Proizvajalci vedno iščejo izdelke, ki so močnejši, trajnejši in zanesljivejši, kot tudi v avtomobilskem in vesoljskem sektorju.V tem prizadevanju pogosto nadgradijo in zamenjajo materialne sisteme s kovinskimi zlitinami z nižjo gostoto, boljšo temperaturo in odpornostjo proti koroziji.To proizvajalcem omogoča boljši položaj na trgu.
Pravzaprav je to le pol zgodbe.
Še močnejša strateška prednost je merljiva gotovost glede moči, trajnosti in zanesljivosti izdelka.
Zamenjava starejših materialov za močnejše je lahko dober začetek, vendar zahteva tudi naprednejše proizvodne postopke, ki se opirajo na čistejše in učinkovitejše čiščenje površin za ustvarjanje močnih struktur.Kovine, kot so aluminijeve zlitine, in napredni materiali, kot so polimerni kompoziti iz ogljikovih vlaken, ki se pogosto uporabljajo v avtomobilski in vesoljski proizvodnji, zahtevajo lepljenje za zmanjšanje teže – ko se uporabijo pritrdilni elementi, se teža poveča na strukturo – in za ustvarjanje zanesljivejših spojev.
Tradicionalne tehnike dodelave aluminija vključujejo peskanje, brisanje s topilom, čemur sledi brušenje (z uporabo čistilne blazinice) ali eloksiranje.Lepljenje z lepilom odpira vrata bolj avtomatiziranim postopkom, s katerimi tradicionalni zaključki niso združljivi.
Anodiziranje je pogostejše v vesoljskih aplikacijah, kjer se ta dražji in strožji pripravek uporablja za izpolnjevanje strogih specifikacij.Inherentna spremenljivost tehnik peskanja in ročnega brušenja jasno kaže, da je primeren bolj nadzorovan postopek.
Lasersko čiščenje ali laserska ablacija zapolnjuje to procesno vrzel kot natančnejša, okolju prijaznejša, avtomatizirana in učinkovita metoda obdelave kovinskih in kompozitnih površin za čiščenje.Vrste kontaminacije na površini teh materialov se zlahka odstranijo z lasersko obdelavo.
Ker je lasersko čiščenje tako močno, je ključnega pomena natančno vedeti, kako vpliva na vašo površino.Razliko med pravilno obdelano površino in premalo ali preveč obdelano površino je lahko zelo težko oceniti.S tehnologijo kvantitativnega preverjanja postopka, ki je tako občutljiva in natančna kot sam laserski postopek, so lahko proizvajalci prepričani, da so njihove kovinske in kompozitne površine popolnoma pripravljene za lepljenje.
Naslednji laser Fortune vam bo podrobno predstavil razloge za izbiro laserskega čiščenja.
1 –Kaj je lasersko čiščenje?
Lasersko zdravljenje je izjemno natančna tehnika termičnega čiščenja, ki deluje tako, da odstrani (ablacijo) drobne delce površine materiala s pomočjo fokusiranega, pogosto pulzirajočega laserskega žarka.Laser obseva površino, da odstrani atome, in se lahko uporablja za vrtanje izjemno majhnih, globokih lukenj skozi zelo trde materiale, ki proizvajajo tanke filme ali nanodelce na površini.
Ta postopek čiščenja površin je tako učinkovit zaradi svoje sposobnosti ciljanja na tako majhne plasti onesnaževalcev in ostankov.Aluminijaste površine vsebujejo okside in mazalna olja, ki škodijo lepilnemu spoju, kompoziti pa pogosto zadržijo ostanke plesni in druge silikonske onesnaževalce, ki ne morejo tvoriti močnih kemičnih vezi z lepili.
Ko se lepilo nanese na površino z enim od teh ostankov, se bo poskušalo kemično oprijeti olja in silikona na zgornjih nekaj molekularnih plasteh materiala.Te vezi so izjemno šibke in bodo neizogibno odpovedale bodisi med preskusi učinkovitosti bodisi med uporabo izdelka.Ko se spoji zlomijo na mestu, kjer se srečata površina in lepilo ali premaz, se to imenuje medfazna okvara.Do kohezijske odpovedi med preskusom prekrivnega striga pride do zloma v samem lepilu.To kaže na zelo močno vez in sestavljeno strukturo, ki je prožna in dolgotrajna.
Kohezivna okvara teh kompozitnih vzorcev, ki so bili lasersko obdelani, kaže lepilo na obeh straneh materialov, ki se lepijo.
Poškodba medfazne površine teh kompozitnih vzorcev, ki niso bili obdelani, kaže, da se je lepilo prilepilo samo na eno od strani, na drugo pa popolnoma izpustilo.
