Pengolahan Lasir Dijelaskan: Jenis, Proses, dan Aplikasi

Apa Itu Laser Beam Machining?

Laser beam machining (LBM) adalah bentuk pengolahan yang menggunakan panas yang diarahkan dari sinar laser. Proses ini menggunakan tenaga termal untuk menghapus material dari permukaan logam atau non-logam. Frekuensi tinggi cahaya monokromatik akan jatuh pada permukaan lalu pemanasan, peleburan, dan vaporisasi material terjadi karena imping foton.

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

Laser beam machining dapat dilakukan pada kaca tanpa meleleh permukaannya. Dengan kaca photosensitif, laser mengubah struktur kimia kaca sehingga dapat di-etcing secara selektif. Kaca juga disebut 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 pengolahan non-konvensional di mana operasi dilakukan oleh cahaya laser. Cahaya laser memiliki suhu maksimum yang mengenai workpiece; karena suhu tinggi, workpiece meleleh. Proses ini menggunakan tenaga termal untuk menghapus material dari permukaan logam.

Jenis Laser

Ada banyak jenis laser termasuk gas, solid states lasers, dan excimer.

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

Solid-state lasers dirancang dengan mem-dope elemen langka ke dalam berbagai host material. Tidak seperti gas laser, solid-state lasers di-pump secara optis oleh flash lamps atau arc lamps. Ruby adalah salah satu host material yang sering digunakan dalam jenis laser ini.

A ruby laser adalah jenis solid-state laser yang medium laser-nya adalah kristal ruby sintetis. Batang ruby sintetis di-pump secara optis menggunakan xenon flashtube sebelum digunakan sebagai medium laser aktif.

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

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

Bagian Laser Beam Machining

1. Power Supply

Tegangan tinggi diperlukan untuk Laser. Daya disuplai ke sistem untuk exit electron. Ketika daya disuplai electron masuk ke excited state yang berarti siap bekerja.

2. Flash Lamps

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

3. Capacitor

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

4. Reflecting Mirror

Reflecting Mirror digunakan di sini untuk memantulkan cahaya secara langsung ke workpiece. Ada dua jenis 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 workpiece mark yang diberikan.

6. Workpiece

Workpiece adalah objek tempat operasi akan dilakukan. Misalnya, jika badan membutuhkan operasi laser maka kita adalah workpiece untuk mesin ini, sama seperti pembuatan objek yang perlu di-drill atau lubang Laser machine melakukan operasi.

Working Principle of Laser Beam Machining

Dalam proses ini, Laser Beam disebut monochromatic light, yang dibuat difokuskan pada workpiece yang akan di-machine oleh lensa untuk memberikan energy density yang sangat tinggi untuk meleleh dan menguap material apa pun.

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

The Flash di-simulasikan dengan cahaya putih intensitas tinggi dari Xenon. Crystal ter-excited dan memancarkan sinar laser yang difokuskan pada workpiece menggunakan lensa.

Beam yang dihasilkan sangat sempit dan dapat difokuskan ke area pinpoint dengan power density 1000 kW/cm2. Ini menghasilkan panas tinggi dan sebagian logam meleleh dan menguap.

Aplikasi Laser beam machining

Lasers dapat digunakan untuk welding, cladding, marking, surface treatment, drilling, dan cutting di antara proses manufaktur lainnya. Ia digunakan di industri otomotif, pembuatan kapal, penerbangan, baja, elektronik, dan medis untuk pengolahan presisi bagian yang kompleks.

Laser welding menguntungkan karena dapat melas dengan kecepatan hingga 100 mm/s serta kemampuan melas logam yang berbeda. Laser cladding digunakan untuk melapisi bagian murah atau lemah dengan material yang lebih keras untuk meningkatkan kualitas permukaan. Drilling dan cutting 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 mengurangi biaya pengolahan bagian. Lasers dapat digunakan untuk mengubah properti permukaan workpiece.

Penerapan laser beam machining bervariasi tergantung pada industri. Dalam manufaktur ringan mesin digunakan untuk engraving dan drilling logam lain. Dalam industri elektronik, laser beam machining digunakan untuk wire stripping dan skiving circuits. Dalam industri medis, ia digunakan untuk cosmetic surgery dan hair removal.

Keuntungan Laser beam machining

• Karena sinar laser beam monokromatik dan paralel (i.e., zero 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 material, di mana metode pemotongan tradisional mungkin gagal.
• Ada beberapa jenis laser, dan masing-masing memiliki penggunaan yang berbeda.
• Biaya pemeliharaan laser moderat rendah karena tingkat aus dan kerusakan yang rendah, karena tidak ada kontak fisik antara alat dan workpiece.
• Pengolahan yang disediakan oleh sinar laser adalah presisi tinggi, dan sebagian besar proses ini tidak membutuhkan finishing tambahan.
• Sinar laser dapat dipasangkan dengan gas untuk membantu proses pemotongan lebih efisien, membantu meminimalkan oksidasi permukaan, dan/atau menjaga permukaan workpiece bebas dari material yang meleleh atau menguap.

Kekurangan Laser beam machining

• Biaya awal untuk mendapatkan laser beam moderat tinggi. Ada banyak aksesori yang membantu dalam proses pengolahan, dan karena sebagian besar aksesori ini sama pentingnya dengan laser beam itu sendiri, biaya awal pengolahan meningkat lebih jauh.
• Penanganan dan pemeliharaan pengolahan memerlukan individu yang terlatih tinggi. Operasi laser beam relatif teknis, dan layanan dari pakar mungkin diperlukan.
• Sinar laser tidak dirancang untuk menghasilkan proses logam massal.
• Laser beam machining mengonsumsi banyak energi.
• Potongan dalam sulit dilakukan pada workpiece dengan titik leleh tinggi dan biasanya menyebabkan taper.

