Bagaimana Cara Kerja Pengelasan Laser?

Pengelasan laser adalah proses pengelasan yang tepat dan efisien yang menggunakan sinar laser terkonsentrasi untuk menggabungkan logam atau termoplastik. Teknik canggih ini menawarkan pengelasan berkecepatan tinggi dengan distorsi minimal, sehingga menjadi pilihan utama dalam berbagai industri, termasuk otomotif, kedirgantaraan, elektronik, dan manufaktur perangkat medis.

Asal Mula Pengelasan Laser

Asal-usul pengelasan laser dapat ditelusuri kembali ke awal tahun 1960-an, setelah penemuan laser itu sendiri. Awalnya dikembangkan untuk aplikasi ilmiah dan industri, teknologi laser dengan cepat menemukan jalannya ke dalam pengelasan karena kemampuannya untuk menghasilkan panas yang intens dengan akurasi yang tepat. Selama beberapa dekade, kemajuan dalam teknologi laser terus meningkatkan kemampuan dan aplikasi pengelasan laser.

Bagaimana Cara Kerja Pengelasan Laser?

Pengelasan laser bekerja dengan memfokuskan sinar laser berintensitas tinggi ke bahan yang akan disambung. Sinar laser memanaskan dan melelehkan material di area yang ditargetkan, menciptakan kolam cair. Saat laser bergerak di sepanjang sambungan, bahan cair akan mengeras, membentuk lasan yang kuat dan presisi. Proses ini dapat dikontrol dengan presisi tinggi, sehingga memungkinkan pengelasan yang rumit dan berkualitas tinggi.

Prinsip Kerja Mesin Las Laser

Prinsip inti dari mesin las laser didasarkan pada kepadatan energi yang tinggi dari laser. Laser menghasilkan sinar yang terang dan terarah, yang difokuskan ke area kecil oleh sistem optik. Ketika sinar ini mengenai permukaan benda kerja, energi tinggi langsung melelehkan material permukaan, membentuk kolam cair bersuhu tinggi yang terlokalisasi. Dengan mengontrol durasi dan distribusi energi laser secara tepat, pengelasan yang kuat dan berkualitas tinggi akan tercipta.

Proses Konversi dan Transfer Energi

Pengelasan laser dimulai dengan laser yang menghasilkan sinar yang ditransmisikan melalui jalur optik dan difokuskan ke titik kecil. Bahan menyerap energi laser, mengubahnya menjadi panas. Hal ini dengan cepat meningkatkan suhu lokal, menyebabkan peleburan atau bahkan penguapan. Material yang meleleh akan bercampur dan mengeras setelah pendinginan, membentuk lasan.

Mode dan Kontrol Pengelasan

Pengelasan laser melibatkan berbagai mode, seperti pengelasan gelombang kontinu dan gelombang berdenyut. Menyesuaikan parameter seperti daya laser, lebar pulsa, dan frekuensi memungkinkan adaptasi terhadap bahan dan kebutuhan pengelasan yang berbeda. Gas pelindung sering digunakan untuk mencegah oksidasi dan memastikan kualitas pengelasan.

Jenis Pengelasan Laser

1. Pengelasan Konduksi Panas

Pengelasan konduksi panas adalah teknik pengelasan laser yang digunakan untuk bahan tipis dan bagian kecil. Sinar laser memanaskan permukaan material, dan panas menyebar ke dalam melalui konduksi, melelehkan material di area sambungan. Hal ini menciptakan kolam cair dangkal yang mengeras saat laser bergerak, membentuk lasan. Metode ini sangat ideal untuk mengelas material setebal 1 mm, karena mengandalkan pemanasan permukaan dan penetrasi kedalaman yang terbatas.

2. Pengelasan Penetrasi Dalam Laser / Lubang Kunci

Pengelasan penetrasi dalam laser menggunakan sinar laser berenergi tinggi untuk memanaskan dan melelehkan benda kerja secara lokal dengan cepat, sehingga menghasilkan lasan yang kuat dan presisi dengan zona yang terpengaruh panas yang minimal. Metode ini efisien, presisi, dan mudah beradaptasi dengan berbagai logam dan ketebalan, sehingga ideal untuk industri seperti manufaktur kedirgantaraan dan otomotif.

3. Pengelasan Hibrida Laser-Busur

Pengelasan hibrida busur laser menggabungkan kepadatan energi tinggi dan presisi laser dengan efisiensi dan efektivitas biaya pengelasan busur, sehingga menghasilkan metode pengelasan yang serbaguna, stabil, dan efisien dengan prospek aplikasi yang luas.

