Производители всегда стремятся производить более прочную, долговечную и надежную продукцию, в том числе в автомобильной и аэрокосмической отраслях.В этом стремлении они часто модернизируют и заменяют системы материалов металлическими сплавами с меньшей плотностью, лучшей температурой и коррозионной стойкостью.Это позволяет производителям лучше закрепиться на рынке.
На самом деле, это только половина дела.
Еще более сильным стратегическим преимуществом является измеримая уверенность в прочности, долговечности и надежности продукта.
Замена старых материалов на более прочные может быть хорошим началом, но это также требует более совершенных производственных процессов, основанных на более чистой и эффективной очистке поверхности для создания прочных конструкций.Металлы, такие как алюминиевые сплавы, и передовые материалы, такие как полимерные композиты с углеродным волокном, часто используемые в автомобильной и аэрокосмической промышленности, требуют склеивания для снижения веса (при использовании крепежных элементов вес конструкции увеличивается) и для создания более надежных соединений.
Традиционные методы отделки алюминия включают пескоструйную обработку, протирку растворителем с последующей шлифовкой (с использованием губки для мытья посуды) или анодированием.Клеевое соединение открывает двери для более автоматизированных процессов, для которых традиционные покрытия несовместимы.
Анодирование чаще используется в аэрокосмической промышленности, где эта более дорогая и более строгая подготовка используется для удовлетворения строгих требований.Неотъемлемая изменчивость методов пескоструйной обработки и ручной абразивной обработки ясно показывает, что необходим более контролируемый процесс.
Лазерная очистка или лазерная абляция заполняют этот технологический пробел как более точный, экологически безопасный, автоматизированный и эффективный метод обработки металлических и композитных поверхностей для очистки.Виды загрязнений, обнаруженные на поверхности этих материалов, легко удаляются лазерной обработкой.
Поскольку лазерная очистка настолько эффективна, очень важно точно знать, как она влияет на вашу поверхность.Разницу между должным образом обработанной поверхностью и недостаточно или чрезмерно обработанной поверхностью может быть чрезвычайно трудно оценить.Благодаря технологии количественной проверки процесса, столь же чувствительной и точной, как и сам лазерный процесс, производители могут быть уверены, что их металлические и композитные поверхности полностью готовы к склеиванию.
Следующий лазер Fortune даст вам подробное представление о причинах выбора лазерной чистки.
1 –Что такое лазерная чистка?
Лазерная обработка — это чрезвычайно точный метод термической очистки, который работает путем удаления (абляции) крошечных частей поверхности материала с помощью сфокусированного, часто импульсного лазерного луча.Лазер облучает поверхность для удаления атомов и может использоваться для сверления очень маленьких глубоких отверстий в очень твердых материалах, создавая тонкие пленки или наночастицы на поверхности.
Этот процесс очистки поверхности настолько эффективен из-за его способности нацеливаться на такие небольшие слои загрязнений и остатков.Алюминиевые поверхности содержат оксиды и смазочные масла, которые наносят ущерб клеевому соединению, а композиты часто содержат остаточные смазки для форм и другие силиконовые загрязнители, которые не могут образовывать прочные химические связи с клеями.
Когда клей наносится на поверхность с одним из этих остатков, он пытается химически прилипнуть к маслам и силикону в нескольких верхних молекулярных слоях материала.Эти связи чрезвычайно слабы и неизбежно выходят из строя либо во время эксплуатационных испытаний, либо во время использования продукта.Когда соединения ломаются в точке, где встречаются поверхность и клей или покрытие, это называется межфазным разрушением.Когезионное разрушение во время испытания на сдвиг внахлестку происходит, когда разрыв происходит внутри самого клея.Это свидетельствует об очень прочной связи и собранной конструкции, которая является упругой и долговечной.
Когезионное разрушение этих композитных образцов, обработанных лазером, показывает клей на обеих сторонах склеиваемых материалов.
Межфазное разрушение этих композитных образцов, которые не подвергались обработке, показывает, что клей прилипал только к одной из сторон и полностью отходил от другой.
