Apa itu Pengelasan Laser? - Cara Kerja, Jenis Dan Aplikasi
Apa itu Pengelasan Laser?
Laser beam welding (LBW) adalah teknik pengelasan yang digunakan untuk menyambung potongan logam atau termoplastik melalui penggunaan laser. Balok ini menyediakan sumber panas yang terkonsentrasi, memungkinkan pengelasan yang sempit dan dalam serta tingkat pengelasan yang tinggi. Ini didasarkan pada pengelasan lubang kunci atau mode penetrasi.
Pengelasan laser beroperasi dalam dua mode yang berbeda secara mendasar:pengelasan terbatas konduksi dan pengelasan lubang kunci. Mode di mana sinar laser akan berinteraksi dengan material yang dilas akan bergantung pada kerapatan daya melintasi sinar yang mengenai benda kerja.
Proses ini sering digunakan dalam aplikasi volume tinggi yang menggunakan otomatisasi, seperti dalam industri otomotif. Keuntungan utama dari pengelasan laser, karena kepadatan energinya yang tinggi, adalah kemampuannya untuk melelehkan area yang terletak di tepi sambungan, tanpa mempengaruhi area yang luas dari bagian tersebut.
Pengelasan laser adalah proses pengelasan fusi densitas daya tinggi yang menghasilkan pengelasan rasio aspek tinggi dengan masukan panas yang relatif rendah dibandingkan dengan proses pengelasan busur. Selain itu, pengelasan laser dapat dilakukan "di luar ruang hampa" dan pengiriman serat optik dari sinar laser solid-state inframerah-dekat memberikan peningkatan fleksibilitas dibandingkan dengan teknologi penyambungan lainnya.
Peralatan Mesin Sinar Laser
Bagian utama atau peralatan pengelasan sinar laser adalah:
Mesin Laser: Ini adalah mesin yang digunakan untuk menghasilkan laser untuk pengelasan. Komponen utama mesin laser ditunjukkan di bawah ini.
Sumber Daya: Sumber daya tegangan tinggi diterapkan di seluruh mesin laser untuk menghasilkan sinar laser.
CAM: Ini adalah manufaktur berbantuan komputer di mana mesin laser terintegrasi dengan komputer untuk melakukan proses pengelasan. Semua tindakan pengontrolan selama proses pengelasan dengan laser dilakukan oleh CAM. Ini mempercepat proses pengelasan ke tingkat yang lebih tinggi.
CAD: Hal ini disebut sebagai Computer-aided Design. Ini digunakan untuk merancang pekerjaan untuk pengelasan. Di sini komputer digunakan untuk mendesain benda kerja dan bagaimana pengelasan dilakukan di atasnya.
Gas Pelindung: Gas pelindung dapat digunakan selama proses pengelasan untuk mencegah w/p dari oksidasi.
Bagaimana Cara Kerja Pengelasan Sinar Laser?
Las laser adalah proses yang digunakan untuk menyatukan logam atau termoplastik menggunakan sinar laser untuk membentuk las. Sebagai sumber panas yang terkonsentrasi, pengelasan laser pada bahan tipis dapat dilakukan pada kecepatan pengelasan meter per menit yang tinggi, dan pada bahan yang lebih tebal dapat menghasilkan pengelasan yang sempit dan dalam di antara bagian bermata persegi.
Pengelasan sinar laser bekerja berdasarkan prinsip bahwa ketika elektron atom tereksitasi dengan menerima sejumlah energi. Dan kemudian setelah beberapa saat ketika kembali ke keadaan dasarnya, ia memancarkan foton cahaya.
Konsentrasi foton yang dipancarkan ini ditingkatkan oleh emisi radiasi yang tereksitasi dan kita mendapatkan sinar laser terfokus berenergi tinggi. Amplifikasi cahaya dengan emisi radiasi terstimulasi disebut laser.
Awalnya, mesin las diatur (antara dua potongan logam untuk bergabung) di lokasi yang diinginkan. Penyiapan selanjutnya, catu daya tegangan tinggi diterapkan ke mesin laser untuk melakukan operasi.
Lensa digunakan untuk memfokuskan laser ke area di mana pengelasan diperlukan. CAM digunakan untuk mengontrol kecepatan laser dan meja benda kerja selama proses pengelasan.
Ini memulai lampu flash mesin dan memancarkan foton cahaya. Energi foton cahaya diserap oleh atom-atom kristal rubi dan elektron tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Ketika mereka kembali ke keadaan energi rendah atau keadaan dasar, mereka memancarkan foton cahaya.
Foton cahaya ini kembali merangsang elektron atom dan menghasilkan dua foton. Proses ini berlanjut dan kami mendapatkan sinar laser terfokus yang digunakan di lokasi yang diinginkan untuk mengelas beberapa bagian menjadi satu.
Jenis Laser yang Digunakan
Laser gas: Menggunakan campuran gas sebagai media penguat untuk menghasilkan laser. Campuran gas seperti nitrogen, helium, dan co2 digunakan sebagai media penguat.
Laser solid-state: menggunakan beberapa media padat seperti kristal ruby sintetis (kromium dalam aluminium oksida), neodymium dalam kaca (Nd:kaca), dan neodymium dalam yttrium aluminium garnet (Nd-YAG, paling umum digunakan).
Laser serat: Media penguat dalam jenis laser ini adalah serat optik itu sendiri.
Kelebihan Mesin Sinar Laser
Kontrol sinar laser yang tepat menawarkan beberapa manfaat kepada pengguna dibandingkan TIG, MIG, dan pengelasan titik:
Kekuatan las: Lasan lasernya sempit dengan rasio kedalaman-ke-lebar yang sangat baik dan kekuatan yang lebih tinggi.
Zona terkena panas: Zona yang terkena panas terbatas, dan karena pendinginan yang cepat, material di sekitarnya tidak dianil.
Logam: Laser berhasil mengelas baja karbon, baja berkekuatan tinggi, baja tahan karat, titanium, aluminium, dan logam mulia serta bahan yang berbeda.
Pekerjaan presisi: Sinar laser kecil yang dikontrol ketat memungkinkan pengelasan mikro yang akurat untuk komponen miniatur.
Deformasi: Bagian memiliki deformitas atau penyusutan minimal.
Tidak ada kontak: Tidak ada kontak fisik antara bahan dan kepala laser.
Pengelasan satu sisi: Pengelasan laser dapat menggantikan pengelasan titik yang membutuhkan akses dari satu sisi saja.
Memo: Pengelasan laser dapat dikontrol dan menghasilkan skrap dalam jumlah kecil.
Kekurangan Mesin Sinar Laser
Peralatan las mahal sehingga biaya untuk proses ini tinggi.
Bila bahan pengisi diperlukan tetapi dalam proses ini, jumlah yang dihasilkan terbatas dengan penggunaan bahan pengisi sehingga relatif mahal.
Ada juga beberapa operasi pasca pengelasan.
Sambungan harus diposisikan secara akurat secara lateral di bawah balok.
Posisi akhir sambungan secara akurat sejajar dengan titik pelampiasan balok.
Ketebalan sambungan maksimum yang dapat dilas dengan sinar laser agak terbatas.
Material yang memiliki konduktivitas termal tinggi dan reflektifitas seperti paduan Al dan Cu dapat memengaruhi kemampuan las dengan laser.
Perangkat kontrol plasma yang sesuai harus digunakan untuk memastikan reproduktifitas pengelasan saat melakukan pengelasan laser daya sedang hingga tinggi.
Laser cenderung memiliki efisiensi konversi energi yang rendah kurang dari 10 persen.
Beberapa porositas las dan kerapuhan dapat diperkirakan, sebagai konsekuensi dari karakteristik pemadatan yang cepat dari LBM.
Aplikasi Mesin Sinar Laser
Ini menonjol di industri otomotif. Jadi, digunakan di area yang membutuhkan produksi volume besar.
Ini digunakan untuk pengelasan presisi tinggi. Karena tidak menggunakan elektroda apa pun, lasan akhir akan ringan namun kuat.
Pengelasan laser juga sering digunakan dalam pembuatan perhiasan.
Namun, pengelasan sinar laser digunakan dalam industri medis untuk menyatukan logam dalam skala kecil.
