Ražotāji vienmēr meklē veidus, kā ražot izturīgākus, izturīgākus un uzticamākus produktus, tostarp autobūves un kosmosa nozarēs. Šajā nolūkā viņi bieži uzlabo un aizstāj materiālu sistēmas ar zemāka blīvuma, labākas temperatūras un korozijas izturības metāla sakausējumiem. Tas dod ražotājiem labāku pozīciju tirgū.
Patiesībā, tas ir tikai puse stāsta.
Vēl spēcīgāka stratēģiskā priekšrocība ir kvantificējama pārliecība par produkta izturību, ilgmūžību un uzticamību.
Vecāku materiālu nomaiņa pret izturīgākiem var būt labs sākums, taču tas prasa arī modernākus ražošanas procesus, kas balstās uz tīrāku un efektīvāku virsmas tīrīšanu, lai izveidotu izturīgas konstrukcijas. Metāliem, piemēram, alumīnija sakausējumiem, un progresīviem materiāliem, piemēram, oglekļa šķiedras polimēru kompozītmateriāliem, ko bieži izmanto automobiļu un kosmosa ražošanā, ir nepieciešama savienošana, lai samazinātu svaru – izmantojot stiprinājumus, konstrukcijai tiek pievienots svars – un lai izveidotu uzticamākus savienojumus.
Tradicionālās alumīnija apdares metodes ietver smilšu strūklu, šķīdinātāja noslaucīšanu, kam seko slīpēšana (izmantojot abrazīvu sūkli) vai anodēšana. Līmēšana paver durvis uz automatizētākiem procesiem, kuriem tradicionālās apdares nav saderīgas.
Anodēšana ir biežāk sastopama kosmosa lietojumprogrammās, kur šī dārgākā un stingrākā sagatavošanas metode tiek izmantota, lai atbilstu stingrām specifikācijām. Smilšu strūklas un manuālās abrazīvās apstrādes metožu raksturīgā mainība skaidri parāda, ka ir nepieciešams kontrolētāks process.
Lāzera tīrīšana jeb lāzera ablācija aizpilda šo procesa robu kā precīzāka, videi draudzīgāka, automatizētāka un efektīvāka metāla un kompozītmateriālu virsmu apstrādes metode tīrīšanai. Šo materiālu virsmās esošos piesārņojuma veidus var viegli noņemt ar lāzera apstrādi.
Tā kā lāzertīrīšana ir tik spēcīga, ir ļoti svarīgi precīzi zināt, kā tā ietekmē virsmu. Atšķirību starp pareizi apstrādātu virsmu un nepietiekami vai pārāk apstrādātu virsmu var būt ārkārtīgi grūti novērtēt. Izmantojot kvantitatīvās procesa verifikācijas tehnoloģiju, kas ir tikpat jutīga un precīza kā pats lāzera process, ražotāji var būt pārliecināti, ka viņu metāla un kompozītmateriālu virsmas ir pilnībā gatavas līmēšanai.
Šis Fortune lāzers sniegs jums detalizētu ieskatu lāzertīrīšanas izvēles iemeslos.
1 –Kas ir lāzertīrīšana?
Lāzerterapija ir ārkārtīgi precīza termiskās tīrīšanas metode, kas darbojas, noņemot (ablējot) sīkas materiāla virsmas daļiņas, izmantojot fokusētu, bieži pulsējošu lāzera staru. Lāzers apstaro virsmu, lai noņemtu atomus, un to var izmantot ārkārtīgi mazu, dziļu caurumu urbšanai ļoti cietos materiālos, veidojot plānas plēves vai nanodaļiņas uz virsmas.
Šis virsmas tīrīšanas process ir tik efektīvs, jo tas spēj iedarboties uz tik maziem piesārņotāju un atlikumu slāņiem. Alumīnija virsmas satur oksīdus un smēreļļas, kas ir kaitīgas līmes savienojumam, un kompozītmateriāli bieži vien saglabā veidņu atlieku atliekas un citus silikona piesārņotājus, kas nevar veidot spēcīgas ķīmiskās saites ar līmēm.
Kad līmi uzklāj uz virsmas ar kādu no šiem atlikumiem, tā mēģinās ķīmiski pielipt pie eļļām un silikona materiāla augšējos molekulārajos slāņos. Šīs saites ir ārkārtīgi vājas un neizbēgami sabojāsies vai nu veiktspējas testu, vai produkta lietošanas laikā. Kad savienojumi pārtrūkst vietā, kur saskaras virsma un līme vai pārklājums, to sauc par starpfāžu bojājumu. Kohēzijas bojājums pārlaiduma bīdes testā ir tad, kad plīsums notiek pašā līmē. Tas liecina par ļoti spēcīgu saiti un saliktu struktūru, kas ir elastīga un ilgstoša.
Šo lāzerapstrādāto kompozītmateriālu paraugu kohēzijas bojājums parāda līmi abās līmējamo materiālu pusēs.
Šo neapstrādāto kompozītmateriālu paraugu saskarnes bojājumi liecina, ka līme pielipa tikai pie vienas no pusēm un pilnībā atdalījās no otras.
