Tillverkare strävar alltid efter att göra produkter som är starkare, mer hållbara och mer pålitliga, såväl som inom fordons- och flygsektorn.I denna strävan uppgraderar och ersätter de ofta materialsystem med metalllegeringar med lägre densitet, bättre temperatur och korrosionsbeständighet.Detta ger tillverkarna ett bättre fotfäste på marknaden.
Egentligen är det bara halva historien.
En ännu starkare strategisk fördel är kvantifierbar säkerhet om en produkts styrka, hållbarhet och tillförlitlighet.
Att byta ut äldre material mot starkare kan vara en bra början, men det kräver också mer avancerade tillverkningsprocesser som förlitar sig på renare och effektivare ytrengöring för att skapa starka strukturer.Metaller som aluminiumlegeringar och avancerade material som kolfiberpolymerkompositer, som ofta används inom bil- och rymdtillverkning, kräver bindning för att minska vikten – när fästelement används läggs vikt på strukturen – och för att skapa mer tillförlitliga fogar.
Traditionella efterbehandlingstekniker i aluminium inkluderar sandblästring, lösningsmedelsavtorkning, följt av slipning (med skursvamp) eller anodisering.Limning öppnar dörren till mer automatiserade processer där traditionella ytbehandlingar inte är kompatibla.
Anodisering är vanligare i flyg- och rymdtillämpningar där denna dyrare och strängare förberedelse används för att uppfylla stränga specifikationer.Den inneboende variationen av sandblästring och manuell nötningsteknik visar tydligt att en mer kontrollerad process är på sin plats.
Laserrengöring eller laserablation fyller detta processgap som en mer exakt, miljövänlig, automatiserbar och effektiv metod för att behandla metall- och kompositytor för rengöring.De typer av föroreningar som finns på ytan av dessa material avlägsnas lätt genom laserbearbetning.
Eftersom laserrengöring är så kraftfull är det viktigt att veta exakt hur det påverkar din yta.Skillnaden mellan en ordentligt behandlad yta och en under- eller överbehandlad yta kan vara extremt svår att bedöma.Med kvantitativ processverifieringsteknik lika känslig och exakt som själva laserprocessen kan tillverkare vara säkra på att deras metall- och kompositytor är helt redo för limning.
Följande Fortune-laser ger dig en detaljerad introduktion till anledningarna till att välja laserrengöring.
1 –Vad är laserrengöring?
Laserbehandling är en extremt exakt, termisk rengöringsteknik som fungerar genom att avlägsna (ablation) små fraktioner av en materialyta genom en fokuserad, ofta pulsad, laserstråle.Lasern bestrålar ytan för att ta bort atomer och kan användas för att borra extremt små, djupa hål genom mycket hårda material och producera tunna filmer eller nanopartiklar på en yta.
Denna ytrengöringsprocess är så effektiv på grund av dess förmåga att rikta in sig på så små lager av föroreningar och rester.Aluminiumytor innehåller oxider och smörjoljor som är skadliga för limfogen och kompositer behåller ofta kvarvarande mögelsläpp och andra silikonföroreningar som inte kan bilda starka kemiska bindningar med lim.
När ett lim appliceras på en yta med en av dessa rester närvarande kommer det att försöka fästa kemiskt till oljorna och silikonen i de översta molekylskikten av materialet.Dessa bindningar är extremt svaga och kommer oundvikligen att misslyckas antingen under prestandatester eller under användning av produkten.När fogar går sönder vid den punkt där ytan och limmet eller beläggningen möts kallas detta ett gränssnittsfel.Kohesivt brott under överlappsskjuvningstestning är när brottet inträffar i själva limmet.Detta är ett tecken på en mycket stark bindning och en sammansatt struktur som är motståndskraftig och långvarig.
Kohesivt misslyckande hos dessa kompositprover som har laserbehandlats visar adhesivet på båda sidor av materialen som limmas.
Gränssnittsfel hos dessa kompositprover som inte behandlades visar att limmet bara fastnade på en av sidorna och helt släppte den andra.
