Laser Beam Machining

download Laser Beam Machining

of 72

  • date post

    01-Dec-2014
  • Category

    Documents

  • view

    707
  • download

    8

Embed Size (px)

Transcript of Laser Beam Machining

Abstrak Gambaran yang diberikan dari keadaan seni mesin sinar laser secara umum dengan penekanan khusus pada aplikasi pendek dan ultrashort laser. Dalam pengelasan laser tren adalah untuk menerapkan sensor optik untuk pengendalian proses. Laser pengobatan permukaan sebagian besar digunakan untuk menerapkan korosi dan keausan lapisan tahan, tetapi juga untuk perbaikan mesin dan bagian mesin. Dalam mikro-mesin, pulsa pendek mengurangi panas yang terkena dampak kerusakan material dan membuka cara-cara baru untuk akurasi nanometer. Bahkan 40 tahun setelah pengembangan laser ada banyak usaha dalam mengembangkan laser dengan performa dan lebih baik. Kekuatan pendorong adalah akurasi yang lebih tinggi dengan biaya murah, yang diwujudkan dengan kompak sistem memberikan pulsa laser pendek berkualitas balok tinggi. Kecenderungan lain adalah pergeseran ke arah panjang gelombang yang lebih pendek, yang lebih baik diserap oleh material dan ukuran yang memungkinkan fitur yang lebih kecil untuk diproduksi. Contoh produk baru, yang menjadi mungkin dengan teknik ini diberikan. Tren dalam miniaturisasi seperti yang diperkirakan oleh Moore dan Taniguchi diperkirakan akan terus selama dekade berikutnya terlalu berkat pendek dan teknik mesin laser ultrashort. 2004 Elsevier BV All rights reserved.

Keywords: mesin Laser beam (LBM); Pengelasan, pengobatan Permukaan; Micro-mesin;Ablation 1. Pengenalan Foton dalam abad ini. Mereka menggantikan elektron sebagai alat favorit dalam industri modern. Cahaya yang digunakan untuk segala sesuatu dari operasi mata dengan teknologi telepon dan bahan pengolahan. Foton diterapkan dalam meningkatkan jumlah topik yang dibahas oleh ISEM 14. Yang penting properti cahaya adalah bahwa ia memiliki volume tidak, foton tidak memiliki biaya, jadi ketika terkonsentrasi dalam ruang yang sangat kecil, mereka tidak memukul mundur satu sama lain seperti elektron bermuatan negatif lakukan. Ini adalah sifat penting utama untuk ultrashort Machining. Cahaya bergerak melalui ruang sebagai sebuah gelombang, tetapi ketika encounter peduli itu berperilaku seperti sebuah partikel energi, foton. Tidak semua foton memiliki jumlah energi yang sama. The-Visi

bel bagian dari spektrum panjang gelombang dari 400 berisi untuk 750 nm. Radiasi di bawah 400 nm termasuk berbahaya frequencies UV dan sinar-X, sementara di atas 750 nm invisible inframerah, microwave dan frekuensi radio yang disertakan. Energi dari foton adalah E = h. Untuk 500 nm terlihat panjang gelombang ini adalah 4 10 -19 J atau eV 2,5 per foton, yang tidak cukup untuk memecahkan ikatan kimia dalam materi, yang membutuhkan 3-10 eV. Dalam pengolahan bahan laser hal ini bisa diatasi dengan cara yang berbeda. Solusi pertama adalah

