A gyártók mindig arra törekednek, hogy erősebb, tartósabb és megbízhatóbb termékeket készítsenek, valamint az autóiparban és a repülőgépiparban.Ennek érdekében gyakran korszerűsítik és cserélik le az anyagrendszereket kisebb sűrűségű, jobb hőmérsékletű és korrózióálló fémötvözetekre.Ezzel a gyártók jobban megveszik a lábukat a piacon.
Valójában ez csak a történet fele.
Még erősebb stratégiai előny a termék erősségére, tartósságára és megbízhatóságára vonatkozó számszerűsíthető bizonyosság.
A régebbi anyagok cseréje erősebbre jó kezdet lehet, de fejlettebb gyártási folyamatokat is igényel, amelyek tisztább és hatékonyabb felülettisztításon alapulnak az erős szerkezetek létrehozásához.A fémek, például az alumíniumötvözetek és a fejlett anyagok, például a szénszálas polimer kompozitok, amelyeket gyakran használnak az autóiparban és a repülőgépgyártásban, ragasztást igényelnek a súly csökkentése érdekében – kötőelemek használatakor súlyt adnak a szerkezethez – és megbízhatóbb kötések létrehozásához.
A hagyományos alumínium megmunkálási technikák közé tartozik a homokfúvás, az oldószeres törlés, majd a köszörülés (súrolólappal) vagy az eloxálás.Az öntapadó ragasztás olyan automatizáltabb folyamatok előtt nyitja meg a kaput, amelyekkel a hagyományos felületkezelés nem kompatibilis.
Az eloxálás gyakoribb az űrhajózási alkalmazásokban, ahol ezt a drágább és szigorúbb készítményt alkalmazzák a szigorú előírásoknak való megfelelés érdekében.A homokfúvás és a kézi csiszolási technikák inherens változatossága világosan mutatja, hogy célszerű egy ellenőrzöttebb folyamat.
A lézeres tisztítás vagy lézeres abláció ezt a folyamathézagot pótolja, mint pontosabb, környezetbarátabb, automatizálható és hatékonyabb módszer a fém- és kompozit felületek tisztítására.Az ezen anyagok felületén található szennyeződések lézeres megmunkálással könnyen eltávolíthatók.
Mivel a lézeres tisztítás nagyon erős, nagyon fontos tudni, hogy pontosan hogyan hat a felületére.Rendkívül nehéz felmérni a különbséget a megfelelően kezelt felület és az alul- vagy túlkezelt felület között.A kvantitatív folyamatellenőrzési technológia olyan érzékeny és precíz, mint maga a lézeres eljárás, a gyártók biztosak lehetnek abban, hogy fém- és kompozit felületeik teljesen készen állnak a ragasztásra.
Az alábbi Fortune lézer részletesen bemutatja a lézeres tisztítást választandó okokat.
1 –Mi az a lézeres tisztítás?
A lézeres kezelés egy rendkívül precíz, termikus tisztítási technika, amely egy fókuszált, gyakran impulzusos lézersugárral eltávolítja (ablációja) az anyag felületének apró töredékeit.A lézer besugározza a felületet az atomok eltávolítására, és rendkívül kicsi, mély lyukak fúrására használható nagyon kemény anyagokon keresztül, vékony filmeket vagy nanorészecskéket hozva létre a felületen.
Ez a felülettisztítási eljárás azért olyan hatékony, mert képes ilyen kis szennyeződés- és maradványrétegeket is megcélozni.Az alumínium felületek oxidokat és kenőolajokat tartalmaznak, amelyek károsak a ragasztós kötésre, a kompozitok pedig gyakran visszatartják a visszamaradt penészesedéseket és egyéb szilikon szennyeződéseket, amelyek nem tudnak erős kémiai kötést kialakítani a ragasztókkal.
Ha egy ragasztót olyan felületre visznek fel, amelyen ezen maradékok valamelyike van jelen, az megpróbál kémiailag tapadni az olajokhoz és a szilikonhoz az anyag felső néhány molekularétegében.Ezek a kötések rendkívül gyengék, és elkerülhetetlenül meghibásodnak akár a teljesítménytesztek, akár a termék használata során.Ha a hézagok eltörnek azon a ponton, ahol a felület és a ragasztó vagy bevonat találkozik, ezt határfelületi hibának nevezzük.A kohéziós meghibásodás a lapnyírási vizsgálat során az, amikor a törés magában a ragasztóban történik.Ez egy nagyon erős kötést és egy összeszerelt szerkezetet jelez, amely rugalmas és hosszú élettartamú.
Ezeknek a lézerrel kezelt összetett mintáknak a kohéziós meghibásodása azt mutatja, hogy a ragasztóanyag a ragasztott anyagok mindkét oldalán található.
A nem kezelt összetett minták felületi meghibásodása azt mutatja, hogy a ragasztó csak az egyik oldalra tapadt, és teljesen elengedte a másikat.
