Pengelasan deposisi laser adalah proses kompleks yang memerlukan banyak persiapan sebelum menyalakan laser.
Berikut adalah beberapa langkah penting yang terlibat dalam proses tersebut.
Langkah 1 – Persiapan Permukaan
Billet dan ingot logam memiliki lapisan permukaan pelindung. Pelapis ini biasanya berupa minyak yang digunakan untuk mencegah karat, pelapisan logam, atau oksida (dalam kasus aluminium).
Anda perlu menghilangkan senyawa dan kotoran yang tidak diinginkan dari logam dan membuat permukaan menjadi kasar—permukaan yang lebih kasar menghasilkan daya rekat logam yang lebih baik selama pengelasan. Benjolan kecil dan rongga di permukaan memberikan titik jangkar yang sangat baik untuk melekatnya logam pengisi cair.
Langkah 2 – Pengiriman Logam Pengisi
Logam pengisi, biasanya berupa serbuk logam halus, mengalir dari nosel udara dengan gas inert (nitrogen atau argon). Gas inert mencegah oksidasi, menghilangkan kotoran permukaan yang tidak diinginkan, dan menjaga hasil lasan tetap bersih dan bebas terak.
Membuat serbuk logam yang halus dan konsisten merupakan proses yang mahal. Membuat bubuk logam biasanya membutuhkan lebih banyak usaha daripada pengelasan deposisi laser itu sendiri.
Oleh karena itu, banyak mesin deposisi laser menggunakan kabel logam tipis. Kawat dapat diumpankan secara manual atau otomatis melalui sistem motor dan roller di dekat kepala laser.
Perlu diperhatikan bahwa pada saat pengelasan, logam pengisi bisa sama dengan benda kerja, sedangkan lapisan permukaannya bisa berbeda.
Langkah 3 – Pemanasan laser lokal
Sistem CNC yang presisi mengarahkan sinar laser berkekuatan tinggi ke lokasi yang diinginkan. Laser melelehkan permukaan benda kerja dan logam pengisi yang masuk dalam waktu kurang dari satu detik.
Sinar laser memasukkan sejumlah energi tetap ke dalam benda kerja, dan area pengendapan energi dikontrol oleh watt sumber laser dan diameter titik. Diameter titik laser adalah ukuran titik kontak antara laser dan benda kerja.
Ukuran titik yang lebih besar berarti energinya lebih tersebar dan semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk melelehkan permukaannya. Diameter titik yang lebih kecil berarti semua energi laser terkonsentrasi pada titik kecil, sehingga mengurangi waktu leleh.
Ukuran titik yang lebih kecil berarti akurasi yang lebih tinggi dan waktu pengelasan yang lebih cepat. Hal ini juga meminimalkan deformasi material karena panas terkonsentrasi pada satu titik dan tidak ada panas berlebih yang dipancarkan ke lingkungan sekitar.
Langkah 4 – Layering dan Multiple Pass
Deposisi logam laser (LMD) tidak hanya terbatas pada pengelasan, tetapi juga sering digunakan untuk membuat komponen dari awal. Setelah laser pertama lewat, kepala laser melewati putaran berikutnya dan meletakkan lapisan material baru di atas lapisan pertama. Ulangi proses ini hingga Anda mencapai ketinggian yang diinginkan.
Untuk pembuatan aditif, pelapisan dilanjutkan hingga seluruh bagian selesai dibuat. Sebaliknya pengelasan hanya membutuhkan satu atau dua lapisan.
Ketebalan lapisan dan jumlah lapisan membantu mengontrol jumlah logam yang diendapkan.
Langkah 5 – Pendinginan dan Solidifikasi
Karena panasnya terlokalisasi, area yang dilas juga mendingin dengan relatif cepat, segera setelah laser meninggalkan titik tersebut.
Proses LMD melibatkan penyimpanan energi langsung ke titik kecil pada benda kerja. Titik kontak yang lebih kecil berarti energi yang digunakan lebih efisien, sehingga laser dapat bergerak lebih cepat.
Laser yang lebih cepat berarti lebih sedikit total energi dan panas yang disimpan ke benda kerja. Lebih sedikit panas yang disimpan berarti pendinginan lebih cepat. Pendinginan yang cepat membawa efek samping tambahan berupa struktur mikro yang lebih baik.
7 Keuntungan Pengelasan Deposisi Laser
Deposisi logam laser (LMD) adalah akumulasi penelitian bertahun-tahun tentang teknologi manufaktur aditif. Setiap aspek pengendapan logam laser dirancang dengan satu tujuan-peningkatan proses tradisional.
