Pemotongan Laser Vs Pemotongan Plasma

Dalam program manufaktur, pemotongan laser dan pemotongan plasma merupakan proses yang menggunakan panas untuk memotong logam. Pemilihan metode ini merupakan pekerjaan yang perlu dianalisis. Masing-masing metode pemotongan termal ini memiliki jenis pekerjaan yang sesuai. Metode mana yang terbaik untuk Anda bergantung pada anggaran dan jenis material yang akan dipotong. Selain itu, kebutuhan Anda akan akurasi pemotongan dan kecepatan penyelesaian pekerjaan juga akan memengaruhi pilihan Anda.

Kami akan membahas pro dan kontra pemotongan plasma dan pemotongan laser dalam artikel ini. Dengan membandingkan keduanya, Anda akan dapat membuat pilihan yang tepat.

Apa itu Pemotongan Laser?

Pemotongan laser adalah metode pemotongan lembaran material tanpa menyentuhnya. Sinar laser terfokus melelehkan dan menguapkan material secara presisi untuk memotong bentuk-bentuk yang rumit. Dan pada tahun 1964, sebuah perusahaan industri pertama kali menggunakan pemotong laser untuk membuat cetakan.

Seiring berjalannya waktu, alat pemotong laser semakin baik. Yonglihao Machinery dapat memberikan pelanggan kualitas tinggi layanan pemotongan laserDengan toleransi serendah ±0,003 mm, pemotong laser CNC dapat mengontrol pergerakan kepala laser secara presisi melalui kode G dan M.

Bagaimana Cara Kerja Pemotongan Laser?

Proses pemotongan laser dilakukan oleh sistem laser kompleks yang terdiri dari banyak komponen. Fungsi komponen-komponen ini meliputi pembuatan laser dan pengarahan sinar di sepanjang jalur pemotongan yang telah ditentukan.

Langkah pertama dalam proses ini adalah menciptakan laser. Sumber cahaya listrik (percikan) mempercepat atom-atom pada medium laser (misalnya, karbon dioksida atau serat optik). Efek ini menghasilkan seberkas cahaya yang sangat terkonsentrasi, yang kemudian diintensifkan oleh cermin dan dikirim ke area pemotongan. Lensa pemfokus kemudian mengumpulkan cahaya menjadi titik terang. Saat melewati nosel, kerapatan energi meningkat.

Selain itu, obor pemotong laser atau kepala pemfokus memungkinkan kepala nosel bergerak di sepanjang jalur yang ditentukan oleh program CNC. Saat laser terfokus memanaskan area kecil, material akan meleleh. Aliran gas meniup material yang meleleh tersebut.

Jenis-jenis Mesin Pemotong Laser

Ada tiga jenis utama mesin pemotong laser yang digunakan dalam produksi. Ketiga jenis ini dinamai berdasarkan media yang digunakan untuk menghasilkan sinar laser: CO₂, serat optik, dan kristal Nd:YAG. Media laser ini memiliki panjang gelombang yang berbeda, masing-masing 10,6 µm, 1,06 µm, dan 1,06 µm. Variasi panjang gelombang memengaruhi efek laser pada berbagai material. Misalnya, beberapa material menyerap panjang gelombang tertentu lebih baik daripada yang lain.

• Pemotong Laser CO₂: Menggunakan campuran gas karbon dioksida untuk menghasilkan sinar laser terfokus. Paling cocok untuk memotong lembaran non-logam seperti plastik dan kayu.
• Mesin Pemotong Laser SeratCahaya diperkuat melalui serat optik untuk menghasilkan laser. Laser ini paling cocok untuk memotong lembaran logam.
• Nd: YAG:Media laser jenis ini terbuat dari kristal YAG yang diberi doping neodymium.

Apa itu Pemotongan Plasma?

Proses pemotongan lembaran logam dalam aliran gas terionisasi panas dikenal sebagai pemotongan plasma. Percikan listrik menghasilkan panas dalam jumlah besar dalam gas terkompresi (seperti udara, hidrogen, atau argon), yang menyebabkan atom-atom bergerak. Molekul-molekul tersebut kemudian terus saling bertabrakan, memisahkan mereka dari gas. Proses ini dikenal sebagai plasma, dan suhunya dapat mencapai lebih dari 20.000°C.

Pada peralatan industri, mesin pemotong plasma CNC memotong material secara presisi dengan mengendalikan aliran plasma. Pemotong plasma dapat memotong logam yang jauh lebih tebal dibandingkan pemotong laser. Bahkan dapat memotong logam hingga ketebalan 1,5 inci.

Bagaimana Cara Kerja Pemotongan Plasma?

