aplikasi laser

Aplikasi Laser

Laser digunakan dalam industri dalam berbagai macam aplikasi. Aplikasi Laser dapat dibagi antara yang melibatkan pemrosesan bahan dan semua aplikasi lainnya. Pemrosesan bahan meliputi pemotongan, pengeboran, pengelasan, dll., dan umumnya melibatkan penggunaan laser bertenaga tinggi.

Pemrosesan Bahan

Keuntungan menggunakan laser dalam pemrosesan bahan meliputi:

  • Tidak ada alat kontak yang diperlukan, tidak seperti pemesinan normal di mana mata pahat harus diasah dan sering diganti.
  • Bahan rapuh atau sangat lentur yang sangat sulit atau tidak mungkin untuk mesin dengan alat dapat diproses menggunakan laser. Faktanya, salah satu aplikasi pemrosesan bahan pertama dari laser pada tahun 1960-an adalah membuat lubang pada dot botol bayi dari karet, tugas yang sulit dilakukan jika tidak dengan pengeboran.
  • Menggunakan serat optik, akses ke lokasi yang sebelumnya tidak dapat diakses tersedia.
  • Pemrosesan laser mudah otomatis untuk memungkinkan kontrol komputer dan robot.
  • Jenis pengolahan baru telah dan terus dikembangkan, termasuk memproduksi paduan permukaan baru dan pengerasan bahan.

Beberapa kelemahan dengan menggunakan laser untuk pemrosesan meliputi:

  • Tugas tertentu, seperti mengebor lubang berdiameter besar, sulit dilakukan dengan laser
  • Laser dan optik bekerja paling baik di lingkungan yang bersih dan bebas getaran, seringkali sulit dicapai di lantai pabrik.
  • Biaya awal bisa besar dan sistem laser terbatas pada industri besar

Bagaimana laser berinteraksi dengan bahan secara berbeda saat daya laser meningkat

aplikasi laser

Pada daya rendah, permukaan material menjadi panas, tergantung pada sifat material untuk penyerapan dan konduksi panas. Cermin dengan jelas memantulkan sebagian besar cahaya, sementara permukaan hitam kusam menyerap sebagian besar cahaya. Sifat konduktif yang lebih baik berarti panas akan mengalir lebih cepat dan suhu lokal tidak akan terlalu panas. Ketika daya laser meningkat cukup untuk meningkatkan suhu yang cukup, permukaan mulai meleleh, berubah dari padat menjadi cair. Jika daya jauh lebih tinggi, materi dapat langsung menguap, atom permukaan berubah menjadi gas. Pada kekuatan yang lebih tinggi, molekul-molekul gas yang terbentuk ini menjadi terionisasi untuk membentuk apa yang dikenal sebagai plasma, awan ion bermuatan. Pada titik ini, efisiensi turun drastis karena plasma mulai memblokir sinar laser yang datang.

Tergantung pada jenis pemrosesan bahan yang dibutuhkan, kisaran intensitas laser, serta durasi pulsa, karena sebagian besar aplikasi menggunakan laser berdenyut, akan ditentukan (lihat grafik ringkasan).

aplikasi laser

Aplikasi intensitas rendah utama adalah permukaan perlakuan panas. Pemanasan lokal mengubah sifat kristal material dan benar-benar dapat mengeraskannya. Ini dikenal sebagai pengerasan transformasional dan sama seperti yang biasa dilakukan pandai besi dalam memanaskan sepatu kuda dan menggedornya untuk membuatnya lebih keras. Contoh lain adalah produksi berlian buatan dengan mengambil grafit, suatu bentuk karbon yang digunakan dalam pensil, dan meletakkannya di bawah tekanan yang sangat tinggi. Saat ini, laser karbon dioksida digunakan untuk mengeraskan baja untuk industri otomotif untuk silinder di mesin dan bagian lainnya.

Pada intensitas yang agak lebih tinggi, pelelehan akan terjadi dan ini membuka area aplikasi pengelasan yang luas. Pengelasan adalah penyatuan dua logam yang berbeda menjadi satu sambungan yang kokoh. Sebagian besar dari Anda telah melihat ini ketika Anda mengganti knalpot mobil dan dua potong tabung logam harus disambungkan secara kaku dengan cara yang kedap udara. Bahan solder digunakan dan permukaan logam dipanaskan sampai logam benar-benar meleleh dan menyatu. Ada berbagai macam aplikasi pengelasan, mulai dari membuat lambung kapal hingga sambungan mikro di dalam tabung vakum kaca atau pada papan sirkuit elektronik tercetak.

Pada intensitas yang lebih tinggi masih ada penguapan material secara langsung dan aplikasi pengeboran dan pemotongan berlimpah. Dalam hal pengeboran, contoh aplikasi yang akan sulit untuk mengebor menggunakan bor mekanik termasuk membuat lubang pada keramik, yang rapuh dan mudah pecah (ini sering digunakan dalam industri mikroelektronika sebagai isolator listrik), pada karet, yang juga sulit untuk dibor karena sifat elastisnya, dan pada intan, material terkeras yang diketahui, yang sebelumnya harus dibor dengan mata bor intan yang cepat aus. Dua contoh menarik lainnya termasuk membuat lubang di katup kaleng aerosol dan membuat lubang mikroskopis dalam kapsul pelepas waktu, di mana jumlah dan ukuran lubang mengatur laju pelepasan waktu.