E-mail: j.meijer @ utwente.nl (J. Meijer).hanya pemanasan bahan oleh penyerapan energi laser, yang merupakan proses termal atau pirolitik. Kedua tinggi energi foton (UV) dapat digunakan dengan energi foton 3-7 eV, yang digunakan untuk memecahkan ikatan kimia secara langsung (Terutama plastik). Ini adalah proses photolytic. Untuk bertemuals energi bahkan lebih diperlukan (sampai lima kali sublimation energi sekitar 4 eV untuk sebagian besar logam). Ketiga pilihan adalah menggunakan laser yang memberikan begitu banyak foton pada suatu waktu bahwa elektron yang terkena foton secara bersamaan. Abpenyerapan multi-foton memiliki hasil yang sama seperti tinggi tunggal foton energik. Dalam hal ini energi foton, sehingga panjang gelombang, kurang penting karena energi yang ditransfer oleh multi-foton secara bersamaan. Ini adalah alasan bahwa seperti laser lebih disukai dioperasikan di bagian yang terlihat dari specspektrum dengan optik relatif sederhana. Dalam tulisan ini, beberapa comsupplemen adalah dibuat tentang perkembangan dalam pengelasan dan permukaan

pengobatan dan penawaran di lebih rinci dengan tantangan aplikasi yang menggunakan laser berdenyut pendek dan ultrashort. 2. Laser welding Setelah pematangan pemotongan laser juga pengelasan adalah menjadidatang teknologi sehari-hari. Selama 10 tahun orang mengatakan 'kita dapat mengelas bahan apapun, asalkan itu adalah stainless steel '. Sekarang memang hampir semua bahan dapat laser dilas. Tantangan 0924-0136 / $ - melihat hal depan Elsevier BV 2004 All rights reserved. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2004.02.003

Halaman 2

J. Meijer / Jurnal Teknologi Pengolahan Bahan 149 (2004) 2-173 Gambar. 1. Laser dilas bagian untuk TV elektron gun (Philips CFT). ditemukan di daerah balok dan penanganan produk. Dalam volume tinggi pasar, misalnya di industri elektronik khusus mesin dibangun sekitar satu produk untuk hanya beberapa las ( Gambar. 1) . Dalam aplikasi tersebut, akurasi yang diperlukan untuk laser pengelasan adalah built-in dalam mesin. Hal yang sama terlihat dalam pengelasan kosong dibuat khusus, yang menjadi lebih dan lebih populer di bidang manufaktur mobil. Hal ini produksi kosong baja digunakan untuk menekan lembaran logam bagian-bagian seperti pintu, kerudung, suspensi, dll elemen lembar dipilih dari ketebalan yang berbeda atau kekuatan yang berbeda untuk memenuhi persyaratan bagian terdiri. Berikut lasan yang sebagian besar linear sedangkan akurasi diperoleh dengan desain dari mesin dan alat klem. Di daerah ini ada

tren untuk memeriksa mengelas masing-masing oleh kamera CCD langsung setelah pengelasan dan bahkan untuk mengamati jahitan sebelum dalam rangka untuk yang benar misalnya untuk memotong tepi yang tidak rata. Dalam otomotif aplikasi, dalam khusus di bodywork, sulit untuk memenuhi toleransi. Masalah ini sering diselesaikan dengan konstruksi, menggunakan lapisan tumpang tindih, yang lebih toleran kesalahan. Para efek dari beberapa kesalahan dalam ditunjukkan dalam Gambar. 2. Kesenjangan harus dibatasi untuk 10-20% dari ketebalan lembar. Proses ini lebih toleran untuk toleransi perpindahan. Aluminium kurang sensitif untuk kesalahan penyesuaian, mungkin karena lebih baik konduktivitas panas. Sebuah daerah baru adalah pengelasan bahan berbeda seperti baja dan aluminium, yang dikenal menjadi mustahil di konvensional pengelasan. Gambar. 3 menunjukkan las tumpang tindih dari 1 mm tebal pelat baja dengan aluminium. Untuk keterbasahan baik materi Gambar. 2. Pengaruh toleransi dalam pengelasan laser dari aluminium. Gambar. 3. Laser pengelasan baja (atas) pada aluminium. Gambar. 4. Sensor dapat sepenuhnya terintegrasi dalam sistem pengelasan laser-robot. harus bebas dari oksida sebelum pengelasan dan kecepatan dan suhu harus seimbang untuk mengurangi intermetalik lapisan (kurang dari 5 m). Hal ini menunjukkan bahwa aluminium mengalir baik dari baja. Jenis las yang tumbuh kepentingan dalam pembuatan kapal dan aplikasi otomotif. Kecepatan pengelasan yang tinggi dalam pengelasan laser, misalnya 100 mm / s dan toleransi kecil membutuhkan tingkat tinggi automation. Secara khusus robot diterapkan lebih dan lebih. Developments sedang berlangsung pada penginderaan proses real time dan kontrol serta on-line pemeriksaan mutu. Postma et al.

