Proizvođači uvijek traže proizvode koji su jači, izdržljiviji i pouzdaniji, kao iu automobilskom i svemirskom sektoru.U ovoj potrazi, oni često nadograđuju i zamjenjuju sisteme materijala metalnim legurama manje gustine, bolje temperature i otpornosti na koroziju.Ovo proizvođačima daje bolje uporište na tržištu.
Zapravo, to je samo pola priče.
Još jača strateška prednost je mjerljiva sigurnost u snagu, izdržljivost i pouzdanost proizvoda.
Zamjena starijih materijala za jače može biti dobar početak, ali također zahtijeva naprednije proizvodne procese koji se oslanjaju na čišće i efikasnije čišćenje površine kako bi se stvorile jake strukture.Metali kao što su legure aluminija i napredni materijali kao što su polimerni kompoziti od karbonskih vlakana, koji se često koriste u automobilskoj i svemirskoj proizvodnji, zahtijevaju spajanje kako bi se smanjila težina – kada se koriste pričvršćivači, težina se dodaje strukturi – i kako bi se stvorili pouzdaniji spojevi.
Tradicionalne tehnike završne obrade aluminijuma uključuju pjeskarenje, brisanje rastvaračem, nakon čega slijedi brušenje (koristeći jastučić za ribanje) ili eloksiranje.Adhezivno lijepljenje otvara vrata automatiziranijim procesima za koje tradicionalne završne obrade nisu kompatibilne.
Anodizacija je češća u vazduhoplovnim aplikacijama gde se ova skuplja i stroža priprema koristi za ispunjavanje strogih specifikacija.Inherentna varijabilnost tehnika pjeskarenja i ručne abrazije jasno pokazuje da je potreban kontroliraniji proces.
Lasersko čišćenje ili laserska ablacija popunjava ovu prazninu u procesu kao preciznija, ekološki prihvatljivija, automatizirana i učinkovitija metoda obrade metalnih i kompozitnih površina za čišćenje.Vrste kontaminacije koje se nalaze na površini ovih materijala lako se uklanjaju laserskom obradom.
Budući da je lasersko čišćenje toliko moćno, ključno je znati kako tačno utječe na vašu površinu.Razliku između pravilno obrađene površine i nedovoljno ili previše tretirane površine može biti izuzetno teško procijeniti.Uz tehnologiju kvantitativne verifikacije procesa osjetljivu i preciznu kao i sam laserski proces, proizvođači mogu biti sigurni da su njihove metalne i kompozitne površine potpuno spremne za lijepljenje.
Sljedeći Fortune laser će vam dati detaljan uvod u razloge za odabir laserskog čišćenja.
1 –Šta je lasersko čišćenje?
Laserski tretman je izuzetno precizna, termička tehnika čišćenja koja radi uklanjanjem (ablacijom) sitnih frakcija površine materijala kroz fokusirani, često pulsirajući, laserski snop.Laser zrači površinu kako bi uklonio atome i može se koristiti za bušenje izuzetno malih, dubokih rupa kroz vrlo tvrde materijale, stvarajući tanke filmove ili nanočestice na površini.
Ovaj proces čišćenja površine je toliko efikasan zbog svoje sposobnosti da cilja tako male slojeve zagađivača i ostataka.Aluminijske površine sadrže okside i ulja za podmazivanje koja su štetna za adhezivne spojeve, a kompoziti često zadržavaju ostatke plijesni i druge silikonske zagađivače koji ne mogu formirati jake kemijske veze s ljepilima.
Kada se ljepilo nanese na površinu na kojoj je prisutan jedan od ovih ostataka, on će pokušati kemijski prianjati za ulja i silikon na nekoliko gornjih molekularnih slojeva materijala.Ove veze su izuzetno slabe i neminovno će pokvariti ili tokom testova performansi ili tokom upotrebe proizvoda.Kada se spojevi lome na mjestu gdje se susreću površina i ljepilo ili premaz, to se naziva interfacijski kvar.Otkazivanje kohezije tokom testiranja na smicanje u krugu je kada se lom dogodi unutar samog ljepila.Ovo ukazuje na vrlo jaku vezu i sastavljenu strukturu koja je elastična i dugotrajna.
Kohezivni kvar ovih kompozitnih uzoraka koji su obrađeni laserom pokazuje ljepilo na obje strane materijala koji se lijepi.
Interfacijski kvar ovih kompozitnih uzoraka koji nisu tretirani pokazuje da se ljepilo zalijepilo samo za jednu stranu, a potpuno otpustilo drugu.
