Inovasi dunia metalurgi: perlakuan panas (heat treatment) hardening menggunakan variasi daya laser terkontrol

Proses perlakuan panas pengerasan (hardening) terhadap sebuah permukaan logam dengan menggunakan sinar laser sudah dikenal sejak tahun 2000. Metode ini digunakan untuk mendapatkan permukaan logam suatu komponen mesin agar memiliki kekerasan tinggi tanpa meninggalkan sifat ulet pada inti komponen. Namun metode pengerasan permukaan logam yang ada sejauh ini tidak fleksibel karena intensitas sinar laser yang dipergunakan tidak dapat diatur sesuai dengan kebutuhan perlakuan. Hal ini membuat bidang permukaan komponen logam yang dikeraskan akan memiliki ketebalan konstan di setiap sudutnya.

Kekurangan inilah yang pada akhirnya membuat para peneliti dari University of the Basque Country (UPV/EHU), Spanyol, berhasil mengembangkan sebuah metode sehingga perlakuan panas pengerasan dapat diberikan kepada permukaan logam dengan berbagai variasi ketebalan kekerasan. Mereka dapat melakukan hal ini karena penggunaan sensor optik yang dapat secara real-time memonitor ketebalan proses pengerasan. Mereka menggunakan sensor galvanometrik yang dipasangkan beriringan dengan sumber sinar laser. Sinar laser akan menyapukan sinarnya segaris demi segaris ke setiap permukaan logam yang dibutuhkan. Dengan cara ini, tebal kekerasan dapat diatur dengan merubah beberapa parameter terkontrol. Salah satunya adalah merubah temperatur sinar laser pada kisaran 800-1000ºC, diikuti dengan pendinginan langsung.

“Sangat mungkin untuk menggunakan teknik ini pada proses pengerasan. Selanjutnya kami juga mengetahui bagaimana hasil perlakuan berubah sesuai dengan perubahan kecepatan gerakan laser, daya yang digunakan, serta parameter lainnya. Berdasarkan pengujian kami, pada saat laser bergerak cepat, hasil yang didapatkan sama dengan proses konvensional,” demikian penjelasan dari Aitzol Lamikiz, profesor departemen Teknik Mesin UPV/EHU. Tak hanya mengatur daya sinar laser, metode ini dapat mengatur laju sinar laser sehingga tempo permukaan yang tersinari laser dapat diatur sesuai kebutuhan.

Laser Surface Hardening (Credit: University of West Bohemia)
Laser Surface Hardening
(Credit: University of West Bohemia)

Tahap selanjutnya, para peneliti dari UPV/EHU ini melakukan proyek kolaborasi bersama berbagai perusahaan lokal Basque Country (Spanyol) dan Piedmont (Italia) untuk mengetahui sejauh mana kemampuan alat pengerasan mereka. Kolaborasi ini membuat para peneliti menyimpulkan bahwa alat mereka sangat pantas untuk dapat diaplikasikan ke dunia industri.

Sekalipun alat ini memiliki viabilitas yang sangat menjanjikan di dunia industri, para ilmuwan masih terus melakukan penelitian lanjutan. Satu hal yang paling penting adalah sistem kontrol dari proses hardening ini. Mereka ingin dapat dengan lebih tepat mengontrol daya sinar laseer sehingga mampu memberikan perlakuan pengerasan yang pas. Mereka tidak ingin daya laser tersebut kurang, atau bahkan terlalu berlebihan sehingga dapat melelehkan logam tersebut.

“Di universitas kami menggunakan peralatan laboratorium. Dan untuk dapat digunakan pada skala industri, akan sangat penting untuk mencobanya dengan menggunakan laser yang berdaya lebih besar, laser dengan tipe berbeda, atau material yang berbeda, atau hal lainnya,” imbuh Profesor Lamikiz.

Sekilas mengenai proses hardening, perlakuan panas metalurgi ini akan mengubah struktur molekul logam menjadi bersifat sangat keras dengan jalan menaikkan suhu logam tersebut hingga mencapai struktur tertentu, dan mendinginkannya dengan sangat cepat. Proses yang juga dikenal dengan proses quenching ini menghasilkan sifat logam yang sangat-sangat keras, namun rapuh. Oleh karena itu pada berbagai penggunaan, sifat keras tersebut hanya dibutuhkan pada beberapa sisi komponen logam seperti permukaannya saja.

Credit: Science Daily, Science Direct.

Post Author: Onny

"Science is the highest Art in the universe."

Leave a Reply