Dalam tungku manufaktur industri modern,pengelasan laser dan pengelasan busuribarat dua alat tajam dengan tepi berbeda, bersama-sama mendukung permintaan besar akan sambungan logam. Dari perangkat medis yang presisi dan kecil hingga struktur besar seperti kapal dan jembatan, meskipun bidang aplikasinya terkadang tumpang tindih, mereka juga membentuk perbedaan yang jelas dalam karakteristik inti. Pemahaman menyeluruh tentang perbedaan esensial antara dua teknologi utama ini adalah landasan utama untuk mencapai seleksi yang tepat dan memaksimalkan efisiensi dalam praktik rekayasa.
I. Sumber Energi: Dari Kuantum Cahaya ke Busur Pengion
Pengelasan laser: Pengelasan laser adalah metode pengelasan yang efisien dan presisi yang menggunakan berkas laser dengan kepadatan energi tinggi sebagai sumber panas. Pengelasan laser adalah salah satu aplikasi penting dari teknologi pemrosesan material laser. Pengelasan laser dapat dicapai dengan menggunakan berkas laser kontinu atau berdenyut. Prinsip pengelasan laser dapat dibagi menjadi pengelasan konduksi panas dan pengelasan penetrasi dalam laser.
Prinsip pengelasan laser tipe konduksi panas adalah sebagai berikut: Radiasi laser memanaskan permukaan yang akan diproses, dan panas permukaan menyebar ke dalam melalui konduksi panas. Dengan mengontrol parameter laser seperti lebar, energi, daya puncak, dan frekuensi pengulangan pulsa laser, benda kerja dilelehkan untuk membentuk kolam lelehan tertentu.
(1) Kepadatan daya Kepadatan daya adalah salah satu parameter paling krusial dalam pemrosesan laser. Dengan mengadopsi kepadatan daya yang relatif tinggi, lapisan permukaan dapat dipanaskan hingga titik didih dalam rentang waktu mikrodetik, menghasilkan sejumlah besar penguapan. Oleh karena itu, kepadatan daya tinggi bermanfaat untuk pemrosesan penghilangan material, seperti pengeboran, pemotongan, dan pengukiran. Untuk kepadatan daya yang lebih rendah, dibutuhkan beberapa milidetik agar suhu lapisan permukaan mencapai titik didih. Sebelum lapisan permukaan menguap, lapisan bawah mencapai titik leleh, yang kondusif untuk membentuk lasan fusi yang baik
(2) Bentuk gelombang pulsa laser. Bentuk gelombang pulsa laser adalah masalah penting dalam pengelasan laser, terutama untuk pengelasan lembaran tipis. Ketika berkas laser berintensitas tinggi diarahkan ke permukaan suatu material, 60 hingga 98% energi laser pada permukaan logam akan dipantulkan dan hilang, dan reflektifitas bervariasi dengan suhu permukaan. Selama periode pulsa laser, reflektifitas logam sangat bervariasi.
(3) Lebar pulsa laser. Lebar pulsa adalah salah satu parameter penting dalam pengelasan laser berdenyut. Ini tidak hanya merupakan parameter krusial yang membedakan penghilangan material dari peleburan material, tetapi juga parameter kunci yang menentukan biaya dan volume peralatan pemrosesan.
(4) Kecepatan pengelasan. Kecepatan pengelasan memengaruhi jumlah masukan panas per satuan waktu. Jika kecepatan pengelasan terlalu lambat, masukan panas akan terlalu besar, menyebabkan benda kerja terbakar. Jika kecepatan pengelasan terlalu cepat, masukan panas akan terlalu kecil, mengakibatkan benda kerja tidak tertembus.
Pengelasan busur: Energinya berasal dari busur yang terbentuk oleh pelepasan kontinu antara elektroda (elektroda atau kawat) dan benda kerja. Suhu tinggi yang dihasilkan oleh busur listrik (biasanya di atas 5000°C) menyebabkan elektroda dan logam dasar meleleh secara bersamaan untuk membentuk kolam lelehan. Tergantung pada jenis elektroda dan metode perlindungan, ia selanjutnya diklasifikasikan menjadi beberapa pendekatan:
Pengelasan busur logam gas (MIG/MAG): Terus-menerus mengumpankan kawat las sebagai elektroda, dan secara bersamaan menyemprotkan gas pelindung inert atau aktif (argon, CO₂, atau campurannya).
Pengelasan gas inert tungsten (TIG): Menggunakan elektroda tungsten tahan api dan dilindungi oleh gas inert (terutama argon). Kawat pengisi dapat ditambahkan atau tidak, dan bahan dasar dilelehkan oleh panas busur.
Pengelasan busur logam terlindung (SMAW): Elektroda berlapis meleleh di bawah panas busur listrik, dan lapisan menghasilkan gas pelindung dan terak untuk menutupi kolam lelehan.
Pengelasan busur terendam (SAW): Kawat las dan fluks granular secara bersamaan diumpankan ke zona busur. Busur terbakar di bawah lapisan fluks, dan fluks meleleh untuk membentuk terak yang menutupi kolam lelehan.