Obor plasma merupakan peralatan terpenting untuk proses ini. Obor ini terdiri dari beberapa bagian, termasuk elektroda, sumber gas, nosel, dan gas pelindung. Elektroda menciptakan busur listrik dalam gas terkompresi, seperti udara atau gas inert. Nosel kemudian mengarahkan pancaran plasma ke target.

Ketika jet plasma mengenai permukaan kerja, area tersebut memanas dan material meleleh. Pada saat yang sama, jet berkecepatan tinggi menyapu material cair dari potongan.

Jenis-jenis Mesin Pemotong Plasma

Mesin pemotong plasma dapat dilengkapi dengan berbagai jenis kepala pemotong untuk memotong material di atas meja. Jenis yang umum digunakan antara lain pemotong plasma udara, oksigen, HD, dan CNC.

• Pemotong Plasma Udara: Jenis pemotong ini menggunakan udara sebagai media laser. Paling cocok untuk memotong komponen kecil atau jumlah komponen yang sedikit.
• Pemotong Plasma Oksigen:Plasma yang terbentuk ketika molekul oksigen terionisasi lebih tepat dan kompleks daripada pemotongan udara.
• Mesin Pemotong Plasma CNCJalur pemotongan dapat dikontrol oleh komputer, yang memastikan pemotongan presisi dan konsisten. Sebagian besar bisnis menggunakan pemotong plasma otomatis ini. Hal ini karena alat ini dapat menyelesaikan pekerjaan dengan sangat baik.

Perbedaan Antara Pemotongan Laser dan Plasma

Saat membandingkan pemotongan laser dan plasma, pembahasan utamanya adalah sumber daya, jenis material yang dapat dipotong, kecepatan, ketebalan, dan biaya.

Akurasi dan Presisi Pemotongan

Salah satu perbedaan utama antara pemotongan laser dan pemotongan plasma adalah akurasi pemotongannya. Sinar laser lebih terfokus daripada aliran plasma, sehingga dapat secara presisi menemukan objek di ruang sempit. Laser dapat memotong kurva yang halus dan seragam dengan toleransi kecil dan permukaan pemotongan bebas gerinda. Di sisi lain, pemotongan plasma kurang presisi dan memiliki kerf yang lebih besar. Dengan pemotongan laser, toleransinya bisa serendah ±0,030 mm. Dengan pemotongan plasma, toleransinya hanya serendah ±0,1 mm.

Kecepatan dan Efisiensi

Kecepatan pemotongan pemotong plasma atau laser bergantung pada ketebalan material. Pemotong laser hampir dua kali lebih cepat daripada pemotong plasma saat memotong pelat dengan ketebalan kurang dari 1,25 mm. Namun, pemotong plasma lebih unggul saat memotong pelat yang lebih tebal.

Selain itu, kecepatan potong bervariasi tergantung pada sumber daya dan material yang dipotong. Misalnya, laser 200 watt dapat memotong baja ringan setebal 3 milimeter dengan kecepatan hingga 10 meter per menit. Di sisi lain, pemotong laser mengonsumsi lebih sedikit energi daripada pemotong plasma. Ini merupakan keunggulan lainnya.

Bahan yang Dapat Dipotong

Sistem laser dapat memotong berbagai macam material, seperti baja, aluminium, tembaga, akrilik, plastik termoset, karet, dan kayu. Sebaliknya, pemotongan plasma hanya dapat digunakan untuk logam konduktif. Hal ini karena busur plasma membutuhkan sirkuit untuk bergerak. Sirkuit tersebut lengkap ketika material konduktif bertindak sebagai "ground".

Meskipun laser dapat digunakan pada berbagai material, beberapa material ini memiliki risiko operasional dan lingkungan. Misalnya, PVC dapat mengeluarkan asap berbahaya. Selain itu, jenis laser yang Anda gunakan dapat memengaruhi kompatibilitas material.

Permukaan Akhir

Permukaan logam yang dipotong laser halus dan bebas gerinda, dengan tepi yang tajam dan bersih. Hal ini berlaku bahkan untuk potongan yang sempit dan desain yang rumit. Akibatnya, pasca-pemrosesan yang diperlukan hampir tidak ada atau sangat sedikit. Di sisi lain, pemotongan plasma menghasilkan slag dan tepi yang lebih kasar. Oleh karena itu, proses ini memerlukan penggerindaan, sandblasting, dan perawatan lanjutan lainnya.

Selain itu, jenis material, ketebalan, dan jenis laser memengaruhi nilai kekasaran (Ra), yang biasanya berkisar antara 0,8 hingga 6 mikron. Dalam beberapa kasus, pemotongan plasma dapat memberikan hasil akhir permukaan yang lebih baik daripada pemotongan laser serat.

