Vervaardigers soek altyd na sterker, duursamer en betroubaarder produkte, sowel as in die motor- en lugvaartsektore. In hierdie strewe gradeer en vervang hulle gereeld materiaalstelsels met metaallegerings met 'n laer digtheid, beter temperatuur- en korrosiebestandheid. Dit gee vervaardigers 'n beter vastrapplek in die mark.
Eintlik is dit net die helfte van die storie.
'n Nog sterker strategiese voordeel is kwantifiseerbare sekerheid oor 'n produk se sterkte, duursaamheid en betroubaarheid.
Om ouer materiale vir sterker materiale te verruil, kan 'n goeie begin wees, maar dit vereis ook meer gevorderde vervaardigingsprosesse wat staatmaak op skoner en meer doeltreffende oppervlakreiniging om sterk strukture te skep. Metale soos aluminiumlegerings en gevorderde materiale soos koolstofvesel-polimeer-komposiete, wat dikwels in motor- en lugvaartvervaardiging gebruik word, benodig binding om gewig te verminder – wanneer bevestigingsmiddels gebruik word, word gewig by die struktuur gevoeg – en om meer betroubare verbindings te skep.
Tradisionele aluminium-afwerkingstegnieke sluit in sandblaas, oplosmiddelafvee, gevolg deur slyp (met 'n skuurspons) of anodisering. Kleefbinding maak die deur oop vir meer outomatiese prosesse waarvoor tradisionele afwerkings nie versoenbaar is nie.
Anodisering is meer algemeen in lugvaarttoepassings waar hierdie duurder en strenger voorbereiding gebruik word om aan streng spesifikasies te voldoen. Die inherente veranderlikheid van sandblaas- en handmatige skuurtegnieke toon duidelik dat 'n meer beheerde proses nodig is.
Laserskoonmaak of laserablasie vul hierdie prosesgaping as 'n meer presiese, omgewingsvriendelike, outomatiseerbare en doeltreffende metode om metaal- en saamgestelde oppervlaktes vir skoonmaak te behandel. Die tipes kontaminasie wat op die oppervlak van hierdie materiale voorkom, word maklik deur laserverwerking verwyder.
Omdat laserskoonmaak so kragtig is, is dit van kritieke belang om presies te weet hoe dit jou oppervlak beïnvloed. Die verskil tussen 'n behoorlik behandelde oppervlak en 'n onder- of oorbehandelde oppervlak kan uiters moeilik wees om te bepaal. Met kwantitatiewe prosesverifikasietegnologie wat so sensitief en presies is soos die laserproses self, kan vervaardigers vol vertroue wees dat hul metaal- en saamgestelde oppervlaktes ten volle gereed is vir binding.
Die volgende Fortune-laser sal jou 'n gedetailleerde inleiding gee tot die redes vir die keuse van laserskoonmaak.
1 –Wat is laserskoonmaak?
Laserbehandeling is 'n uiters presiese, termiese skoonmaaktegniek wat werk deur klein fraksies van 'n materiaaloppervlak te verwyder (ablasie) deur 'n gefokusde, dikwels gepulseerde, laserstraal. Die laser bestraal die oppervlak om atome te verwyder en kan gebruik word vir die boor van uiters klein, diep gate deur baie harde materiale, wat dun films of nanopartikels op 'n oppervlak produseer.
Hierdie oppervlakreinigingsproses is so effektief vanweë die vermoë om sulke klein lae kontaminante en residue te teiken. Aluminiumoppervlakke bevat oksiede en smeerolies wat nadelig is vir die kleefverbinding, en komposiete behou dikwels oorblywende vormvrystellings en ander silikoonkontaminante wat nie sterk chemiese bindings met kleefmiddels kan vorm nie.
Wanneer 'n kleefmiddel op 'n oppervlak aangewend word met een van hierdie residue teenwoordig, sal dit probeer om chemies aan die olies en silikoon by die boonste paar molekulêre lae van die materiaal te kleef. Hierdie bindings is uiters swak en sal onvermydelik faal tydens prestasietoetse of tydens die gebruik van die produk. Wanneer verbindings breek by die punt waar die oppervlak en kleefmiddel of laag ontmoet, word dit 'n tussenvlakversaking genoem. Kohesiewe versaking tydens skuiftoetsing is wanneer die breuk binne die kleefmiddel self plaasvind. Dit dui op 'n baie sterk binding en 'n saamgestelde struktuur wat veerkragtig en langdurig is.
Kohesiewe faling van hierdie saamgestelde monsters wat laserbehandel is, toon die kleefmiddel aan beide kante van die materiale wat gebind word.
Tussenvlakversaking van hierdie saamgestelde monsters wat nie behandel is nie, toon dat die kleefmiddel slegs aan een van die kante vasgeklou het en die ander heeltemal losgelaat het.
