Perakitan Pengelasan
1. Celah dan Ketidaksejajaran Perakitan
Kualitas perakitan sangat penting untuk memastikan kualitas pengelasan. Celah perakitan yang berlebihan atau ketidaksejajaran dapat dengan mudah menyebabkan cacat seperti tembus bakar, pembentukan las yang buruk, dan penetrasi yang tidak sempurna. Celah perakitan untuk sambungan fillet dan butt harus sekecil mungkin. Tabel 8-2 mencantumkan persyaratan untuk celah dan ketidaksejajaran dalam pengelasan autogen laser genggam.
Untuk memastikan dimensi benda kerja, mengurangi deformasi, dan mencegah ketidaksejajaran area yang akan dilas akibat deformasi torsi selama pengelasan, pengelasan titik (tack welding) biasanya diperlukan sebelum pengelasan utama. Metode proses yang sama dengan pengelasan utama digunakan untuk pengelasan titik perakitan. Panjang las titik adalah 20–30 mm, dan persyaratan kualitas untuk las titik (misalnya, kedalaman penetrasi dan lebar) lebih rendah daripada untuk pengelasan utama. Kecepatan gerak yang lebih cepat umumnya digunakan untuk pengelasan titik daripada untuk pengelasan utama. Dengan tetap memastikan sambungan las titik yang andal, las titik harus rata, panjang, dan tipis, serta tidak boleh terlalu besar, lebar, atau tinggi. Las titik juga memerlukan perlindungan yang memadai untuk menghindari oksidasi.
3. Perlengkapan dan Penjepit
Pengelasan laser sebagian besar digunakan untukpengelasan pelat tipisDalam pengelasan pelat tipis, pengelasan biasanya dilakukan pada sisi depan benda kerja, dengan peleburan yang cukup pada sisi belakang untuk menghasilkan lasan belakang yang terbentuk dengan baik. Untuk pemilihan parameter: masukan panas rendah dapat menyebabkan fusi yang tidak sempurna pada bagian belakang; masukan panas tinggi, meskipun memastikan penetrasi penuh pada bagian belakang, dapat menyebabkan tembusan panas karena gravitasi logam cair atau lebar peleburan yang tidak proporsional relatif terhadap ketebalan benda kerja. Untuk mencegah tembusan panas, jika benda kerja memungkinkan penjepitan, perlengkapan harus digunakan untuk menjepit benda kerja selama pengelasan pelat tipis—menekan sisi depan dan menempatkan pelat pendukung tembaga atau baja tahan karat pada sisi belakang. Ini mencegah perubahan celah perakitan atau ketidaksejajaran yang disebabkan oleh deformasi pengelasan dan menghindari keruntuhan termal. Ketika benda kerja memiliki disipasi panas yang tidak merata di berbagai wilayah karena alasan struktural, penggunaan perlengkapan untuk menyeimbangkan disipasi panas juga efektif, bertujuan untuk membentuk lasan dengan dimensi seragam di kedua sisi depan dan belakang.
Pemilihan Parameter Pengelasan
Secara umum, parameter pengelasan laser meliputi daya laser, lebar pulsa laser, jumlah defokus, kecepatan pengelasan, dan gas pelindung.