FAQs.

Apa Itu Laser Beam Machining?

Laser beam machining (LBM) adalah bentuk pengolahan yang menggunakan panas yang diarahkan dari sinar laser. Proses ini menggunakan tenaga termal untuk menghapus material dari permukaan logam atau non-logam.

Apa Keuntungan Laser beam machining?

Keuntungan utama laser beam machining adalah kemudahan otomatisasi untuk pola pemotongan kompleks, tidak adanya aus dan kerusakan alat, kemampuan memotong di sudut dangkal, dan tingkat pemotongan yang cepat. Karena ini adalah proses non-kontak, transfer energi antara laser dan material terjadi melalui irradiasi.

Laser Apa yang Digunakan dalam Laser beam machining?

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

Apa Prinsip Laser beam machining?

Fokus pada workpiece untuk memchanize sinar laser ini yang dihasilkan. Ketika sinar laser mengenai permukaan W/P, tenaga termal sinar laser ditransfer ke permukaan W/P. Ini memanaskan, meleleh, menguap, dan akhirnya membuat material menjadi workpiece.

Apa Karakteristik Sinar Laser?

Dalam Bab 1 dinyatakan bahwa properti karakteristik paling utama dari sinar laser adalah (i) monochromaticity, (ii) coherence (spatial dan temporal), (iii) directionality, (iv) brightness.

Material Laser Apa yang Digunakan dalam Proses LBM?

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

Apa Itu Laser Manufacturing?

Laser-based manufacturing saat ini diterapkan di banyak industri yang berbeda untuk memroses berbagai jenis material, dari keramik hingga polimer dan seluruhnya hingga logam. Kemajuan dalam teknologi laser telah memungkinkan pemrosesan laser pada virtually any material 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 pengolahan non-konvensional lainnya.

Apa Jenis Laser?

Berdasarkan gain medium, laser diklasifikasikan menjadi lima jenis 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 sempit yang sangat terkonsentrasi yang di-amplifikasi menggunakan stimulated radiation. Lasers memiliki tiga properti: coherency, collimation, dan monochromatic properties. Tiga properti laser ini menghasilkan titik fokus kecil dengan daya intens.

Material Apa yang Dapat Di-machine Menggunakan Sinar Laser?

Laser beam machining tidak tergantung pada sifat elektrikal conductive workpiece. Ia dapat memroses berbagai macam material dari plastik hingga diamond. Laser beam machining menyediakan berbagai macam teknik pemrosesan material mulai dari drilling, cutting, grooving, scribing, marking, cleaning dan turning, dll.

Mengapa Laser beam machining Tidak Dapat Digunakan untuk Lubang yang Lebih Besar?

Radiasi laser yang melebihi power density tertentu menghasilkan peleburan dan vaporisasi material serta ejeksi partikel padat. Seiring meningkatnya diameter dan kedalaman lubang, partikel padat yang diejeksi meleleh dan menempel di dinding serta dasar lubang, sehingga tidak cocok untuk deep-hole drilling.

Bagaimana Biaya Operasional Mesin yang Digunakan dalam Laser Beam Machining?

Pengolahan sangat cepat dan waktu setup ekonomis dalam Laser beam machining.

Bagaimana Biaya Operasional Mesin yang Digunakan dalam Laser Beam Machining?

Biaya operasional mesin dalam LBM rendah tetapi biaya peralatan itu sendiri tinggi.

Apa yang Dilakukan Teknologi Laser?

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

Apa Itu Population inversion dalam Laser Beam Machining?

• Untuk laser action, populasi atom di state energi yang lebih tinggi harus ditingkatkan. Proses meningkatnya populasi level energi lebih tinggi yaitu membuat N2 > N1 disebut population inversion.
• Metode untuk mencapai population inversion disebut pumping.

Apa Aplikasi Laser Machining?

Aplikasi. Lasers dapat digunakan untuk welding, cladding, marking, surface treatment, drilling, dan cutting di antara proses manufaktur lainnya. Ia digunakan di industri otomotif, pembuatan kapal, penerbangan, baja, elektronik, dan medis untuk pengolahan presisi bagian yang kompleks.

Apakah Electron Beam Digunakan dalam Laser Beam Machining?

Sinar elektron berintensitas tinggi yang difokuskan digunakan untuk menyediakan panas untuk penghapusan material. Sinar laser (coherent photons) berintensitas tinggi digunakan untuk menyediakan panas untuk penghapusan material.

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 tahun 1960, dan paper-nya yang menjelaskan operasi laser pertama dipublikasikan di Nature tiga bulan kemudian.

Apa Itu Class 3 Laser?

Class 3 lasers adalah laser medium power atau sistem laser yang memerlukan control measures untuk mencegah pemandangan sinar langsung. Control measures menekankan pencegahan paparan mata pada primary atau specularly reflected beam.

Apakah LBM Satu Keterbatasan?

LBM hanya berlaku untuk thin sections dan di mana jumlah kecil material yang dihilangkan. Kontrol ukuran lubang sulit. Lubang yang di-drill mungkin memiliki sedikit taper formation, sehingga tidak cocok untuk lubang besar.

Kapan Sinar Laser Ditemukan?

Desember 1958: Penemuan Laser. Sesekali, sebuah breakthrough ilmiah terjadi yang memiliki dampak revolusioner pada kehidupan sehari-hari. Salah satu contoh ini adalah penemuan laser, yang singkatan dari light amplification by stimulated emission of radiation.

Dapatkah Lasers Memotong Logam?

Lasers dapat memotong melalui banyak material dan biasanya digunakan pada beberapa jenis logam tertentu — khususnya, carbon steel, mild steel, stainless steel, steel alloys, dan aluminium.