Виробники завжди прагнуть створювати міцніші, витриваліші та надійніші продукти, а також в автомобільному та аерокосмічному секторах.У цьому прагненні вони часто модернізують і замінюють системи матеріалів металевими сплавами з меншою щільністю, кращою температурою та стійкістю до корозії.Це дозволяє виробникам краще закріпитися на ринку.
Насправді це лише половина справи.
Ще сильнішою стратегічною перевагою є кількісно визначена впевненість щодо міцності, довговічності та надійності продукту.
Заміна старих матеріалів на міцніші може бути хорошим початком, але це також вимагає більш досконалих виробничих процесів, які покладаються на більш чисте та ефективніше очищення поверхні для створення міцних структур.Такі метали, як алюмінієві сплави, і сучасні матеріали, як-от полімерні композити з вуглецевого волокна, які часто використовуються в автомобільній та аерокосмічній промисловості, вимагають склеювання, щоб зменшити вагу – коли використовуються кріпильні елементи, вага конструкції додається – і створити надійніші з’єднання.
Традиційні методи обробки алюмінію включають піскоструминну обробку, протирання розчинником з наступним шліфуванням (за допомогою губки) або анодування.Адгезивне склеювання відкриває двері для більш автоматизованих процесів, для яких традиційне покриття несумісне.
Анодування більш поширене в аерокосмічних додатках, де цей дорожчий і суворіший препарат використовується для відповідності суворим специфікаціям.Внутрішня варіативність методів піскоструминної обробки та ручного стирання чітко показує, що більш контрольований процес необхідний.
Лазерне очищення або лазерна абляція заповнює цю прогалину процесу як більш точний, екологічно чистий, автоматизований та ефективний метод обробки металевих і композитних поверхонь для очищення.Види забруднень, які знаходяться на поверхні цих матеріалів, легко видаляються лазерною обробкою.
Оскільки лазерне очищення настільки потужне, дуже важливо точно знати, як воно впливає на вашу поверхню.Різницю між належним чином обробленою поверхнею та недостатньо або надмірно обробленою поверхнею може бути надзвичайно важко оцінити.Завдяки технології кількісної перевірки процесу, такій же чутливій і точній, як і сам лазерний процес, виробники можуть бути впевнені, що їхні металеві та композитні поверхні повністю готові до склеювання.
Наступний лазер Fortune дасть вам детальну інформацію про причини вибору лазерної чистки.
1 –Що таке лазерна чистка?
Лазерна обробка — це надзвичайно точна техніка термічного очищення, яка працює шляхом видалення (аблації) крихітних частинок поверхні матеріалу за допомогою сфокусованого, часто імпульсного, лазерного променя.Лазер опромінює поверхню для видалення атомів і може бути використаний для свердління дуже маленьких глибоких отворів у дуже твердих матеріалах, утворюючи на поверхні тонкі плівки або наночастинки.
Цей процес очищення поверхні настільки ефективний через його здатність впливати на такі невеликі шари забруднень і залишків.Алюмінієві поверхні містять оксиди та мастильні масла, які шкодять клейовому з’єднанню, а композити часто зберігають залишки форм і інші силіконові забруднення, які не можуть утворювати міцні хімічні зв’язки з клеями.
Коли клей наноситься на поверхню з одним із цих залишків, він намагатиметься хімічно зчепити олії та силікон у кількох верхніх молекулярних шарах матеріалу.Ці зв’язки надзвичайно слабкі і неминуче вийдуть з ладу під час тестування продуктивності або під час використання продукту.Коли з’єднання руйнується в місці, де стикаються поверхня та клей або покриття, це називається руйнуванням поверхні.Когезійне руйнування під час випробування на зсув внапуск відбувається, коли розрив відбувається в самому клеї.Це вказує на дуже міцний зв’язок і зібрану структуру, яка є пружною та довговічною.
Когезійне руйнування цих композитних зразків, які були оброблені лазером, показує клей з обох сторін матеріалів, що склеюються.
Порушення міжфазної поверхні цих композитних зразків, які не були оброблені, показує, що клей прилип лише до однієї зі сторін і повністю відпустив іншу.
