Pemesinan Sinar Laser:Suku Cadang, Prinsip Kerja, Aplikasi &Batasan

Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari apa itu pemesinan sinar laser ?, Bagaimana cara kerjanya? menjelaskan bagiannya , prinsip kerja dengan diagram . Dan juga keuntungan dan kerugian dari mesin sinar laser.

Pengantar

Apa itu pemesinan sinar laser?

Pemesinan sinar laser adalah proses pemesinan non-konvensional, di mana laser diarahkan ke benda kerja untuk pemesinan. Proses ini menggunakan energi panas untuk menghilangkan logam dari permukaan logam atau nonlogam.

Laser adalah radiasi elektromagnetik. Ini menghasilkan cahaya monokromatik yang berupa berkas hampir terkolimasi yang dapat difokuskan secara optik pada titik-titik yang sangat kecil dengan diameter kurang dari 0,002 mm.

‘LASER ' adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

Prinsip Kerja Pemesinan Sinar Laser

Mari kita perhatikan bahwa atom-atom suatu medium (misalnya, batang kristal rubi) berada pada keadaan dasar. Ketika kuantum energi dari sumber cahaya dibuat jatuh pada media ini, itu menyebabkan penyerapan radiasi oleh atom-atom medium.

Hal ini menghasilkan elektron dari atom-atom medium yang melompat ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Atom-atom di tingkat energi atas kemudian dikatakan dalam keadaan tereksitasi. Atom dalam keadaan tereksitasi segera mulai turun secara spontan ke keadaan metastabil (perantara).

Dari keadaan metastabil, atom memancarkan foton secara acak sebelum jatuh ke tingkat energi semula. Radiasi foton ini dikenal sebagai emisi spontan yang sangat cepat.

Namun, dengan adanya cahaya dengan frekuensi yang sesuai, emisi terstimulasi akan terjadi di tingkat energi atas ketika atom akan mulai memancarkan dan reaksi berantai akan terjadi dengan menyebabkan lebih banyak emisi dan seluruh longsoran akan turun bersama-sama. Ini disebut tindakan pengikatan.

Baca juga:Pemesinan Jet Abrasive:Suku Cadang, Pengerjaan, Keuntungan &Lainnya

Bagian dari Sirkuit Laser

Berikut ini adalah bagian utama dari pemesinan sinar laser:

1. Sepasang cermin
2. Sumber energi
3. Penguat optik.

Penguat . ini disebut laser . Untuk bagian dasar ini harus ditambahkan sistem kontrol dan sistem pendingin. Bagian terpenting dari peralatan laser adalah kristal laser . Kristal laser yang umum digunakan adalah Ruby buatan manusia yang terdiri dari aluminium oksida di mana kromium 0,05% telah dimasukkan.

Batang kristal biasanya bulat dan permukaan ujungnya dibuat reflektif oleh cermin. Bahan laser membutuhkan sumber energi yang disebut pompa . Ini mungkin lampu flash yang diisi dengan gas xenon, argon, atau kripton. Lampu ditempatkan dekat dengan amplifier atau batang kristal di dalam silinder yang sangat memantulkan cahaya yang mengarahkan cahaya dari lampu flash ke dalam batang sehingga energi sebanyak mungkin dapat diserap oleh bahan laser.

Atom-atom kromium dalam ruby ​​demikian tereksitasi ke tingkat energi yang tinggi. Atom yang tereksitasi memancarkan energi (foton) setelah kembali ke keadaan normalnya. Dengan cara ini, energi yang sangat tinggi diperoleh dalam pulsa pendek. Batang rubi menjadi kurang efektif pada suhu tinggi, sehingga terus didinginkan dengan air, udara, atau nitrogen cair.

Bekerja Pemesinan Sinar Laser

Dalam pengoperasiannya, benda kerja yang akan dipotong diletakkan di atas meja kerja aluminium (yang tahan terhadap pemotongan sinar laser).

Kepala laser dilintasi di atas benda kerja dan operator secara visual memeriksa potongan sambil menyesuaikan panel kontrol secara manual.

Profil sebenarnya diperoleh dari mekanisme terkait, dibuat untuk menyalin gambar master atau profil sebenarnya, ditempatkan di bangku terdekat.

Laser dalam pulsa pendek memiliki output daya hampir 10 kw 'cm dari penampang balok.

Dengan memfokuskan sinar laser pada titik berukuran 1/100 mm persegi, sinar dapat dikonsentrasikan dalam sekejap hingga kepadatan daya 100.000 kW/cm dan energi beberapa joule yang berlangsung selama sepersekian menit dalam satu detik.

