Laser Beam Machining Dijelaskan: Tipe, Proses, dan Aplikasi

Apa Itu Laser Beam Machining?

Laser beam machining (LBM) adalah bentuk pemesinan yang menggunakan panas yang diarahkan dari sinar laser. Proses ini menggunakan energi termal untuk menghapus bahan dari permukaan logam atau nonlogam. Frekuensi tinggi cahaya monokromatik akan jatuh pada permukaan lalu pemanasan, pelelehan, dan penguapan bahan terjadi akibat imping foton.

Laser beam machining paling cocok untuk bahan rapuh dengan konduktivitas rendah tetapi dapat digunakan pada sebagian besar bahan.

Laser beam machining dapat dilakukan pada kaca tanpa melelehkan permukaan. Dengan kaca fotosensitif, laser mengubah struktur kimia kaca sehingga dapat di-etch secara selektif. Kaca juga disebut sebagai photo machinable glass.

Keuntungan photo machinable glass adalah dapat menghasilkan dinding vertikal yang presisi dan kaca asli cocok untuk banyak aplikasi biologis seperti substrat untuk analisis genetika.

Definisi Laser Beam Machining

Laser beam machining adalah metode pemesinan non-konvensional di mana operasi dilakukan oleh cahaya laser. Cahaya laser dengan suhu maksimum menimpa benda kerja; karena suhu tinggi, benda kerja meleleh. Proses ini menggunakan energi termal untuk menghapus bahan dari permukaan logam.

Tipe Laser

Ada banyak tipe laser termasuk gas, solid states laser, dan excimer.

Beberapa gas yang paling banyak digunakan adalah; He-Ne, Ar, dan Carbon dioxide laser.

Solid-state lasers dirancang dengan doping elemen langka ke dalam berbagai bahan induk. Berbeda dengan gas laser, solid-state lasers diopsi secara optis oleh flash lamps atau arc lamps. Ruby adalah salah satu bahan induk yang sering digunakan dalam tipe laser ini.

Ruby laser adalah jenis solid-state laser yang medium laser-nya adalah kristal ruby sintetik. Rod ruby sintetik diopsi secara optis menggunakan xenon flashtube sebelum digunakan sebagai medium laser aktif.

YAG adalah singkatan untuk yttrium aluminum garnet yang merupakan kristal yang digunakan untuk solid-state lasers sementara Nd: YAG merujuk pada kristal yttrium aluminum garnet yang di-dope neodymium yang digunakan dalam solid-state lasers sebagai mediate laser.

YAG lasers memancarkan gelombang cahaya dengan panjang gelombang energi tinggi. Nd: glass adalah gain media yang di-dope neodymium terbuat dari bahan silikat atau fosfat yang digunakan dalam fiber laser.

Bagian-bagian Laser Beam Machining

1. Power Supply

Tegangan tinggi diperlukan untuk Laser. Daya diumpan ke sistem untuk exit elektron. Ketika daya diumpan elektron masuk ke keadaan excited yang berarti siap bekerja.

2. Flash Lamps

Flash lamps digunakan untuk menyediakan cahaya putih dan koheren untuk durasi yang sangat singkat.

3. Capacitor

Secara umum, kita tahu kerja capacitor, ia digunakan untuk menyimpan dan melepaskan muatan. Di sini ia digunakan selama proses flashing.

4. Reflecting Mirror

Reflecting Mirror digunakan di sini untuk memantulkan cahaya langsung ke benda kerja. Ini ada dua tipe Internal dan external.

5. Lense

Lensa disediakan di sini untuk tujuan visi. Ia menunjukkan gambar dalam ukuran yang lebih besar sehingga akan mudah untuk melakukan operasi pada tanda benda kerja yang diberikan.

6. Workpiece

Benda kerja adalah seperti objek di mana operasi akan dilakukan. Misalnya, jika tubuh membutuhkan operasi laser maka kita adalah benda kerja untuk mesin ini, sama seperti memproduksi objek perlu dibor atau lubang Laser machine melakukan operasi.

