JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TARUMANAGARA

JAKARTA

2010

i

LASER BEAM MACHINING

(LBM)

Disusun oleh:

Alexander Clifford. (515110003)

Winwin. (515110008)

Clementinus Beni Agung Pambayu (545110015)

Charlie Chistian. (515110022)

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TARUMANAGARA

JAKARTA

2012

ii

KATA PENGANTAR

Pertama-tama, puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang

Mahaesa karena atas perkenan-Nya jualah kami dapat menyelesaikan

makalah Proses Produksi 1 tentang Laser Beam Machining (LBM) ini.

Tidak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada Ir. Rosehan,

M.T., selaku dosen mata kuliah Proses Produksi 1 sekaligus penilai tugas

ini, yang telah membimbing kami selama menyusun makalah ini. Kami

juga berterima kasih kepada orang tua kami yang telah membantu baik

dalam segi spiritual maupun material serta kepada semua pihak lain yang

telah membantu dalam mengerjakan makalah ini hingga selesai.

Akhir kata, kami meminta maaf jika ada kekurangan dalam makalah

ini. Kritik dan saran yang membangun dari Bapak sangat kami tunggu dan

harapkan demi perbaikan di masa mendatang. Terima kasih.

Jakarta, 8 April 2010

Penyusun

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................. ii

DAFTAR ISI .............................................................................................. iii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... iv

DAFTAR TABEL ........................................................................................ v

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1

BAB II PEMBAHASAN ............................................................................... 2

1. Pengertian ................................................................................... 2

2. Prinsip Dasar Terbentuknya Laser .............................................. 2

3. Jenis-Jenis Laser ........................................................................ 3

3.1 Laser Gas .............................................................................. 3

3.1.2 He dan Ne...................................................................4

3.2 Laser Padat ........................................................................... 7

3.2.1 Ruby ................................................................................... 7

3.2.2 Neodymium ........................................................................ 7

3.3 Laser Semikonduktor.....................................................8

4. Operasi Kerja LBM..............................................................10

5. Pendukung Kerja LBM.........................................................12

6. Karakteristik LBM ...................................................................... 14

7. Keuntungan dan Kerugian ......................................................... 15

7.1 Keuntungan ......................................................................... 16

7.2 Kerugian .............................................................................. 16

8. Aplikasi ...................................................................................... 17

BAB III KESIMPULAN .............................................................................. 19

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 20

iv

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Huruf “E” yang Dibuat dengan LBM .......................................... 2

Gambar 2 Elektron dengan Orbitnya ......................................................... 3

Gambar 3 Eksitasi Pada Laser CO2 ........................................................... 4

Gambar 4 Diagram Tingkat Energi He dan Ne .......................................... 6

Gambar 5 Sisterm Laser Gas.....................................................................7

Gambar 6 Laser Semikonduktor beserta diagram diagram energi.............9

Gambar 7 Skema Kerja Laser Padat.........................................................10

Gambar 8 Proses Pada Batang Laser.......................................................11

Gambar 9 Bentuk Potongan LBM..............................................................12

Gambar 10 Skema Kerja Laser Gas.........................................................12

Gambar 11 Tempat Coolant......................................................................13

Gambar 12 Gas Bertekanan pada LBM....................................................14

Gambar 13 Hasil Pemesinan LBM ........................................................... 16

Gambar 14 Lubang yang Digurdi dengan LBM ........................................ 18

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Tipe Laser Berikut Aplikasinya ...................................................... 8

Tabel 2 Aplikasi Khusus Pembuatan Lubang .......................................... 17

1

BAB I

PENDAHULUAN

Dewasa ini teknologi pemesinan sudah semakin maju. Hal ini

terlihat dari mulai banyaknya jenis-jenis mesin berteknologi tinggi yang

bermunculan dan berkembang di dunia ini. Salah satu contohnya adalah

Laser Beam Machining (LBM) yang akan kami bahas dalam makalah ini.

