Metode Pengelasan untuk Komponen Mikro dan Kecil Pengelasan laser adalah metode pengelasan yang efisien dan presisi yang menggunakan sinar laser berdensitas energi tinggi sebagai sumber panas. Ini adalah salah satu aplikasi penting dari teknologi pemrosesan material laser. Pada tahun 1970-an, metode ini terutama digunakan untuk pengelasan material berdinding tipis dan pengelasan kecepatan rendah, dan proses pengelasan termasuk jenis konduksi panas. Secara spesifik, radiasi laser memanaskan permukaan benda kerja, dan panas di permukaan menyebar ke dalam melalui konduksi termal. Dengan mengontrol parameter seperti lebar, energi, daya puncak, dan frekuensi pengulangan pulsa laser, benda kerja dilelehkan untuk membentuk kolam lelehan tertentu. Karena keunggulannya yang unik, metode ini telah berhasil diterapkan pada berbagai komponen mikro dan kecil.Pengelasan presisi untuk komponen mikro dan kecil.Teknologi pengelasan laser Tiongkok termasuk dalam jajaran teknologi tercanggih di dunia. Teknologi ini memiliki kemampuan untuk membentuk komponen paduan titanium kompleks seluas lebih dari 12 meter persegi menggunakan laser, dan telah diterapkan dalam pembuatan prototipe dan produk dari berbagai proyek penelitian penerbangan dalam negeri. Pada Oktober 2013, seorang ahli pengelasan Tiongkok memenangkan Penghargaan Brook, penghargaan akademik tertinggi di bidang pengelasan, yang menegaskan tingkat pengelasan laser kelas dunia Tiongkok.
## Sejarah Pengembangan Sinar laser pertama di dunia dihasilkan pada tahun 1960 dengan mengeksitasi kristal rubi menggunakan lampu kilat. Terbatas oleh kapasitas termal kristal, sinar tersebut hanya dapat menghasilkan sinar berdenyut sangat pendek dengan frekuensi rendah. Meskipun energi puncak pulsa sesaat dapat mencapai hingga 10^6 watt, energi keluarannya masih tergolong rendah. Batang kristal yttrium aluminium garnet yang didoping neodymium (Nd:YAG), dengan neodymium (Nd) sebagai elemen eksitasi, dapat menghasilkan sinar laser kontinu dengan panjang gelombang tunggal dengan daya 1-8KW. Laser YAG, dengan panjang gelombang 1,06μm, dapat dihubungkan ke kepala pemrosesan laser melalui serat optik fleksibel, sehingga memiliki tata letak peralatan yang fleksibel dan cocok untuk pengelasan benda kerja dengan ketebalan 0,5-6mm. Laser CO₂, yang menggunakan karbon dioksida sebagai eksitasi (dengan panjang gelombang 10,6μm), dapat mencapai energi keluaran hingga 25KW dan mewujudkan pengelasan penetrasi penuh satu lintasan pada pelat setebal 2mm. Teknologi ini telah banyak digunakan dalam pengolahan logam di sektor industri. Pada pertengahan tahun 1980-an, pengelasan laser, sebagai teknologi baru, menarik perhatian luas di Eropa, Amerika Serikat, dan Jepang. Pada tahun 1985, ThyssenKrupp Steel AG (Jerman) dan Volkswagen AG (Jerman) berkolaborasi untuk berhasil mengadopsi blanko hasil pengelasan laser pertama di dunia pada bodi Audi 100. Pada tahun 1990-an, produsen mobil besar di Eropa, Amerika Utara, dan Jepang mulai secara luas menggunakan teknologi blanko hasil pengelasan laser dalam pembuatan bodi mobil. Pengalaman praktis dari laboratorium dan produsen mobil telah membuktikan bahwa blanko hasil pengelasan laser dapat berhasil diterapkan dalam produksi bodi mobil. Pengelasan laser khusus menggunakan energi laser untuk secara otomatis menyambung dan mengelas beberapa jenis baja, baja tahan karat, paduan aluminium, dll., dengan material, ketebalan, dan lapisan yang berbeda menjadi pelat, profil, atau panel sandwich yang terintegrasi. Hal ini memenuhi persyaratan kinerja material yang berbeda dari komponen, dan