Perché scegliere la pulizia laser?

I produttori cercano sempre di realizzare prodotti più resistenti, più durevoli e più affidabili, così come nei settori automobilistico e aerospaziale.In questa ricerca, spesso aggiornano e sostituiscono i sistemi di materiali con leghe metalliche a densità inferiore, migliore temperatura e resistenza alla corrosione.Ciò offre ai produttori un punto d'appoggio migliore nel mercato.

In realtà, questa è solo metà della storia.
Un vantaggio strategico ancora più forte è la certezza quantificabile sulla forza, la durata e l'affidabilità di un prodotto.
Sostituire i materiali più vecchi con quelli più resistenti può essere un buon inizio, ma richiede anche processi di produzione più avanzati che si basano su una pulizia delle superfici più pulita ed efficiente per creare strutture resistenti.Metalli come le leghe di alluminio e materiali avanzati come i compositi polimerici in fibra di carbonio, spesso utilizzati nella produzione automobilistica e aerospaziale, richiedono l'incollaggio per ridurre il peso (quando si utilizzano dispositivi di fissaggio, il peso viene aggiunto alla struttura) e per creare giunti più affidabili.
Le tecniche tradizionali di finitura dell'alluminio includono la sabbiatura, la pulitura con solvente, seguita dalla molatura (utilizzando una spugna abrasiva) o dall'anodizzazione.L'incollaggio adesivo apre la porta a processi più automatizzati per i quali le finiture tradizionali non sono compatibili.
L'anodizzazione è più comune nelle applicazioni aerospaziali in cui questa preparazione più costosa e più rigorosa viene utilizzata per soddisfare specifiche rigorose.La variabilità intrinseca delle tecniche di sabbiatura e abrasione manuale mostra chiaramente che è necessario un processo più controllato.
La pulizia laser o l'ablazione laser colma questa lacuna di processo come metodo più preciso, ecologico, automatizzabile ed efficiente per trattare le superfici metalliche e composite per la pulizia.I tipi di contaminazione presenti sulla superficie di questi materiali sono facilmente rimossi dalla lavorazione laser.
Poiché la pulizia laser è così potente, è fondamentale sapere esattamente come influisce sulla superficie.La differenza tra una superficie adeguatamente trattata e una superficie sotto o sovratrattata può essere estremamente difficile da valutare.Con una tecnologia di verifica quantitativa del processo sensibile e precisa come il processo laser stesso, i produttori possono essere certi che le loro superfici metalliche e composite siano completamente pronte per l'incollaggio.

Il seguente laser Fortune ti fornirà un'introduzione dettagliata ai motivi per scegliere la pulizia laser.

1 –Che cos'è la pulizia laser?
Il trattamento laser è una tecnica di pulizia termica estremamente precisa che funziona rimuovendo (ablazione) minuscole frazioni di una superficie del materiale attraverso un raggio laser focalizzato, spesso pulsato.Il laser irradia la superficie per rimuovere gli atomi e può essere utilizzato per praticare fori estremamente piccoli e profondi attraverso materiali molto duri, producendo film sottili o nanoparticelle su una superficie.

Questo processo di pulizia delle superfici è così efficace grazie alla sua capacità di colpire strati così piccoli di contaminanti e residui.Le superfici in alluminio contengono ossidi e oli lubrificanti che sono dannosi per la giunzione dell'adesivo e spesso i compositi trattengono residui di distacchi da muffe e altri contaminanti siliconici che non possono formare forti legami chimici con gli adesivi.
Quando un adesivo viene applicato su una superficie con uno di questi residui presenti, tenterà di aderire chimicamente agli oli e al silicone nei pochi strati molecolari superiori del materiale.Questi legami sono estremamente deboli e inevitabilmente falliranno durante i test delle prestazioni o durante l'uso del prodotto.Quando i giunti si rompono nel punto in cui la superficie e l'adesivo o il rivestimento si incontrano, si parla di cedimento interfacciale.La rottura coesiva durante il test di taglio a sovrapposizione si verifica quando la rottura avviene all'interno dell'adesivo stesso.Ciò è indicativo di un legame molto forte e di una struttura assemblata resistente e duratura.

Il cedimento coesivo di questi campioni compositi che sono stati trattati con il laser mostra l'adesivo su entrambi i lati dei materiali che vengono incollati.