LBM menggunakan sinar monokromatik berkekuatan tinggi

sehingga alat ini hampir bisa digunakan pada segala jenis material. Dalam

kehidupan sehari-hari, LBM biasa digunakan sebagai alat untuk

memotong atau melubangi material dengan akurasi yang tinggi.

Dalam proses produksi, meskipun memiliki kekuatan yang tinggi

dan tingkat akurasi yang baik, teknologi LBM masih jarang digunakan. Hal

ini dikarenakan dalam pengerjaan alat ini dibutuhkan tenaga ahli yang

profesional dan biaya operasional yang cukup mahal. Meskipun begitu,

tidaklah salah bagi kita untuk mempelajari teknologi ini, mengingat bahwa

teknologi ini akan semakin berkembang dan membawa kontribusi yang

berarti dalam pemesinan ke depannya.

2

BAB II

PEMBAHASAN

1. Pengertian

LASER BEAM MACHINING (LBM) adalah suatu metode

pemotongan, di mana benda kerja dileburkan dan diuapkan oleh sebuah

sinar laser monokromatik yang kuat. Ketika sinar mengenai benda kerja,

panas menghasilkan lelehan dan menguapkan benda kerja hingga yang

paling keras sekalipun.

LBM dapat digunakan untuk welding dan cutting metals/nonmetals.

Selain itu, LBM juga dapat digunakan untuk brazing (memelas), soldering,

drilling, dan membuat tanda (marking).

Gambar 1 Huruf “E” yang Dibuat dengan LBM

2. Prinsip Dasar Terbentuknya Laser

Kata “laser” merupakan akronim dari “light amplification by

stimulated emission of radiation”. Laser dapat terbentuk akibat

penyerapan energi kuantum oleh material/medium laser dari sumber sinar

yang menyebabkan elektron sebuah atomnya melompat ke tingkat energi

3

yang lebih tinggi (orbit yang lebih jauh dari nukleus). Elektron ini kemudian

akan jatuh ke orbit asalnya secara spontan sambil memancarkan energi

yang telah diserap sebelumnya. Energi yang berupa radiasi ini memiliki

panjang gelombang yang sama dengan energi penstimulasinya dan

sefase dengannya.

Gambar 2 Elektron dengan Orbitnya

3. Jenis-Jenis Laser

3.1 Laser Gas

Laser CO2 merupakan salah satu jenis laser gas yang paling

umum. Untuk membentuknya kita menggunakan medium yang

merupakan campuran gas helium (He), nitrogen (N2), dan CO2 dalam

sebuah tabung. Molekul N2 akan bereksitasi akibat menyerap energi dari

pelepasan elektron oleh elektroda lalu menumbuk molekul CO2 sehingga

molekul CO2 pun tereksitasi dan memancarkan radiasi, sedangkan gas He

membawa elektron CO2 ke tingkatan orbit yang paling luar.

4

Gambar 3 Eksitasi Pada Laser CO2

Laser CO2 dapat beroperasi dengan baik ketika gelombang yang

dihasilkannya dibuat kontinu atau sering disebut dengan Continuous

Wave Carbon Dioxide (CWCO2).

Tipe ini menyediakan keluaran daya yang tinggi dan terus-

menerus, konversi efisiensi yang lebih besar dari 13% (kemungkinan

besar di atas 20%), dan kerapatan daya yang rendah. Selain itu, tipe ini

pun memerlukan waktu operasi yang relatif singkat sehingga

menjadikannya sebagai metode yang paling menjanjikan dalam proses

produksi.