1. Daya Laser
Dalam pengelasan laser, terdapat ambang batas kepadatan daya laser. Di bawah ambang batas ini, kedalaman penetrasi dangkal; setelah tercapai atau terlampaui, kedalaman penetrasi meningkat secara signifikan. Plasma hanya dihasilkan ketika kepadatan daya laser pada benda kerja melebihi ambang batas, yang menunjukkan pengelasan penetrasi dalam yang stabil. Di bawah ambang batas, hanya terjadi peleburan permukaan (pengelasan konduksi panas yang stabil). Di dekat kondisi kritis untuk pembentukan lubang kunci, pengelasan penetrasi dalam dan konduksi panas bergantian, menghasilkan proses yang tidak stabil dengan fluktuasi besar pada kedalaman penetrasi. Daya laser adalah salah satu parameter paling kritis dalam pemrosesan laser dan penentu utama kedalaman penetrasi las. Untuk diameter titik fokus tetap, kepadatan daya laser berbanding lurus dengan daya laser: daya yang lebih tinggi meningkatkan kedalaman penetrasi dan kecepatan pengelasan. Namun, daya yang berlebihan menyebabkan pemanasan berlebih yang parah pada kolam lelehan, meningkatkan lebar las dan zona yang terkena panas (HAZ), dan menyebabkan lebih banyak percikan, yang dapat mencemari lensa pengelasan. Dengan daya tinggi, lapisan permukaan dapat dipanaskan hingga titik didih dan menguap secara signifikan dalam hitungan mikrodetik, menjadikannya ideal untuk proses penghilangan material seperti pengeboran, pemotongan, dan pengukiran. Dengan daya yang lebih rendah, permukaan membutuhkan waktu milidetik untuk mencapai titik didih, dan lapisan di bawahnya meleleh sebelum penguapan permukaan, sehingga memudahkan pengelasan fusi yang baik.
2. Lebar Pulsa Laser
Lebar pulsa laser, atau "lebar pulsa," adalah parameter kunci dalam pengelasan laser pulsa. Parameter ini ditentukan oleh kedalaman penetrasi dan HAZ (zona yang terpengaruh panas): lebar pulsa yang lebih panjang meningkatkan HAZ, dan kedalaman penetrasi meningkat sebanding dengan akar kuadrat lebar pulsa. Namun, lebar pulsa yang lebih panjang mengurangi daya puncak, sehingga umumnya digunakan untuk pengelasan konduksi panas, membentuk lasan yang lebar dan dangkal—terutama cocok untuk sambungan tumpang tindih pelat tipis dan tebal. Namun, daya puncak yang rendah menyebabkan masukan panas yang berlebihan, dan setiap material memiliki lebar pulsa optimal untuk kedalaman penetrasi maksimum.
3. Pemilihan Jumlah Defokus
Posisi titik fokus sangat penting dalampengelasan fusi laserKetika fokus berada di atas permukaan benda kerja, kedalaman penetrasi kecil, sehingga pengelasan penetrasi dalam menjadi sulit. Ketika fokus berada di bawah permukaan, kepadatan daya di dalam benda kerja lebih tinggi daripada di permukaan, sehingga mendorong peleburan dan penguapan yang lebih kuat, memungkinkan energi untuk ditransfer lebih dalam ke dalam benda kerja dan meningkatkan kedalaman penetrasi. Terdapat dua mode defokus: defokus positif (bidang fokus di atas benda kerja) dan defokus negatif (bidang fokus di bawah benda kerja). Dalam praktiknya, untuk pelat tebal yang membutuhkan kedalaman penetrasi besar, defokus negatif digunakan, dengan fokus laser biasanya 1–2 mm di bawah permukaan benda kerja. Untuk pelat tipis, defokus positif lebih disukai, dengan fokus 1–1,5 mm di atas permukaan.
4. Kecepatan Pengelasan
Dengan parameter lain yang tetap, kedalaman penetrasi berkurang seiring dengan peningkatan kecepatan pengelasan, sementara efisiensi meningkat. Kecepatan yang terlalu tinggi gagal memenuhi persyaratan penetrasi; kecepatan yang terlalu rendah menyebabkan peleburan berlebih, lasan yang lebar, panas berlebih pada zona yang terpengaruh panas (HAZ), dan peningkatan kecenderungan retak panas. Dalampengelasan laser pulsaKecepatan juga ditentukan oleh frekuensi pulsa maksimum dan tumpang tindih titik yang dibutuhkan—setiap titik pulsa berikutnya harus tumpang tindih sampai batas tertentu. Dengan demikian, untuk daya laser dan ketebalan material tertentu, terdapat rentang kecepatan optimal, di mana kedalaman penetrasi maksimum tercapai pada kecepatan tertentu.
5. Gas Pelindung
Gas inert sering digunakan untuk melindungi kolam lelehan selama pengelasan laser. Meskipun beberapa material mungkin tidak memerlukan perlindungan terhadap oksidasi permukaan, sebagian besar aplikasi membutuhkannya. Secara tradisional, Ar, N₂, dan He digunakan untuk pengelasan laser paduan aluminium untuk mencegah oksidasi. Secara teoritis, He adalah yang paling ringan dengan energi ionisasi tertinggi, tetapi pada daya rendah dan kecepatan tinggi, plasma lemah, meminimalkan perbedaan antar gas. Studi menunjukkan bahwa dalam kondisi yang sama, N₂ lebih mudah menginduksi pembentukan lubang kunci karena reaksi eksotermik dengan Al; senyawa terner Al-NO yang dihasilkan memiliki penyerapan laser yang lebih tinggi. Namun, N₂ murni membentuk fase Al-N yang rapuh dan pori-pori pada lasan. Gas inert, karena ringan, keluar tanpa menyebabkan pori-pori, sehingga campuran gas lebih efektif. Baru-baru ini, penelitian tentang pengelasan laser Al menggunakan campuran Ar-O₂ dan N₂-O₂ telah meningkat.
6. Penyerapan Material
Penyerapan energi laser oleh suatu material bergantung pada sifat-sifat seperti absorptivitas, reflektivitas, konduktivitas termal, suhu leleh, dan suhu penguapan, dengan absorptivitas sebagai yang paling penting. Faktor-faktor yang memengaruhi absorptivitas meliputi:
Resistivitas listrik: Untuk permukaan yang dipoles, absorptivitas berbanding lurus dengan akar kuadrat resistivitas, yang bervariasi dengan suhu.
Kondisi permukaan: Sangat memengaruhi daya serap dan dengan demikian hasil pengelasan.
Tips dan Larangan Penggunaan untuk Pengelasan Laser Serat Genggam
1. Hindari Radiasi Busur Listrik
Mesin las laser serat genggamGunakan laser serat kelas 4 yang memancarkan radiasi (1080±3)nm dengan daya keluaran melebihi 1000W (tergantung modelnya). Paparan langsung atau tidak langsung dapat merusak mata atau kulit. Meskipun tidak terlihat, sinar tersebut dapat menyebabkan kerusakan permanen pada retina atau kornea. Selalu kenakan kacamata pengaman laser bersertifikat saat laser beroperasi. Jangan pernah melihat langsung ke kepala keluaran saat laser dinyalakan, bahkan dengan kacamata.
2. Mengatur Parameter Pengelasan
Atur daya laser rendah pada layar sentuh (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8-2). Letakkan nosel tembaga kepala pengelasan pada benda kerja dan tekan sakelar obor untuk memancarkan laser untuk pengelasan. Parameter umum: frekuensi laser 5000Hz, kecepatan galvanometer 300–600, penundaan gas >100ms, siklus kerja 100% untuk emisi kontinu. Sesuaikan lebar las berdasarkan celah perakitan; daya dapat disesuaikan dari 0–1000W (0–100% dari maksimum). Setelah memasukkan parameter, klik “OK” dan simpan agar pengaturan berlaku.
4. Jangan Meningkatkan Kecepatan Pengelasan Secara Berlebihan
Pengelasan dibentuk dengan menggerakkan sumber laser (lihat Gambar 8-3). Kedalaman dan lebar bergantung pada kecepatan dan daya, dengan kecepatan tipikal 1–3 m/menit, menghasilkan permukaan yang halus dan bebas kerak dengan rasio aspek <1. Untuk arus dan tegangan tetap, perubahan kecepatan secara langsung memengaruhi masukan panas, mengubah penetrasi dan lebar. Kecepatan yang terlalu tinggi menyebabkan pemanasan yang tidak cukup, yang mengakibatkan penetrasi berkurang, lebar sempit, undercut, pori-pori, dan penetrasi tidak sempurna.
Pembersihan mekanis: Gunakan sikat baja tahan karat atau roda pneumatik untuk menghilangkan oksida hingga diperoleh hasil akhir berwarna putih cerah. Lakukan pengelasan segera setelah pemolesan; poles ulang jika pengelasan tertunda lebih dari 36 jam.
Pembersihan kimia: Hilangkan oksida menggunakan reaksi kimia (metode bervariasi tergantung material). Tabel 8-3 mencantumkan metode pembersihan kimia untuk paduan aluminium. Hilangkan minyak/debu dengan pelarut organik (bensin, isopropil alkohol) dengan cara merendam, menyeka, dan mengeringkan.
5. Minimalkan Porositas
Porositas hidrogen umum terjadi pada pengelasan laser paduan aluminium. Kurangi pori-pori tersebut dengan menghilangkan kelembapan permukaan, minyak, dan oksida. Memperpanjang waktu pendinginan kolam leleh (dengan meningkatkan lebar pulsa) membantu gas keluar, karena siklus termal pengelasan laser yang cepat membatasi pelepasan gas. Hindari posisi fokus atau defokus negatif, di mana reaksi kolam leleh yang intens dan penguapan paduan meningkatkan porositas; gunakan energi yang lebih rendah melalui penyesuaian defokus untuk mengurangi penguapan.
6. Perhatikan Postur Memegang Obor
Obor laser genggam (lihat Gambar 8-4) lebih berat daripada obor TIG dan memiliki kabel yang tebal, sehingga menyebabkan kelelahan operator. Untuk pengelasan yang lama, pegang obor dengan kedua tangan, jaga agar nosel tetap bersentuhan dengan benda kerja, sejajarkan lasan secara visual, dan tarik obor secara perlahan ke arah diri Anda. Sesuaikan postur tubuh berdasarkan posisi pengelasan untuk meminimalkan kelelahan dan jumlah persendian.
7. Mencegah Cedera Akibat Laser
Pengoperasian yang tidak tepat dapat menyebabkan kecelakaan. Ikuti aturan-aturan ini:
Jangan pernah menatap kepala keluaran laser selama pengoperasian.
Jangan digunakanlaser seratdi lingkungan yang redup/gelap.
Jangan pernah mengarahkan senter ke orang lain saat perangkat sedang aktif.
Gunakan penghalang logam dalam jarak 3 meter dari area pengelasan.
Batasi akses ke zona pengelasan hanya untuk operator.
Gunakan alat pelindung (kacamata, masker, dan sarung tangan bersertifikat). Jangan pernah menatap kepala keluaran laser saat laser menyala, bahkan dengan kacamata pelindung.
Tangani senter dan kabel dengan hati-hati (radius tekukan minimum >200mm).
Nonaktifkan tombol pemancar laser saat tidak digunakan.
Pastikan kualitas nosel untuk perlindungan gas yang efektif:
Dinding bagian dalam yang halus, konsentris dengan laser.
Gantilah nosel yang berubah bentuk dengan segera untuk menjaga pergerakan obor tetap stabil.
Ukuran lubang nosel (lihat Gambar 8-6) memengaruhi kualitas pengelasan: lubang yang lebih besar meningkatkan aliran gas, mempercepat pembekuan dan meningkatkan risiko porositas/keretakan.
8. Hindari Kecepatan Tinggi untuk Paduan yang Rentan Retak
Pengelasan laser genggamMenggunakan obor galvanometer osilasi autogenik tanpa kawat. Kecepatan tinggi mengurangi penetrasi, mempersempit lasan, menyebabkan undercut, dan mengganggu cakupan gas pelindung, sehingga memperburuk perlindungan. Gunakan kecepatan lebih rendah untuk paduan yang sensitif terhadap retak.
9. Pastikan Kualitas Sambungan
Perbedaan suhu dan pengelasan tanpa kawat dapat menyebabkan tembusan, kawah, atau retakan kawah. Lakukan pengelasan secara terus menerus untuk meminimalkan penghentian; jika penghentian tidak dapat dihindari (misalnya, perubahan posisi, pengelasan tersegmentasi), perlambat sedikit (10 mm) sebelum berhenti untuk mencegah terbentuknya kawah. Mulai kembali 20 mm di belakang kawah sebelumnya untuk tumpang tindih dan kualitas yang baik.