Когда у вас есть когезионная неудача, у вас есть межфазная связь, которая не отпускает впустую.Обработка поверхности направлена на модификацию поверхности для удаления загрязняющих веществ и создания или раскрытия поверхности, которая сможет химически сплавляться с клеем для прочного и надежного соединения.
2- Как узнать, готова ли ваша обработанная лазером поверхность к адгезии
Измерения контактного угла, подобные упомянутым в документе IJAA, которые используются для понимания ухудшения качества лечения с течением времени, являются исключительно хорошим способом мониторинга и проверки процессов лазерной очистки.
Измерение краевого угла чувствительно к молекулярным изменениям, происходящим на поверхности, подвергаемой лазерной обработке.Капля жидкости, помещенная на поверхность, будет подниматься или опускаться в точном соответствии с количеством микроскопических загрязнений на поверхности.Измерения контактного угла являются постоянным индикатором адгезии и могут обеспечить ясность и наглядность того, насколько прочность обработки соответствует потребностям материалов в очистке.
Измерения краевого угла хорошо коррелируют с изменениями уровня загрязнения, фиксируемыми методами спектроскопии.Большинство прецизионных измерений загрязняющих веществ на поверхностях выполняются с помощью оборудования, которое производители не могут приобрести и которое в любом случае нельзя использовать на реальных деталях, которые фактически производятся.
Измерения контактного угла могут быть выполнены непосредственно до и после обработки на производственной линии сруководство по эксплуатацииилиавтоматизированные средства измерения.Точно так же, как лазерная очистка заменяет устаревшие методы подготовки поверхности из-за потребности в автоматизации крупносерийного и высокоточного производства, измерения угла контакта также делают устаревшими субъективные и неточные тесты качества поверхности, такие как тесты красок dyne и испытания на разрыв водой.
Испытания на прочность исследуют только образец обрабатываемых материалов, увеличивая процент брака и не давая никаких указаний на то, как создать более прочную связь.Углы контакта, когда они используются на всей производственной линии, могут точно указать, где процесс требует настройки, и могут дать представление о том, что нужно настроить и в какой степени.
3- Зачем использовать лазерную чистку?
Было проведено много отличных исследований о том, как лазерная обработка поверхности улучшает адгезию.Например,статья, опубликованная в Journal of Adhesionисследовали, насколько прочность суставов повышается при лазерной очистке по сравнению с традиционными методами.
«Экспериментальные результаты показывают, что предварительная лазерная обработка поверхности значительно улучшила прочность на сдвиг алюминиевых образцов с модифицированным эпоксидным связующим по сравнению с необработанными и анодированными подложками.Наилучшие результаты были получены при энергии лазера около 0,2 Дж/импульс/см2, при этом прочность на сдвиг при одном круге была улучшена на 600-700% по сравнению с необработанным алюминиевым сплавом и на 40% по сравнению с предварительной обработкой анодированием хромовой кислотой.
Характер разрушения изменился с адгезивного на когезионный по мере увеличения количества лазерных импульсов во время лечения.Последнее явление коррелирует с морфологическими изменениями, выявленными с помощью электронной микроскопии, и химической модификацией, выявленной с помощью оже- и инфракрасной спектроскопии».
Еще одним интересным эффектом лазерной абляции является способность создавать поверхность, которая не разрушается со временем.
Лазер удачипроделал большую работу, изучая, как лазерная очистка удивительным образом взаимодействует с поверхностями.Лазерная обработка алюминия создает крошечные кратеры на поверхности, которые плавятся и почти одновременно затвердевают в микрокристаллический слой на поверхности, который даже более устойчив к коррозии, чем сам алюминий.
Глядя на диаграмму ниже, она показывает разницу между прочностью на сдвиг связи с использованием алюминия, обработанного лазером, и алюминия, обработанного химически.Со временем, когда поверхности подвергаются воздействию влажной среды, способность химически обработанной поверхности к хорошему склеиванию значительно снижается, поскольку влага начинает разъедать поверхность, в то время как поверхность, обработанная лазером, сохраняет свою коррозионную стойкость после нескольких недель воздействия.
Время публикации: 12 августа 2022 г.