3.1.1 He dan Ne

Sistem laser jenis ini dipompa dengan lucutan listrik di antara dua buah elektroda.Sistemnya terdiri dari satu atau lebih jenis gas. Atom-atom gas itu mengalami tumbukan dengan elektron-elektron lucutan sehingga

5

memperoleh tambahan energi untuk bereksitasi. Perkembangan terakhir dalam perlaseran medium gasnya dapat diganti dengan uap logam, tetapi hal ini akan mengarah pada perkembangan jenis laser yang lain. Jenis laser uap logam akan dibicarakan secara tersendiri. Laser gas mampu memancarkan radiasi dengan panjang gelombang mulai dari spektrum ultra ungu sampai dengan infra merah. Laser nitrogen yang menggunakan gas N2 merupakan salah satu laser terpenting dari jenis ini, panjang gelombang lasernya berada di daerah ultra ungu (3371 A° ). Sedangkan laser karbondioksida yang merupakan laser gas yang terkuat memancarkan laser pada daerah infra merah (10600 A °). Laser gas yang populer tentu saja laser heliumneon, banyak dipakai sebagai peralatan laboratorium dan pembaca harga di pasar sawalayan. Laser yang dihasilkan berada di spektrum tampak berwarna merah (6328 A° ). Dalam keadaan normal atom helium berada di tingkat energi dasarnya 1S0, karena konfigurasi elektron terluarnya adalah 1 s2. Pada saat elektron lucutan menumbuknya atom helium itu mendapatkan energi untuk bereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi seperti 1S0 dan 3S1 dari konfigurasi elektron 1s2s. Begitu atom helium tereksitasi ke tingkat-tingkat itu ia tak dapat lagi balik ke tingkat dasar, suatu hal yang dilarang oleh aturan seleksi radiasi. Suatu hal kebetulan bahwa beberapa tingkat energi yang dimiliki atom neon hampir sama dengan tingkat energi atom helium. Akibatnya transfer energi antara kedua jenis atom itu sangat terbolehjadi melalui tumbukan-tumbukan . Pada gambar 5 dapat dilihat bahwa atom neon yang ditumbuk oleh atom helium 1S0 akan tereksitasi ke tingkat 1P1, 3P0, 3P1 , 3P2 dari konfigurasi elektron 2p55s. Setelah bertumbukan atom helium akan segera kembali ke tingkat energi dasar. Oleh karena aturan seleksi memperbolehkan transisi dari tingkat-tingkat energi ini ke sepuluh tingkat energi yang dimiliki konfigurasi 2p53p, maka atom neon dapat dipicu untuk memancarkan laser. Syarat inversi populasi dengan sendirinya sudah terpenuhi, karena pada kesetimbangan termal tingkat-tingkat di 2p53p atom Ne amat jarang populasinya.

6

Gambar 4. Diagram tingkat energi He dan Ne

Laser yang dihasilkan akan memiliki intensitas yang paling jelas di panjang gelombang 6328 A° tadi. Sebetulnya pancaran laser He-Ne yang terkuat berada di 11523 A° (infra merah dekat) yang ditimbulkan oleh transisi dari satu di antara 4 tingkat di 2p54s atom Ne, yang kebetulan berdekatan dengan tingkat energi 3S1atom He, ke salah satu dari 10 tingkat energi di 2p53p. Sistem laser ini berbentuk tabung gas silindris dengan panjang satu meter dan diameter 17 mm. Kedua ujung tabung ditutup oleh dua cermin pantul yang sejajar, disebut cermin Fabry - Perot, sehingga tabung gas ini sekaligus berfungsi sebagai rongga resonansi optisnya. Dua buah elektroda dipasang di dekat ujung-ujungnya dan dihubungkan dengan sumber tegangan tinggi untuk menimbulkan lucutan dalam tabung. Tekanan He dan Ne dalam tabung adalah sekitar 1 torr dan 0,1 torr, dengan kata lain atom He kira-kira 10 kali lebih banyak dibandingkan dengan atom Ne. Cacah He yang lebih banyak ini mampu mempertahankan inversi populasi secara terus menerus, sehingga laser yang dihasilkan juga bersifat kontinu, tidak terputus-putus sebagai pulsa seperti pada laser ruby. Sifat kontinu ini merupakan keunggulan laser gas dibanding laser ruby. Laser yang kontinu amat berguna untuk transmisi pembicaraan dalam komunikasi, musik atau gambar-gambar televisi. Efisiensi laser He-Ne ini juga rendah, hanya sekitar 1 persen, keluaran lasernya hanya berorde miliwatt. Sedangkan laser CO2 dapat menghasilkan laser kontinu berdaya beberapa kilowatt dengan efisiensi lebih tinggi.