10. Ikuti Gerakan Obor yang Tepat
Tarik obor ke arah diri Anda (dari jauh ke dekat) tanpa osilasi lateral. Pertahankan kecepatan yang stabil sambil memantau pembentukan las yang konsisten. Untuk pengelasan vertikal, gunakan gerakan ke bawah (bukan ke atas) untuk memanfaatkan pembekuan yang cepat dan memastikan gerakan yang stabil.
11. Hindari Undercut, Fillet Kecil, dan Keruntuhan pada Las Tumpang Tindih
Untuk pengelasan tumpang tindih, sesuaikan sudut datang laser sehingga galvanometer mencakup 2/3 dari pelat vertikal (lihat Gambar 8-7). Ini melelehkan pelat vertikal (sebagai bahan pengisi) dan 1/3 dari pelat dasar melalui konduksi panas, membentuk lasan dengan ukuran yang cukup setelah pendinginan. Pengelasan tumpang tindih yang buruk melemahkan kekuatan sambungan, mengurangi ketahanan terhadap retak, atau menyebabkan kegagalan struktural—hindari undercut.
12. Mengurangi Reflektivitas pada Pengelasan Paduan Aluminium
Aluminium memantulkan 60–98% energi laser. Reflektivitas menurun tajam pada titik leleh dan stabil saat meleleh. Absorptivitas menurun seiring peningkatan sudut datang; penyerapan maksimum terjadi pada sudut datang normal (sesuaikan dengan perlindungan lensa). Kurangi reflektivitas dengan menghilangkan oksida melalui pembersihan mekanis/kimia.
13. Penggunaan Gas Pelindung yang Tepat
Gas pelindung memengaruhi pembentukan, penetrasi, dan lebar lasan. Sebagian besar gas meningkatkan kualitas tetapi mungkin memiliki kekurangan:
Ar: Energi ionisasi rendah, pembentukan plasma tinggi (mengurangi efisiensi laser) tetapi inert, berbiaya rendah, dan padat—secara efektif menutupi kolam lelehan (ideal untuk penggunaan umum).
N₂: Energi ionisasi sedang (lebih baik dalam mengurangi plasma dibandingkan Ar), tetapi bereaksi dengan aluminium/baja karbon membentuk nitrida yang rapuh, mengurangi ketangguhan (tidak disarankan untuk material ini). Cocok untuk baja tahan karat, di mana nitrida meningkatkan kekuatan.
14. Laju Aliran Gas Pelindung
Gas dikeluarkan melalui nosel pada tekanan tertentu. Desain hidrodinamik nosel dan diameter keluarannya sangat penting: cukup besar untuk menutupi area pengelasan, tetapi dibatasi untuk mencegah aliran turbulen (yang menarik udara dan menyebabkan porositas). Untuk pengelasan laser genggam, laju aliran tipikal adalah 7 L/menit. Aliran yang berlebihan akan mengaduk kontaminan ke dalam kolam lelehan, sehingga mengurangi kemurnian gas—pilihlah laju aliran yang tepat.
15. Posisi Fokus Laser
Posisi fokus: Titik terkecil, energi tertinggi—digunakan untukpengelasan titikatau persyaratan ukuran titik minimal dengan energi rendah (lihat Gambar 8-8).
Defokus negatif: Titik fokus lebih besar (meningkat seiring jarak dari titik fokus)—cocok untuk pengelasan kontinu penetrasi dalam dan pengelasan titik dalam.
Defokus positif: Titik fokus lebih besar (meningkat seiring jarak dari titik fokus)—cocok untuk penyegelan permukaan atau pengelasan kontinu dengan penetrasi rendah.
Kontrol untuk pengelasan penetrasi penuh: Perubahan warna sedikit di bagian belakang menunjukkan kualitas yang baik; tanda/penetrasi yang jelas menyebabkan percikan atau alur dalam pada pengelasan kontinu. Sesuaikan fokus, energi, dan bentuk gelombang berdasarkan sampel. Gunakan titik yang lebih kecil untuk material yang lebih tipis untuk menghindari tembusan.
Waktu posting: 21 Agustus 2025
