Pengelasan laser

Dalam metode pengelasan laser, sinar cahaya terkonsentrasi dengan kerapatan energi tinggi (diameter balok 0,1 ... 2 mm) digunakan untuk menghubungkan bagian-bagian. Sesuai dengan jenis berkas cahaya, pengelasan laser dapat berdenyut dan terus menerus. Sambungan titik dilas dengan cara berdenyut, untuk lapisan kontinu digunakan radiasi berdenyut-periodik atau kontinu. Pengelasan pulsa juga digunakan bila diperlukan untuk memastikan deformasi minimal dari pemanasan suhu dan akurasi tinggi, terus menerus — untuk pengelasan kecepatan tinggi dalam produksi serial atau massal.

Pengelasan laser digunakan untuk menyambung berbagai bahan: baja, titanium, aluminium, logam tahan api, tembaga, paduan logam, logam mulia, bimetal, dengan ketebalan puluhan hingga beberapa milimeter. Namun, logam reflektif las laser seperti aluminium dan tembaga agak sulit. Pengelasan laser logam ditunjukkan pada gambar. 2.

Pengelasan logam aktif dilakukan dengan menggunakan gas pelindung berupa pancaran yang diarahkan pada area paparan berkas cahaya.

Foto 1 — Pengelasan dalam laser keadaan padat: 1 — media aktif (ruby, garnet, neodymium), 2 — lampu pompa, 3 — cermin buram, 4 — cermin tembus cahaya, 5 — serat optik, 6 — sistem optik, 7 — detail, 8 — sinar laser pada titik fokus, 9, 10 — pembagi sinar laser.

Foto 2 — Kemampuan las material

Menurut kedalaman penetrasi, ada tiga jenis pengelasan laser:

1) microwelding (kurang dari 100 mikron),

2) pengelasan mini (0,1 ... 1 mm),

3) pengelasan makro (lebih dari 1 mm).

Karena kedalaman penetrasi biasanya tidak melebihi 4 mm, pengelasan laser banyak digunakan terutama dalam pembuatan alat presisi, dalam pembuatan perangkat elektronik, jam tangan, dalam konstruksi pesawat terbang, dalam industri otomotif, dalam pengelasan pipa, dan juga digunakan secara luas dalam industri perhiasan.

Sebelum pengelasan pantat dan tumpang tindih, pastikan celah 0,1 ... 0,2 mm. Dengan celah yang besar, kelelahan dan kurangnya sintesis dapat terjadi.

Parameter utama dari mode pengelasan laser adalah:

1) durasi pulsa dan energi,

2) frekuensi pulsa,

3) diameter berkas cahaya,

4) jarak dari bagian terkecil dari balok terfokus ke permukaan,

5) kecepatan pengelasan. Ini mencapai 5 mm / s. Untuk meningkatkan kecepatan, frekuensi pulsa dinaikkan atau mode kontinyu digunakan.

Industri menggunakan 2 jenis laser untuk pengelasan laser:

1) laser solid-state - ruby, neodymium dan YAG (berdasarkan yttrium aluminium garnet);

2) laser gas CO2.

Baru-baru ini, mesin las laser juga muncul, elemen aktifnya adalah serat optik yang terbuat dari kuarsa.Laser semacam itu memungkinkan pengelasan bahan "bermasalah" - tembaga dan kuningan dengan reflektifitas tinggi, titanium.

Kemampuan berbagai mesin las laser ditunjukkan pada Tabel 1 dan 2.

Contoh mode las laser gas CO2 ditunjukkan pada Tabel 3.

Tabel 1 — Ketebalan lembaran dan daya laser las

Tabel 2 — Penerapan laser

Tabel 3 — Mode pengelasan butt laser dengan laser gas

Diameter sinar laser biasanya 0,3 mm. Lasan butt yang dilas dengan balok yang lebih kecil dari 0,3 mm mungkin memiliki daya rekat yang rendah dan daya tembus yang rendah. Pengelasan dengan laser hingga 10 kW biasanya dilakukan tanpa pengisi.

Karena area kecil yang terkena panas selama pengelasan laser, lasan mendingin dengan sangat cepat. Ini dapat memiliki konsekuensi negatif dan positif untuk kualitas sambungan las. Banyak logam memberikan sifat fisik dan mekanik terbaik dengan pendinginan sambungan yang cepat. Namun, saat mengelas baja tahan karat, hal ini dapat menyebabkan patahan las. Meningkatkan lebar pulsa hingga 10 ms dan pemanasan awal membantu menghilangkan fenomena ini.

Dengan pilihan bahan dan mode pengelasan yang tepat, pengelasan laser menghasilkan jahitan dengan kualitas terbaik.

Sistem laser dapat dibagi menjadi 3 kategori:

1) Perangkat kandang. Pada perangkat semacam itu, benda kerja ditempatkan di ruang tertutup khusus yang berisi atmosfir netral pelindung dan sinar laser. Tukang las dapat mengontrol dan memantau proses pengelasan menggunakan sistem optik khusus.

2) Perangkat yang ditujukan untuk pengelasan luar ruangan.Sinar laser memiliki beberapa derajat kebebasan dan menghasilkan gerakan terprogram. Zona pengelasan dilindungi oleh aliran gas.

3) Perangkat yang ditujukan untuk pengelasan laser manual. Obor laser sangat mirip dengan obor las TIG. Sinar laser ditransmisikan ke obor menggunakan serat optik. Selama pengelasan, tukang las memegang obor laser di satu tangan dan bahan pengisi di tangan lainnya.

Tabel 4 — Perbandingan berbagai jenis pengelasan laser

Keuntungan dari pengelasan laser meliputi:

1) area kecil efek termal dari sinar laser pada material dan, akibatnya, deformasi termal yang tidak signifikan;

2) kemungkinan pengelasan di tempat yang sulit dijangkau, di lingkungan yang transparan terhadap radiasi laser (kaca, cairan, gas);

3) pengelasan bahan magnetik;

4) diameter kecil sinar, kemungkinan pengelasan mikro, jahitan las sempit dengan karakteristik estetika yang baik;

5) kemampuan untuk mengotomatiskan proses;

6) manipulasi fleksibel berkas cahaya melalui transmisi optik;

7) keserbagunaan peralatan laser (kemungkinan digunakan untuk pengelasan dan pemotongan laser, penandaan dan pengeboran);

8) kemungkinan mengelas bahan yang berbeda.

Kerugian dari pengelasan laser:

1. Biaya tinggi dan kerumitan peralatan laser.

2. Persyaratan tinggi untuk persiapan, pembersihan tepi las.

3. Ketidakmungkinan mengelas bagian berdinding tebal, daya tidak mencukupi.Meningkatkan kekuatan laser pengelasan dibatasi oleh fakta bahwa dengan efek sinar laser yang lebih kuat pada logam, ia secara aktif tersebar di zona pengelasan, yang merusak sistem optik perangkat dan menonaktifkan laser dalam hitungan jam. .