Производителите винаги се стремят да произвеждат продукти, които са по-здрави, по-издръжливи и по-надеждни, както и в автомобилния и космическия сектор.В този стремеж те често надграждат и заменят системите от материали с метални сплави с по-ниска плътност, по-добра устойчивост на температура и корозия.Това дава на производителите по-добра позиция на пазара.
Всъщност това е само половината история.
Още по-силно стратегическо предимство е количествено измеримата сигурност относно здравината, издръжливостта и надеждността на продукта.
Замяната на по-стари материали с по-здрави може да бъде добро начало, но също така изисква по-напреднали производствени процеси, които разчитат на по-чисто и по-ефективно почистване на повърхността за създаване на здрави структури.Метали като алуминиеви сплави и усъвършенствани материали като полимерни композити от въглеродни влакна, често използвани в автомобилното и космическото производство, изискват свързване за намаляване на теглото – когато се използват крепежни елементи, теглото се добавя към структурата – и за създаване на по-надеждни съединения.
Традиционните техники за довършителни работи на алуминий включват пясъкоструене, избърсване с разтворител, последвано от шлайфане (с помощта на почистваща подложка) или анодизиране.Адхезивното залепване отваря вратата към по-автоматизирани процеси, за които традиционните покрития не са съвместими.
Анодирането е по-често срещано в аерокосмическите приложения, където тази по-скъпа и по-строга подготовка се използва, за да отговори на строгите спецификации.Присъщата променливост на техниките за пясъкоструене и ръчно абразиране ясно показва, че е подходящ по-контролиран процес.
Лазерното почистване или лазерната аблация запълва тази празнина в процеса като по-прецизен, екологичен, автоматизиран и ефективен метод за третиране на метални и композитни повърхности за почистване.Видовете замърсявания, открити на повърхността на тези материали, се отстраняват лесно чрез лазерна обработка.
Тъй като лазерното почистване е толкова мощно, важно е да знаете точно как то въздейства върху вашата повърхност.Разликата между правилно обработена повърхност и недостатъчно или прекалено обработена повърхност може да бъде изключително трудна за оценка.С технологията за количествена проверка на процеса, чувствителна и прецизна като самия лазерен процес, производителите могат да бъдат уверени, че техните метални и композитни повърхности са напълно готови за залепване.
Следният лазер на Fortune ще ви даде подробно въведение в причините да изберете лазерно почистване.
1 –Какво е лазерно почистване?
Лазерното третиране е изключително прецизна термична почистваща техника, която работи чрез премахване (аблация) на малки части от повърхността на материала чрез фокусиран, често импулсен, лазерен лъч.Лазерът облъчва повърхността, за да премахне атомите и може да се използва за пробиване на изключително малки, дълбоки дупки през много твърди материали, произвеждайки тънки филми или наночастици върху повърхността.
Този процес на повърхностно почистване е толкова ефективен поради способността му да се насочва към такива малки слоеве замърсители и остатъци.Алуминиевите повърхности съдържат оксиди и смазочни масла, които са вредни за свързването на лепилото, а композитите често задържат остатъци от мухъл и други силиконови замърсители, които не могат да образуват силни химически връзки с лепилата.
Когато лепило се нанесе върху повърхност с наличие на един от тези остатъци, то ще се опита да се прилепи химически към маслата и силикона в горните няколко молекулярни слоя на материала.Тези връзки са изключително слаби и неизбежно ще се провалят или по време на тестове за ефективност, или по време на употреба на продукта.Когато фугите се счупят в точката, където повърхността и лепилото или покритието се срещат, това се нарича повреда на повърхността.Разрушаването на кохезията по време на изпитване на срязване в обиколка е, когато счупването се случи в самото лепило.Това е показателно за много силна връзка и сглобена структура, която е еластична и дълготрайна.
Кохезионната повреда на тези композитни проби, които са били обработени с лазер, показва лепилото от двете страни на залепените материали.
Повредата на повърхността на тези композитни проби, които не са били обработени, показва, че лепилото е залепнало само за една от страните и напълно е пуснало другата.
