Apa prinsip mesin pengelasan perhiasan laser?

Mesin pengelasan perhiasan laser adalah perangkat teknologi tinggi yang menggunakan sinar laser sebagai sumber panas untuk menghubungkan komponen logam perhiasan secara presisi. Prinsip kerjanya didasarkan pada interaksi antara laser dan materi. Intinya adalah memfokuskan sinar laser berkepadatan energi tinggi secara tepat ke area kecil pada benda kerja, mencapai pengelasan melalui peleburan dan pembekuan cepat.
I. Prinsip Kerja Utama: Interaksi antara Laser dan Logam
Penyerapan dan Konversi Energi:
Ketika berkas laser dengan panjang gelombang tertentu diarahkan ke permukaan logam, elektron bebas dalam logam tersebut akan menyerap energi foton. Mesin las perhiasan biasanya menggunakan laser Nd:YAG pulsa atau laser serat, yang memancarkan cahaya inframerah dekat (dengan panjang gelombang sekitar 1064 nm) yang dapat diserap secara efektif oleh sebagian besar logam perhiasan seperti emas, perak, platinum, dan paladium.
Akumulasi Panas dan Pelelehan:
Elektron yang telah menyerap energi bertumbukan dengan kisi, mengubah energi menjadi panas. Dalam waktu yang sangat singkat (biasanya dalam skala milidetik atau mikrodetik), suhu logam pada fokus laser meningkat tajam, cepat mencapai dan melampaui titik leburnya, membentuk kolam lebur lokal. Karena konsentrasi energi laser yang sangat tinggi, zona terkena panas menjadi sangat kecil, dan material di sekitarnya pada dasarnya tidak rusak oleh panas.
Pengerasan Kolam Lebur dan Penggabungan:
Setelah pulsa laser berakhir, sumber panas langsung menghilang. Logam cair mendingin dan membeku dengan cepat menghantarkan panas dari matriks sekitarnya. Logam di zona leleh dan logam dasar membentuk struktur kristal bersama selama proses pembekuan, sehingga mencapai ikatan metalurgi yang kuat.
II. Komponen Utama Sistem
Generator laser: Komponen inti dari sistem, yang bertanggung jawab untuk menghasilkan laser. Perangkat modern sebagian besar menggunakan laser serat, yang memiliki keunggulan efisiensi tinggi, kualitas berkas cahaya baik, serta tidak memerlukan perawatan.
Sistem pengarah dan pemfokusan cahaya: Terdiri dari reflektor, serat optik, dan lensa fokus. Fungsinya adalah mengarahkan dan memfokuskan laser yang dihasilkan oleh generator laser secara tepat pada benda kerja, menciptakan titik cahaya dengan kerapatan energi yang sangat tinggi.
Meja kerja dan sistem posisi: Digunakan untuk memperbaiki dan menggerakkan benda kerja atau kepala laser secara presisi. Biasanya dilengkapi dengan mikroskop, sistem kamera CCD, atau lampu penyejajaran silang untuk mencapai penempatan titik pengelasan yang tepat.
Sistem kontrol: Komputer dan perangkat lunak terintegrasi digunakan untuk mengatur dan menyesuaikan parameter laser seperti energi pulsa, lebar pulsa, frekuensi, dan jalur pengelasan, serta mengendalikan seluruh proses pengelasan.
Sistem gas pelindung: Pada area pengelasan, gas inert (seperti argon) dihembuskan untuk mencegah logam bersuhu tinggi bereaksi dengan oksigen di udara, sehingga menjaga titik las tetap cerah dan bersih.
III. Proses Kerja
Fungsi: Mengamankan benda kerja perhiasan yang akan dilas ke meja kerja, dan menyelaraskan fokus laser secara tepat dengan area pengelasan menggunakan sistem visual.
Mengatur parameter: Berdasarkan material logam, ketebalan, dan persyaratan pengelasan, atur daya laser, durasi pulsa, dan frekuensi yang sesuai dalam sistem kontrol.
Lepaskan gas pelindung: Nyalakan saluran gas untuk memastikan gas inert menutupi area pengelasan.
Luncurkan laser: Nyalakan peralatan, dan laser memancarkan laser pulsa sesuai parameter yang telah diatur sebelumnya, yang bekerja pada permukaan benda kerja.
Membentuk sambungan solder: Energi laser menyebabkan logam meleleh secara instan, membentuk kolam lebur. Setelah laser berhenti, kolam lebur mengeras, menyelesaikan pengelasan satu sambungan solder. Dengan menggerakkan benda kerja atau kepala laser, pengelasan titik berkelanjutan atau pengelasan seam dapat dilakukan.
IV. Ciri Teknis dan Keunggulan Aplikasi
Pemrosesan tanpa kontak: Kepala laser tidak bersentuhan dengan benda kerja, sehingga menghilangkan tekanan mekanis. Cocok untuk komponen perhiasan yang halus dan kecil.
Zona terkena panas yang kecil: Energi sangat terkonsentrasi, menghindari pemanasan menyeluruh pada benda kerja. Hal ini memastikan bahwa permata yang sudah terpasang (terutama permata sensitif terhadap panas seperti tanzanite dan opal, serta material enamel) tidak mengalami kerusakan akibat panas.
Kekuatan pengelasan yang tinggi: Ini merupakan metode ikatan metalurgi, sehingga kekuatan titik las hampir setara dengan kekuatan material dasar.
Presisi yang sangat tinggi: Diameter titik dapat mencapai level mikrometer, memungkinkan pengelasan yang hampir tak terlihat dan hanya membutuhkan sedikit pekerjaan poles setelahnya.
Rentang material yang luas: Dapat digunakan untuk mengelas berbagai logam perhiasan umum seperti emas K, platinum, perak, dan paduan titanium.
Prinsip mesin pengelasan perhiasan laser adalah menggunakan berkas laser dengan kepadatan energi tinggi untuk memanaskan logam secara lokal dan instan, menyebabkan logam meleleh dan mencapai ikatan metalurgi. Inti dari teknologinya terletak pada kontrol presisi energi laser, sehingga menghasilkan efek pengelasan yang presisi, bersih, dan efisien sesuai kebutuhan industri perhiasan.