Proizvođači uvijek traže načine da naprave proizvode koji su jači, izdržljiviji i pouzdaniji, kao i u automobilskom i vazduhoplovnom sektoru. U toj nastojanju, oni često nadograđuju i zamjenjuju materijalne sisteme legurama metala niže gustine, bolje otpornosti na temperaturu i koroziju. To proizvođačima daje bolji oslonac na tržištu.
Zapravo, to je samo polovina priče.
Još jača strateška prednost je kvantificirana sigurnost u pogledu snage, trajnosti i pouzdanosti proizvoda.
Zamjena starijih materijala jačim može biti dobar početak, ali također zahtijeva naprednije proizvodne procese koji se oslanjaju na čistije i efikasnije čišćenje površina kako bi se stvorile jake strukture. Metali poput aluminijskih legura i napredni materijali poput polimernih kompozita od karbonskih vlakana, koji se često koriste u automobilskoj i zrakoplovnoj proizvodnji, zahtijevaju lijepljenje kako bi se smanjila težina – kada se koriste pričvršćivači, težina se dodaje strukturi – i kako bi se stvorili pouzdaniji spojevi.
Tradicionalne tehnike završne obrade aluminija uključuju pjeskarenje, brisanje rastvaračem, nakon čega slijedi brušenje (pomoću abrazivne spužve) ili anodizacija. Lijepljenje otvara vrata automatiziranijim procesima za koje tradicionalne završne obrade nisu kompatibilne.
Anodizacija je češća u vazduhoplovnim primjenama gdje se koristi ova skuplja i stroža priprema kako bi se ispunile stroge specifikacije. Inherentna varijabilnost tehnika pjeskarenja i ručne abrazije jasno pokazuje da je potreban kontrolisaniji proces.
Lasersko čišćenje ili laserska ablacija popunjava ovu procesnu prazninu kao preciznija, ekološki prihvatljivija, automatizirana i efikasnija metoda tretiranja metalnih i kompozitnih površina radi čišćenja. Vrste kontaminacije pronađene na površini ovih materijala lako se uklanjaju laserskom obradom.
Budući da je lasersko čišćenje toliko moćno, ključno je znati tačno kako ono utiče na vašu površinu. Razliku između pravilno tretirane površine i nedovoljno ili previše tretirane površine može biti izuzetno teško procijeniti. Zahvaljujući tehnologiji kvantitativne verifikacije procesa, koja je osjetljiva i precizna kao i sam laserski proces, proizvođači mogu biti sigurni da su njihove metalne i kompozitne površine potpuno spremne za lijepljenje.
Sljedeći Fortune laser će vam dati detaljan uvod u razloge za odabir laserskog čišćenja.
1 –Šta je lasersko čišćenje?
Laserski tretman je izuzetno precizna tehnika termičkog čišćenja koja funkcioniše uklanjanjem (ablacijom) sitnih dijelova površine materijala putem fokusiranog, često pulsirajućeg laserskog snopa. Laser ozračuje površinu kako bi uklonio atome i može se koristiti za bušenje izuzetno malih, dubokih rupa kroz vrlo tvrde materijale, stvarajući tanke filmove ili nanočestice na površini.
Ovaj proces čišćenja površine je toliko efikasan zbog svoje sposobnosti da cilja tako male slojeve zagađivača i ostataka. Aluminijumske površine sadrže okside i maziva ulja koja su štetna za spajanje ljepilom, a kompoziti često zadržavaju ostatke sredstava za odvajanje kalupa i druge silikonske zagađivače koji ne mogu formirati jake hemijske veze sa ljepilom.
Kada se ljepilo nanese na površinu na kojoj je prisutan jedan od ovih ostataka, ono će pokušati da se hemijski veže za ulja i silikon na gornjih nekoliko molekularnih slojeva materijala. Ove veze su izuzetno slabe i neizbježno će otkazati ili tokom ispitivanja performansi ili tokom upotrebe proizvoda. Kada se spojevi slome na mjestu gdje se površina i ljepilo ili premaz susreću, to se naziva međufazni prekid. Kohezivni prekid tokom ispitivanja smicanja preklopa je kada se prekid dogodi unutar samog ljepila. Ovo ukazuje na vrlo jaku vezu i sastavljenu strukturu koja je otporna i dugotrajna.
Kohezijsko lomljenje ovih kompozitnih uzoraka koji su laserski tretirani pokazuje ljepilo na obje strane materijala koji se lijepe.
Međufazno oštećenje ovih kompozitnih uzoraka koji nisu tretirani pokazuje da se ljepilo zalijepilo samo za jednu stranu, a s druge se potpuno odvojilo.