menghasilkan peralatan yang ringan dengan bobot paling ringan, struktur optimal, dan kinerja terbaik. Di negara-negara maju seperti Eropa dan Amerika Serikat,pengelasan laser khususTeknologi pengelasan laser tidak hanya digunakan dalam industri manufaktur peralatan transportasi, tetapi juga banyak diterapkan di bidang-bidang seperti konstruksi, jembatan, produksi pengelasan pelat peralatan rumah tangga, dan pengelasan pelat baja di jalur penggulungan (penyambungan pelat dalam penggulungan kontinu). Perusahaan pengelasan laser ternama di dunia meliputi Soudonic (Swiss), ArcelorMittal Group (Prancis), ThyssenKrupp TWB (Jerman), Servo-Robot (Kanada), dan Precitec (Jerman). Penerapan teknologi pengelasan laser pada pelat kosong di Tiongkok baru saja dimulai. Pada tanggal 25 Oktober 2002, jalur produksi komersial profesional pertama di Tiongkok untuk pelat kosong hasil pengelasan laser secara resmi dioperasikan. Jalur produksi ini diperkenalkan oleh Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding dari ThyssenKrupp TWB (Jerman). Kemudian, Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd., dan perusahaan lainnya secara berturut-turut mulai berproduksi. Pada tahun 2003, negara-negara asing menyadari pentingnya pengelasan kawat pengisi laser CO₂ sinar ganda danpengelasan kawat pengisi laser YAGuntuk struktur panel dinding bawah paduan aluminium A318. Teknologi ini menggantikan struktur paku keling tradisional, mengurangi berat badan pesawat hingga 20% dan menghemat biaya hingga 20%. Gong Shuili percaya bahwa teknologi pengelasan laser akan memainkan peran penting dalam transformasi dan peningkatan industri manufaktur penerbangan tradisional Tiongkok. Ia segera mengajukan sejumlah proyek pra-penelitian terkait, membentuk tim peneliti, dan memimpin dalam memperkenalkan teknologi "pengelasan laser sinar ganda" ke dalam proyek penelitian di Tiongkok. Sejak awal, ia berencana untuk menerapkan teknologi ini pada manufaktur pesawat terbang. Tim ahli Tiongkok melaporkan teknologi awal kepada lembaga desain pesawat terbang dan mempromosikan keunggulan dan kelayakan pengelasan laser sinar ganda. Setelah beberapa verifikasi dan evaluasi, lembaga desain tersebut memutuskan untuk menerapkan teknologi ini pada pembuatan panel dinding berusuk untuk pesawat tertentu, mencapai tujuan awal penerapan teknologi "pengelasan laser sinar ganda" pada manufaktur pesawat terbang. Perusahaan ini berhasil menembus teknologi kunci seperti kontrol presisi kawat pengisi las laser untuk paduan ringan, mengembangkan perangkat las hibrida kawat pengisi laser sinar ganda yang terintegrasi dan inovatif, membangun platform las kawat pengisi laser sinar ganda berdaya tinggi pertama di Tiongkok, mewujudkan pengelasan sinkron sinar ganda dan dua sisi pada sambungan T di struktur berdinding tipis besar, dan berhasil menerapkannya pada manufaktur pengelasan bagian struktural utama panel dinding berusuk penerbangan untuk pertama kalinya, memainkan peran penting dalam pengembangan pesawat baru Tiongkok. Pada tahun 2003, peralatan lengkap pengelasan strip online skala besar domestik pertama yang disediakan oleh HG Laser lulus uji penerimaan offline. Peralatan ini mengintegrasikan pemotongan laser, pengelasan, dan perlakuan panas, menjadikan HG Laser salah satu dari empat perusahaan terbesar di dunia yang mampu memproduksi peralatan tersebut. Pada tahun 2004, proyek “Teknologi dan Peralatan Pemrosesan Pemotongan, Pengelasan, dan Gabungan Pemotongan-Pengelasan Laser Daya Tinggi” oleh HG Laser Farley Laserlab memenangkan Hadiah Kedua Penghargaan Kemajuan Sains dan Teknologi