Di bidang pemotongan laser, terutama untuk memproses logam reflektif tinggi seperti tembaga, kuningan, dan paduannya, pemilihan nosel pemotong sangat penting. Di antara mereka, semprotan tunggal dan semprotan ganda adalah dua bentuk struktural utama, yang memiliki perbedaan mendasar dalam desain, prinsip kerja, dan skenario yang berlaku.
1. Perbedaan Desain Struktural
Nosel tunggal
Struktur terdiri dari satu saluran gas. Di dalamnya, biasanya terdiri dari kerucut (cincin pusaran) dan badan nosel, membentuk jalur aliran gas melingkar.
Gas bantu bertekanan tinggi (biasanya nitrogen atau udara terkompresi bebas oksigen) dikeluarkan dari saluran aliran melingkar ini, membentuk aliran gas yang menyatu dan terkolimasi.
Nosel ganda
Struktur terdiri dari dua saluran gas independen dan koaksial. Lapisan dalam adalah saluran gas pemotong utama, yang strukturnya mirip dengan nosel tunggal. Lapisan luar adalah saluran gas melingkar tambahan dan independen.
Struktur injeksi ganda memungkinkan dua gas (atau gas yang sama tetapi pada tekanan yang berbeda) beroperasi secara bersamaan melalui saluran dalam dan luar.
II. Mekanisme Kerja dan Fungsi Inti
Mekanisme Kerja Nosel Tunggal
Fungsi intinya adalah menghasilkan semburan gas berkecepatan tinggi dan stabil. Aliran gas ini memiliki tiga efek utama:
Membentuk perlindungan: Meniup logam cair di tepi pemotongan untuk menyelesaikan pemotongan.
Melindungi lensa: Mencegah percikan logam yang dihasilkan selama proses pemotongan mencemari dan merusak lensa fokus di bawahnya.
Pendinginan tambahan: Untuk mendinginkan komponen internal kepala pemotong.
Saat memotong bahan refleksi tinggi, desain aliran udara nosel tunggal, terutama bila dikombinasikan dengan jalur gas pusaran, dapat secara efektif menyebarkan dan melemahkan energi laser yang dipantulkan ke dalam interior nosel, sehingga mengurangi risiko nosel itu sendiri rusak oleh cahaya yang dipantulkan.
Mekanisme kerja nosel ganda
Mekanisme kerjanya didasarkan pada prinsip perlindungan tirai udara. Aliran udara internal dan eksternal bekerja bersama:
Aliran udara dalam: Konsisten dengan fungsi nosel tunggal, bertanggung jawab atas tugas pemotongan utama, yaitu menembus bahan dan meniup terak.
Aliran udara luar: Membentuk "tirai udara" yang mengelilingi aliran udara utama bagian dalam. Fungsi utama dari tirai udara ini adalah:
Peningkatan anti-refleksi: Aliran udara luar dapat secara lebih efektif mendinginkan dan membersihkan ujung nosel, dan lebih lanjut memblokir dan menyebarkan energi laser yang dipantulkan kembali dari permukaan benda kerja, memberikan tingkat perlindungan yang lebih tinggi untuk nosel dan kepala pemotong.
Meningkatkan stabilitas pemotongan: Aliran udara luar membantu menstabilkan aliran udara utama bagian dalam, mengurangi turbulensi di dalam tepi pemotongan, sehingga berpotensi menghasilkan permukaan pemotongan yang lebih halus.
III. Perbandingan Parameter Kinerja dan Skenario Aplikasi
Perbedaan mendasar antara nosel pemotong tembaga nosel tunggal dan nosel ganda terletak pada desain dan kontrol medan aliran gas. Nosel tunggal mencapai pemotongan dan perlindungan dasar melalui aliran gas tunggal yang dioptimalkan, menampilkan karakteristik ekonomis dan praktis. Nosel ganda, melalui sinergi aliran gas lapisan ganda bagian dalam dan luar, membangun sistem perlindungan tirai gas yang lebih kuat, memberikan jendela proses dan keamanan peralatan yang lebih tinggi saat berhadapan dengan risiko refleksi ekstrem. Pilihan nosel mana yang akan digunakan tergantung pada bahan pemrosesan tertentu (kemurnian, ketebalan), persyaratan proses (kualitas bagian, kecepatan), dan pertimbangan biaya keseluruhan.