Rute pemesinan tradisional meliputi pemotongan mekanis, pemotongan termal (misalnya, plasma/api), dan pemotongan laser konvensional. Pemesinan mekanis berbasis kontak; keausan alat dan gaya potong dapat menyebabkan kerusakan mikro dan deformasi, membatasi presisi dan integritas permukaan yang dapat dicapai. Pemotongan termal efisien untuk bagian tebal tetapi biasanya menghasilkan HAZ yang besar, tegangan sisa, dan retakan mikro yang mengurangi kinerja mekanis. Pemrosesan laser konvensional, meskipun serbaguna, masih dapat mengalami HAZ yang relatif besar dan kinerja yang tidak stabil pada material yang sangat reflektif atau sensitif terhadap panas.

Seperti yang diringkas pada Gambar 3, WJGL menggunakan air sebagai media transmisi dan pendingin bersamaan, secara signifikan mengurangi HAZ dan menekan distorsi dan retakan mikro, sehingga meningkatkan presisi dan kualitas tepi/permukaan (lihat Gambar 4). Keuntungannya dapat diringkas sebagai berikut:

1. Kerusakan termal rendah dan kualitas yang ditingkatkan: Kapasitas panas spesifik yang tinggi dan aliran air yang kontinu dengan cepat menghilangkan panas, membatasi akumulasi termal dan membantu melestarikan mikrostruktur dan sifat.

2. Peningkatan stabilitas pemfokusan dan pemanfaatan energi: Pembatasan di dalam jet mengurangi hamburan dan kehilangan energi dibandingkan dengan perambatan ruang bebas, memungkinkan kepadatan energi yang lebih tinggi dan pemrosesan yang lebih konsisten—sangat cocok untuk pemotongan halus, pengeboran mikro, dan geometri kompleks.

3. Pengoperasian yang lebih bersih dan aman: Media air menangkap dan menghilangkan asap, partikulat, dan puing-puing, mengurangi kontaminasi di udara dan meningkatkan keselamatan kerja.

Spesifikasi

Pembagian Aplikasi dan Distribusi Sektor Material Pemotongan Laser Berpandu Jet Air (WJGL)

Dirgantara dan Energi (≈30–35%)

Sektor ini mewakili bagian terbesar dari aplikasi WJGL. Material tipikal meliputi polimer yang diperkuat serat karbon (CFRP), komposit matriks aluminium (Al MMC), dan komposit matriks keramik (CMC). WJGL sangat cocok untuk material ini karena kemampuannya untuk meminimalkan kerusakan termal dan melestarikan sifat mekanis saat memotong komposit anisotropik dan sensitif terhadap panas yang digunakan dalam struktur dirgantara dan energi berkinerja tinggi.

Instrumen Presisi dan Material Logam (≈25–30%)

Sebagian besar penggunaan WJGL ditujukan untuk pemrosesan logam presisi. Aplikasi representatif meliputi bilah mesin yang dibuat dari superalloy berbasis Ni (misalnya, Inconel 718, Haynes 188), paduan titanium (Ti-6Al-4V), dan komponen presisi tinggi seperti bagian arloji yang terbuat dari Cu, Al, dan Ti. Teknologi ini memungkinkan akurasi dimensi yang tinggi, lebar kerf yang sempit, dan kualitas permukaan yang unggul.

Semikonduktor dan Mikroelektronika (≈20–25%)

Di sektor semikonduktor dan mikroelektronika, WJGL banyak diterapkan pada pemotongan material kristal dan rapuh, termasuk wafer silikon, berlian, dan material fotovoltaik seperti Si dan GaAs. Kemampuannya untuk menekan retakan mikro, chipping, dan kerusakan di bawah permukaan membuatnya sangat cocok untuk pemotongan wafer presisi tinggi dan fabrikasi skala mikro.

Komponen Medis (≈10–15%)

Meskipun lebih kecil dalam keseluruhan bagian, aplikasi medis memiliki nilai teknologi yang tinggi. WJGL terutama digunakan untuk membuat stent datar kardiovaskular dari paduan biokompatibel seperti CoCr, NiTi, Cr-Pt, dan paduan magnesium. Proses ini memenuhi persyaratan ketat untuk fitur ultra-halus, toleransi ketat, dan zona yang terkena panas minimal yang sangat penting untuk kinerja perangkat medis.

Secara keseluruhan, distribusi sektoral menunjukkan bahwa pemotongan WJGL terutama digunakan di domain manufaktur canggih di mana presisi tinggi, dampak termal rendah, dan integritas material yang sangat baik sangat penting.

FAQ Laser Berpandu Jet Air (WJGL)

 

1) Apa itu pemesinan Laser Berpandu Jet Air (WJGL)?

WJGL adalah metode pemrosesan laser di mana berkas laser digabungkan ke dalam jet air mikro. Jet air berfungsi sebagai media pemandu berkas dan media pendingin/pembuangan puing, memungkinkan presisi tinggi dengan pengurangan kerusakan termal.

2) Bagaimana cara kerja WJGL?

WJGL mengandalkan refleksi internal total pada antarmuka air–udara. Karena air dan udara memiliki indeks bias yang berbeda, laser dapat dibatasi dan dipandu di dalam kolom air—mirip dengan “serat optik cair”—dan dikirim secara stabil ke zona pemesinan.

3) Mengapa WJGL mengurangi zona yang terkena panas (HAZ)?

Air yang mengalir terus menerus menghilangkan panas secara efisien karena kapasitas panasnya yang tinggi. Ini menekan akumulasi panas, mengurangi HAZ, distorsi, dan retakan mikro.