Il fallimento interfacciale di questi campioni compositi che non sono stati trattati mostra che l'adesivo si è attaccato solo a uno dei lati e ha lasciato andare completamente l'altro.
Quando hai un fallimento coesivo, hai un legame interfacciale che non si lascia andare per niente.I trattamenti superficiali mirano a modificare la superficie per rimuovere i contaminanti e creare o rivelare una superficie che sarà in grado di fondersi chimicamente con l'adesivo per legami durevoli e affidabili.
 
2- Come sapere se la superficie trattata con il laser è pronta per l'adesione
Le misurazioni dell'angolo di contatto, come quelle menzionate nel documento IJAA utilizzate per comprendere il degrado dei trattamenti straordinari, sono un modo eccezionalmente valido per monitorare e verificare i processi di pulizia laser.
Una misurazione dell'angolo di contatto è sensibile ai cambiamenti molecolari che si verificano su una superficie trattata con il laser.La goccia di liquido depositata sulla superficie salirà o scenderà in relazione esatta alla quantità di contaminazione microscopica sulla superficie.Le misurazioni dell'angolo di contatto sono un indicatore inesorabile dell'adesione e possono offrire chiarezza e visibilità su quanto la forza del trattamento sia allineata con le esigenze di pulizia dei materiali.
Le misurazioni dell'angolo di contatto si correlano magnificamente con i cambiamenti nei livelli di contaminanti rilevati dai metodi spettroscopici.La maggior parte delle misurazioni di precisione dei contaminanti sulle superfici vengono eseguite con apparecchiature che non è fattibile per i produttori acquistare e che non potrebbero comunque essere utilizzate su parti reali effettivamente prodotte.
Le misurazioni dell'angolo di contatto possono essere eseguite immediatamente prima e dopo il trattamento sulla linea di produzione conManualeostrumenti di misurazione automatizzati.Proprio come la pulizia laser sostituisce i metodi di preparazione della superficie obsoleti a causa delle esigenze di automazione della produzione ad alto volume e ad alta precisione, le misurazioni dell'angolo di contatto rendono obsoleti anche i test di qualità della superficie soggettivi e imprecisi come gli inchiostri dyne e i test di rottura dell'acqua.
I test delle prestazioni di resistenza esaminano solo un campione dei materiali in lavorazione, aggiungendo al tasso di scarto e non fornendo alcuna indicazione su come creare un legame più forte.Gli angoli di contatto, se impiegati in una linea di produzione, possono indicare esattamente dove il processo richiede modifiche e possono fornire informazioni su ciò che deve essere ottimizzato e in quale misura.

3- Perché utilizzare la pulizia laser?
Sono state condotte molte ottime ricerche sui modi in cui il trattamento laser della superficie migliora l'adesione.Ad esempio,un articolo pubblicato sul Journal of Adhesionesplorato quanta forza articolare è migliorata dalla pulizia laser rispetto ai metodi tradizionali.
“I risultati sperimentali indicano che il trattamento superficiale laser di preadesione ha migliorato significativamente la resistenza al taglio dei campioni di alluminio con legame epossidico modificato rispetto ai substrati non trattati e anodizzati.I migliori risultati sono stati ottenuti con un'energia laser di circa 0,2 J/Pulse/cm2 dove la resistenza al taglio a sovrapposizione singola è stata migliorata del 600-700% rispetto a quella della lega di Al non trattata e del 40% rispetto al pretrattamento di anodizzazione con acido cromico.

La modalità di cedimento è cambiata da adesivo a coesivo con l'aumentare del numero di impulsi laser durante il trattamento.Quest'ultimo fenomeno è stato correlato con i cambiamenti morfologici come rivelato dalla microscopia elettronica e la modificazione chimica come indicato da Auger e dalla spettroscopia infrarossa.
Un altro effetto interessante dell'ablazione laser è il potere che ha di creare una superficie che non si degrada nel tempo.
Laser della fortunaha svolto un ottimo lavoro esaminando come la pulizia laser interagisce con le superfici in modi sorprendenti.Il trattamento laser dell'alluminio crea minuscoli crateri sulla superficie che si sciolgono e quasi contemporaneamente si solidificano in uno strato microcristallino sulla superficie che è ancora più resistente alla corrosione dell'alluminio stesso.

Guardando il grafico qui sotto, mostra la differenza tra la resistenza al taglio di un legame che utilizza alluminio che è stato trattato al laser e alluminio che è stato trattato chimicamente.Nel tempo, poiché le superfici sono state esposte ad un ambiente umido, la capacità della superficie trattata chimicamente di aderire bene diminuisce in modo significativo perché l'umidità inizia a corrodere la superficie, mentre la superficie trattata al laser mantiene la sua resistenza alla corrosione dopo settimane di esposizione.

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