Kohēzijas bojājumu gadījumā pastāv starpfāžu saite, kas nezaudē savu formu. Virsmas apstrādes mērķis ir modificēt virsmu, lai noņemtu piesārņotājus un izveidotu vai atklātu virsmu, kas spēs ķīmiski saplūst ar līmi, nodrošinot izturīgu un uzticamu saiti.
2- Kā zināt, vai ar lāzeru apstrādātā virsma ir gatava līmēšanai
Kontakta leņķa mērījumi, piemēram, tie, kas minēti IJAA rakstā, ko izmanto, lai izprastu apstrādes rezultātu degradāciju laika gaitā, ir ārkārtīgi labs veids, kā uzraudzīt un pārbaudīt lāzertīrīšanas procesus.
Kontakta leņķa mērījums ir jutīgs pret molekulārajām izmaiņām, kas notiek uz lāzera apstrādātās virsmas. Uz virsmas novietotā šķidruma piliena augstums pacelsies vai kritīsies tieši proporcionāli mikroskopiskā piesārņojuma daudzumam uz virsmas. Kontakta leņķa mērījumi ir nenovēršams adhēzijas indikators un var sniegt skaidrību un pārskatāmību par to, cik saskaņota ir apstrādes stiprība ar materiālu tīrīšanas vajadzībām.
Kontakta leņķa mērījumi lieliski korelē ar piesārņojuma līmeņa izmaiņām, kas noteiktas ar spektroskopijas metodēm. Lielākā daļa piesārņotāju precīzu mērījumu uz virsmām tiek veikti ar aprīkojumu, ko ražotāji nevar iegādāties un ko nevarētu izmantot uz reālām, faktiski ražotām detaļām.
Kontakta leņķa mērījumus var veikt tieši pirms un pēc apstrādes ražošanas līnijā arrokasgrāmatavaiautomatizēti mērīšanas rīkiTāpat kā lāzertīrīšana aizstāj novecojušas virsmas sagatavošanas metodes, pateicoties liela apjoma, augstas precizitātes ražošanas automatizācijas vajadzībām, saskares leņķa mērījumi padara novecojušus arī subjektīvus un neprecīzus virsmas kvalitātes testus, piemēram, dīna tintes un ūdens izturības testus.
Izturības pārbaudes pārbauda tikai apstrādājamo materiālu paraugu, palielinot brāķu daudzumu un nesniedzot nekādas norādes par to, kā izveidot spēcīgāku saiti. Kontakta leņķi, ja tos izmanto visā ražošanas līnijā, var precīzi norādīt, kur procesā ir nepieciešama pielāgošana, un var sniegt ieskatu par to, kas ir jāpielāgo un cik lielā mērā.
3- Kāpēc izmantot lāzertīrīšanu?
Ir veikti daudzi lieliski pētījumi par to, kā lāzera virsmas apstrāde uzlabo saķeri. Piemēram,raksts, kas publicēts žurnālā "Adhesion"pētīja, cik lielā mērā lāzertīrīšana uzlabo locītavu izturību, salīdzinot ar tradicionālajām metodēm.
“Eksperimentālie rezultāti liecina, ka iepriekšēja saķeres lāzera virsmas apstrāde ievērojami uzlaboja modificētu epoksīdsveķu saistvielu alumīnija paraugu bīdes izturību salīdzinājumā ar neapstrādātiem un anodētiem substrātiem. Vislabākie rezultāti tika iegūti ar lāzera enerģiju aptuveni 0,2 J/impulss/cm2, kur viena pārklājuma bīdes izturība uzlabojās par 600–700% salīdzinājumā ar neapstrādāta Al sakausējuma izturību un par 40% salīdzinājumā ar anodēšanas pirmapstrādi ar hromskābi.”
Apstrādes laikā palielinoties lāzera impulsu skaitam, bojājuma veids mainījās no adhezīva uz kohēziju. Pēdējā parādība ir korelēta ar morfoloģijas izmaiņām, ko atklāja elektronmikroskopija, un ķīmiskajām modifikācijām, ko norāda Augera un infrasarkanā spektroskopija.
Vēl viens interesants lāzera ablācijas efekts ir jauda, kas tai piemīt, lai radītu virsmu, kas laika gaitā nebojājas.
Laimes lāzersir paveicis lielisku darbu, pētot, kā lāzera tīrīšana pārsteidzošos veidos mijiedarbojas ar virsmām. Alumīnija lāzerapstrāde virsmā rada sīkus krāterus, kas kūst un gandrīz vienlaikus sacietē mikrokristāliskā slānī, kas ir vēl izturīgāks pret koroziju nekā pats alumīnijs.
Aplūkojot zemāk redzamo diagrammu, ir redzama atšķirība starp bīdes stiprību, izmantojot ar lāzeru apstrādātu alumīniju un ķīmiski apstrādātu alumīniju. Laika gaitā, virsmām nonākot mitrā vidē, ķīmiski apstrādātās virsmas spēja labi sasaistīties ievērojami samazinās, jo mitrums sāk korodēt virsmu, savukārt ar lāzeru apstrādātā virsma saglabā savu izturību pret koroziju pēc vairāku nedēļu iedarbības.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 12. augusts