När du har ett sammanhängande misslyckande har du ett gränssnittsband som inte släpper taget för ingenting.Ytbehandlingar syftar till att modifiera ytan för att ta bort föroreningar och skapa eller avslöja en yta som kommer att kunna smälta samman med limmet för hållbara och pålitliga bindningar.
2- Hur man vet om din laserbehandlade yta är redo för vidhäftning
Kontaktvinkelmätningar, som de som nämns i IJAA-dokumentet som används för att förstå försämringen av behandlingar övertid, är ett exceptionellt bra sätt att övervaka och verifiera laserrengöringsprocesser.
En kontaktvinkelmätning är känslig för de molekylära förändringar som sker på en yta som laserbehandlas.Den vätskedroppe som placeras på ytan kommer att stiga eller falla i exakt förhållande till mängden mikroskopisk förorening på ytan.Kontaktvinkelmätningar är en obeveklig indikator på vidhäftning och kan ge klarhet och insyn i hur inriktad styrkan på behandlingen är med materialens rengöringsbehov.
Kontaktvinkelmätningar korrelerar vackert med förändringarna i föroreningsnivåer som fångas upp av spektroskopimetoder.De flesta precisionsmätningar av föroreningar på ytor görs med utrustning som inte är möjlig för tillverkare att köpa och som inte kan användas på verkliga delar som faktiskt tillverkas ändå.
Kontaktvinkelmätningar kan utföras omedelbart före och efter behandling på produktionslinjen medmanuellellerautomatiserade mätverktyg.Precis som laserrengöring ersätter föråldrade ytförberedelsemetoder på grund av automatiseringsbehoven för tillverkning med hög volym och hög precision, gör kontaktvinkelmätningar också subjektiva och oprecisa ytkvalitetstester som dyne-bläck och vattenbrottstester föråldrade.
Hållfasthetstest undersöker bara ett urval av de material som bearbetas, vilket ökar skrothastigheten och ger ingen indikation på hur man skapar en starkare bindning.Kontaktvinklar, när de används i en produktionslinje, kan peka på exakt var processen kräver justering och kan ge insikt i vad som behöver justeras och i vilken utsträckning.
3- Varför använda laserrengöring?
Det har gjorts massor av bra forskning om hur laserytbehandling förbättrar vidhäftningen.Till exempel,en artikel publicerad i Journal of Adhesionutforskade hur mycket fogstyrka förbättras av laserrengöring i motsats till de traditionella metoderna.
"Experimentella resultat indikerar att ytbehandling med preadhesionslaser avsevärt förbättrade skjuvhållfastheten hos modifierade epoxibundna aluminiumprover jämfört med obehandlade och anodiserade substrat.De bästa resultaten erhölls med laserenergi på cirka 0,2 J/puls/cm2 där skjuvhållfastheten i ett varv förbättrades med 600-700 % jämfört med den för obehandlad Al-legering och med 40 % jämfört med kromsyraanodiserande förbehandling.
Felsättet ändrades från adhesiv till kohesiv när antalet laserpulser ökade under behandlingen.Det senare fenomenet har korrelerats med morfologiska förändringar som avslöjats av elektronmikroskopi och kemisk modifiering som indikeras av Auger och infraröd spektroskopi."
En annan intressant effekt av laserablation är kraften den har för att skapa en yta som inte försämras med tiden.
Fortune Laserhar gjort ett fantastiskt arbete med att undersöka hur laserrengöring interagerar med ytor på några överraskande sätt.Laserbehandling av aluminium skapar små kratrar i ytan som smälter och nästan samtidigt stelnar till ett mikrokristallint lager på ytan som är ännu mer korrosionsbeständigt än själva aluminiumet.
Om man tittar på diagrammet nedan visar det skillnaden mellan skjuvhållfastheten för en bindning med aluminium som har laserbehandlats och aluminium som har behandlats kemiskt.Med tiden, då ytorna har utsatts för en fuktig miljö, minskar förmågan hos den kemiskt behandlade ytan att binda väl avsevärt eftersom fukten börjar korrodera ytan, samtidigt som den laserbehandlade ytan behåller sin korrosionsbeständighet efter veckors exponering.
Posttid: 2022-aug-12