Nasional, menjadikannya satu-satunya perusahaan laser di Tiongkok yang memiliki kemampuan R&D teknologi dan peralatan ini. Dengan perkembangan pesat industri laser industri, pasar telah mengajukan persyaratan yang lebih tinggi untuk teknologi pemrosesan laser. Teknologi laser secara bertahap bergeser dari aplikasi tunggal ke aplikasi yang beragam. Dalam hal pemrosesan laser, tidak lagi terbatas pada pemotongan atau pengelasan tunggal. Permintaan pasar untuk peralatan pemrosesan laser terintegrasi yang menggabungkan pemotongan dan pengelasan semakin meningkat, dan dengan demikian peralatan pemotongan dan pengelasan laser terintegrasi telah muncul. HG Laser Farley Laserlab mengembangkan mesin pemotongan dan pengelasan terintegrasi Walc9030, dengan format ultra besar 9×3 meter, yang saat ini merupakan peralatan pemotongan dan pengelasan laser terintegrasi format terbesar di dunia. Walc9030 adalah peralatan pemotongan dan pengelasan format besar yang mengintegrasikanfungsi pemotongan laser dan pengelasan laserDilengkapi dengan kepala pemotong profesional dan kepala pengelasan, kedua kepala pemrosesan tersebut menggunakan satu berkas sinar. Teknologi kontrol numerik memastikan bahwa keduanya tidak saling mengganggu. Peralatan ini dapat menyelesaikan dua proses yang membutuhkan pemotongan dan pengelasan secara bersamaan. Ia dapat beralih secara bebas antara pemotongan terlebih dahulu kemudian pengelasan, atau pengelasan terlebih dahulu kemudian pemotongan, mewujudkan fungsi pemotongan laser dan pengelasan dengan satu peralatan tanpa memerlukan peralatan tambahan. Hal ini menghemat biaya peralatan bagi produsen aplikasi, meningkatkan efisiensi pemrosesan dan jangkauan pemrosesan. Selain itu, karena integrasi pemotongan dan pengelasan, akurasi pemrosesan sepenuhnya terjamin, dan kinerja peralatan efisien dan stabil. Lebih lanjut, ia telah mengatasi kesulitan deformasi termal pelat selama pengelasan khusus pelat ultra-besar dan realisasi stabil jalur optik terbang ultra-panjang. Ia dapat mengelas dua pelat datar dengan panjang 6 meter dan lebar 1,5 meter sekaligus, dan permukaan hasil pengelasan halus dan rata tanpa pemrosesan tambahan. Pada saat yang sama, mesin ini dapat memotong pelat dengan lebar 3 meter, panjang lebih dari 6 meter, dan ketebalan kurang dari 20 mm dalam satu proses pembentukan tanpa penempatan sekunder. Institut Otomasi Shenyang, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, melakukan kerja sama internasional dengan IHI Corporation (Jepang). Mengikuti strategi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi nasional "pengenalan, pencernaan, penyerapan, dan inovasi ulang", mesin ini berhasil mengatasi beberapa teknologi kunci.pengelasan laser khususPada September 2006, perusahaan ini mengembangkan lini produksi pengelasan laser lengkap pertama di Tiongkok, dan berhasil mengembangkan sistem pengelasan laser robotik, yang mewujudkan pengelasan laser pada kurva planar dan spasial. Pada Oktober 2013, seorang ahli pengelasan Tiongkok memenangkan Penghargaan Brook, penghargaan akademis tertinggi di bidang pengelasan. Institut Pengelasan (TWI, Inggris) merekomendasikan dan menominasikan kandidat setiap tahun dari lebih dari 4.000 unit anggota di lebih dari 120 negara, dan akhirnya memberikan penghargaan ini kepada satu ahli sebagai pengakuan atas kontribusi luar biasa mereka terhadap ilmu dan teknologi pengelasan atau penyambungan dan aplikasi industrinya. Penghargaan ini bukan hanya pengakuan bagi Gong Shuili dan timnya, tetapi juga penegasan peran AVIC dalam mempromosikan kemajuan teknologi penyambungan material.