Untuk pemesinan pulsa pendek, katakanlah, energi 100 joule diperlukan.

Oleh karena itu, laser dapat memberikan panas yang cukup untuk melelehkan dan menguapkan salah satu bahan yang diketahui.

Mekanisme sinar laser menghilangkan material dari permukaan yang sedang dikerjakan mencakup campuran proses peleburan dan penguapan.

Namun, dengan beberapa bahan, mekanismenya adalah penguapan murni.

Kecepatan Pemesinan

Laser dapat digunakan untuk memotong dan juga untuk mengebor. Tingkat penghilangan material dalam LBM relatif rendah dan berada di urutan 4000 mm/jam.

Pemotongan ditemukan dari hubungan berikut:

Dimana,

P =Insiden kekuatan laser di permukaan, W

E =Energi penguapan bahan, W/mm (mm²)

A =Luas sinar laser di titik fokus, (mm²)

t1 =Ketebalan bahan, mm

k =karakteristik konstan material dan efisiensi konversi energi laser ke material, mm/mnt.

Perkiraan energi, E yang dibutuhkan untuk menaikkan volume logam ke titik penguapannya diberikan oleh:

Dimana,

Pg =Massa jenis bahan, kg/m 3

Vg =Volume yang akan diuapkan, m 3

Cp =Kalor jenis, kal/kg K

θm =Titik leleh, K

θb =Titik Didih, K

θ0 =Suhu sekitar, K

Lm =Panas laten peleburan, kal/kg

Lv =Panas laten penguapan, kal/kg

np =Efisiensi proses

Akurasi

Berapa akurasi proses pemesinan ini?

• Laser paling baik digunakan untuk memotong dan juga mengebor.
• Untuk mencapai hasil terbaik dalam pengeboran, material harus ditempatkan dalam toleransi +0,2 mm dari titik fokus.
• Akurasi dalam pemotongan profil dengan kontrol numerik atau pelacak fotolistrik sekitar +0,1 mm.

Aplikasi Pemesinan Sinar Laser

• Proses pemesinan laser saat ini ditemukan hanya cocok dalam kasus luar biasa seperti pemesinan lubang yang sangat kecil dan pemotongan profil kompleks pada bahan tipis dan keras seperti keramik.
• Ini juga digunakan dalam pemotongan atau pengukiran sebagian.
• Aplikasi lain termasuk pemangkasan logam baja, blanking, dan pemangkasan resistor.
• Meskipun LBM bukan proses pemindahan material massal, proses ini dimungkinkan untuk digunakan dalam produksi pemesinan mikro massal.

Keuntungan Pemesinan Sinar Laser

Keuntungan utama dari pemesinan sinar laser adalah sebagai berikut:

1. Ada kontak langsung antara pahat dan benda kerja.
2. Pemesinan bahan apa pun termasuk nonlogam dimungkinkan.
3. Pengeboran dan pemotongan area yang tidak mudah diakses dapat dilakukan.
4. Zona yang terkena panas menjadi kecil karena berkas kolimasi.
5. Lubang yang sangat kecil dapat dikerjakan dengan mesin.
6. Tidak ada keausan alat.
7. Bahan lunak seperti karet dan plastik dapat dikerjakan dengan mesin.

Kerugian Pemesinan Sinar Laser

Salah satu keterbatasan utama laser yaitu tidak dapat digunakan untuk memotong logam yang memiliki konduktivitas panas tinggi atau reflektifitas tinggi, misalnya Al, Cu, dan paduannya. Selain itu, proses ini memiliki kelemahan sebagai berikut :

1. Efisiensi keseluruhannya sangat rendah (10 hingga 15%).
2. Prosesnya terbatas pada lembaran tipis.
3. Ini memiliki tingkat penghilangan material yang sangat rendah.
4. Lubang mesin tidak bulat dan lurus.
5. Sistem laser cukup tidak efisien karena masa pakai lampu bulu mata pendek.
6. Biayanya tinggi.

---

Kesimpulan:

Pemesinan sinar laser adalah salah satu pencocokan konvensional terbaik, bahan padat apa pun yang dapat dilebur tanpa dekomposisi dapat dipotong dengan sinar laser. Jadi itu saja, kami telah membahas segala sesuatu tentang topik ini tetapi tetap saja, jika Anda memiliki keraguan atau pertanyaan, Anda dapat bertanya di komentar.

Dan Anda juga dapat bergabung dengan komunitas Facebook kami untuk mendapatkan lebih banyak pengetahuan teknik. Jika Anda menyukai artikel ini, silakan bagikan dengan teman-teman Anda.

Berlangganan buletin kami gratis: