Pengelasan Laser Dijelaskan: Teknik, Jenis, dan Aplikasi Industri
Apa Itu Laser Welding?
Laser beam welding (LBW) adalah teknik pengelasan yang digunakan untuk menggabungkan potongan logam atau termoplastik melalui penggunaan laser. Sinar menyediakan sumber panas yang terpusat, memungkinkan las yang sempit dan dalam serta laju pengelasan yang tinggi. Ini berdasarkan keyhole atau penetration mode welding.
Laser welding bekerja dalam dua mode yang fundamental berbeda: conduction limited welding dan keyhole welding. Mode di mana siner laser akan berinteraksi dengan material yang dielas akan tergantung pada power density di seluruh sinar yang memukul workpiece.
Proses-proses ini sering digunakan dalam aplikasi volume tinggi menggunakan otomatisasi, seperti di industri otomotif. Keuntungan utama laser welding, karena densitas energi yang tinggi, adalah kemampuannya untuk melelehkan area yang terletak di tepi sendi, tanpa mempengaruhi area besar bagian.
Laser welding adalah proses pengelasan fusinya dengan densitas daya tinggi yang menghasilkan las dengan aspek rasio tinggi dengan input panas yang relatif rendah dibandingkan proses pengelasan arc. Selanjutnya, laser welding dapat dilakukan “di luar vacuum” dan pengiriman fiber-optik sinar laser solid-state near-infrared memberikan fleksibilitas yang lebih dibandingkan teknologi penggabungan lainnya.
Peralatan Laser Beam Machine
Bagian utama atau peralatan laser beam welding adalah:
Laser Machine: Ini adalah mesin yang digunakan untuk menghasilkan laser untuk pengelasan. Komponen utama laser machine ditunjukkan di bawah ini.
Power Source: Sumber daya tegangan tinggi diterapkan di seluruh laser machine untuk menghasilkan sinar laser.
CAM: Ini adalah computer-aided manufacturing di mana laser machine diintegrasikan dengan komputer untuk melakukan proses pengelasan. Semua tindakan kontrol selama proses pengelasan oleh laser dilakukan oleh CAM. Ini mempercepat proses pengelasan secara signifikan.
CAD: Ini disebut sebagai Computer-aided Design. Ini digunakan untuk merancang pekerjaan untuk pengelasan. Di sini komputer digunakan untuk merancang workpiece dan bagaimana pengelasan dilakukan padanya.
Shielding Gas: Gas pelindung dapat digunakan selama proses pengelasan untuk mencegah w/p dari oksidasi.
Bagaimana Laser Beam Welding Bekerja?
Laser welding adalah proses yang digunakan untuk menggabungkan logam atau termoplastik menggunakan sinar laser untuk membentuk las. Sebagai sumber panas yang sangat terpusat, dalam material tipis laser welding dapat dilakukan pada kecepatan pengelasan yang tinggi hingga meter per menit, dan dalam material tebal dapat menghasilkan las yang sempit dan dalam antara bagian dengan tepi persegi.
Laser beam welding bekerja berdasarkan prinsip bahwa ketika elektron atom diangsuk dengan menerima energi. Dan kemudian setelah beberapa saat ketika kembali ke ground state, ia menghasilkan foton cahaya.
Konsentrasi foton yang dihasilkan ini ditingkatkan oleh stimulated emission of radiation dan kita mendapatkan sinar laser yang terfokus dan berenergi tinggi. Light amplification by stimulated emission of radiation disebut laser.
Awalnya, mesin pengelasan diatur (di antara dua potongan logam yang akan digabungkan) di lokasi yang diinginkan. Setelah setup, sumber daya tegangan tinggi diterapkan ke laser machine untuk melakukan operasi.
Lensa digunakan untuk memfokuskan laser ke area tempat pengelasan diperlukan. CAM digunakan untuk mengontrol kecepatan laser dan meja workpiece selama proses pengelasan.
