Pengelasan laser dapat dilakukan dengan generator laser kontinu atau pulsa. Prinsip pengelasan laser dapat dibagi menjadi pengelasan konduksi panas dan pengelasan fusi dalam laser. Densitas daya kurang dari 104~105 W/cm² merupakan pengelasan konduksi panas. Pada saat ini, kedalaman leleh dan kecepatan pengelasan lambat. Ketika densitas daya lebih besar dari 105~107 W/cm², permukaan logam akan cekung dan membentuk "lubang kunci" di bawah pengaruh panas, membentuk pengelasan fusi dalam, yang memiliki karakteristik kecepatan pengelasan cepat dan rasio kedalaman-lebar yang besar.
Hari ini, kita akan membahas pengetahuan tentang faktor-faktor utama yang mempengaruhi kualitas pengelasan fusi laser dalam.
1. Kekuatan Laser
Dalam pengelasan fusi laser dalam, daya laser mengendalikan kedalaman penetrasi dan kecepatan pengelasan. Kedalaman pengelasan berkaitan langsung dengan kerapatan daya sinar dan merupakan fungsi dari daya sinar datang dan titik fokus sinar. Secara umum, untuk sinar laser dengan diameter tertentu, kedalaman penetrasi meningkat seiring dengan peningkatan daya sinar.
2. Titik Fokus
Ukuran titik sinar merupakan salah satu variabel terpenting dalam pengelasan laser karena menentukan kerapatan daya. Namun, pengukurannya merupakan tantangan tersendiri bagi laser berdaya tinggi, meskipun terdapat banyak teknik pengukuran tidak langsung yang tersedia.
Ukuran titik batas difraksi fokus berkas dapat dihitung berdasarkan teori difraksi, tetapi ukuran titik sebenarnya lebih besar daripada nilai yang dihitung karena adanya pantulan fokus yang buruk. Metode pengukuran yang paling sederhana adalah metode profil iso-suhu, yang mengukur diameter titik fokus dan perforasi setelah kertas tebal dibakar dan ditembuskan melalui pelat polipropilena. Metode ini, melalui praktik pengukuran, menguasai ukuran daya laser dan waktu aksi berkas.
3. Gas Pelindung
Proses pengelasan laser sering menggunakan gas pelindung (helium, argon, nitrogen) untuk melindungi kolam cair, mencegah benda kerja dari oksidasi dalam proses pengelasan. Alasan kedua untuk menggunakan gas pelindung adalah untuk melindungi lensa fokus dari kontaminasi oleh uap logam dan sputtering oleh tetesan cairan. Terutama dalam pengelasan laser daya tinggi, ejecta menjadi sangat kuat, perlu untuk melindungi lensa. Efek ketiga dari gas pelindung adalah sangat efektif dalam menyebarkan perisai plasma yang dihasilkan oleh pengelasan laser daya tinggi. Uap logam menyerap sinar laser dan terionisasi menjadi awan plasma. Gas pelindung di sekitar uap logam juga terionisasi karena panas. Jika ada terlalu banyak plasma, sinar laser entah bagaimana dikonsumsi oleh plasma. Sebagai energi kedua, plasma ada di permukaan kerja, yang membuat kedalaman las lebih dangkal dan permukaan kolam las lebih lebar.
Bagaimana cara memilih gas pelindung yang tepat?
4. Tingkat Penyerapan
Penyerapan laser suatu material bergantung pada beberapa sifat penting material tersebut, seperti laju penyerapan, reflektivitas, konduktivitas termal, suhu leleh, dan suhu penguapan. Di antara semua faktor tersebut, yang terpenting adalah laju penyerapan.
Dua faktor memengaruhi laju penyerapan material terhadap sinar laser. Faktor pertama adalah koefisien resistansi material. Diketahui bahwa laju penyerapan material sebanding dengan akar kuadrat koefisien resistansi, dan koefisien resistansi bervariasi terhadap suhu. Faktor kedua, kondisi permukaan (atau lapisan akhir) material memiliki pengaruh penting terhadap laju penyerapan sinar, yang berdampak signifikan terhadap hasil pengelasan.
5. Kecepatan Pengelasan
Kecepatan pengelasan sangat memengaruhi kedalaman penetrasi. Meningkatkan kecepatan akan mempersempit kedalaman penetrasi, tetapi kecepatan yang terlalu rendah akan menyebabkan pelelehan material yang berlebihan dan pengelasan benda kerja yang terlalu dalam. Oleh karena itu, terdapat rentang kecepatan pengelasan yang tepat untuk material tertentu dengan daya laser dan ketebalan tertentu, dan kedalaman penetrasi maksimum dapat dicapai pada nilai kecepatan yang sesuai.
6. Panjang Fokus Lensa Fokus
Lensa fokus biasanya dipasang di kepala senapan las, umumnya dipilih panjang fokus 63~254mm (diameter 2,5"~10"). Ukuran titik fokus proporsional dengan panjang fokus; semakin pendek panjang fokus, semakin kecil titiknya. Namun, panjang fokus juga memengaruhi kedalaman fokus, artinya, kedalaman fokus meningkat seiring dengan panjang fokus. Oleh karena itu, panjang fokus yang pendek dapat meningkatkan kerapatan daya. Namun, karena kedalaman fokus kecil, jarak antara lensa dan benda kerja harus dijaga secara akurat, dan kedalaman penetrasi tidak besar. Karena pengaruh percikan dan mode laser selama pengelasan, kedalaman fokus terpendek yang digunakan dalam pengelasan sebenarnya umumnya 126mm (diameter 5"). Lensa dengan panjang fokus 254mm (diameter 10") dapat dipilih jika sambungan las besar atau las perlu ditingkatkan dengan memperbesar ukuran titik. Dalam hal ini, daya keluaran laser (kerapatan daya) yang lebih tinggi diperlukan untuk mencapai efek lubang penetrasi yang dalam.
Pertanyaan lebih lanjut tentang harga dan konfigurasi mesin las laser genggam
Waktu posting: 27-Sep-2022