Wanneer jy kohesiewe mislukking het, het jy 'n tussenvlakbinding wat nie sommer loslaat nie. Oppervlakbehandelings is daarop gemik om die oppervlak te wysig om kontaminante te verwyder en 'n oppervlak te skep of te openbaar wat chemies met die kleefmiddel kan saamsmelt vir duursame en betroubare bindings.
2- Hoe om te weet of jou laserbehandelde oppervlak gereed is vir adhesie
Kontakhoekmetings, soos dié wat in die IJAA-artikel genoem word, wat gebruik word om die agteruitgang van behandelings oor tyd te verstaan, is 'n besonder goeie manier om laserskoonmaakprosesse te monitor en te verifieer.
'n Kontakhoekmeting is sensitief vir die molekulêre veranderinge wat plaasvind op 'n oppervlak wat met laser behandel word. Die druppel vloeistof wat op die oppervlak geplaas word, sal styg of daal in presiese verhouding tot die hoeveelheid mikroskopiese kontaminasie op die oppervlak. Kontakhoekmetings is 'n meedoënlose aanduiding van adhesie en kan duidelikheid en sigbaarheid bied in hoe in lyn die sterkte van die behandeling is met die skoonmaakbehoeftes van die materiale.
Kontakhoekmetings korreleer pragtig met die veranderinge in kontaminantvlakke wat deur spektroskopiemetodes opgespoor word. Die meeste presisiemetings van kontaminante op oppervlaktes word gedoen met toerusting wat nie vir vervaardigers haalbaar is om aan te koop nie en wat in elk geval nie op werklike onderdele wat vervaardig word, gebruik kan word nie.
Kontakhoekmetings kan onmiddellik voor en na behandeling op die produksielyn uitgevoer word methandleidingofoutomatiese meetinstrumenteNet soos laserskoonmaak verouderde oppervlakvoorbereidingsmetodes vervang as gevolg van die outomatiseringsbehoeftes van hoëvolume, hoë-presisie vervaardiging, maak kontakhoekmetings ook subjektiewe en onakkurate oppervlakkwaliteitstoetse soos dyn-ink en waterbreektoetse oorbodig.
Sterkteprestasietoetse ondersoek slegs 'n monster van die materiale wat verwerk word, wat bydra tot die afvalkoers en geen aanduiding gee van hoe om 'n sterker binding te skep nie. Kontakhoeke, wanneer dit dwarsdeur 'n produksielyn gebruik word, kan presies aandui waar die proses aanpassings benodig, en kan insig gee in wat aangepas moet word en tot watter mate.
3- Waarom laserskoonmaak gebruik?
Daar is baie goeie navorsing gedoen oor die maniere waarop laseroppervlakbehandeling adhesie verbeter. Byvoorbeeld,'n artikel gepubliseer in die Journal of Adhesionhet ondersoek hoeveel laserskoonmaakwerk verbeter in vergelyking met tradisionele metodes.
"Eksperimentele resultate dui daarop dat vooradhesie-laseroppervlakbehandeling die skuifsterkte van gemodifiseerde-epoksie-gebonde aluminiummonsters aansienlik verbeter het in vergelyking met onbehandelde en geanodiseerde substrate. Die beste resultate is verkry met laserenergie van ongeveer 0.2 J/Puls/cm2 waar enkelvoudige skuifsterkte met 600-700% verbeter is in vergelyking met dié van onbehandelde Al-legering, en met 40% in vergelyking met chroomsuur-anodiseringsvoorbehandeling."
Die wyse van mislukking het verander van kleefmiddel na samehangend namate die aantal laserpulse tydens behandeling toegeneem het. Laasgenoemde verskynsel is gekorreleer met morfologieveranderinge soos getoon deur elektronmikroskopie, en chemiese modifikasie soos aangedui deur Auger- en infrarooispektroskopie.
Nog 'n interessante effek van laserablasie is die krag wat dit het om 'n oppervlak te skep wat nie mettertyd agteruitgaan nie.
Fortuin Laserhet uitstekende werk gedoen om te ondersoek hoe laserskoonmaak op verrassende maniere met oppervlaktes in wisselwerking tree. Laserbehandeling van aluminium skep klein kraters in die oppervlak wat smelt en amper gelyktydig stol in 'n mikrokristallyne laag op die oppervlak wat selfs meer korrosiebestand is as die aluminium self.
As jy na die onderstaande grafiek kyk, wys dit die verskil tussen die skuifsterkte van 'n binding met aluminium wat met laser behandel is en aluminium wat chemies behandel is. Met verloop van tyd, soos die oppervlaktes aan 'n vogtige omgewing blootgestel is, neem die vermoë van die chemies behandelde oppervlak om goed te bind aansienlik af omdat die vog die oppervlak begin korrodeer, terwyl die laserbehandelde oppervlak sy korrosiebestandheid behou na weke se blootstelling.
Plasingstyd: 12 Augustus 2022
