

1.Reaktivitas tinggi: Titanium mudah bereaksi dengan unsur-unsur, seperti O, N, dan H pada suhu tinggi. Titanium oksida mengurangi ketangguhan ujung tombak dan bahkan dapat menyebabkan retakan, jadi kita perlu menggunakan pelindung gas inert.

 

2. Konduktivitas termal yang tinggi: Titanium memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah daripada baja, tetapi lebih tinggi dari baja tahan karat. Selama pemotongan, panas mudah dialirkan ke area sekitar. Dibutuhkan kontrol yang tepat atas kekuatan laser dan kecepatan pemotongan untuk menghindari zona yang terkena dampak panas yang terlalu besar.

 

3. Titik leleh/titik didih yang tinggi: Kita membutuhkan sinar laser dengan kepadatan energi yang lebih tinggi. Biasanya, kita harus memilih laser serat dan mengontrol diameter titik fokus antara 0,1–0,3 mm.

 

4. Keunggulan kualitas pemotongan: Tidak seperti pemotongan plasma dan pemotongan waterjet, material titanium yang dipotong dengan laser memiliki penampang melintang yang halus dan tegak lurus yang tinggi, dapat memenuhi persyaratan komponen presisi tinggi tanpa harus melalui penggilingan.

 

 

1. Perlakuan Awal dan Penjepitan Bahan

Sebelum memotong, hilangkan noda minyak dan kerak oksida dari permukaan bahan titanium untuk menghindari kotoran yang mempengaruhi kualitas pemotongan.

Selama pemotongan, gunakan adsorpsi vakum atau perlengkapan khusus untuk menahan benda kerja dengan kuat di tempatnya, untuk menghentikan deformasi termal yang menyebabkan penyimpangan dimensi.

 

2. Perbedaan Pemotongan Plat Tebal dan Plat Tipis

Pelat tipis (＜3 mm): Meningkatkan kecepatan pemotongan, mengurangi daya laser, dan meminimalkan zona yang terkena panas-. Ini mungkin cocok untuk pemrosesan bagian yang presisi (implan medis).

Pelat tebal (＞10mm): Kekuatan laser perlu ditingkatkan, dikombinasikan dengan mode pulsa untuk pemotongan segmental dan ganda. Sementara itu, kita perlu meningkatkan tekanan gas tambahan untuk memastikan pembuangan terak secara menyeluruh.

 

 

Masalah	Penyebab	Solusi
Oksidasi dan perubahan warna pada ujung tombak	Kemurnian tidak mencukupi/tekanan gas tambahan rendah	Gunakan argon-kemurnian tinggi; meningkatkan tekanan gas
Gerinda pada luka	Penyimpangan posisi fokus/kecepatan terlalu cepat	Kalibrasi titik fokus; mengurangi kecepatan potong
Zona yang terkena dampak panas-terlalu besar	Kekuatan laser yang terlalu tinggi/kecepatan yang terlalu lambat	Mengoptimalkan pencocokan-kecepatan daya; menggunakan laser berdenyut
Deformasi pelat	Konsentrasi panas/penjepitan tidak mencukupi	Tambahkan tindakan pendinginan; gunakan perlengkapan multi-titik untuk fiksasi