4. Pengelasan Hibrida Koaksial Plasma Laser Plasma

Pengelasan hibrida koaksial laser plasma menggabungkan pengelasan laser dan busur plasma untuk menciptakan sumber panas dengan kepadatan energi tinggi untuk mengelas berbagai bahan logam. Teknologi ini memanfaatkan keunggulan pengelasan laser dan plasma sekaligus mengatasi keterbatasan masing-masing. Teknologi ini mengurangi tegangan sisa dan cacat porositas las yang biasanya terkait dengan pengelasan laser dan mengatasi inefisiensi dan deformasi termal yang besar yang umum terjadi pada pengelasan busur plasma.

Jenis Laser Apa yang Digunakan dalam Pengelasan Laser?

Berbagai jenis laser digunakan dalam pengelasan laser, masing-masing menawarkan keunggulan yang unik. Jenis yang paling umum meliputi:

1. Laser CO2:

Laser CO2 adalah laser industri yang banyak digunakan untuk memotong, mengukir, dan mengelas bahan logam dan non-logam. Laser ini menawarkan kualitas sinar yang sangat baik, diameter sinar yang kecil, distribusi energi yang seragam, dan kepadatan daya yang tinggi. Laser CO2 dikenal karena kemampuan beradaptasi dan stabilitasnya, meskipun mengkonsumsi daya yang signifikan dan ukurannya relatif besar.

2. Laser Serat:

Laser serat menggunakan serat optik sebagai media transmisi, membuatnya ringkas, memiliki kepadatan daya yang tinggi, hemat energi, dan sangat fleksibel. Laser ini merupakan pilihan utama dalam berbagai bidang, seperti komunikasi dan pemrosesan bahan. Keuntungan dari laser serat termasuk kepadatan daya yang tinggi, kualitas sinar yang sangat baik, jalur optik yang stabil, dan masa pakai yang lama. Mereka sangat cocok untuk pengelasan dan pemrosesan bahan logam seperti baja, tembaga, aluminium, dan baja tahan karat.

3. Laser Nd: YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet):

Laser Nd adalah laser solid-state dengan panjang gelombang 1,064 mikrometer. Laser ini memiliki diameter titik yang kecil dan kerapatan energi sinar yang tinggi, sehingga cocok untuk pekerjaan yang mendetail pada permukaan material dan komponen kecil. Laser Nd banyak digunakan dalam aplikasi pengelasan, pemotongan, penandaan, dan perawatan permukaan.

4. Laser Semikonduktor:

Laser semikonduktor, atau dioda laser, menggunakan bahan semikonduktor sebagai media penguatan. Laser ini ringkas, sangat efisien, dan hemat biaya. Dikenal dengan kepadatan energi yang tinggi dan waktu respons yang cepat, laser ini ideal untuk telekomunikasi, penyimpanan data, perangkat medis, dan pemrosesan bahan.

6. Laser Femtosecond:

Laser femtosecond menghasilkan pulsa ultra-pendek yang hanya berlangsung beberapa femtosecond (satu per satu triliun detik). Laser ini menawarkan presisi dan kepadatan energi yang sangat tinggi, sehingga ideal untuk aplikasi yang membutuhkan dampak panas minimal dan akurasi tinggi, seperti pemesinan mikro, bedah medis, dan penelitian ilmiah.

Jenis-jenis Mesin Las Laser

Berikut ini adalah beberapa jenis mesin las laser yang umum: Mesin las laser

• Mesin Las Laser Otomatis: Terintegrasi dengan sistem robotik otomatis untuk pengelasan presisi tinggi dan kontinu. Ideal untuk produksi industri skala besar.
• Mesin Las Laser Transmisi Serat: Gunakan serat optik untuk transmisi fleksibel dan pengoperasian jarak jauh. Cocok untuk ruang terbatas atau operasi jarak jauh.
• Mesin Las Laser Pemindaian Galvo: Gunakan pemindaian berkecepatan tinggi untuk pengelasan yang presisi, ideal untuk pengelasan batch produk presisi seperti elektronik dan perangkat medis.
• Mesin Las Laser Genggam: Ringan dan fleksibel, cocok untuk operasi di lokasi dalam industri konstruksi, dekorasi, dan pemeliharaan.

Aplikasi Pengelasan Laser

Pengelasan laser digunakan dalam berbagai aplikasi di berbagai industri, termasuk:

• Industri Otomotif: Untuk pengelasan panel bodi mobil, komponen transmisi, dan sistem pembuangan.
• Industri Kedirgantaraan: Untuk menyambung komponen pesawat, bilah turbin, dan tangki bahan bakar.
• Industri Elektronik: Untuk mengelas perangkat mikroelektronik, sensor, dan konektor.
• Manufaktur Perangkat Medis: Untuk pengelasan presisi instrumen bedah, implan, dan peralatan medis.
• Pembuatan Perhiasan: Untuk membuat lasan yang rumit dan halus pada logam mulia.

Memahami cara kerja pengelasan laser dan berbagai jenisnya dapat membantu industri memilih metode yang tepat untuk kebutuhan spesifik mereka, yang mengarah pada peningkatan kualitas produk dan efisiensi produksi.