Ha összetartó kudarcot szenved, akkor olyan határfelületi kötés alakul ki, amely nem enged el semmiért.A felületkezelések célja a felület módosítása a szennyeződések eltávolítása érdekében, és olyan felület létrehozása vagy felfedése, amely kémiailag összeolvad a ragasztóval a tartós és megbízható kötés érdekében.
2- Honnan tudhatja, hogy lézerrel kezelt felülete készen áll-e a tapadásra
Az érintkezési szög mérése, mint amilyeneket az IJAA dokumentumban is említettek, hogy megértsék a kezelések túlóráinak leromlását, kivételesen jó módszer a lézeres tisztítási folyamatok nyomon követésére és ellenőrzésére.
Az érintkezési szög mérése érzékeny a lézerrel kezelt felületen fellépő molekuláris változásokra.A felületre helyezett folyadékcsepp pontosan a felületen lévő mikroszkopikus szennyeződés mennyiségéhez képest emelkedik vagy süllyed.Az érintkezési szög mérése a tapadás könyörtelen mutatója, és egyértelműséget és láthatóságot nyújthat arról, hogy a kezelés erőssége mennyire igazodik az anyagok tisztítási igényeihez.
Az érintkezési szög mérései szépen korrelálnak a spektroszkópiai módszerekkel felvett szennyezőanyagszint-változásokkal.A felületeken lévő szennyeződések precíziós mérését olyan berendezésekkel végzik, amelyeket a gyártók nem tudnak megvásárolni, és amelyeket egyébként sem lehetne felhasználni a ténylegesen gyártott alkatrészeken.
Az érintkezési szög mérése közvetlenül a kezelés előtt és után végezhető el a gyártósoronkézikönyvvagyautomatizált mérőeszközök.Ahogy a lézeres tisztítás felváltja az elavult felület-előkészítési módszereket a nagy volumenű, nagy pontosságú gyártás automatizálási igénye miatt, az érintkezési szög mérése is elavulttá teszi az olyan szubjektív és pontatlan felületminőségi vizsgálatokat, mint a dyne festékek és a víztöréstesztek.
A szilárdsági tesztek csak egy mintát vizsgálnak meg a feldolgozott anyagokból, hozzáadva a selejt arányát, és nem adnak jelzést arra vonatkozóan, hogyan lehet erősebb kötést létrehozni.Az érintkezési szögek, ha a gyártósoron keresztül alkalmazzák, pontosan rámutathatnak arra, hogy a folyamat hol igényel finomítást, és betekintést nyújthat abba, hogy mit és milyen mértékben kell módosítani.
3- Miért érdemes lézeres tisztítást használni?
Rengeteg nagy kutatás folyt arra vonatkozóan, hogy a lézeres felületkezelés hogyan javítja a tapadást.Például,a Journal of Adhesion folyóiratban megjelent cikkfeltárta, hogy a lézeres tisztítás mennyivel növeli az ízületi szilárdságot a hagyományos módszerekkel szemben.
„A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy az előadhéziós lézeres felületkezelés jelentősen javította a módosított epoxi kötésű alumínium minták nyírószilárdságát a kezeletlen és eloxált szubsztrátumokhoz képest.A legjobb eredményeket körülbelül 0,2 J/impulzus/cm2 lézerenergiával értek el, ahol az egylapos nyírószilárdság 600-700%-kal javult a kezeletlen Al-ötvözethez képest, és 40%-kal a krómsavas eloxálásos előkezeléshez képest.
A meghibásodás módja adhezívről kohéziósra változott, mivel a lézerimpulzusok száma nőtt a kezelés során.Ez utóbbi jelenséget az elektronmikroszkóppal kimutatott morfológiai változásokkal, valamint az Auger- és infravörös spektroszkópia által kimutatott kémiai módosulásokkal korrelálták.
A lézeres abláció másik érdekes hatása az, hogy olyan felületet hoz létre, amely nem romlik az idő múlásával.
Fortune Lasernagyszerű munkát végzett annak vizsgálatával, hogy a lézeres tisztítás milyen meglepő módon kölcsönhatásba lép a felületekkel.Az alumínium lézeres kezelése apró krátereket hoz létre a felületen, amelyek megolvadnak és szinte egyszerre szilárdulnak meg mikrokristályos réteggé a felületen, amely még az alumíniumnál is korrózióállóbb.
Az alábbi diagramon látható a különbség a lézerrel kezelt alumínium és a kémiailag kezelt alumínium nyírószilárdsága között.Az idő múlásával, mivel a felületek nedves környezetnek voltak kitéve, a kémiailag kezelt felület jó tapadási képessége jelentősen csökken, mert a nedvesség elkezdi korrodálni a felületet, míg a lézerrel kezelt felület többhetes expozíció után is megőrzi korrózióállóságát.
Feladás időpontja: 2022. augusztus 12