Когато имате кохезивен провал, вие имате междинна връзка, която не пуска за нищо.Повърхностните обработки имат за цел да модифицират повърхността, за да премахнат замърсителите и да създадат или разкрият повърхност, която ще може да се слее химически с лепилото за трайни и надеждни връзки.
2- Как да разберете дали вашата третирана с лазер повърхност е готова за залепване
Измерванията на контактния ъгъл, като споменатите в документа на IJAA, използвани за разбиране на влошаването на лечението с течение на времето, са изключително добър начин за наблюдение и проверка на процесите на лазерно почистване.
Измерването на контактния ъгъл е чувствително към молекулярните промени, които настъпват върху повърхността, която се третира с лазер.Капката течност, поставена върху повърхността, ще се покачва или пада точно в зависимост от количеството микроскопично замърсяване на повърхността.Измерванията на контактния ъгъл са безмилостен индикатор за адхезия и могат да предложат яснота и видимост за това доколко здравината на обработката е съобразена с нуждите от почистване на материалите.
Измерванията на контактния ъгъл корелират прекрасно с промените в нивата на замърсители, установени чрез спектроскопски методи.Повечето прецизни измервания на замърсители върху повърхности се извършват с оборудване, което производителите не могат да закупят и не може да се използва върху реални части, които така или иначе се произвеждат.
Измерванията на контактния ъгъл могат да се извършват непосредствено преди и след обработката на производствената линия сръководствоилиинструменти за автоматизирано измерване.Точно както лазерното почистване заменя остарелите методи за подготовка на повърхността поради нуждите от автоматизация на производството с големи обеми и висока точност, измерванията на контактния ъгъл също правят субективните и непрецизни тестове за качество на повърхността като мастила с динам и тестове за разкъсване на водата остарели.
Тестовете за якост изследват само проба от материалите, които се обработват, като добавят към процента на скрап и не дават никаква индикация как да се създаде по-силна връзка.Ъглите на контакт, когато се използват в цялата производствена линия, могат да посочат точно къде процесът изисква настройка и могат да осигурят представа какво трябва да бъде коригирано и до каква степен.
3- Защо да използваме лазерно почистване?
Има много страхотни изследвания за начините, по които лазерната повърхностна обработка подобрява адхезията.Например,статия, публикувана в Journal of Adhesionизследва до каква степен здравината на ставите се подобрява чрез лазерно почистване за разлика от традиционните методи.
„Експерименталните резултати показват, че предварителното адхезионно лазерно третиране на повърхността значително подобрява якостта на срязване на алуминиеви образци, свързани с модифицирана епоксидна смола, в сравнение с необработени и анодизирани субстрати.Най-добрите резултати са получени с лазерна енергия от около 0,2 J/импулс/cm2, където якостта на срязване при единична обиколка е подобрена с 600-700% в сравнение с тази на необработена Al сплав и с 40% в сравнение с предварителна обработка с анодиране с хромна киселина.
Начинът на повреда се промени от адхезивен на кохезивен, тъй като броят на лазерните импулси се увеличи по време на лечението.Последният феномен е свързан с морфологични промени, разкрити чрез електронна микроскопия, и химическа модификация, както е посочено от Auger и инфрачервена спектроскопия.
Друг интересен ефект от лазерната аблация е силата, която притежава, за да създаде повърхност, която не се разгражда с времето.
Лазер за късметсвърши страхотна работа, изследвайки как лазерното почистване взаимодейства с повърхностите по някои изненадващи начини.Лазерното третиране на алуминия създава малки кратери на повърхността, които се топят и почти едновременно се втвърдяват в микрокристален слой на повърхността, който е дори по-устойчив на корозия от самия алуминий.
Разглеждайки диаграмата по-долу, тя показва разликата между якостта на срязване на връзка, използваща алуминий, който е третиран с лазер, и алуминий, който е третиран с химикали.С течение на времето, тъй като повърхностите са били изложени на влажна среда, способността на химически третираната повърхност да се свързва добре намалява значително, тъй като влагата започва да корозира повърхността, докато третираната с лазер повърхност запазва устойчивостта си на корозия след седмици на излагане.
Време на публикуване: 12 август 2022 г