Pengeboran dengan laser memang memiliki beberapa masalah. Karena intensitas tinggi seperti itu diperlukan untuk menguapkan logam, sinar laser harus difokuskan dan oleh karena itu lubang yang dihasilkan, terutama jika dalam, cenderung agak berbentuk kerucut karena sinar meruncing pada titik fokus. Lubang hanya dapat dibor pada logam hingga sekitar 10 kali diameter balok fokus sebelum intensitas menjadi terlalu lemah, meskipun lubang yang jauh lebih besar dapat dibor dengan memindahkan balok dan benar-benar memotong batas lubang daripada menguapkan seluruh sumbat logam dari lubang. Masalah lain adalah bahwa seringkali logam yang menguap cenderung mengendap kembali di dinding lubang dan biasanya semburan gas ditiupkan ke atas lubang untuk menghilangkan uap logam.

Pemotongan mirip dengan pengeboran – balok hanya bergerak di sepanjang material, atau sebaliknya. Untuk bahan non-reflektif (kayu, plastik, kain) ini bekerja secara langsung tetapi jika permukaannya mengkilap, sering kali oksigen ditiupkan ke permukaan dekat sinar terfokus dan oksigen digunakan untuk membakar logam dalam proses yang dikenal sebagai laser- pemotongan dibantu.

Aplikasi Laser dalam Pemrosesan Non-Material

Aplikasi Laser ini dapat dibagi menjadi dua kelas: yang hanya menggunakan sinar laser sebagai alat garis lurus dan yang melibatkan inspeksi dan pemindaian.

Aplikasi garis lurus termasuk dalam industri konstruksi untuk survei dan bangunan. Aplikasi paling sederhana dari laser adalah penggunaannya dalam “membuat garis lurus” atau dalam mendefinisikan bidang horizontal dalam konstruksi, apakah itu rumah baru, terowongan, jembatan, dll.

Sinar laser digunakan dalam survei untuk mengukur jarak dengan sangat akurat. Ada dua metode yang digunakan, yaitu triangulasi atau time-of-flight. Dalam triangulasi, objek yang jauh terlihat dari satu lokasi dan kemudian dilihat kembali dari lokasi terdekat yang diketahui jarak D dari lokasi pertama (lihat gambar di bawah). Kemudian, dengan menggunakan trigonometri dan mengetahui jarak D dan sudut antara dua penampakan, jarak ke objek dapat dihitung. Dalam pengukuran waktu penerbangan, laser berdenyut dipantulkan dari objek dan waktu perjalanan pulang pergi ditentukan. Mengetahui kecepatan cahaya, jarak ke objek dapat ditemukan dari jarak = kecepatan x (waktu pulang pergi/2). Dengan menggunakan metode ini, pemetaan topografi udara dapat dilakukan meliputi beberapa ratus mil persegi per hari. Jika dilakukan di darat dengan banyak orang, pemetaan seperti itu mungkin memakan waktu satu tahun atau lebih.

Aplikasi Laser menarik lainnya digunakan dalam memantau gerakan geologi di bumi menggunakan satelit LAGEOS, dalam orbit stasioner di atas bumi. Satelit ini diberi nama LAser GEOdynamic Satellite dan terdiri dari 426 retroflectors (perangkat optik yang memantulkan sinar datang langsung kembali ke dirinya sendiri terlepas dari sudut datang). Dua stasiun pendeteksi di bumi dapat memancarkan pulsa sinar laser ke LAGEOS dan dengan memantau pengukuran waktu penerbangan, posisi relatif dari kedua stasiun dapat ditentukan dengan sangat tepat. Ketika digunakan melintasi garis patahan, misalnya, dengan dua stasiun yang mungkin berjarak 1 – 10 km, jarak pemisahan dapat dipantau hingga lebih dari 1 bagian dalam sejuta sehingga perubahan jarak 0,1 mm dapat dideteksi.

Inspeksi barang manufaktur dapat dilakukan dengan memeriksa sinar laser yang dipantulkan dari permukaan barang pada jalur perakitan. Contohnya termasuk inspeksi kain dan kayu dengan kecepatan hingga beberapa meter per detik. Contoh lain adalah pemeriksaan sambungan “solder” – sambungan mikro yang dilas – yang dibuat di industri mikroelektronika. Ternyata sambungan solder memiliki tanda termal dalam inframerah yang menunjukkan perbedaan antara koneksi yang baik dan buruk (non-konduktif). Ini adalah pemeriksaan keandalan yang sangat penting yang digunakan oleh industri mikroelektronika untuk memastikan komponen elektronik berkualitas tinggi.

Aplikasi Laser terakhir dari jenis ini adalah pemindai supermarket, menggunakan metode holografik yang telah dibahas sebelumnya untuk membaca label kode batang UPC pada barang yang dijual. Sistem ini menggunakan 10 baris dengan 5 baris pertama untuk produsen dan 5 baris lainnya untuk jenis barang. Informasi yang dipindai digunakan untuk menghasilkan catatan harga dan inventaris. Lihatlah lebih dekat pada saat Anda pergi ke supermarket dan perhatikan sinar laser merah terang dari pemindai.

aplikasi laser

Sebagai contoh terakhir, mari kita pertimbangkan gyroscope laser, yang digunakan dalam industri kedirgantaraan untuk mendeteksi stabilitas dan gerakan rotasi pesawat, roket, dan satelit. Giroskop terdiri dari laser cincin (ditunjukkan secara skematis di bawah) dengan sinar yang merambat berlawanan (searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam) yang bocor keluar dari laser dan dibuat untuk mengganggu.

Jika laser tidak bergerak, maka kedua sinar akan menghasilkan pola interferensi ketika tumpang tindih. Jika cincin laser dibuat untuk berputar searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam, maka kedua sinar memiliki frekuensi yang sedikit bergeser ke atas dan ke bawah karena pergeseran Doppler yang berlawanan dari dua sinar, dan pinggirannya

Tim Redaksi Mitralaserindo

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *