יצרנים תמיד מחפשים לייצר מוצרים חזקים יותר, עמידים יותר ואמינים יותר, כמו גם במגזרי הרכב והחלל. במסגרת זו, הם משדרגים ומחליפים לעתים קרובות מערכות חומרים בסגסוגות מתכת בעלות צפיפות נמוכה יותר, עמידות טובה יותר בפני טמפרטורה וקורוזיה. זה נותן ליצרנים דריסת רגל טובה יותר בשוק.
למעשה, זה רק חצי מהסיפור.
יתרון אסטרטגי חזק אף יותר הוא ודאות כמותית לגבי חוזקו, עמידותו ואמינותו של מוצר.
החלפת חומרים ישנים יותר בחומרים חזקים יותר יכולה להיות התחלה טובה, אך היא דורשת גם תהליכי ייצור מתקדמים יותר המסתמכים על ניקוי משטחים נקי ויעיל יותר כדי ליצור מבנים חזקים. מתכות כמו סגסוגות אלומיניום וחומרים מתקדמים כמו חומרים מרוכבים מפולימרים מסיבי פחמן, המשמשים לעתים קרובות בייצור רכב וחלל, דורשים הדבקה כדי להפחית משקל - כאשר משתמשים בחומרים מהדקים, מתווסף משקל למבנה - וליצור חיבורים אמינים יותר.
טכניקות גימור מסורתיות של אלומיניום כוללות התזת חול, ניגוב בממס, ולאחר מכן ליטוש (באמצעות כרית קרצוף) או אנודייז. הדבקה באמצעות דבק פותחת את הדלת לתהליכים אוטומטיים יותר שעבורם גימורים מסורתיים אינם תואמים.
אנודיזציה נפוצה יותר ביישומי תעופה וחלל, שבהם נעשה שימוש בהכנה יקרה וקפדנית יותר זו כדי לעמוד במפרטים מחמירים. השונות הטבועה בטכניקות התזת חול ושחיקה ידנית מראה בבירור שתהליך מבוקר יותר הוא הכרחי.
ניקוי בלייזר או אבלציה בלייזר ממלאים את פער התהליך הזה כשיטה מדויקת, ידידותית לסביבה, אוטומטית ויעילה יותר לטיפול במשטחי מתכת ומרוכבים לצורך ניקוי. סוגי הזיהום הנמצאים על פני השטח של חומרים אלה מוסרים בקלות על ידי עיבוד בלייזר.
מכיוון שניקוי לייזר הוא כה עוצמתי, חשוב לדעת בדיוק כיצד הוא משפיע על המשטח שלכם. ההבדל בין משטח שטופל כראוי לבין משטח שטופל פחות או יותר יכול להיות קשה ביותר להערכת. עם טכנולוגיית אימות תהליכים כמותי רגישה ומדויקת כמו תהליך הלייזר עצמו, יצרנים יכולים להיות בטוחים שמשטחי המתכת והמרוכבים שלהם מוכנים לחלוטין להדבקה.
לייזר Fortune הבא ייתן לכם מבוא מפורט לסיבות לבחירת ניקוי לייזר.
1 –מהו ניקוי לייזר?
טיפול בלייזר הוא טכניקת ניקוי תרמית מדויקת ביותר, הפועלת על ידי הסרה (אבלציה) של שברים זעירים מפני השטח של חומר באמצעות קרן לייזר ממוקדת, שלעתים קרובות פועלת בפעימות. הלייזר מקרין את פני השטח כדי להסיר אטומים וניתן להשתמש בו לקידוח חורים קטנים ועמוקים ביותר דרך חומרים קשים מאוד, תוך יצירת שכבות דקות או ננו-חלקיקים על פני השטח.
תהליך ניקוי משטחים זה כה יעיל בשל יכולתו למקד שכבות קטנות כל כך של מזהמים ושאריות. משטחי אלומיניום מכילים תחמוצות ושמני סיכה המזיקים לחיבור הדבק, וחומרים מרוכבים לעיתים קרובות שומרים על שאריות של חומרי שחרור עובש ומזהמי סיליקון אחרים שאינם יכולים ליצור קשרים כימיים חזקים עם דבקים.
כאשר דבק מוחל על משטח שבו נמצאת אחת משאריות אלו, הוא ינסה להידבק כימית לשמנים ולסיליקון בשכבות המולקולריות העליונות של החומר. קשרים אלה חלשים ביותר וייכשלו בהכרח במהלך בדיקות ביצועים או במהלך השימוש במוצר. כאשר חיבורים נשברים בנקודה שבה המשטח והדבק או הציפוי נפגשים, זה נקרא כשל ממשק. כשל קוהזיבי במהלך בדיקת גזירה בחפיפה הוא כאשר השבר מתרחש בתוך הדבק עצמו. זה מעיד על קשר חזק מאוד ומבנה מורכב שהוא גמיש ועמיד לאורך זמן.
כשל קוהזיבי של דגימות מרוכבות אלו שטופלו בלייזר מראה את הדבק משני צידי החומרים המודבקים.
כשל ממשק הפנים של דגימות מרוכבות אלו שלא טופלו מראה שהדבק נדבק רק לצד אחד והשתחרר לחלוטין מהצד השני.
כאשר יש כשל קוהזיבי, יש קשר בין-פני שאינו משתחרר סתם כך. טיפולי שטח נועדו לשנות את פני השטח כדי להסיר מזהמים וליצור או לחשוף משטח שיוכל להתמזג כימית עם הדבק לקשרים עמידים ואמינים.
2כיצד לדעת אם המשטח שטופל בלייזר שלך מוכן להדבקה
מדידות זווית מגע, כמו אלו שהוזכרו במאמר של IJAA המשמשות להבנת ההידרדרות של טיפולים לאורך זמן, הן דרך טובה במיוחד לניטור ואימות תהליכי ניקוי בלייזר.
מדידת זווית מגע רגישה לשינויים המולקולריים המתרחשים על פני השטח המטופלים בלייזר. טיפת הנוזל המונחת על פני השטח תעלה או תרד ביחס מדויק לכמות הזיהום המיקרוסקופי על פני השטח. מדידות זווית מגע הן אינדיקטור בלתי פוסק להידבקות ויכולות לספק בהירות וראות לגבי מידת ההתאמה בין חוזק הטיפול לצורכי הניקוי של החומרים.
מדידות זווית מגע מתואמות יפה עם השינויים ברמות המזהמים הנקלטים בשיטות ספקטרוסקופיה. רוב המדידות המדויקות של מזהמים על משטחים נעשות באמצעות ציוד שאינו בר ביצוע עבור יצרנים ואי אפשר להשתמש בו בכל מקרה על חלקים אמיתיים המיוצרים בפועל.
ניתן לבצע מדידות זווית מגע מיד לפני ואחרי הטיפול בקו הייצור בעזרתיָדָנִיאוֹכלי מדידה אוטומטייםכשם שניקוי לייזר מחליף שיטות הכנת משטחים מיושנות עקב צורכי האוטומציה של ייצור בנפח גבוה ובדיוק גבוה, מדידות זווית מגע הופכות גם בדיקות איכות משטח סובייקטיביות ולא מדויקות כמו דיו דיין ובדיקות שבירת מים למיושנות.
בדיקות ביצועי חוזק בוחנות רק מדגם של החומרים המעובדים, מה שמוסיף לקצב הגרוטאות ואינו נותן שום אינדיקציה כיצד ליצור קשר חזק יותר. זוויות מגע, כאשר משתמשים בהן לאורך כל קו הייצור, יכולות להצביע בדיוק היכן התהליך דורש כוונון, ויכולות לספק תובנות לגבי מה שצריך לכוונן ובאיזו מידה.
3למה להשתמש בניקוי לייזר?
נערכו מחקרים רבים ומועילים על הדרכים בהן טיפול משטחי לייזר משפר את ההידבקות. לדוגמה,מאמר שפורסם בכתב העת Journal of Adhesionבחנו עד כמה חוזק המפרקים משפר את הודות לניקוי לייזר בניגוד לשיטות המסורתיות.
"תוצאות ניסוי מצביעות על כך שטיפול פני שטח בלייזר טרום-הידבקות שיפר משמעותית את חוזק הגזירה של דגימות אלומיניום מודבקות באפוקסי מעובד בהשוואה למצעים לא מטופלים ואנודייזים. התוצאות הטובות ביותר התקבלו עם אנרגיית לייזר של כ-0.2 ג'אול/פולס/ס"מ רבוע, כאשר חוזק הגזירה בסיבוב יחיד שופר ב-600-700% בהשוואה לזה של סגסוגת אלומיניום לא מטופלת, וב-40% בהשוואה לטיפול מקדים באנודייזציה של חומצה כרומית."
אופן הכשל השתנה ממצב דבק למצב קוהזיבי ככל שמספר פולסי הלייזר גדל במהלך הטיפול. תופעה זו נקשרה לשינויים מורפולוגיים כפי שנחשפו על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים, ולשינויים כימיים כפי שצוינו על ידי ספקטרוסקופיית אוגר ואינפרא אדום.
השפעה מעניינת נוספת של אבלציה בלייזר היא הכוח שיש לה ליצור משטח שאינו מתכלה עם הזמן.
לייזר פורצ'ןעשתה עבודה נהדרת בחינה של האופן שבו ניקוי לייזר משפיע על משטחים בדרכים מפתיעות. טיפול בלייזר באלומיניום יוצר מכתשים זעירים על פני השטח אשר נמסים וכמעט בו זמנית מתמצקים לשכבה מיקרו-גבישית על פני השטח, עמידה אף יותר בפני קורוזיה מאשר האלומיניום עצמו.
התבוננות בטבלה למטה מראה את ההבדל בין חוזק הגזירה של חיבור באמצעות אלומיניום שטופל בלייזר לבין אלומיניום שטופל כימית. עם הזמן, ככל שהמשטחים נחשפים לסביבה לחה, יכולתם של המשטח שטופל כימית להיקשר היטב פוחתת משמעותית מכיוון שהלחות מתחילה לשחוק את המשטח, בעוד שהמשטח שטופל בלייזר שומר על עמידותו בפני קורוזיה לאחר שבועות של חשיפה.
זמן פרסום: 12 באוגוסט 2022