Kada imate kohezivni prekid, imate međufaznu vezu koja se ne popušta bez razloga. Površinski tretmani imaju za cilj modificirati površinu kako bi se uklonile nečistoće i stvorila ili otkrila površina koja će se moći hemijski spojiti s ljepilom za trajne i pouzdane veze.
2- Kako znati da li je vaša laserski tretirana površina spremna za lijepljenje
Mjerenja kontaktnog ugla, poput onih spomenutih u radu IJAA, koja se koriste za razumijevanje degradacije tretmana tokom vremena, izuzetno su dobar način praćenja i provjere procesa laserskog čišćenja.
Mjerenje kontaktnog ugla je osjetljivo na molekularne promjene koje se dešavaju na površini koja se tretira laserom. Kapljica tečnosti postavljena na površinu će se podizati ili spuštati u tačnoj vezi sa količinom mikroskopske kontaminacije na površini. Mjerenja kontaktnog ugla su neumoljiv pokazatelj adhezije i mogu pružiti jasnoću i uvid u to koliko je jačina tretmana usklađena sa potrebama čišćenja materijala.
Mjerenja kontaktnog ugla se lijepo koreliraju s promjenama u nivoima zagađivača koje detektuju spektroskopske metode. Većina preciznih mjerenja zagađivača na površinama vrši se opremom koju proizvođači ne mogu kupiti i koja se ionako ne bi mogla koristiti na stvarnim dijelovima koji se zapravo proizvode.
Mjerenja kontaktnog ugla mogu se izvršiti neposredno prije i nakon tretmana na proizvodnoj liniji sapriručnikiliautomatizirani alati za mjerenjeBaš kao što lasersko čišćenje zamjenjuje zastarjele metode pripreme površine zbog potreba automatizacije visokoprecizne proizvodnje velikih količina, mjerenja kontaktnog ugla također čine subjektivne i neprecizne testove kvalitete površine poput dyne inksova i testova probijanja vode zastarjelim.
Testovi performansi čvrstoće ispituju samo uzorak materijala koji se obrađuju, povećavajući stopu otpada i ne dajući nikakve indikacije o tome kako stvoriti jaču vezu. Kontaktni uglovi, kada se koriste u cijeloj proizvodnoj liniji, mogu tačno ukazati na to gdje proces zahtijeva podešavanje i mogu pružiti uvid u to šta treba prilagoditi i u kojoj mjeri.
3- Zašto koristiti lasersko čišćenje?
Bilo je mnogo sjajnih istraživanja o načinima na koje laserska obrada površine poboljšava prianjanje. Na primjer,rad objavljen u časopisu Journal of Adhesionistražili su koliko se čvrstoća zglobova poboljšava laserskim čišćenjem u odnosu na tradicionalne metode.
„Eksperimentalni rezultati pokazuju da je predadhezijska laserska površinska obrada značajno poboljšala čvrstoću na smicanje uzoraka aluminija spojenih modificiranim epoksidom u poređenju s netretiranim i anodiziranim podlogama. Najbolji rezultati su postignuti s laserskom energijom od oko 0,2 J/Impuls/cm2, gdje je čvrstoća na smicanje u jednom preklopu poboljšana za 600-700% u poređenju s netretiranom Al legurom i za 40% u poređenju s predtretmanom anodizacijom hromnom kiselinom.“
Način loma se mijenjao od adhezivnog do kohezivnog kako se broj laserskih impulsa povećavao tokom tretmana. Potonji fenomen je povezan s morfološkim promjenama otkrivenim elektronskom mikroskopijom i hemijskom modifikacijom naznačenom Augerovom i infracrvenom spektroskopijom.
Još jedan zanimljiv efekat laserske ablacije je snaga koju ima da stvori površinu koja se ne degradira tokom vremena.
Laser srećeje uradio odličan posao istražujući kako lasersko čišćenje na neke iznenađujuće načine djeluje na površine. Laserska obrada aluminija stvara sitne kratere na površini koji se tope i gotovo istovremeno stvrdnjavaju u mikrokristalni sloj na površini koji je još otporniji na koroziju od samog aluminija.
Na donjem grafikonu vidljiva je razlika između čvrstoće na smicanje spoja kod korištenja aluminija koji je laserski tretiran i aluminija koji je hemijski tretiran. Vremenom, kako su površine izložene vlažnom okruženju, sposobnost hemijski tretirane površine da se dobro veže značajno se smanjuje jer vlaga počinje korodirati površinu, dok laserski tretirana površina zadržava otpornost na koroziju nakon više sedmica izlaganja.
Vrijeme objave: 12. avg. 2022.
