Apa itu Pemesinan Sinar Laser? - Jenis dan Cara Kerja

Apa itu Pemesinan Sinar Laser?

Laser beam machining (LBM) adalah bentuk pemesinan yang menggunakan panas yang diarahkan dari sinar laser. Proses ini menggunakan energi panas untuk menghilangkan material dari permukaan logam atau nonlogam. Cahaya monokromatik berfrekuensi tinggi akan jatuh ke permukaan kemudian terjadi pemanasan, peleburan, dan penguapan material karena tumbukan foton.

Pemesinan sinar laser paling cocok untuk material rapuh dengan konduktivitas rendah tetapi dapat digunakan pada sebagian besar material.

Pemesinan sinar laser dapat dilakukan pada kaca tanpa melelehkan permukaan. Dengan kaca fotosensitif, laser mengubah struktur kimia kaca yang memungkinkannya tergores secara selektif. Kaca ini juga disebut sebagai kaca yang dapat dikerjakan dengan mesin foto.

Keuntungan dari kaca photo machinable adalah dapat menghasilkan dinding vertikal yang tepat dan kaca asli cocok untuk banyak aplikasi biologis seperti substrat untuk analisis genetik.

Definisi Pemesinan Sinar Laser

Pemesinan sinar laser adalah metode pemesinan non-konvensional di mana operasi dilakukan dengan sinar laser. Sinar laser memiliki pemogokan suhu maksimum pada benda kerja; karena suhu tinggi, benda kerja akan meleleh. Proses tersebut menggunakan energi panas untuk menghilangkan material dari permukaan logam.

Jenis laser

Ada banyak jenis laser yang berbeda termasuk gas, laser solid state, dan excimer.

Beberapa gas yang paling umum digunakan terdiri dari; Laser He-Ne, Ar, dan Karbon dioksida.

Laser solid-state dirancang dengan mendoping elemen langka ke dalam berbagai bahan inang. Tidak seperti laser gas, laser solid-state dipompa secara optik oleh lampu flash atau lampu busur. Ruby adalah salah satu bahan inang yang sering digunakan dalam jenis laser ini.

Laser ruby ​​​​adalah jenis laser solid-state yang media lasernya adalah kristal ruby ​​​​sintetis. Batang ruby ​​​​sintetis dipompa secara optik menggunakan tabung flash xenon sebelum digunakan sebagai media laser aktif.

YAG adalah singkatan untuk yttrium aluminium garnet yang merupakan kristal yang digunakan untuk laser solid-state sedangkan Nd:YAG mengacu pada kristal yttrium aluminium garnet yang didoping neodymium yang digunakan dalam laser solid-state sebagai perantara laser.

Laser YAG memancarkan panjang gelombang gelombang cahaya dengan energi tinggi. Nd:kaca adalah media penguatan yang didoping neodimium yang terbuat dari bahan silikat atau fosfat yang digunakan dalam laser serat.

Bagian-bagian dari Pemesinan Sinar Laser

1. Catu Daya

Tegangan tinggi diperlukan untuk Laser. Daya disuplai ke sistem untuk keluar dari elektron. Ketika daya disuplai, elektron berada dalam keadaan tereksitasi yang berarti siap bekerja.

2. Lampu Flash

Lampu flash digunakan untuk memberikan cahaya putih dan koheren untuk durasi yang sangat singkat.

3. Kapasitor

Secara umum kita mengenal kerja kapasitor, digunakan untuk menyimpan dan melepaskan muatan. Ini digunakan selama proses flashing.

4. Cermin Pantul

Cermin pemantul digunakan di sini untuk memantulkan cahaya langsung ke benda kerja. Ini terdiri dari dua jenis Internal dan eksternal.

5. Lensa

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

6. Benda kerja

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

Prinsip Kerja Pemesinan Sinar Laser

Dalam proses ini, Sinar Laser disebut cahaya monokromatik, yang dibuat untuk fokus pada benda kerja yang akan dikerjakan oleh lensa untuk memberikan kepadatan energi yang sangat tinggi untuk melelehkan dan menguapkan material apa pun.

Kristal Laser (Ruby) berbentuk silinder seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas atau Diagram dengan ujung pemantul datar yang ditempatkan dalam kumparan lampu flash sekitar 1000W.

Flash disimulasikan dengan cahaya putih intensitas tinggi dari Xenon. Kristal menjadi bersemangat dan memancarkan sinar laser yang difokuskan pada benda kerja dengan menggunakan lensa.

Sinar yang dihasilkan sangat sempit dan dapat difokuskan ke area yang tepat dengan rapat daya 1000 kW/cm2. Yang menghasilkan panas tinggi dan bagian logam meleleh dan menguap.

Aplikasi pemesinan sinar laser

Laser dapat digunakan untuk pengelasan, pelapisan, penandaan, perawatan permukaan, pengeboran, dan pemotongan di antara proses manufaktur lainnya. Ini digunakan dalam industri mobil, pembuatan kapal, kedirgantaraan, baja, elektronik, dan medis untuk pemesinan presisi bagian-bagian kompleks.

