Pengelasan Sinar Laser
Pengelasan sinar laser merupakan metode pengelasan yang sangat presisi dan efisien dengan menggunakan sinar laser berdensitas energi tinggi sebagai sumber panasnya. Pengelasan dapat dilakukan dengan sinar laser kontinyu atau berdenyut. Berdasarkan prinsip pengelasan laser, proses dapat dibagi lagi menjadi dua: pengelasan konduksi panas dan pengelasan laser dalam. Densitas daya di bawah 104 ~ 105 W/cm2 disebut pengelasan konduksi panas. Pada saat itu, kedalaman penetrasi dangkal dengan kecepatan pengelasan lambat; ketika densitas daya lebih besar dari 105 ~ 107 W/cm2, di bawah aksi panas, permukaan logam mengubah lekukan menjadi tampilan "lubang" untuk membentuk pengelasan penetrasi dalam.
Fitur
Fitur Kecepatan Pengelasan Cepat dan Rasio Aspek Besar
Pengelasan sinar laser umumnya menggunakan sinar laser kontinu untuk menyelesaikan penyambungan material. Proses fisik metalurgi sangat mirip dengan pengelasan sinar elektron, yaitu mekanisme konversi energi diselesaikan oleh struktur "lubang kunci".
Di bawah penyinaran laser dengan kepadatan daya yang cukup tinggi, material menguap dan membentuk lubang-lubang kecil. Lubang kecil yang terisi uap ini seperti benda hitam, menyerap hampir semua energi sinar datang. Suhu kesetimbangan dalam rongga sekitar 2500C. Panas dipindahkan dari dinding luar rongga bersuhu tinggi, melelehkan logam di sekitar rongga. Lubang-lubang kecil diisi dengan uap bersuhu tinggi yang dihasilkan oleh penguapan berkelanjutan material dinding di bawah sinar cahaya.
Keempat dinding lubang kecil mengelilingi logam cair dan logam cair mengelilingi material padat. (Dalam sebagian besar proses pengelasan konvensional dan pengelasan konduksi laser, energi adalah yang pertama (Diendapkan pada permukaan benda kerja, kemudian diangkut ke bagian dalam melalui transfer). Aliran cairan di luar dinding lubang dan tegangan permukaan lapisan dinding konsisten dengan tekanan uap yang terus menerus dihasilkan di rongga lubang dan mempertahankan keseimbangan dinamis. Berkas cahaya terus menerus memasuki lubang kecil, dan material di luar lubang kecil terus mengalir. Saat berkas cahaya bergerak, lubang kecil selalu dalam keadaan aliran yang stabil.
Dengan kata lain, lubang kecil dan logam cair di sekeliling lubang akan bergerak maju dengan kecepatan maju balok utama. Logam cair mengisi celah yang ditinggalkan oleh lubang kecil tersebut, lalu mengembun, dan las pun terbentuk. Semua proses di atas berlangsung begitu cepat sehingga kecepatan pengelasan dapat dengan mudah mencapai beberapa meter per menit.
1. Pengelasan sinar laser adalah pengelasan fusi, yang menggunakan sinar laser sebagai sumber energi dan berdampak pada sambungan las.
2. Sinar laser dapat dipandu oleh elemen optik datar (seperti cermin), lalu sinar diproyeksikan ke lapisan las dengan elemen pemfokus reflektif atau lensa.
3. Pengelasan sinar laser adalah pengelasan non-kontak. Tidak diperlukan tekanan selama operasi, tetapi gas inert diperlukan untuk mencegah oksidasi pada kolam cair. Logam pengisi kadang-kadang digunakan.
4. Pengelasan sinar laser dapat dikombinasikan dengan pengelasan MIG untuk membentuk pengelasan komposit laser MIG guna mencapai pengelasan penetrasi besar, sementara masukan panas sangat berkurang dibandingkan dengan pengelasan MIG.
Aplikasi
Mesin las laser banyak digunakan dalam bidang manufaktur presisi tinggi seperti mobil, kapal, pesawat terbang, dan kereta api berkecepatan tinggi. Mesin ini sangat meningkatkan kualitas hidup manusia dan juga mendorong industri peralatan rumah tangga ke arah rekayasa presisi.
Pengelasan Busur Plasma
Pengelasan busur plasma mengacu pada metode pengelasan fusi yang menggunakan sinar kepadatan energi tinggi busur plasma sebagai sumber panas pengelasan. Selama pengelasan, gas ion (membentuk busur ion) dan gas pelindung (untuk melindungi kolam cair dan jahitan las dari efek udara yang berbahaya) adalah argon murni. Elektroda yang digunakan dalam pengelasan busur plasma umumnya adalah elektroda tungsten dan terkadang perlu diisi dengan logam (kawat las). Umumnya, metode koneksi positif DC diadopsi (batang tungsten dihubungkan ke elektroda negatif). Oleh karena itu, pengelasan busur plasma pada dasarnya adalah pengelasan berpelindung gas tungsten dengan efek kompresi.