Biaya dan Beban Operasional

Pemotong plasma CNC memiliki biaya persiapan yang rendah, berkisar antara $10.000 hingga $100.000. Sebaliknya, mesin pemotong laser rumit untuk disiapkan, memiliki peralatan canggih, dan mahal. Biayanya biasanya berkisar antara $50.000 hingga $500.000. Akibatnya, biaya operasional mesin pemotong laser sedikit lebih mahal daripada mesin pemotong plasma.

Perlu dicatat bahwa biaya pemotongan laser atau plasma bergantung pada kompleksitas desain, akurasi yang dibutuhkan, dan tingkat persaingan di pasar. Di Tiongkok, biaya pemotongan laser adalah 15-20 USD/jam, yang jauh lebih rendah daripada biaya di AS dan Eropa. Yonglihao Machinery dapat memberi Anda layanan pemotongan laser berkualitas tinggi dengan biaya lebih rendah.

Ketebalan Pemotongan

Jika Anda membandingkan kemampuan ketebalan pemotongan laser dan pemotongan plasma, pemotongan plasma sangat efektif untuk material yang lebih tebal. Di sisi lain, pemotongan laser terbatas pada ketebalan 25 milimeter. Selain itu, ketebalannya juga bergantung pada material yang akan dipotong.

Aplikasi

Pemotongan plasma dikenal karena kecepatan dan ketebalannya dalam industri berat seperti pembuatan kapal dan konstruksi. Contohnya meliputi balok struktural, komponen kelautan, mesin pertanian, serta komponen minyak dan gas. Pemotongan laser digunakan dalam berbagai aplikasi yang membutuhkan presisi. Contohnya meliputi perhiasan, elektronik, kedirgantaraan, dan otomotif.

Keuntungan dan Kerugian Pemotongan Laser

Berikut ini adalah beberapa hal yang paling penting keuntungan dan kerugian pemotongan laser.

Keuntungan Pemotongan Laser

• Otomatisasi dan PresisiLaser CNC mampu memproses pola-pola halus dengan desain kompleks sambil mempertahankan toleransi yang sangat ketat. Hal ini dimungkinkan berkat kontrol digital yang tepat melalui kode G dan M.
• Pemotongan Bersih dan Bebas Gerinda:Laser memotong sisi dan tepi yang bersih dan tajam.
• Keserbagunaan Material: Memotong logam, plastik, kain, komposit, dan banyak bahan lainnya.
• Kecepatan dan EfisiensiTidak perlu penyesuaian ulang atau penyesuaian alat untuk perubahan desain. Selain itu, pemotongan laser menghasilkan lebih sedikit limbah material, menggunakan lebih sedikit daya, dan lebih cepat.
• Tidak Ada Pengerasan Benda Kerja: Pemotongan non-geser menghilangkan risiko pengerasan benda kerja di dekat area pemotongan.

Kerugian Pemotongan Laser

• Batasan Ketebalan:Betapapun tingginya daya pemotong laser, ia tidak dapat memotong pelat yang lebih tebal dari 25 atau 30 mm.
• Tantangan bagi Logam ReflektifMaterial yang memantulkan cahaya seperti tembaga, kuningan, dan perak sulit dipotong. Hal ini karena berkas cahaya hanya mencapai sebagian permukaannya.
• Biaya TinggiBiaya persiapan dan pengoperasian mesin lebih tinggi dibandingkan metode pemotongan lainnya. Artinya, metode ini mungkin kurang cocok untuk produk yang tidak membutuhkan permukaan yang sangat halus atau presisi tinggi.

Keuntungan dan Kerugian Pemotongan Plasma

Berikut ini adalah keuntungan dan kerugian utama dari pemotongan plasma.

Keuntungan Pemotongan Plasma

• Memotong Bahan yang Lebih Tebal:Obor plasma berpemandu CNC mampu memotong bahan yang lebih tebal dengan lebih cepat dan lebih efisien, hingga ketebalan 150 milimeter untuk beberapa bahan.
• Keunggulan Biaya:Pemotongan plasma adalah metode yang murah untuk material ringan dan berat.
• Keselamatan OperasionalAlih-alih mekanisme pemotongan berbasis oksigen, alat ini menggunakan gas inert untuk membentuk semburan plasma di dalam obor. Dengan demikian, alat ini menawarkan keamanan maksimal.
• Memotong Logam Pemantul Cahaya:Tidak seperti laser, pemotongan plasma sangat baik untuk logam yang memantulkan cahaya seperti perak.