Prinsip Kerja Laser Beam Machining

Dalam proses ini, Laser Beam disebut cahaya monokromatik, yang dibuat fokus pada benda kerja yang akan diproses oleh lensa untuk memberikan densitas energi yang sangat tinggi untuk meleleh dan menguapkan bahan apa pun.

Laser Crystal (Ruby) dalam bentuk silinder seperti yang ditunjukkan di gambar atau diagram di atas dengan ujung pantulan datar yang ditempatkan dalam coil flash lamp sekitar 1000W.

The Flash disimulasikan dengan cahaya putih intensitas tinggi dari Xenon. Crystal terangsang dan memancarkan sinar laser yang difokuskan pada benda kerja dengan menggunakan lensa.

Beam yang dihasilkan sangat sempit dan dapat difokuskan ke area titik dengan densitas daya 1000 kW/cm2. Yang menghasilkan panas tinggi dan sebagian logam meleleh dan menguap.

Aplikasi Laser beam machining

Laser dapat digunakan untuk pengelasan, cladding, marking, perlakuan permukaan, bor, dan pemotongan di antara proses manufaktur lainnya. Ia digunakan di industri otomotif, pembuatan kapal, penerbangan, baja, elektronik, dan medis untuk pemesinan presisi bagian kompleks.

Laser welding menguntungkan karena dapat mengelat dengan kecepatan hingga 100 mm/s serta kemampuan untuk mengelat logam yang berbeda. Laser cladding digunakan untuk melapisi bagian murah atau lemah dengan bahan yang lebih keras untuk meningkatkan kualitas permukaan. Pemotongan dan bor dengan laser menguntungkan karena hampir tidak ada aus pada alat pemotong karena tidak ada kontak yang menyebabkan kerusakan.

Milling dengan laser adalah proses tiga dimensi yang memerlukan dua laser, tetapi secara drastis memotong biaya pemesinan bagian. Laser dapat digunakan untuk mengubah properti permukaan benda kerja.

Penerapan laser beam machining bervariasi tergantung pada industri. Dalam manufaktur ringan mesin digunakan untuk mengukir dan membor logam lainnya. Di industri elektronik, laser beam machining digunakan untuk strip kawat dan skiving sirkuit. Di industri medis, digunakan untuk bedah kosmetik dan penyingguran rambut.

Keuntungan Laser beam machining

• Karena sinar laser adalah monokromatik dan paralel (yaitu, nol etendue) ia dapat difokuskan ke diameter kecil dan dapat menghasilkan hingga 100 MW daya untuk satu milimeter persegi area.
• Laser beam machining memiliki kemampuan untuk mengukir atau memotong hampir semua bahan, di mana metode pemotongan tradisional mungkin gagal.
• Ada beberapa tipe laser, dan masing-masing memiliki penggunaan yang berbeda.
• Biaya pemeliharaan laser cukup rendah karena tingkat aus yang rendah, karena tidak ada kontak fisik antara alat dan benda kerja.
• Pemesinan yang disediakan oleh sinar laser adalah presisi tinggi, dan sebagian besar proses ini tidak memerlukan finishing tambahan.
• Sinar laser dapat dipasangkan dengan gas untuk membantu proses pemotongan menjadi lebih efisien, membantu meminimalkan oksidasi permukaan, dan/atau menjaga permukaan benda kerja bebas dari bahan yang meleleh atau menguap.

Kekurangan Laser beam machining

• Biaya awal untuk mendapatkan laser beam cukup tinggi. Ada banyak aksesori yang membantu dalam proses pemesinan, dan karena sebagian besar aksesori ini setara penting dengan laser itu sendiri biaya awal pemesinan ditingkatkan lebih lanjut.
• Penanganan dan pemeliharaan pemesinan memerlukan individu yang terlatih tinggi. Operasi laser banding teknis, dan layanan dari ahli mungkin diperlukan.
• Sinar laser tidak dirancang untuk menghasilkan proses logam massal.
• Laser beam machining konsumsi energi yang banyak.
• Potongan dalam sulit dilakukan pada benda kerja dengan titik leleh tinggi dan biasanya menyebabkan taper.