II. Analisis Mendalam Dimensi Kinerja Inti
Pengelasan laser: Keuntungan signifikan. Energi sangat terkonsentrasi, masukan panas sangat rendah, dan zona yang terkena panas sangat sempit. Hal ini secara signifikan mengurangi deformasi pengelasan dan tegangan sisa, terutama cocok untuk pelat tipis, bagian presisi, dan komponen yang dirakit, secara efektif menghindari proses koreksi yang rumit selanjutnya.
Pengelasan busur: Masukan panas relatif tinggi dan tersebar luas, dan zona yang terkena panas secara signifikan lebih luas. Masalah deformasi dan tegangan sisa lebih menonjol, terutama dalam pengelasan pelat tipis, di mana desain perkakas dan perencanaan urutan pengelasan yang sangat hati-hati diperlukan.
Kecepatan dan efisiensi pengelasan
Pengelasan laser: Keuntungan signifikan. Ia memiliki kepadatan energi yang sangat tinggi dan kecepatan pengelasan yang jauh melebihi sebagian besar metode pengelasan busur. Keuntungannya dalam jalur produksi otomatis berkecepatan tinggi tidak tergantikan.
Pengelasan busur: Kecepatannya relatif lambat. Meskipun pengelasan busur terendam atau pengelasan MIG berkecepatan tinggi dapat mencapai kecepatan yang relatif tinggi, mereka biasanya masih lebih rendah daripada pengelasan laser. Efisiensinya dibatasi oleh sifat fisik busur dan proses transisi tetesan.
Kapasitas penetrasi dan pembentukan lasan:
Pengelasan laser: Keuntungan (terutama pengelasan penetrasi dalam). Efek lubang kunci membuatnya bagus dalam mencapai lasan dengan rasio kedalaman terhadap lebar yang besar, dan dapat menembus pelat tebal dalam satu lintasan. Jahitan las biasanya sempit dan dalam, dengan permukaan yang halus dan indah.
Pengelasan busur: Kapasitas penetrasinya relatif terbatas, dan rasio kedalaman terhadap lebar kecil. Pengelasan pelat tebal biasanya memerlukan bevel untuk pengelasan multi-lapis dan multi-lintasan. Lebar jahitan las biasanya lebih besar daripada pengelasan laser, dan pembentukannya bergantung pada parameter proses tertentu dan keterampilan tukang las.
III. Adaptasi Material dan Rentang Ketebalan:
Pengelasan laser
Material yang menguntungkan: Logam umum seperti baja karbon, baja tahan karat, paduan aluminium, dan paduan titanium semuanya berlaku. Untuk material dengan reflektifitas tinggi seperti tembaga dan emas, panjang gelombang khusus (cahaya hijau, cahaya biru) atau daya yang lebih tinggi diperlukan untuk mengatasi refleksi.
Rentang ketebalan: Mahir dalam pelat tipis dan pelat sedang. Laser berdaya tinggi (seperti laser serat 10.000 watt) juga dapat mengelas material yang lebih tebal (> 10mm), tetapi biaya peralatan telah meroket. Pengelasan logam yang berbeda (seperti baja-aluminium) memiliki potensi besar, tetapi memerlukan kontrol yang tepat.
Pengelasan busur
Keuntungan: Berlaku untuk berbagai material yang sangat luas, hampir mencakup semua logam yang dapat dilas (baja, baja tahan karat, aluminium, tembaga, paduan berbasis nikel, besi cor, dll.). Tidak ada kesulitan khusus untuk material yang sangat reflektif.
Rentang ketebalan: Adaptasi yang sangat luas. Ia dapat menangani segalanya mulai dari foil ultra-tipis (membutuhkan teknologi khusus seperti micro-beam TIG/Plasma) hingga struktur raksasa setebal ratusan milimeter (seperti pengelasan busur terendam untuk pembuatan kapal dan pengelasan elektroslag pelat tebal), dan merupakan kekuatan utama dalam pengelasan bagian tebal dan besar.
Pengelasan laser, dengan karakteristiknya yang berkecepatan tinggi, masukan panas rendah, presisi tinggi, dan rasio aspek besar, telah menonjol di bidang manufaktur presisi dan otomatisasi yang efisien. Pengelasan busur, dengan keunggulannya dalam adaptasi material yang luas, kapasitas pelat tebal yang kuat, biaya peralatan yang rendah, dan pengoperasian yang fleksibel, memiliki fondasi yang mendalam dalam industri berat dan konstruksi di lokasi. Keduanya memainkan kekuatan mereka dalam cetak biru besar manufaktur industri dan bersama-sama mendorong perluasan terus-menerus batas teknologi koneksi. Kebijaksanaan seorang insinyur terletak pada memahami tuntutan inti dari skenario aplikasi tertentu, dan menemukan titik keseimbangan yang paling sesuai dalam segitiga biaya, efisiensi, dan kualitas, membuat sambungan logam menjadi kokoh dan andal, serta efisien dan ekonomis.