[1] telah mengembangkan suatu sistem untuk mengukur dan mengendalikan proses pengelasan dengan merasakan radiasi membanggakan mengoptimalkan kecepatan pengelasan. Seperti sistem dapat terintegrasi di laser-robot las dengan sistem pengukuran sensor melalui serat optik yang sama seperti yang digunakan untuk pengiriman balok ( Gambar. 4). 3. Laser cladding dan paduan Lasercladden digunakan untuk meningkatkan kualitas permukaan dengan menerapkan keras atau lapisan tahan korosi pada produk murah atau lebih baik untuk bahan mesin. Teknik umum adalah untuk membuat kolam lelehan dangkal oleh laserbeam defocussed dan pasokan serbuk logam dalam kolam menggunakan aliran gas inert. Contoh ditunjukkan pada Gambar. 5, meninggalkan kelongsong dari roller roda untuk membentuk lembaran logam, bagian tengah silang dari roda dan hak crankshaft mesin diesel. Aplikasi terakhir memulihkan (mahal) produk dengan applying bahan segar pada produk aus atau berkarat adalah diterapkan pada bagian-bagian mesin diesel seperti kepala silinder, katup,

Halaman 3 4

J. Meijer / Jurnal Teknologi Pengolahan Bahan 149 (2004) 2-17Gambar. 5. Contoh cladding laser. shaft, dll aplikasi lebih lanjut untuk kimia indusmencoba, aplikasi pertambangan, kelautan dan militer. Teknik ini dapat diterapkan juga untuk bentuk baru products (prototipe) langsung dari file CAD [2]. Dengan memvariasikan

sifat komposisi serbuk material dapat diubah terus menerus selama membangun-up. Dengan cara ini produk yang dibuat dari bahan bergradasi diperoleh. Seperti juga dalam pengelasan laser sebagai kelongsong Laser CO 2 -Laser digunakan karena efisiensi daya tinggi lebih baik dan baik kualitas balok. Saat ini lebih dan lebih Nd: YAG laser digunakan karena mereka mudah dikombinasikan dengan robot. YAG laser lebih lanjut juga tersedia pada lebih tinggi tingkat daya. Alasan untuk kualitas yang buruk balok tinggi daya Nd: YAG laser adalah beban termal batang Laser mengakibatkan ekspansi termal batang, di pusat lebih daripada di perifer yang menyebabkan penyimpangan optik di rongga laser. Industri laser adalah memecahkan bahwa dengan berbedaent cara. Solusi pertama adalah dengan menggunakan dioda laser untuk memompa laser, sebagai langkah berikutnya batang laser disingkat menjadi hanya tipis disk yang dapat secara efektif didinginkan atas seluruh diameter. Hal ini telah mengakibatkan Nd: YAG laser disk yang dalam rentang daya hingga 4 kW yang datang di pasar. Ansolusi yang menjanjikan lainnya adalah cara yang berlawanan dengan peregangan batang menjadi serat tipis panjang. Teknik seperti multimode kopling serat cahaya dioda pompa ke aktif (tunggal Gambar. 6. Sekilas proses mesin laser. sekitar garis 1 kJ / cm 2 . Garis putus-putus menunjukkan The 'konvensional' proses laser ditemukan di

lelehan batas logam. Proses ultrashort membutuhkan energi lebih sedikit per sentimeter persegi pada umumnya. modus) serat, yang berasal dari industri teleko