Pengelasan busur plasma memiliki karakteristik konsentrasi energi, produktivitas tinggi, kecepatan pengelasan cepat, deformasi tegangan kecil, dan isolasi listrik stabil, dan cocok untuk pengelasan pelat tipis dan material kotak. Pengelasan ini sangat cocok untuk berbagai material logam tahan api, mudah teroksidasi, dan peka terhadap panas (seperti tungsten, molibdenum, tembaga, nikel, titanium, dll.).
Gas dipisahkan oleh pemanasan busur dan dikompresi saat melewati nosel berpendingin air dengan kecepatan tinggi, meningkatkan kepadatan energi dan tingkat disosiasi, membentuk busur plasma. Stabilitas, nilai kalor, dan suhunya lebih tinggi daripada busur umum, sehingga memiliki penetrasi dan kecepatan pengelasan yang lebih besar. Gas yang membentuk busur plasma dan gas pelindung di sekitarnya umumnya menggunakan argon murni. Bergantung pada sifat material berbagai benda kerja, beberapa menggunakan helium, nitrogen, argon, atau campuran keduanya.
Fitur
1. Pengelasan busur plasma sinar mikro dapat mengelas foil dan pelat tipis.
2. Dengan efek lubang kecil, dapat lebih mewujudkan pengelasan satu sisi dan pembentukan bebas dua sisi.
3. Busur plasma memiliki kepadatan energi yang tinggi, suhu kolom busur yang tinggi, dan kemampuan penetrasi yang kuat. Dapat mencapai 10-12mm Baja tebal tanpa pengelasan miring. Dapat dilas melalui pembentukan dua sisi sekaligus. Kecepatan pengelasan cepat, produktivitas tinggi, dan deformasi tegangan kecil.
4. Peralatannya relatif rumit, konsumsi gasnya besar, kelompok memiliki persyaratan ketat pada jarak bebas dan kebersihan benda kerja, dan hanya cocok untuk pengelasan di dalam ruangan.
Aplikasi
Pengelasan plasma merupakan salah satu cara penting dalam produksi industri, terutama untuk pengelasan tembaga dan paduan tembaga, titanium dan paduan titanium, baja paduan, baja tahan karat, molibdenum, dan logam kedirgantaraan lainnya, yang digunakan dalam industri militer dan industri mutakhir lainnya, seperti pembuatan jenis tertentu cangkang rudal yang terbuat dari paduan titanium dan sebagian wadah berdinding tipis pada pesawat terbang.
Biaya, Pemeliharaan, dan Efisiensi Operasional
Beberapa faktor yang terkait dengan perbandingan pilihan teknologi antara pengelasan sinar laser dan pengelasan busur plasma untuk aplikasi industri meliputi biaya, pemeliharaan, dan efisiensi operasional.
Analisis biaya
Pengelasan sinar laser memerlukan investasi awal yang tinggi karena peralatannya rumit dibandingkan dengan pengelasan busur plasma. Nilai sistem pengelasan laser industri umum biasanya berkisar lebih dari $200,000, sedangkan sistem pengelasan busur plasma memiliki biaya sekitar $10,000 untuk $50,000. Namun, LBW berpotensi memberikan penghematan biaya jangka panjang yang signifikan berkat peningkatan laju pemrosesan serta penyelesaian pasca-las yang minimal. Pengelasan plasma dapat memiliki biaya bahan habis pakai yang lebih tinggi untuk operasi yang berkelanjutan.
Persyaratan Pemeliharaan
Karena komponen habis pakai, seperti elektroda dan nosel gas, lebih sering aus, sistem pengelasan busur plasma biasanya memerlukan perawatan yang lebih sering. Sebaliknya, sistem pengelasan laser memerlukan lebih sedikit komponen habis pakai, tetapi optik dan sumber lasernya perlu dibersihkan dan dikalibrasi ulang sesekali. Jika dirawat dengan benar, sumber laser dapat bertahan lebih dari 20,000 jam dengan waktu henti yang lebih sedikit. Sistem plasma, meskipun lebih sederhana, mungkin mengalami gangguan yang lebih sering karena komponen habis pakai aus.
Efisiensi operasional
Teknik pengelasan laser jauh lebih cepat dan akurat, mencapai kecepatan hingga 10 meter per menit pada material tipis, sehingga sangat ideal untuk produksi massal. Teknik ini juga menghasilkan zona yang terkena panas sangat kecil, sehingga menghasilkan distorsi material yang minimal, sehingga meningkatkan kualitas produk. Pengelasan plasma efektif pada material yang lebih tebal, meskipun pada kecepatan yang lebih lambat, sering kali memerlukan sentuhan akhir tambahan untuk membersihkan las, seperti penggilingan.
Meskipun pengelasan sinar laser memerlukan biaya investasi yang lebih tinggi di awal, efisiensinya dan kebutuhan perawatan yang lebih jarang sering kali memberikan keuntungan biaya dalam jangka panjang, terutama untuk aplikasi yang membutuhkan presisi tinggi. Pengelasan busur plasma masih bagus untuk pekerjaan yang tidak terlalu rumit dan operasi yang lebih kecil.
