Las Laser: Teknik, Jenis, dan Aplikasi Industri

Apa itu Las Laser?

Laser beam welding (LBW) adalah teknik las yang digunakan untuk menggabungkan potongan logam atau termoplastik melalui penggunaan laser. Beam menyediakan sumber panas yang terkonsentrasi, memungkinkan las yang sempit dan dalam serta laju las yang tinggi. Ini didasarkan pada las mode keyhole atau penetrasi.

Laser welding bekerja dalam dua mode yang fundamental berbeda: conduction limited welding dan keyhole welding. Mode di mana laser beam akan berinteraksi dengan materi yang dilas akan bergantung pada power density di seluruh beam yang mengenai workpiece.

Proses-proses ini sering digunakan dalam aplikasi volume tinggi menggunakan otomatisasi, seperti di industri otomotif. Keuntungan utama laser welding, karena energi padatnya, adalah kemampuan untuk mencairkan area yang terletak di tepi joint, tanpa mempengaruhi area besar bagian.

Laser welding adalah proses las fusi energi padat tinggi yang menghasilkan las dengan rasio aspek tinggi dengan input panas yang relatif rendah dibandingkan proses las busur. Selain itu, laser welding dapat dilakukan “di luar vakum” dan pengiriman serat optik dari beam laser solid-state near-infrared memberikan fleksibilitas yang lebih besar dibandingkan teknologi penggabungan lainnya.

Peralatan Mesin Laser Beam

Bagian utama atau peralatan laser beam welding adalah:

• Laser Machine: Ini adalah mesin yang digunakan untuk menghasilkan laser untuk lasing. Komponen utama laser machine ditunjukkan di bawah ini.
• Power Source: Sumber daya tegangan tinggi diterapkan di seluruh laser machine untuk menghasilkan laser beam.
• CAM: Ini adalah manufaktur berbantu komputer di mana laser machine diintegrasikan dengan komputer untuk melakukan proses lasing. Semua aksi kontrol selama proses lasing oleh laser dilakukan oleh CAM. Ini mempercepat proses lasing secara signifikan.
• CAD: Ini disebut sebagai Computer-aided Design. Ini digunakan untuk merancang pekerjaan untuk lasing. Di sini komputer digunakan untuk merancang workpiece dan bagaimana lasing dilakukan padanya.
• Shielding Gas: Gas pelindung dapat digunakan selama proses lasing untuk mencegah w/p dari oksidasi.

Cara Kerja Laser Beam Welding?

Laser welding adalah proses yang digunakan untuk menggabungkan logam atau termoplastik menggunakan laser beam untuk membentuk las. Sebagai sumber panas yang sangat terkonsentrasi, dalam bahan tipis laser welding dapat dilakukan pada kecepatan las yang tinggi meter per menit, dan dalam bahan tebal dapat menghasilkan las sempit dan dalam antara bagian tepi persegi.

Laser beam welding bekerja pada prinsip bahwa ketika elektron dari sebuah atom terangsir dengan menerima beberapa energi. Dan kemudian setelah beberapa waktu ketika kembali ke keadaan dasarnya, ia memancarkan foton cahaya.

Konsentrasi foton yang dipancarkan ini ditingkatkan oleh radiasi stimulasi yang terangsir dan kita mendapatkan laser beam energi tinggi yang difokuskan. Light amplification by stimulated emission of radiation dinamakan laser.

Awalnya, mesin las diatur (di antara dua potong logam untuk digabungkan) pada lokasi yang diinginkan. Setelah setup, sumber daya tegangan tinggi diterapkan ke laser machine untuk melakukan operasi.

Lensa digunakan untuk memfokuskan laser ke area di mana las diperlukan. CAM digunakan untuk mengontrol kecepatan laser dan meja workpiece selama proses lasing.

Ini memulai lampu flash mesin dan ia memancarkan foton cahaya. Energi foton cahaya diserap oleh atom kristal ruby ​​dan elektron terangsir ke tingkat energi yang lebih tinggi. Ketika mereka kembali ke keadaan energi rendah atau keadaan dasar, mereka memancarkan foton cahaya.

Foton cahaya ini lagi mengangsir elektron atom dan menghasilkan dua foton. Proses ini berlanjut dan kita mendapatkan laser beam yang difokuskan yang digunakan pada lokasi yang diinginkan untuk melas beberapa potongan bersama-sama.

Jenis Laser yang Digunakan

1. Gas lasers: Ini menggunakan campuran gas sebagai medium lasing untuk menghasilkan laser. Campuran gas seperti nitrogen, helium, dan co2 digunakan sebagai medium lasing.
2. Solid-state laser: ia menggunakan beberapa medium padat seperti kristal ruby sintetik (chromium dalam aluminium oksida), neodymium dalam kaca (Nd: glass), dan neodymium dalam yttrium aluminium garnet (Nd-YAG, yang paling umum digunakan).
3. Fiber laser: Medium lasing dalam jenis laser ini adalah serat optik itu sendiri.

Keuntungan Mesin Laser Beam

Kontrol yang presisi atas laser beam menawarkan beberapa manfaat bagi pengguna dibandingkan TIG, MIG, dan spot-welding:

• Kekuatan las: Las laser sempit dengan rasio kedalaman-ke-lebar yang luar biasa dan kekuatan lebih tinggi.
• Zona terpengaruh panas: Zona terpengaruh panas terbatas, dan karena pendinginan cepat, materi di sekitarnya tidak dianil.
• Logam: Laser berhasil melas baja karbon, baja kekuatan tinggi, stainless steel, titanium, aluminium, dan logam mulia serta bahan yang berbeda.
• Kerja presisi: Laser beam yang kecil dan dikontrol rapat memungkinkan mikrolas yang akurat dari komponen miniatur.
• Deformasi: Bagian memiliki deformasi atau penyusutan minimal.
• Tanpa kontak: Tidak ada kontak fisik antara materi dan kepala laser.
• Las satu sisi: Laser welding dapat menggantikan spot welding yang memerlukan akses dari satu sisi saja.
• Sisa: Laser welding dapat dikontrol dan menghasilkan volume sisa yang rendah.

Kerugian Mesin Laser Beam

• Peralatan las mahal sehingga biaya proses ini tinggi.
• Jika bahan pengisi diperlukan tetapi, dalam proses ini, jumlah terbatas yang dihasilkan dengan penggunaan bahan pengisi sehingga relatif mahal.
• Ada juga beberapa operasi pasca las.
• Joint harus diposisikan secara akurat secara lateral di bawah beam.
• Posisi akhir joint diatur secara akurat dengan titik impingement beam.
• Kebal joint maksimum yang dapat dilas oleh laser beam agak terbatas.
• Bahan yang memiliki konduktivitas termal dan reflectivitas 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 kurang dari 10 persen.
Beberapa porositas dan kebrittalan las dapat diharapkan, akibat dari karakteristik pengeringan cepat LBM.

Aplikasi Mesin Laser Beam

• Prominent di industri otomotif. Jadi, digunakan di area di mana produksi volume besar diperlukan.
• Digunakan untuk las presisi tinggi. Karena tidak menggunakan elektroda, las akhir akan ringan tetapi kuat.
• Laser welding juga sering digunakan dalam pembuatan perhiasan.
• Namun, laser beam welding digunakan di industri medis untuk memegang logam bersama pada skala kecil.