## Parameter Struktural
### Peralatan Kerja Alat ini terdiri dari osilator optik dan medium yang ditempatkan di antara cermin di kedua ujung rongga osilator. Ketika medium tersebut tereksitasi ke keadaan energi tinggi, ia mulai menghasilkan gelombang cahaya sefase, yang memantul bolak-balik antara cermin di kedua ujungnya, membentuk efek penggabungan fotolistrik. Ini memperkuat gelombang cahaya, dan ketika energi yang cukup diperoleh, laser dipancarkan. Laser juga dapat didefinisikan sebagai perangkat yang mengubah sumber energi primer seperti energi listrik, energi kimia, energi termal, energi cahaya, atau energi nuklir menjadi berkas radiasi elektromagnetik dengan frekuensi optik tertentu (cahaya ultraviolet, cahaya tampak, atau cahaya inframerah). Konversi ini dapat dengan mudah dilakukan dalam media padat, cair, atau gas tertentu. Ketika media ini tereksitasi dalam bentuk atom atau molekul, mereka menghasilkan berkas cahaya dengan fase yang hampir sama dan hampir satu panjang gelombang—laser. Karena sifat fase dan panjang gelombang tunggalnya, sudut divergensi sangat kecil, dan dapat ditransmisikan jarak jauh sebelum terkonsentrasi tinggi untuk menyediakan fungsi seperti pengelasan, pemotongan, dan perlakuan panas. ### Klasifikasi Laser Terdapat dua jenis laser utama yang digunakan untuk pengelasan, yaitu laser CO₂ dan laser Nd:YAG. Baik laser CO₂ maupun laser Nd:YAG adalah cahaya inframerah yang tidak terlihat oleh mata telanjang. Sinar yang dihasilkan oleh laser Nd:YAG terutama adalah cahaya inframerah dekat dengan panjang gelombang 1,06μm. Konduktor termal memiliki tingkat penyerapan yang relatif tinggi untuk cahaya dengan panjang gelombang ini, dan untuk sebagian besar logam, reflektivitasnya adalah 20%-30%. Sinar inframerah dekat dapat difokuskan hingga diameter 0,25mm menggunakan lensa optik standar. Sinar laser CO₂ adalah cahaya inframerah jauh dengan panjang gelombang 10,6μm. Sebagian besar logam memiliki reflektivitas 80%-90% untuk jenis cahaya ini, sehingga diperlukan lensa optik khusus untuk memfokuskan berkas cahaya hingga diameter 0,75-1,0 mm. Daya laser Nd:YAG umumnya dapat mencapai sekitar 4.000-6.000 W, dan daya maksimumnya kini telah mencapai 10.000 W. Sebaliknya, daya laser CO₂ dapat dengan mudah mencapai 20.000 W atau bahkan lebih tinggi. Laser CO₂ daya tinggi mengatasi masalah reflektivitas tinggi melalui efek lubang kunci. Ketika permukaan material yang disinari oleh titik cahaya meleleh, terbentuk lubang kunci. Lubang kunci yang diisi dengan uap ini seperti benda hitam, yang menyerap hampir semua energi cahaya yang datang. Suhu keseimbangan di dalam lubang kunci mencapai sekitar 25.000°C, dan reflektivitas menurun dengan cepat dalam beberapa mikrodetik. Meskipun fokus pengembangan laser CO₂ masih berpusat pada pengembangan dan penelitian peralatan, hal ini bukan lagi tentang peningkatan daya keluaran maksimum, tetapi tentang bagaimana meningkatkan kualitas berkas dan kinerja pemfokusannya. Selain itu, ketika argon digunakan sebagai gas pelindung untuk pengelasan laser CO₂ dengan daya di atas 10kW, seringkali menghasilkan plasma yang kuat, yang mengurangi kedalaman penetrasi. Oleh karena itu, helium, yang tidak menghasilkan plasma, sering digunakan sebagai gas pelindung untuk pengelasan laser CO₂ daya tinggi. Penerapan kombinasi laser dioda untuk mengeksitasi kristal Nd:YAG daya tinggi merupakan topik penelitian dan pengembangan yang penting, yang akan sangat meningkatkan kualitas berkas laser dan membentuk pemrosesan laser yang lebih efisien. Penggunaan susunan dioda langsung untuk mengeksitasi dan menghasilkan laser di wilayah inframerah dekat telah mencapai daya rata-rata 1kW dan efisiensi konversi fotolistrik hampir 50%. Dioda juga memiliki masa pakai yang lebih lama (10.000 jam), yang membantu mengurangi biaya perawatan peralatan laser. Pengembangan peralatan laser solid-state yang dipompa dioda (DPSSL) juga semakin maju.
Waktu posting: 27 Agustus 2025