FAQs.

Apa itu Laser Beam Machining?

Laser beam machining (LBM) adalah bentuk pemesinan yang menggunakan panas yang diarahkan dari sinar laser. Proses ini menggunakan energi termal untuk menghapus bahan dari permukaan logam atau nonlogam.

Apa keuntungan Laser beam machining?

Keuntungan utama laser beam machining adalah kemudahan otomatisasi untuk pola pemotongan kompleks, ketidakberadaan aus dan patah alat, kemampuan untuk memotong pada sudut dangkal, dan laju pemotongan yang cepat. Karena ini adalah proses non-kontak, transfer energi antara laser dan bahan terjadi melalui iradiasi.

Laser apa yang digunakan dalam Laser beam machining?

Tipe laser yang digunakan untuk laser beam machining: Gas laser seperti CO2 dan excimer lasers, bersama dengan solid-state lasers seperti Nd:YAG dan YAG lasers dan femtosecond lasers, adalah beberapa laser paling populer.

Apa prinsip laser beam machining?

Fokus pada benda kerja untuk memesinkan sinar laser ini dihasilkan. Ketika sinar laser memantul permukaan W/P, energi termal dari sinar laser ditransfer ke permukaan W/P. Ini memanaskan, meleleh, menguap, dan akhirnya membuat bahan menjadi workpiece.

Apa karakteristik sinar laser?

Dalam Bab 1 dinyatakan bahwa properti paling karakteristik sinar laser adalah (i) monokromatik, (ii) koherensi (spasial dan temporal), (iii) arah, (iv) kecerahan.

Bahan laser apa yang digunakan dalam proses LBM?

Ada sejumlah tipe laser yang dikembangkan dalam kategori solid-state di mana Nd:YAG terutama digunakan untuk aplikasi LBM. Solid-state lasers seperti Nd:YAG, ruby dan Nd-glass sangat digunakan untuk pemesinan bahan logam. Nd:YAG lasers juga dapat digunakan untuk bahan keramik.

Apa itu manufaktur laser?

Manufaktur berbasis laser saat ini diterapkan di banyak industri berbeda untuk memproses berbagai macam bahan, dari keramik hingga polimer dan hingga logam. Kemajuan dalam teknologi laser telah memungkinkan pemrosesan laser hampir setiap bahan dengan presisi dan efisiensi yang tak tertandingi.

Apakah Laser beam machining memerlukan vacuum selama seluruh operasi?

Penjelasan: Laser beam machining lebih serbaguna dan dapat digunakan untuk logam serta non-logam. Ia tidak memerlukan lingkungan vacuum. Penjelasan: Dalam proses laser beam machining heat affected zone memiliki area yang lebih kecil dibandingkan dengan proses pemesinan non-konvensional lainnya.

Apa tipe-tipe laser?

Berdasarkan medium gain, laser diklasifikasikan ke dalam lima tipe utama:

• Gas Lasers.
• Solid-State Lasers.
• Fiber Lasers.
• Liquid Lasers (Dye Lasers)
• Semiconductor Lasers (Laser Diodes)

Apa properti utama dan aplikasi sinar laser?

Laser adalah perangkat yang memancarkan sinar cahaya yang sangat terkonsentrasi dan sempit yang diperkuat menggunakan radiasi terangsang. Laser memiliki tiga properti: koherensi, kolimasi, dan properti monokromatik. Tiga properti laser ini menghasilkan titik fokus kecil dengan daya intens.

Bahan apa yang dapat diproses menggunakan sinar laser?