Коли у вас є згуртованість, у вас є міжфазний зв’язок, який не відпускає ні за що.Обробка поверхні спрямована на модифікацію поверхні для видалення забруднень і створення або виявлення поверхні, здатної хімічно з’єднатися з адгезивом для міцного та надійного з’єднання.
2- Як дізнатися, чи ваша оброблена лазером поверхня готова до адгезії
Вимірювання контактного кута, подібне до тих, що згадуються в документі IJAA, який використовується для розуміння погіршення якості лікування з часом, є виключно хорошим способом моніторингу та перевірки процесів лазерного очищення.
Вимірювання контактного кута чутливе до молекулярних змін, які відбуваються на поверхні, що обробляється лазером.Крапля рідини, поміщена на поверхню, підніматиметься або опускатиметься відповідно до кількості мікроскопічного забруднення на поверхні.Вимірювання контактного кута є незмінним індикатором адгезії та може запропонувати ясність і видимість того, наскільки міцність обробки відповідає потребам очищення матеріалів.
Вимірювання контактного кута чудово корелює зі змінами рівнів забруднювачів, виявленими методами спектроскопії.Більшість точних вимірювань забруднюючих речовин на поверхнях виконується за допомогою обладнання, яке виробники не можуть придбати та яке все одно не можна використовувати на реальних деталях, які фактично виготовляються.
Вимірювання контактного кута можна проводити безпосередньо до і після обробки на виробничій лініїпосібникабозасоби автоматизованого вимірювання.Подібно до того, як лазерне очищення замінює застарілі методи підготовки поверхні через потреби в автоматизації високосерійного виробництва з високою точністю, вимірювання контактного кута також робить застарілими суб’єктивні та неточні тести якості поверхні, як-от чорнила з динатом і тести на розрив води.
Випробування на міцність перевіряють лише зразок матеріалів, що обробляються, додаючи до кількості брухту та не вказуючи на те, як створити міцніше з’єднання.Кути контакту, які використовуються на всій виробничій лінії, можуть точно вказати, де процес потребує налаштування, і можуть дати розуміння того, що потрібно налаштувати та в якому обсязі.
3- Навіщо використовувати лазерне очищення?
Було проведено багато чудових досліджень щодо того, як лазерна обробка поверхні покращує адгезію.Наприклад,стаття, опублікована в Journal of Adhesionдосліджували, наскільки міцність суглобів покращується завдяки лазерному чищенню на відміну від традиційних методів.
«Експериментальні результати показують, що попередня адгезійна лазерна обробка поверхні значно покращила міцність на зсув модифікованих епоксидних зв’язаних алюмінієвих зразків порівняно з необробленими та анодованими підкладками.Найкращі результати були отримані з енергією лазера приблизно 0,2 Дж/імпульс/см2, де міцність на зсув одного кола була покращена на 600-700% порівняно з міцністю необробленого сплаву Al і на 40% порівняно з попередньою обробкою анодуванням хромовою кислотою.
Зі збільшенням кількості лазерних імпульсів під час лікування ступінь ураження змінився з адгезивного на когезивний.Останнє явище було пов’язане зі змінами морфології, як виявлено за допомогою електронної мікроскопії, та хімічною модифікацією, як показано за допомогою Оже та інфрачервоної спектроскопії».
Іншим цікавим ефектом лазерної абляції є потужність, яку вона має для створення поверхні, яка не руйнується з часом.
Лазер удачіпроробила велику роботу, досліджуючи, як лазерне очищення взаємодіє з поверхнями деякими дивовижними способами.Лазерна обробка алюмінію створює крихітні кратери на поверхні, які плавляться та майже одночасно твердіють у мікрокристалічний шар на поверхні, який навіть більш стійкий до корозії, ніж сам алюміній.
Дивлячись на діаграму нижче, можна побачити різницю між міцністю на зсув з’єднання алюмінію, обробленого лазером, і алюмінію, обробленого хімічними речовинами.З часом, оскільки поверхні піддавалися впливу вологого середовища, здатність хімічно обробленої поверхні добре з’єднуватися значно зменшується, оскільки волога починає роз’їдати поверхню, тоді як поверхня, оброблена лазером, зберігає свою стійкість до корозії після тижнів впливу.
Час публікації: 12 серпня 2022 р