7

Gambar 5. Sistem Laser gas

3.2 Laser Padat

Bahan yang digunakan merupakan bahan nonkonduktor listrik

sehingga diberi daya oleh fluks sinar yang bergetar dengan menggunakan

tenaga arus searah dan tumpukan kapasitor.

3.2.1 Ruby

Ruby terdiri atas kristal aluminium oksida (korundum) yang

mengandung sekitar 0,1% oksida khromik. Batang laser dapat berupa

kristal tunggal dari sintesis ruby berdiameter 1 cm dan panjang 10 cm.

3.2.2 Neodymium

Neodymium yang berupa kaca (Nd:Glass) mengandung 2-6%

neodymium dan dibuat pada batang mirip dengan batang ruby. Kaca

neodymium ini seefisien dua atau tiga kali ruby dan lebih kurang sensitif

terhadap perubahan suhu. Nd:Glass menghasilkan sinar yang berwarna

violet dengan panjang gelombang 351 nm.

Selain itu, terdapat neodymium yang terbuat dari campuran titrium-

aluminium-garnet (Nd:YAG). Nd:YAG yang akurat dapat menghasilkan

lubang 12 mm jauh di bawah 10 detik dan lubang 25 mm dalam 40 detik.

Nd:YAG menghasilkan sinar yang berwarna hijau dengan panjang

gelombang 532 nm.

8

Tabel 1 Tipe Laser Berikut Aplikasinya

No. Aplikasi Tipe Laser

1. Cutting a. Metals b. Plastics c. Ceramics

PCO2, CWCO2, Nd:YAG, ruby CWCO2 PCO2

2. Drilling a. Metals b. Plastics

PCO2, Nd:YAG, Nd:Glass, ruby Excimer

3. Marking a. Metals b. Plastics c. Ceramics

PCO2, Nd:YAG Excimer Excimer

4. Surface treatment, metals CWCO2

5. Welding, metals PCO2,CWCO2,Nd:YAG, Nd:Glass, ruby

Keterangan khusus:

Excimer = Excited Dimer. Artinya, atom yang aktif atau tereksitasi.

3.3 Laser Semikonduktor

Laser ini juga disebut laser injeksi, karena pemompaannya dilakukan dengan injeksi arus listrik lewat sambungan PN semikonduktornya. Jadi laser ini tidak lain adalah sebuah diode dengan bias maju biasa. Proses laser jenis ini mirip dengan kerja LED biasa. Pancaran fotonnya disebabkan oleh bergabungnya kembali elektron dan lubang (hole) di daerah sambungan PNnya. Bahan semikonduktor yang dipakai harus memiliki gap energi yang langsung, agar dapat melakukan radiasi foton tanpa melanggar hukum kekekalan momentum. Oleh sebab itulah laser semikonduktor tidak pernah menggunakan bahan seperti silikon maupun germanium yang gap energinya tidak langsung. Dibandingkan dengan LED, laser semikonduktor masih mempunyai dua syarat tambahan. Yang pertama, bahannya harus diberi doping banyak sekali sehingga tingkat energy Fermi-nya melampaui tingkat energi pita konduksi di bagian N dan masuk ke bawah tingkat energi pita valensi di bagian P. Hal ini perlu agar keadaan inversi populasi di daerah sambungan PN dapat dicapai. Yang kedua, rapat arus listrik maju yang digunakan haruslah besar, begitu besar sehingga melampaui harga ambangnya. Besarnya sekitar 50 ribu ampere/cm2 agar laser yang dihasilkan bersifat kontinu. Rapat arus ini luar biasa besar, sehingga diode laser harus ditaruh di dalam kriostat supaya suhunya tetap rendah ( 77 K ), jika tidak arus yang besar ini dapat merusak daerah sambungan PN dan diode berhenti menghasilkan laser.

