Producenci zawsze starają się wytwarzać produkty, które są mocniejsze, trwalsze i bardziej niezawodne, jak również w sektorach motoryzacyjnym i lotniczym.W tym dążeniu często ulepszają i zastępują systemy materiałowe stopami metali o niższej gęstości, lepszej temperaturze i odporności na korozję.Daje to producentom lepszą pozycję na rynku.
Właściwie to tylko połowa historii.
Jeszcze silniejszą przewagą strategiczną jest wymierna pewność co do wytrzymałości, trwałości i niezawodności produktu.
Zamiana starszych materiałów na mocniejsze może być dobrym początkiem, ale wymaga również bardziej zaawansowanych procesów produkcyjnych, które polegają na czystszym i wydajniejszym czyszczeniu powierzchni w celu stworzenia mocnych konstrukcji.Metale, takie jak stopy aluminium i zaawansowane materiały, takie jak kompozyty polimerowe z włóknem węglowym, często stosowane w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, wymagają łączenia w celu zmniejszenia masy — w przypadku stosowania elementów złącznych zwiększa się ciężar konstrukcji — i stworzenia bardziej niezawodnych połączeń.
Tradycyjne techniki wykańczania aluminium obejmują piaskowanie, wycieranie rozpuszczalnikiem, a następnie szlifowanie (przy użyciu gąbki do szorowania) lub anodowanie.Klejenie otwiera drzwi do bardziej zautomatyzowanych procesów, dla których tradycyjne wykończenia nie są kompatybilne.
Anodowanie jest bardziej powszechne w zastosowaniach lotniczych, gdzie to droższe i bardziej rygorystyczne przygotowanie jest stosowane w celu spełnienia rygorystycznych specyfikacji.Nieodłączna zmienność technik piaskowania i ręcznego ścierania wyraźnie pokazuje, że bardziej kontrolowany proces jest w porządku.
Czyszczenie laserowe lub ablacja laserowa wypełnia tę lukę procesową jako bardziej precyzyjna, przyjazna dla środowiska, zautomatyzowana i wydajna metoda obróbki powierzchni metalowych i kompozytowych do czyszczenia.Rodzaje zanieczyszczeń występujących na powierzchni tych materiałów można łatwo usunąć za pomocą obróbki laserowej.
Ponieważ czyszczenie laserowe jest tak potężne, bardzo ważne jest, aby dokładnie wiedzieć, jak wpływa na powierzchnię.Różnica między właściwie obrobioną powierzchnią a niedostatecznie lub nadmiernie obrobioną powierzchnią może być niezwykle trudna do oszacowania.Dzięki technologii ilościowej weryfikacji procesu, tak czułej i precyzyjnej jak sam proces laserowy, producenci mogą być pewni, że ich powierzchnie metalowe i kompozytowe są w pełni gotowe do klejenia.
Poniższy laser Fortune zawiera szczegółowe wprowadzenie do powodów, dla których warto wybrać czyszczenie laserowe.
1 –Co to jest czyszczenie laserowe?
Obróbka laserowa to niezwykle precyzyjna technika czyszczenia termicznego, która polega na usuwaniu (ablacji) drobnych frakcji powierzchni materiału za pomocą skupionej, często pulsacyjnej wiązki laserowej.Laser naświetla powierzchnię w celu usunięcia atomów i może być używany do wiercenia bardzo małych, głębokich otworów w bardzo twardych materiałach, tworząc cienkie warstwy lub nanocząsteczki na powierzchni.
Ten proces czyszczenia powierzchni jest tak skuteczny ze względu na jego zdolność do zwalczania tak małych warstw zanieczyszczeń i pozostałości.Powierzchnie aluminiowe zawierają tlenki i oleje smarowe, które są szkodliwe dla łączenia klejowego, a kompozyty często zatrzymują resztki wyprasek z formy i inne zanieczyszczenia silikonowe, które nie mogą tworzyć silnych wiązań chemicznych z klejami.
Gdy klej zostanie nałożony na powierzchnię zawierającą jedną z tych pozostałości, będzie próbował chemicznie przylegać do olejów i silikonu na kilku górnych warstwach molekularnych materiału.Wiązania te są wyjątkowo słabe i nieuchronnie zawiodą podczas testów wydajności lub podczas użytkowania produktu.Kiedy połączenia pękają w miejscu styku powierzchni i kleju lub powłoki, nazywa się to uszkodzeniem międzyfazowym.Zniszczenie spoistości podczas testu ścinania na zakładkę ma miejsce, gdy pęknięcie następuje w samym kleju.Wskazuje to na bardzo silne wiązanie i zmontowaną strukturę, która jest sprężysta i trwała.
Zniszczenie kohezyjne tych próbek kompozytowych, które zostały poddane obróbce laserowej, pokazuje klej po obu stronach łączonych materiałów.
Uszkodzenie powierzchni międzyfazowej tych próbek kompozytowych, które nie zostały poddane obróbce, pokazuje, że klej przylgnął tylko do jednej ze stron i całkowicie puścił drugą.
Kiedy masz spójną awarię, masz międzyfazową więź, która nie odpuszcza bez powodu.Obróbka powierzchni ma na celu modyfikację powierzchni w celu usunięcia zanieczyszczeń i stworzenia lub odsłonięcia powierzchni, która będzie mogła chemicznie łączyć się z klejem w celu uzyskania trwałych i niezawodnych połączeń.
2- Jak sprawdzić, czy powierzchnia po obróbce laserowej jest gotowa do klejenia
Pomiary kąta zwilżania, takie jak te wymienione w artykule IJAA, wykorzystywane do zrozumienia degradacji zabiegów w miarę upływu czasu, są wyjątkowo dobrym sposobem monitorowania i weryfikacji procesów czyszczenia laserowego.
Pomiar kąta zwilżania jest czuły na zmiany molekularne zachodzące na powierzchni poddawanej obróbce laserowej.Kropla cieczy umieszczona na powierzchni będzie się podnosić lub opadać dokładnie w zależności od ilości mikroskopijnych zanieczyszczeń na powierzchni.Pomiary kąta zwilżania są nieustępliwym wskaźnikiem przyczepności i mogą zapewnić przejrzystość i widoczność tego, w jakim stopniu siła obróbki jest dostosowana do potrzeb czyszczenia materiałów.
Pomiary kąta zwilżania doskonale korelują ze zmianami poziomu zanieczyszczeń wykrytymi metodami spektroskopowymi.Większość precyzyjnych pomiarów zanieczyszczeń na powierzchniach jest wykonywana za pomocą sprzętu, którego producenci nie mogą kupić i którego i tak nie można zastosować na rzeczywistych częściach faktycznie produkowanych.
Pomiary kąta zwilżania można wykonać bezpośrednio przed i po obróbce na linii produkcyjnejpodręczniklubzautomatyzowane narzędzia pomiarowe.Tak jak czyszczenie laserowe zastępuje przestarzałe metody przygotowania powierzchni ze względu na potrzeby automatyzacji produkcji wielkoseryjnej i precyzyjnej, pomiary kąta zwilżania sprawiają, że subiektywne i nieprecyzyjne testy jakości powierzchni, takie jak testy farb dyne i testy pękania wody, stają się przestarzałe.
Testy wytrzymałościowe badają tylko próbkę przetwarzanych materiałów, zwiększając odsetek odpadów i nie dając żadnych wskazówek, jak stworzyć silniejsze wiązanie.Kąty zwilżania, stosowane na całej linii produkcyjnej, mogą wskazywać dokładnie, gdzie proces wymaga dostrojenia, i mogą zapewnić wgląd w to, co należy ulepszyć iw jakim stopniu.
3- Dlaczego warto używać czyszczenia laserowego?
Przeprowadzono wiele wspaniałych badań nad sposobami, w jakie laserowa obróbka powierzchni poprawia przyczepność.Na przykład,artykuł opublikowany w Journal of Adhesionzbadali, jak bardzo wytrzymałość stawów zwiększa się dzięki czyszczeniu laserowemu w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
„Wyniki eksperymentów wskazują, że laserowa obróbka powierzchni przedadhezyjnej znacznie poprawiła wytrzymałość na ścinanie próbek aluminium połączonych żywicą epoksydową w porównaniu z podłożami nieobrobionymi i anodowanymi.Najlepsze wyniki uzyskano przy energii lasera około 0,2 J/impuls/cm2, gdzie wytrzymałość na ścinanie pojedynczego okrążenia poprawiła się o 600-700% w porównaniu z nieobrobionym stopem Al io 40% w porównaniu z anodowaniem wstępnym kwasem chromowym.
W miarę zwiększania się liczby impulsów laserowych w trakcie leczenia tryb uszkodzenia zmieniał się z adhezyjnego na kohezyjny.To ostatnie zjawisko zostało skorelowane ze zmianami morfologicznymi ujawnionymi przez mikroskopię elektronową i modyfikacją chemiczną, jak wykazała spektroskopia Augera i w podczerwieni”.
Innym ciekawym efektem ablacji laserowej jest moc tworzenia powierzchni, która nie ulega degradacji z upływem czasu.
Laser szczęściawykonał świetną pracę, badając, w jaki sposób czyszczenie laserowe oddziałuje na powierzchnie w zaskakujący sposób.Laserowa obróbka aluminium tworzy maleńkie kratery na powierzchni, które topią się i prawie jednocześnie zestalają, tworząc mikrokrystaliczną warstwę na powierzchni, która jest jeszcze bardziej odporna na korozję niż samo aluminium.
Patrząc na poniższy wykres, widać różnicę między wytrzymałością na ścinanie spoiny przy użyciu aluminium poddanego obróbce laserowej i aluminium poddanego obróbce chemicznej.Z biegiem czasu, gdy powierzchnie były wystawione na działanie wilgotnego środowiska, zdolność powierzchni poddanej obróbce chemicznej do dobrego wiązania znacznie się zmniejsza, ponieważ wilgoć zaczyna korodować powierzchnię, podczas gdy powierzchnia obrabiana laserem zachowuje swoją odporność na korozję po tygodniach ekspozycji.
Czas postu: 12-08-2022