Pengelasan laser menguntungkan karena dapat mengelas dengan kecepatan hingga 100 mm/s serta kemampuan untuk mengelas logam yang berbeda. Kelongsong laser digunakan untuk melapisi bagian yang murah atau lemah dengan bahan yang lebih keras untuk meningkatkan kualitas permukaan. Pengeboran dan pemotongan dengan laser menguntungkan karena hanya sedikit atau tidak ada keausan pada alat pemotong karena tidak ada kontak yang menyebabkan kerusakan.

Penggilingan dengan laser adalah proses tiga dimensi yang membutuhkan dua laser, tetapi secara drastis memotong biaya suku cadang pemesinan. Laser dapat digunakan untuk mengubah sifat permukaan benda kerja.

Alat pemesinan sinar laser bervariasi tergantung pada industrinya. Dalam pembuatan ringan, mesin ini digunakan untuk mengukir dan mengebor logam lain. Dalam industri elektronik, pemesinan sinar laser digunakan untuk pengupasan kawat dan sirkuit skiving. Dalam industri medis, digunakan untuk bedah kosmetik dan hair removal.

Keuntungan dari pemesinan sinar laser

• Karena sinar laser bersifat monokromatik dan paralel (yaitu, nol etendue), sinar laser dapat difokuskan pada diameter kecil dan dapat menghasilkan daya sebanyak 100 MW untuk area satu milimeter persegi.
• Pemesinan sinar laser memiliki kemampuan untuk mengukir atau memotong hampir semua bahan, di mana metode pemotongan tradisional mungkin gagal.
• Ada beberapa jenis laser, dan masing-masing memiliki kegunaan yang berbeda.
• Biaya perawatan laser cukup rendah karena tingkat keausan yang rendah, karena tidak ada kontak fisik antara alat dan benda kerja.
• Pemesinan yang disediakan oleh sinar laser memiliki presisi tinggi, dan sebagian besar proses ini tidak memerlukan penyelesaian 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.

Kerugian pemesinan sinar laser

• Biaya awal untuk mendapatkan sinar laser cukup tinggi. Ada banyak aksesori yang membantu proses pemesinan, dan karena sebagian besar aksesori ini sama pentingnya dengan sinar laser itu sendiri, biaya awal pemesinan akan meningkat lebih lanjut.
• Menangani dan memelihara pemesinan membutuhkan individu yang sangat terlatih. Mengoperasikan sinar laser relatif teknis, dan layanan dari ahli mungkin diperlukan.
• Sinar laser tidak dirancang untuk menghasilkan proses logam massal.
• Pemesinan sinar laser menghabiskan banyak energi.
• Pemotongan yang dalam sulit dilakukan dengan benda kerja dengan titik leleh tinggi dan biasanya menyebabkan lancip.

FAQ.

Apa itu Pemesinan Sinar Laser?

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

Apa keuntungan dari pemesinan sinar laser?

Keuntungan utama pemesinan sinar laser adalah kemudahan otomatisasi untuk pola pemotongan yang rumit, tidak adanya keausan dan kerusakan pahat, kemampuan untuk memotong pada sudut yang dangkal, dan kecepatan pemotongan yang cepat. Karena ini adalah proses non-kontak, transfer energi antara laser dan material terjadi melalui penyinaran.

Laser apa yang digunakan dalam pemesinan sinar laser?

Jenis laser yang digunakan untuk pemesinan sinar laser:Laser gas seperti laser CO2 dan excimer, bersama dengan laser solid-state seperti laser Nd:YAG dan YAG serta laser femtosecond, adalah beberapa laser yang paling populer.

Apa prinsip pemesinan sinar laser?

Berfokus pada benda kerja untuk mekanisasi sinar laser yang dihasilkan ini. Ketika sinar laser mengenai permukaan W/P, energi panas sinar laser ditransfer ke permukaan W/P. Ini memanas, meleleh, menguap, dan akhirnya membuat material menjadi benda kerja.

Apa karakteristik sinar laser?

Pada Bab 1 disebutkan bahwa sifat paling khas dari sinar laser adalah (i) monokromatisitas, (ii) koherensi (spasial dan temporal), (iii) arah, (iv) kecerahan.

Material laser apa yang digunakan dalam proses LBM?

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

Apa itu manufaktur laser?

Manufaktur berbasis laser saat ini diterapkan di banyak industri yang berbeda untuk memproses berbagai jenis bahan, dari keramik hingga polimer dan hingga logam. Kemajuan teknologi laser telah memungkinkan pemrosesan laser hampir semua bahan dengan presisi dan efisiensi yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Apakah pemesinan sinar laser membutuhkan vakum selama seluruh operasi?

Penjelasan:Pemesinan sinar laser lebih fleksibel dan dapat digunakan untuk logam maupun non-logam. Itu tidak memerlukan lingkungan vakum. Penjelasan:Pada proses pemesinan sinar laser zona yang terkena panas memiliki area yang lebih kecil dibandingkan dengan proses pemesinan non-konvensional lainnya.