9

Gambar 6. Laser semikonduktor beserta diagram energinya

Pada gambar tampak bahwa di sebagian daerah deplesi terjadi inversi populasi jika sambungan PN diberi tegangan maju, daerah ini disebut lapisan aktif. Daerah deplesi adalah daerah di sekitar sambungan PN yang tidak memiliki pembawa muatan listrik bebas. Pada saat dilakukan injeksi arus listrik melalui sambungan, elektron-elektron di pita konduksi pada lapisan aktif dapat bergabung kembali dengan lubang-lubang di pita valensi. Untuk arus injeksi yang kecil penggabungan ini terjadi secara acak dan menghasilkan radiasi, proses ini adalah yang terjadi pada LED. Tetapi apabila arus injeksinya cukup besar, pancaran terangsang mulai terjadi di daerah lapisan aktif. Lapisan ini berfungsi pula sebagai rongga resonansi optisnya, sehingga laser akan terjadi sepanjang lapisan ini. Pelapisan seperti yang dilakukan pada cermin di sini tidak diperlukan lagi karena bahan diode sendiri sudah mengkilap (metalik), cukup bagian luarnya digosok agar dapat memantulkan sinar yang dihasilkan dalam lapisa aktif. Kelemahan sistem laser ini adalah sifatnya yang tidak monokromatik, karena transisi elektron yang terjadi bukanlah antar tingkat energi tapi antar pita energi, padahal pita energi terdiri dari banyak tingkat energi. Sambungan yang dijelaskan di atas biasa disebut homojunction, karena yang dipisahkannya adalah tipe P dan N dari substrat yang sama, ayitu misalnya GaAs tadi. Tipe P GaAs biasanya diberi doping seng ( Zn ) dan tipe N-nya dengan doping telurium (Te). Sebenarnya hanya sebagian kecil elektronelektron yang diinjeksikan dari daerah N yang bergabung dengan lubang di lapisan aktif, kebanyakan dari mereka berdifusi jauh masuk ke dalam daerah P sebelum bergabung kembali dengan lubang-lubang. Efek difusi inilah yang menyebabkan besarnya rapat arus listrik yang dibutuhkan dalam proses kerja laser semikonduktor. Tetapi besarny rapat arus listrik ini dapat diturunkan dengan cara membatasi gerakan elektron yang diinjeksikan itu disuatu daerah yang sempit, agar merekam tidak berdifusi kemana-mana. Hal ini dapat dilakukan dengan cara membuat sambungan heterojunction. Heterjunction yang apling umum dipakai adalah sambungan antara GaAs dan AlGaAs. GaAs memiliki gap energi yang lebih sempit, sehingga bila ia dijepit oleh dua daerah AlGaAs bertipe P dan N, elektronelektron yang diinjeksikan dari daerah N dan

10

lubang-lubang dari daerah P akan bergabung di GaAs ini, jadi GaAs berfungsi sebagai lapisan aktifnya. Laser heterojunction GaAs - AlGaAs dapat bekerja secara kontinu pada suhu kamar hanya dengan rapat arus minimum sebesar 100 ampere/cm2, 500 kali lebih kecil dibandingkan rapat arus pada laser GaAs yang homojunction

4. Operasi Kerja LBM

Gambar 7 Skema Kerja Laser Padat

Sistem LBM dioperasikan pada suhu ruang. Dengan menggunakan

kapasitor yang diisi 4.000 V, getaran 3.000 J dilepaskan dalam 1 ms

melalui gas Xenon praionisasi dalam sinar lampu. Sinar lampu ini

memancarkan energi yang akan diserap oleh batang laser.