Kerugian Pemotongan Plasma

• Hanya Logam Konduktif:pemotongan plasma hanya cocok untuk logam dan paduan konduktif.
• Risiko Kerusakan TermalPemotongan plasma menciptakan zona terpengaruh panas yang luas. Hal ini dapat merusak sifat termal asli material benda kerja.
• Kualitas Permukaan Buruk:Aliran plasma menciptakan gerinda dan serpihan, sehingga menghasilkan potongan logam yang lebih kasar.

Cara Memilih Metode Pemotongan yang Tepat untuk Proyek Anda

Memilih mesin pemotong plasma atau laser untuk proyek Anda bergantung pada banyak faktor. Misalnya, tingkat kesulitan desain dan anggaran Anda. Selain itu, material yang Anda gunakan dan kebutuhan akhir Anda juga akan memengaruhi pilihan.

Berikut adalah empat hal penting yang perlu dipertimbangkan saat memilih metode yang tepat:

Jenis Bahan

Bentuk benda kerja atau pelat seperti apa yang akan Anda potong? Apakah bersifat konduktif listrik? Jika materialnya non-konduktif, Anda hanya dapat memilih pemotong laser. Selain itu, meskipun Anda yakin akan menggunakan pemotong laser, periksa kompatibilitas material Anda dengan jenis laser yang tersedia (CO2, serat, dan kristal).

Ketebalan dan Dimensi

Jika desain Anda memiliki bagian yang lebih tebal, lebih dari 30 mm, pilih pemotongan plasma. Jika tidak, periksa kecepatan pemotongan kedua teknologi untuk ketebalan yang ditentukan. Di sisi lain, bagian yang lebih kecil lebih cocok untuk pemotongan laser. Hal ini karena pemotongan laser menghasilkan area yang terpapar panas lebih kecil.

Tujuan Akurasi dan Biaya

Semakin kecil toleransinya, semakin tinggi pula biayanya. Oleh karena itu, usahakan untuk mendapatkan akurasi terbaik dengan biaya serendah mungkin. Kemudian, periksa metode mana yang lebih sesuai dengan anggaran Anda tanpa mengorbankan presisi dan akurasi yang dibutuhkan.

Kompleksitas Desain

Pemotongan yang rumit dan presisi hanya dapat dicapai dengan mesin pemotong laser CNC. Untuk desain dengan kontur mikro, sudut tajam, radius kecil (<1 mm), ukiran, dll., pemotong laser CNC adalah pilihan yang tepat.

Ringkasan

Terlepas dari banyaknya perbedaan antara pemotongan laser dan pemotongan plasma, kedua jenis pemotongan ini sangat berharga dalam proyek pengerjaan logam. Selain itu, pemilihan jenis pemotongan bergantung pada kebutuhan spesifik proyek. Hal ini mencakup jenis material, akurasi yang dibutuhkan, dan anggaran. Anda dapat memeriksa biaya dan hasil yang diharapkan dari masing-masing metode.

Jika Anda masih ragu untuk memilih, konsultasikan dengan profesional di bidangnya. Di Yonglihao Machinery, kami dapat menyediakan layanan profesional. Layanan pemotongan laser CNCSelain itu, teknisi kami akan memberikan konsultasi mengenai optimasi desain, analisis biaya, dan keunggulan komparatif masing-masing metode sebelum memasuki fase produksi.

Tanya Jawab Umum

Metode Pemotongan Mana yang Biayanya Lebih Murah?

Pemotongan plasma lebih murah daripada pemotongan laser. Hal ini karena peralatan yang dibutuhkan untuk fabrikasi dan pemotongan plasma lebih sederhana. Namun, jika fungsionalitas atau kinerja menjadi prioritas, pemotongan laser cukup akurat sehingga sepadan dengan harganya.

Bisakah Kedua Metode Ini Memotong Benda yang Sama?

Keduanya dapat memotong logam konduktif, tetapi dengan jangkauan dan kualitas yang berbeda. Pemotong laser dapat memotong baja lunak, baja tahan karat, aluminium, dan beberapa material non-logam. Di sisi lain, plasma dapat memotong baja, baja tahan karat, dan material logam lainnya.

Berapa Ketebalan Pemotongan Maksimum untuk Pemotongan Laser vs Pemotongan Plasma?

Ketebalan pemotongan maksimum pemotong laser adalah 30 mm (sekitar 1 inci). Pemotong plasma memiliki ketebalan pemotongan maksimum 50 mm (sekitar 2 inci). Selain itu, beberapa alat plasma berdaya tinggi dapat memotong hingga 100 milimeter atau lebih.