Berikut adalah beberapa manfaat terbesar pengelasan deposisi laser pada proses manufaktur modern.
1. Waktu pengelasan lebih cepat
Laser berkekuatan tinggi melelehkan benda kerja dengan cepat, dan pengontrol CNC dengan cepat menggerakkan kepala laser dari satu titik ke titik lainnya, menghasilkan waktu pengelasan yang sangat cepat.
Pengumpanan meja otomatis memungkinkan pengelasan terus menerus tanpa henti selama proses berlangsung. Pengelasan yang dikendalikan komputer juga meminimalkan kesalahan, sehingga menghemat lebih banyak waktu di lantai produksi.
Mengelola dan mengoptimalkan berbagai parameter pengendapan logam laser proses meningkatkan efisiensi pengelasan dan mengurangi waktu produksi.
2. Presisi dan kontrol yang lebih baik
Hampir setiap mesin pengendapan logam laser dilakukan secara otomatis dan dikendalikan komputer, kecuali beberapa model genggam. Presisi dan kontrol yang tinggi memungkinkan pengelasan yang lebih kompleks dengan kecepatan lebih cepat.
Hanya sedikit tukang las berpengalaman yang dapat menandingi keakuratan dan presisi mesin las laser otomatis.
3. Lasan berkualitas lebih tinggi
Partikel bubuk halus dari bahan pengisi mengisi celah dengan lebih efisien, sehingga menghasilkan lasan yang lebih kuat. Karena semuanya telah diukur dan dikendalikan oleh komputer, jumlah logam yang diendapkan sesuai dengan kebutuhan, yang berarti kumpulan lelehan tetap konsisten selama proses berlangsung.
Selain itu, pancaran internal digunakan untuk mencegah pembentukan terak dan oksidasi logam serta untuk menerbangkan pecahan kecil logam yang menguap.
4. Nol distorsi sumber panas
Proses pengelasan tradisional menimbulkan sejumlah besar panas yang tidak diinginkan ke bahan dasar. Sejumlah kecil panas ditransfer ke sambungan solder, dan sisanya merembes ke lingkungan sekitar, menyebabkan logam berubah bentuk (melengkung).
Deposisi logam laser adalah proses yang sangat presisi di mana sinar laser hanya melelehkan sebagian kecil benda kerja dan tidak lebih. Prosesnya sangat efisien sehingga sering digunakan untuk pengelasan permukaan penuh karena tidak perlu khawatir akan distorsi material.
Pengelasan permukaan adalah proses melapisi satu material dengan material (atau material) lain untuk meningkatkan penyelesaian permukaan dan ketahanan aus.
5. Kompatibilitas material yang lebih luas
Pengelasan menjadi lebih sulit saat Anda beralih ke bahan berkualitas lebih tinggi dan lebih langka. Proses tradisional cocok untuk material umum seperti besi, tembaga, baja tahan karat, dan bahkan paduan aluminium. Namun ada kasus khusus yang harus ditangani yang melibatkan logam keras seperti tungsten, logam mudah menguap seperti magnesium, dan logam lunak seperti emas.
Deposisi logam laser mendukung berbagai macam logam, paduan, dan bahkan beberapa keramik. Menggunakan LMD Anda dapat mengelas bahan-bahan berikut.
Paduan nikel
Tungsten karbida
paduan magnesium
besi cor
Paduan aluminium
Paduan berbasis kobalt
Paduan titanium
tembaga
Baja
dll.
6. Mengurangi limbah material
Pengelasan laser meminimalkan limbah material. Serbuk logam dimasukkan ke dalam benda kerja dengan laju pengumpanan yang terkendali untuk menghindari pengendapan berlebih/kurang. Berbeda dengan pengelasan tradisional yang menggunakan batang pengisi, pengelasan deposisi laser menggunakan kawat kontinyu dan partikel bubuk.
Gunakan hanya jumlah pengisi yang diperlukan dan sisakan sisanya untuk pengelasan berikutnya.
7. Kurangi pekerjaan pasca-pemrosesan
Karena pengendapan logam laser menghasilkan lasan yang lebih bersih, seringkali Anda bahkan tidak perlu melakukan pasca-pemrosesan apa pun. Tidak perlu menyikat benda kerja dengan kawat, menghilangkan genangan air berlebih, atau meluruskan deformasi selama pengelasan.
Mengurangi pasca-pemrosesan dapat menghemat banyak waktu di lantai produksi dan meningkatkan produktivitas secara signifikan.