Batang laser ditempatkan pada ruang optik yang memiliki reflektor

berbentuk elips. Dengan menempatkan batang pada fokus reflektor,

hampir semua radiasi dari sinar lampu difokuskan padanya sehingga

energi yang diserap menjadi optimal. Dengan menyerap energi ini,

elektron di dalam batang akan berpindah ke orbit yang lebih luar dari inti.

Lalu karena ia ingin kembali ke kondisi normal atau awalnya, maka ia

memancarkan energi yang telah diserapnya dalam bentuk sinar. Ujung-

11

ujung batang dilapisi oleh reflektor yang memantulkan sinar tersebut

sehingga di dalam batang sendiri pun terjadi pemantulan internal.

Pada salah satu ujung, reflektor yang digunakan hanya

memantulkan sebagian sinar yang datang kepanya sehingga ketika sinar

yang terbentuk telah mencapai intensitas tertentu, sinar laser akan lolos.

Hal ini terjadi pada 6-120 getaran/menit.

Gambar 8 Proses Pada Batang Laser

Sinar yang lolos, dipancarkan hampir sepenuhnya sejajar atau

hanya berbeda sudut (θ) 10-2-10-4 radian. Karena perbedaan yang rendah

ini dan sifat monokromatiknya, sinar dapat difokuskan dengan lensa

sederhana untuk memperoleh kerapatan daya yang tinggi di area kecil

berukuran 1-6 in dari lensa. Karena diperuntukan untuk

memfokuskan/memusatkan sinar yang datang ke padanya, lensa yang

digunakan adalah lensa cembung yang bersifat konvergen.

Dengan mengatur fokus lensa, kita dapat membentuk potongan

yang kita inginkan, seperti bentuk potongan yang melebar di atas atau

12

melebar di bawah. Cara lain adalah dengan mengatur posisi benda kerja

terhadap jatuhnya sinar. Hal ini membutuhkan pengaturan meja kerja.

Gambar 9 Bentuk Potongan LBM

Khusus untuk tipe laser gas, seperti laser CO2, sumber energi

berasal dari pelepasan elektron oleh elektroda, bukan dari sinar lampu.

Gambar 10 Skema Kerja Laser Gas

5. Pendukung Kerja LBM

Dalam LBM, kita menggunakan coolant. Coolant ini akan disalurkan

pada ruang optik sehingga selama proses kerja suhu tetap terjaga

konstan dan sirkulasi udara panas dapat terjadi dengan baik. Sebagai

contoh, laser ruby paling efisien bila suhu kerja dipertahankan pada

13

kondisi sangat dingin, yaitu pada -196 °C, di mana pada saat itu sorotan

sinar laser yang dihasilkannya akan optimal. Hal ini dapat dilakukan

dengan memberikan coolant nitrogen cair.

Gambar 11 Tempat Coolant

Kita juga menggunakan gas dalam LBM. Gas yang umum

digunakan adalah CO2. Gas ini ditekan masuk ke ruangan setelah lensa,

lalu akan keluar bersama sinar laser melalui nozzle yang ada. Gas

bertekanan ini berfungsi untuk memutuskan berkas lelehan hasil dari

pemotongan yang masih menempel. Berkas masih menempel karena

diameter potong LBM ini sangat kecil. Selain itu, gas pun berguna untuk

mencegah benda kerja mengalami korosi akibat oksidasi yang terbentuk

selama pemesinan berlangsung. Apalagi akibat suhu yang meningkat

pada benda kerja, tentu reaksi oksidasi akan semakin cepat berlangsung

sehingga kemungkinan besar terjadi korosi. Khusus untuk proses

penyambungan (welding), LBM menggunakan perlindungan gas tanpa

aplikasi penekanan.