Ko imate kohezivno napako, imate medfazno vez, ki ne popusti za nič.Površinska obdelava je namenjena modificiranju površine za odstranitev kontaminantov in ustvarjanje ali razkrivanje površine, ki se bo lahko kemično spojila z lepilom za trajne in zanesljive vezi.
2- Kako vedeti, ali je vaša lasersko obdelana površina pripravljena za oprijem
Meritve kontaktnih kotov, kot so tiste, omenjene v dokumentu IJAA, ki se uporablja za razumevanje poslabšanja zdravljenja s čez čas, so izjemno dober način spremljanja in preverjanja postopkov laserskega čiščenja.
Meritev kontaktnega kota je občutljiva na molekularne spremembe, ki se dogajajo na površini, ki jo lasersko obdelujemo.Kapljica tekočine, položena na površino, se bo dvignila ali znižala točno glede na količino mikroskopske kontaminacije na površini.Meritve kontaktnega kota so neusmiljen pokazatelj adhezije in lahko nudijo jasnost in pregled nad tem, kako usklajena je moč obdelave s potrebami po čiščenju materialov.
Meritve kontaktnih kotov so v čudoviti korelaciji s spremembami ravni onesnaževal, ki jih zaznajo spektroskopske metode.Večina natančnih meritev kontaminantov na površinah se izvaja z opremo, ki je proizvajalci ne morejo kupiti in je tako ali tako ni mogoče uporabiti na dejanskih delih, ki se dejansko izdelujejo.
Meritve kontaktnih kotov se lahko izvajajo neposredno pred in po obdelavi na proizvodni liniji zpriročnikozavtomatizirana merilna orodja.Tako kot lasersko čiščenje nadomešča zastarele metode priprave površine zaradi potreb po avtomatizaciji obsežne, visoko natančne proizvodnje, tudi meritve kontaktnih kotov povzročijo, da so subjektivni in nenatančni preskusi kakovosti površine, kot so dyne črnila in preskusi vodoodpornosti, zastareli.
Preizkusi trdnosti preučujejo le vzorec materialov, ki se obdelujejo, prištevajo k deležu odpadkov in ne kažejo na to, kako ustvariti močnejšo vez.Kontaktni koti, kadar so uporabljeni v celotni proizvodni liniji, lahko natančno pokažejo, kje je treba prilagoditi postopek, in lahko zagotovijo vpogled v to, kaj je treba prilagoditi in v kakšnem obsegu.
3- Zakaj uporabljati lasersko čiščenje?
Opravljenih je bilo veliko odličnih raziskav o tem, kako laserska površinska obdelava izboljša oprijem.Na primer,članek, objavljen v Journal of Adhesionraziskali, koliko moči sklepov poveča lasersko čiščenje v primerjavi s tradicionalnimi metodami.
»Eksperimentalni rezultati kažejo, da je predadhezijska laserska površinska obdelava znatno izboljšala strižno trdnost aluminijastih vzorcev, vezanih z modificiranim epoksidom, v primerjavi z neobdelanimi in anodiziranimi substrati.Najboljši rezultati so bili doseženi z lasersko energijo približno 0,2 J/impulz/cm2, kjer je bila strižna trdnost v enem krogu izboljšana za 600-700 % v primerjavi z neobdelano Al zlitino in za 40 % v primerjavi s predobdelavo z eloksiranjem s kromovo kislino.
Način okvare se je spremenil iz adhezivnega v kohezivnega, ko se je med zdravljenjem povečalo število laserskih impulzov.Slednji pojav je bil povezan z morfološkimi spremembami, kot jih je pokazala elektronska mikroskopija, in kemijsko modifikacijo, kot sta pokazala Augerjeva in infrardeča spektroskopija.
Še en zanimiv učinek laserske ablacije je moč, ki jo ima, da ustvari površino, ki se sčasoma ne razgradi.
Laser srečeje opravil veliko delo pri raziskovanju, kako lasersko čiščenje vpliva na površine na nekaj presenetljivih načinov.Laserska obdelava aluminija ustvari drobne kraterje na površini, ki se stopijo in skoraj istočasno strdijo v mikrokristalno plast na površini, ki je še bolj odporna proti koroziji kot aluminij sam.
Če pogledamo spodnjo tabelo, je prikazana razlika med strižno trdnostjo vezi z uporabo aluminija, ki je bil lasersko obdelan, in aluminija, ki je bil kemično obdelan.Sčasoma, ko so bile površine izpostavljene vlažnemu okolju, se sposobnost kemično obdelane površine za dober oprijem znatno zmanjša, ker vlaga začne razjedati površino, medtem ko lasersko obdelana površina ohrani svojo odpornost proti koroziji po tednih izpostavljenosti.
Čas objave: 12. avgusta 2022