Laser beam machining independen dari sifat konduktif listrik benda kerja. Ia dapat memproses berbagai macam bahan dari plastik hingga berlian. Laser beam machining menyediakan berbagai teknik pemrosesan bahan yang bervariasi dari bor, pemotongan, grooving, scribing, marking, pembersihan, dan turning, dll.

Mengapa laser beam machining tidak dapat digunakan untuk lubang besar?

Radiasi laser yang melebihi densitas daya tertentu menghasilkan pelelehan dan penguapan bahan serta ejeksi partikel padat. Dengan meningkatnya diameter dan kedalaman lubang, partikel padat yang dihasilkan meleleh dan menempel pada dinding dan dasar lubang, sehingga tidak cocok untuk pemakaian lubang dalam.

Bagaimana biaya operasi mesin yang digunakan dalam laser beam machining?

Pemesinan sangat cepat dan waktu setup hemat biaya dalam Laser beam machining.

Bagaimana biaya operasi mesin yang digunakan dalam Laser beam machining?

Biaya operasi mesin dalam LBM rendah tetapi biaya peralatannya sendiri tinggi.

Apa yang dilakukan teknologi laser?

Perangkat laser menggunakan cahaya untuk menyimpan, mentransfer, atau mencetak gambar dan teks; mereka juga digunakan dalam berbagai aplikasi lainnya, termasuk bedah dan senjata. Radiasi koheren laser memberinya kekuatan khusus.

Apa itu population inversion dalam laser beam machining?

• Untuk aksi laser, populasi atom dalam. keadaan energi yang lebih tinggi harus ditingkatkan. Proses meningkatkan populasi tingkat energi yang lebih tinggi yaitu, membuat N2 > N1 disebut population inversion.
• Metode mencapai population inversion disebut pumping.

Apa aplikasi pemesinan laser?

Aplikasi. Laser dapat digunakan untuk pengelasan, cladding, marking, perlakuan permukaan, bor, dan pemotongan di antara proses manufaktur lainnya. Ia digunakan di industri otomotif, pembuatan kapal, penerbangan, baja, elektronik, dan medis untuk pemesinan presisi bagian kompleks.

Apakah beam elektron digunakan dalam laser beam machining?

Beam elektron dengan intensitas tinggi yang difokuskan digunakan untuk menyediakan panas untuk penghapusan bahan. Beam laser (foton koheren) dengan intensitas tinggi digunakan untuk menyediakan panas untuk penghapusan bahan.

Siapa yang menemukan sinar laser?

Theodore Maiman dari Hughes Research Laboratories, dengan laser yang bekerja pertama. Theodore Maiman mengembangkan laser yang bekerja pertama di Hughes Research Lab pada 1960, dan makalahnya yang menggambarkan operasi laser pertama dipublikasikan di Nature tiga bulan kemudian.

Apa itu Class 3 laser?

Class 3 laser adalah laser medium power atau sistem laser yang memerlukan langkah kontrol untuk mencegah penonton beam langsung. Langkah kontrol menekankan pencegahan paparan mata pada beam primer atau pantulan spekuler.

Apakah LBM adalah keterbatasan?

LBM hanya berlaku untuk bagian tipis dan di mana sejumlah kecil bahan dihapus. Pengendalian ukuran lubang sulit. Lubang yang dibor mungkin memiliki bentuk taper sedikit, sehingga tidak cocok untuk lubang besar.

Kapan sinar laser ditemukan?

Desember 1958: Penemuan Laser. Setiap saat, terobosan ilmiah terjadi yang memiliki dampak revolusioner pada kehidupan sehari-hari. Contohnya adalah penemuan laser, yang singkatan dari light amplification by stimulated emission of radiation.

Dapatkah laser memotong logam?

Laser dapat memotong melalui banyak bahan dan biasanya digunakan pada beberapa tipe logam yang dipilih — khususnya, carbon steel, mild steel, stainless steel, steel alloys, dan aluminium.