14

Gambar 12 Gas Bertekanan pada LBM

Yang terakhir, kita juga menggunakan sebuah mikroskop triokuler

untuk mengamati benda kerja dan sebuah meja kerja untuk

menggerakkan benda kerja dalam tiga arah untuk penempatan yang

akurat pada titik fokus dari sinar.

6. Karakteristik LBM

Sebuah sistem laser khusus dapat mempunyai keluaran energi

sebesar 20 J dengan getaran berdurasi 1 ms untuk daya puncak 20.000

W. Dengan perbedaan sudut sinar 0,002 radian, kerapatan daya 7 x 109

W/in2 dihasilkan pada tempat 0,002 in dengan lensa berdiameter 1 in.

Kerapatan daya dari jarak ini dapat menguapkan semua jenis material.

LBM sangat tidak efisien dalam konsumsi energi. Ada banyak

energi yang hilang oleh pemantulan sebagian sinar laser dari benda kerja

sendiri. Hal ini menunjukkan bahwa efisiensi kerja LBM dipengaruhi pula

oleh jenis benda kerjanya yang memiliki karakteristik pemantulan masing-

masing.

Dalam pemesinan, getaran dengan intensitas tinggi yang singkat

diperlukan sekali untuk mengurangi kedalaman zona kerusakan akibat

15

panas dan untuk menyediakan kontrol dimensi yang akurat. Kedalaman

kerusakan akibat panas adalah sekitar 0,005 in.

Jumlah energi yang kira-kira diperlukan untuk memotong dapat

dihitung dari panas spesifik, panas fusi, dan uap dari material kerja.

Daya relatif yang diperlukan untuk pemotongan dengan volume

buang yang sama dari beberapa jenis logam meliputi:

Aluminium 1,0 kW

Titanium 1,5 kW

Iron 1,8 kW

Molybdenum 2,2 kW

Tungsten 2,9 kW

Karakteristik dimensi dari lubang yang dihasilkan oleh LBM

meliputi:

Akurasi dimensi ±0,001 in

Sudut radial minimum 0,010 in

Tirus/in 0,050 in

Tirus dapat diamati pada lubang lebih dalam dari 0,010 in.

Perawatan yang diperlukan adalah sama seperti pada

perlengkapan elektronik dan pendingin yang umum. Sinar lampu

membutuhkan pergantian tempat secara teratur, di mana umurnya sangat

tergantung pada masukan energi dan bentuk getaran arus.

7. Keuntungan dan Kerugian

16

7.1 Keuntungan:

a. Mampu diterapkan pada semua logam yang ada.

b. Ketidakadaan kontak langsung dan gaya yang besar antara alat dan

benda kerja.

c. Kemampuan untuk bekerja dalam udara, gas inert, ruang hampa , dan

cairan atau padatan yang transparan secara optik.

d. Keakuratan dan kemampuan untuk membuat lubang dan potongan

yang sangat kecil.

e. Kecocokan untuk memotong keramik dan material-material lain yang

siap dikenai panas kejut.

Gambar 13 Hasil Pemesinan LBM

7.2 Kerugian:

a. Modal dan biaya operasi yang tinggi.

b. Kemampuan pakai yang terbatas (benda kerja yang tipis dan

17

pemotongan material untuk jumlah yang kecil).

c. Kecepatan produksi yang lama karena dibutuhkan penjajaran yang

akurat.

d. Ketidakseragaman lubang dan potongan.

e. Efek kerusakan akibat panas pada benda kerja.

f. Membutuhkan operator yang sangat handal.

g. Efisiensi operasi yang rendah.

8. Aplikasi

LBM hanya cocok untuk aplikasi yang melibatkan operasi-operasi

dalam tingkatan mikro atau tingkat ketelitian tinggi yang sulit dilakukan

oleh metode-metode lainnya. Meskipun LBM dapat diaplikasikan pada

berbagai logam, penggunaannya yang paling banyak adalah pada

keramik dan cocok untuk menggurdi hingga diameter 1/8 in dalam

ketebalan hingga 1/2 in.

