Laser Beam Machining / LBM (Proses Produksi)

Laser singkatan dari “light amplification by stimulated emission of radiation”. Merupakan berkas cahaya monokromatis yang sangat kuat serta mempunyai pemencaran berkas sangat sedikit. LBM merupakan proses termolistrik, dicapai dengan menguapkan bahan dan beberapa bahan dilepaskan dalam kondisi cair pada kecepatan tinggi. Suatu berkas yang lemah diperkuat dalam batang ruby, karena ion khromium tertentu dalam ruby memancarkan foton pada saat berkas cahaya memantul ke belakang dan ke depan di dalamnya. Energi yang terlepas dari batang ruby mempercepat intensitas berkas cahaya meninggalkan batang dan difokuskan ke benda kerja. Laser ruby paling efisien bila dipertahankan pada kondisi sangat dingin dan ini bisa dilakukan oleh nitrogen cair pada -196o C. Sorotan cahaya yang paling baik beroperasi pada panas, ini dapat dilakukan dengan mensirkulasi udara panas di sekelilingnya. Ruangan vakum diantara ruby dan sorotan berfungsi sebagai isolator sehingga dapat mempertahankan suhu keduanya. Lampu beroperasi dari satu pencahayaan tiap 3 menit sampai 12 pencahayaan tiap menit. Energi laser dikenakan ke benda kerja selama kurang dari 0.002 detik.

Jenis laser yang ada adalah laser ruby, laser kondisi gas (menggunakan gas CO2), dan utnuk mengurangi logam saat membalans mesin putaran kecepatan tinggi.

Laser dapat menembus bahan yang transparan dan menguapkan hampir segala jenis bahan. Daerah yang dipengaruhi oleh panas (HAZ) sempit, digunakan untuk memesin bahan keras bukan logam. Keterbatasan dari proses LBM adalah mahalnya peralatan, efisiensi operasi rendah, sulitnya mengendalikan ketelitian, penggunaannya terutama untuk suku cadang yang kecil.

Salah satu penggunaan penting laser adalah untuk pengelasan. Laser gas CO2 digunakan untuk memotong, tetapi terbatas untuk ketebalan sampai 10mm. Laser ruby pulsa juga berhasil digunakan untuk mengelas bahan yang lebih tebal. Penggunaan lain untuk pemotongan logam, di mana hal ini sering mnggunakan laser jenis CO2. laser ini beroperasi secara kontinyu, dapat memotong hampir semua bahan kalau berkas difokuskan dan jet dari ga digunakan untuk memutuskan berkasnya.

Plasma Arc Machining (PAM)

Contoh penggunaan berikut untuk proses pemotongan logam. Gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu yang sangat tinggi, gas akan terionisasi dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut plasma. Api dirancang sehingga gas mengalir ke busur melalui lubang halus. Akibatnya suhu plasma naik dan konsentrasi energi pada daerah benda kerja yang kecil menyebabkan logam mencair dengan cepat. Ketika aliran gas meninggalkan nosel, gas berkembang cepat membawa serta logam cair, sehingga proses pemotongan berjalan terus.

Suhu yang bisa dicapai mendekati 33.000°C, kira-kira 10 kali suhu yang dihsilkan oleh reaksi oksigen dan asitelin.

Api yang dihasilkan plasma ada dua :

1. api plasma transfer, dan

2. api plasma yang tidak ditransfer.

Api plasma yang ditransfer digunakan untuk memotong, benda kerja menjadi anoda, busur terbentuk dalam pancar gas sampai benda kerja, intensitas transfer panas dan efisiensi ditingkatkan hingga cocok untuk pemotongan logam. Api pemotong pada gambar A dapat digunakan untuk mengelas dan memotong berbagai logam. Untuk memotong digunakan rapat arus yang lebih besar serta digunakan campuran gas argon dan hidrogen. Ketebalan pemotongan terbatas sampai 13 mm. Untuk pemotongan cepat digunakan busur gambar B, api terbatas pada celah yang sempit, ujung nyala menghasilkan busur kecepatan tinggi sehingga mudah mencairkan logam besi dan bukan besi. Ketebalan logam yang dipotong mencapai 100mm.

Gas yang digunakan pada api plasma adalah argon, hidrogen dan nitrogen, kombinasi argon dan nitrogen mmberikan hasil yang terbaik. Untuk operasi pemotongan digunakan campuran 80% argon dan 20% hydrogen dengan arus sekitar 400 ampere, untuk arus yang lebih tinggi digunakan campuran 65 : 35. nitrogen hanya digunakan untuk memotong baja tahan karat, karena uapnya beracun diperlukan sistem buang. Busur plasma bisa digunakan dengan operasi tangan maupun mesin, busur ini dimanfaatkan untuk pemotongan aluminium, baja tahan karat, tembaga, magnesium.