Kada imate kohezivni neuspjeh, imate međufaznu vezu koja se ne pušta uzalud.Površinski tretmani imaju za cilj modifikaciju površine kako bi se uklonili zagađivači i stvorila ili otkrila površina koja će biti u stanju da se hemijski spoji sa lepkom za trajne i pouzdane veze.
2- Kako znati da li je vaša površina tretirana laserom spremna za prianjanje
Mjerenja kontaktnog ugla, poput onih spomenutih u IJAA radu koji se koriste za razumijevanje degradacije tretmana prekovremeno, izuzetno su dobar način praćenja i verifikacije procesa laserskog čišćenja.
Mjerenje kontaktnog ugla osjetljivo je na molekularne promjene koje se dešavaju na površini koja se tretira laserom.Kap tečnosti stavljena na površinu će porasti ili pasti u tačnom odnosu prema količini mikroskopske kontaminacije na površini.Mjerenja kontaktnog ugla su nemilosrdan pokazatelj prianjanja i mogu ponuditi jasnoću i vidljivost u tome koliko je snaga tretmana usklađena s potrebama za čišćenjem materijala.
Mjerenja kontaktnog ugla su u lijepoj korelaciji s promjenama u nivoima zagađivača koje su otkrivene metodama spektroskopije.Većina preciznih mjerenja zagađivača na površinama vrši se pomoću opreme koju proizvođači ne mogu kupiti i koju ionako ne mogu koristiti na stvarnim dijelovima koji se stvarno proizvode.
Mjerenja kontaktnog ugla mogu se izvršiti neposredno prije i nakon tretmana na proizvodnoj liniji sapriručnikiliautomatizovani merni alati.Baš kao što lasersko čišćenje zamjenjuje zastarjele metode pripreme površine zbog potreba za automatizacijom velike količine, visoko precizne proizvodnje, mjerenja kontaktnog ugla također čine subjektivne i neprecizne testove kvaliteta površine kao što su dyne mastila i testovi za probijanje vode zastarjelima.
Testovi performansi čvrstoće ispituju samo uzorak materijala koji se obrađuje, povećavajući stopu otpada i ne dajući nikakve naznake kako stvoriti čvršću vezu.Kontaktni uglovi, kada se koriste u celoj proizvodnoj liniji, mogu ukazivati na tačno gde proces zahteva podešavanje, i mogu pružiti uvid u to šta treba podesiti i u kojoj meri.
3- Zašto koristiti lasersko čišćenje?
Bilo je mnogo sjajnih istraživanja o načinima na koje laserski površinski tretman poboljšava prianjanje.Na primjer,rad objavljen u Journal of Adhesionistražuje koliko se snaga zglobova povećava laserskim čišćenjem za razliku od tradicionalnih metoda.
“Eksperimentalni rezultati pokazuju da je površinska obrada predadhezijskim laserom značajno poboljšala otpornost na smicanje modificiranih epoksi spojenih aluminijskih uzoraka u usporedbi s neobrađenim i anodiziranim podlogama.Najbolji rezultati su postignuti s laserskom energijom od oko 0,2 J/Puls/cm2 gdje je otpornost na smicanje u jednom krugu poboljšana za 600-700% u odnosu na onu neobrađene Al legure, i za 40% u poređenju sa predobradom eloksiranjem hromnom kiselinom.
Način neuspjeha promijenio se iz adhezivnog u kohezivni kako se broj laserskih impulsa povećavao tokom tretmana.Potonji fenomen je u korelaciji s promjenama morfologije koje je otkriveno elektronskom mikroskopom i kemijskom modifikacijom kako je indicirano Augerovom i infracrvenom spektroskopijom.”
Još jedan zanimljiv efekat laserske ablacije je moć koju ima da stvori površinu koja se ne degradira tokom vremena.
Fortune Laserje obavio veliki posao istražujući kako lasersko čišćenje stupa u interakciju s površinama na neke iznenađujuće načine.Laserski tretman aluminijuma stvara sitne kratere na površini koji se tope i gotovo istovremeno stvrdnjavaju u mikro kristalni sloj na površini koji je čak otporniji na koroziju od samog aluminijuma.
Gledajući grafikon ispod, on pokazuje razliku između čvrstoće na smicanje veze koja koristi aluminijum koji je laserski tretiran i aluminijum koji je hemijski tretiran.Vremenom, kako su površine bile izložene vlažnom okruženju, sposobnost hemijski tretirane površine da se dobro veže značajno se smanjuje jer vlaga počinje da korodira površinu, dok površina tretirana laserom zadržava otpornost na koroziju nakon nekoliko nedelja izlaganja.
Vrijeme objave: 12.08.2022