Apa saja jenis lasernya?

Berdasarkan media penguatannya, laser diklasifikasikan menjadi lima jenis utama:

• Laser Gas.
• Laser Keadaan Padat.
• Laser Serat.
• Laser Cair (Laser Pewarna)
• Laser Semikonduktor (Laser Dioda)

Apa sifat utama dan aplikasi sinar laser?

Laser adalah perangkat yang memproyeksikan berkas cahaya sempit yang sangat terkonsentrasi yang diperkuat menggunakan radiasi terstimulasi. Laser memiliki tiga sifat:koherensi, kolimasi, dan sifat monokromatik. Ketiga sifat laser ini menghasilkan titik fokus kecil dengan kekuatan yang kuat.

Bahan apa yang dapat dikerjakan dengan menggunakan sinar laser?

Pemesinan sinar laser tidak tergantung pada sifat konduktif listrik dari benda kerja. Mesin ini dapat mengerjakan berbagai macam bahan mulai dari plastik hingga berlian. Pemesinan sinar laser menyediakan berbagai teknik pemrosesan material mulai dari pengeboran, pemotongan, pembuatan alur, penggoresan, penandaan, pembersihan dan pembubutan, dll.

Mengapa pemesinan sinar laser tidak dapat digunakan untuk lubang yang lebih besar?

Radiasi laser yang melebihi densitas daya tertentu menghasilkan pelelehan dan penguapan material dan ejeksi partikel padat. Dengan bertambahnya diameter dan kedalaman lubang, partikel padat yang dikeluarkan meleleh dan mengendap di dinding dan dasar lubang, sehingga tidak cocok untuk pengeboran lubang dalam.

Bagaimana biaya pengoperasian mesin yang digunakan dalam pemesinan sinar laser?

Pemesinan sangat cepat dan waktu penyiapan ekonomis dalam pemesinan sinar laser.

Bagaimana biaya pengoperasian mesin yang digunakan dalam pemesinan sinar laser?

Biaya pengoperasian alat berat di LBM rendah tetapi biaya peralatan itu sendiri mahal.

Apa yang dilakukan teknologi laser?

Perangkat laser menggunakan cahaya untuk menyimpan, mentransfer, atau mencetak gambar dan teks; mereka juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain, termasuk operasi dan persenjataan. Radiasi laser yang koheren memberinya kekuatan khusus.

Apa yang dimaksud dengan inversi populasi dalam pemesinan sinar laser?

• Untuk tindakan laser, populasi atom dalam. keadaan energi yang lebih tinggi harus ditingkatkan. Proses peningkatan populasi dengan tingkat energi yang lebih tinggi yaitu membuat N2> N1 disebut sebagai inversi populasi.
• Metode untuk mencapai inversi populasi adalah. disebut pemompaan.

Apa aplikasi pemesinan laser?

Aplikasi. Laser dapat digunakan untuk pengelasan, pelapisan, penandaan, perawatan permukaan, pengeboran, dan pemotongan di antara proses manufaktur lainnya. Ini digunakan dalam industri mobil, pembuatan kapal, kedirgantaraan, baja, elektronik, dan medis untuk pemesinan presisi bagian-bagian kompleks.

Apakah berkas elektron digunakan dalam pemesinan sinar laser?

Sinar intensitas tinggi elektron terfokus digunakan untuk memasok panas untuk menghilangkan material. Sinar laser intensitas tinggi (foton koheren) digunakan untuk memasok panas untuk menghilangkan material.

Siapa yang menemukan sinar laser?

Theodore Maiman dari Hughes Research Laboratories, dengan laser pertama yang bekerja. Theodore Maiman mengembangkan laser kerja pertama di Hughes Research Lab pada tahun 1960, dan makalahnya yang menjelaskan pengoperasian laser pertama diterbitkan di Nature tiga bulan kemudian.

Apa itu laser Kelas 3?

Laser kelas 3 adalah laser berdaya sedang atau sistem laser yang memerlukan tindakan pengendalian untuk mencegah pancaran sinar langsung terlihat. Langkah-langkah pengendalian menekankan pada pencegahan paparan mata terhadap sinar utama atau sinar yang dipantulkan secara specular.

Apakah LBM merupakan batasan?

LBM hanya berlaku untuk bagian tipis dan di mana sejumlah kecil material dihilangkan. Kontrol ukuran lubang sulit. Lubang yang dibor mungkin memiliki sedikit formasi lancip, sehingga tidak cocok untuk lubang besar.

Kapan sinar laser ditemukan?

Desember 1958:Penemuan Laser. Sesekali terjadi terobosan ilmiah yang berdampak revolusioner dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya adalah penemuan laser, yang merupakan singkatan dari amplifikasi cahaya dengan emisi radiasi terstimulasi.

Dapatkah laser memotong logam?

Laser dapat memotong banyak bahan dan biasanya digunakan pada beberapa jenis logam tertentu — khususnya, baja karbon, baja ringan, baja tahan karat, baja paduan, dan aluminium.