Aplikasi-aplikasi khusus mencakup pembuatan lubang pada

tungsten, brass, dan keramik dideskripsikan pada tabel berikut ini. Dalam

aplikasinya, hanya dibutuhkan kurang dari 1 ms untuk setiap lubang.

Tabel 2 Aplikasi Khusus Pembuatan Lubang

Material Ketebalan Diameter

Tungsten 0,020 in 0,020 in

Brass 0,010 in 0,0250 in

Keramik 0,010 in 0,050 in

18

Gambar 14 Lubang yang Digurdi dengan LBM

Dalam gambar 4.a, lubang dibentuk dengan getaran tunggal 146 J

dalam 5 ms. Untuk membentuknya, tidak dibutuhkan daerah perpotongan

yang seragam, melainkan hanya diameter permukaan atas yang lebih

kecil saja.

Dalam gambar 4.b, lubang memiliki perbandingan kedalaman

dengan diameternya sebesar 12-1 dan untuk membentuknya, kita

menggunakan getaran yang banyak pada tingkat energi yang rendah.

Dalam gambar 4.c, lubang bersudut 45 dibentuk dengan empat

getaran yang memiliki energi 2,2 J masing-masing. Pada proses

membuatnya tidak terjadi kontak langsung dan dorongan gaya-gaya yang

besar antara alat dan benda kerja untuk menghindari penyimpangan,

pelengkungan, atau kesalahan tempat.

Dalam hal lain, kemampuan proses LBM digunakan secara luas

dalam pengeboran dan pemotongan logam/non logam dan bahan

campuran. LBM biasa digunakan di beberapa industri elektronik atau

mobil, contohnya untuk bleeder hole dari tutup bahan bakar, lubang

pelumasan dalam hubungan transmisi.

19

BAB III

KESIMPULAN

Laser Beam Machining (LBM) merupakan salah satu teknologi

manufaktur yang sedang berkembang dan memberikan kontribusi yang

cukup berarti pada dunia pemesinan.

Dengan menggunakan prinsip kerja sinar laser, kita menggunakan

teknologi ini untuk berbagai kebutuhan pemesinan yang tidak mungkin

bisa dikerjakan oleh metode-metode pemesinan yang lain. Hal penting

yang perlu diperhatikan adalah bahwa LBM dapat membuat lubang kecil

pada material yang tipis dan dapat menghasilkan potongan yang kecil dan

presisi.

Berikut ini beberapa hal pokok yang dapat kita pelajari mengenai

LBM adalah tentang pengertiannya, prinsip dasar terbentuknya laser,

jenis-jenis laser, operasi kerjanya, pendukung kerjanya, karakteristiknya,

keuntungan dan kerugiannya, dan aplikasinya dalam proses produksi.

Dengan berbekal ilmu itu semua, besar harapan kami agar kita

semua dapat memahami dengan baik apa LBM itu dan tahu bagaimana

penggunaanya dalam proses produksi sehingga kita pun tidak ketinggalan

oleh perkembangan teknologi yang sudah semakin maju dewasa ini.

Wawasan kita juga dapat semakin terbuka sehingga kita dapat mulai

berkecimpung untuk memikirkan ide-ide kreatif dalam teknologi ini

sehingga penggunaan teknologi ini dapat semakin maju dan bermanfaat

bagi masyarakat serta kekurangan-kekurangan yang ada dapat semakin

diminimalisir.

20

DAFTAR PUSTAKA

Kalpakjian dan Schmid. 2001. Manufacturing Engineering and Technology. New York: Prentice Hall.

Universitas Tarumanagara. 2006. Pengantar Proses Produksi 1. Jakarta:

Fakultas Teknik Mesin. http://www.designforlasermanufacture.com/Picture_Resources.html. http://sns.chonbuk.ac.kr/manufacturing/laser-1.pdf.

http://www.scribd.com/doc/87347436/70613533-Laser