Ia memulai flash lamp mesin dan ia menghasilkan foton cahaya. Energi foton cahaya diserap oleh atom kristal ruby dan elektron diangsuk ke tingkat energi yang lebih tinggi. Ketika mereka kembali ke keadaan energi rendah atau ground state, mereka menghasilkan foton cahaya.
Foton cahaya ini lagi memangsuk elektron atom dan menghasilkan dua foton. Proses ini berlanjut dan kita mendapatkan sinar laser yang terfokus yang digunakan pada lokasi yang diinginkan untuk memengelaskan beberapa bagian bersama-sama.
Jenis Laser yang Digunakan
Gas lasers: Ini menggunakan campuran gas sebagai medium lasing untuk menghasilkan laser. Campuran gas seperti nitrogen, helium, dan co2 digunakan sebagai medium lasing.
Solid-state laser: ia menggunakan beberapa medium padat seperti kristal ruby buatan (chromium dalam aluminium oksida), neodymium dalam kaca (Nd: glass), dan neodymium dalam yttrium aluminium garnet (Nd-YAG, paling umum digunakan).
Fiber laser: Medium lasing dalam jenis laser ini adalah serat optik itu sendiri.
Keuntungan Laser Beam Machine
Kontrol presisi sinar laser menawarkan beberapa manfaat bagi pengguna dibandingkan TIG, MIG, dan spot-welding:
Kekuatan las: Las laser sempit dengan rasio kedalaman-lebar yang baik dan kekuatan yang lebih tinggi.
Heat affected zone: Zona yang dipengaruhi panas terbatas, dan karena pendinginan cepat, material di sekitarnya tidak dianil.
Logam: Laser berhasil memengelaskan carbon steel, high strength steel, stainless steel, titanium, aluminium, dan logam mulia serta material yang berbeda.
Kerja presisi: Sinar laser yang kecil dan terkontrol ketat memungkinkan micro-welding yang akurat dari komponen miniatur.
Deformasi: Bagian memiliki deformasi atau susut minimal.
Tidak ada kontak: Tidak ada kontak fisik antara material dan laser head.
Las satu sisi: Laser welding dapat menggantikan spot welding yang hanya memerlukan akses dari satu sisi.
Sisa: Laser welding dapat dikontrol dan menghasilkan volume sisa yang rendah.
Kerugian Laser Beam Machine
Peralatan pengelasan mahal jadi biaya untuk proses ini tinggi.
Jika bahan isian diperlukan tetapi, dalam proses ini, jumlah yang dihasilkan dengan penggunaan bahan isian terbatas jadi relatif mahal.
Ada juga beberapa operasi pasca pengelasan.
Sendi harus diposisikan secara akurat secara lateral di bawah sinar.
Posisi akhir sendi diselaraskan secara akurat dengan titik impingement sinar.
Ketebalan sendi maksimal yang dapat dielasi oleh sinar laser sedikit terbatas.
Material yang memiliki konduktivitas termal dan refleksi tinggi seperti Al dan Cu alloy dapat mempengaruhi weldability dengan laser.
Perangkat kontrol plasma yang sesuai harus digunakan untuk memastikan reproduktibilitas las saat melakukan laser welding daya sedang hingga tinggi.
Laser cenderung memiliki efisiensi konversi energi rendah kurang dari 10 persen.
Beberapa weld-porosity dan kerapuhan dapat diharapkan, sebagai konsekuensi dari karakteristik solidifikasi cepat dari LBM.
Aplikasi Laser Beam Machine
Ini prominent di industri otomotif. Jadi, ini digunakan di area di mana produksi volume besar diperlukan.
Ini digunakan untuk las presisi tinggi. Karena tidak menggunakan elektroda, las akhir akan ringan namun kuat.
Laser welding juga sering digunakan dalam pembuatan perhiasan.
Namun, laser beam welding digunakan di industri medis untuk memegang logam bersama dalam skala kecil.
