Výrobci se neustále snaží vyrábět pevnější, odolnější a spolehlivější produkty, a to i v automobilovém a leteckém průmyslu. V tomto úsilí často modernizují a nahrazují materiálové systémy kovovými slitinami s nižší hustotou, lepší teplotní a korozní odolností. To výrobcům poskytuje lepší postavení na trhu.
Vlastně je to jen polovina příběhu.
Ještě silnější strategickou výhodou je kvantifikovatelná jistota ohledně pevnosti, trvanlivosti a spolehlivosti produktu.
Výměna starších materiálů za pevnější může být dobrým začátkem, ale také vyžaduje pokročilejší výrobní procesy, které se spoléhají na čistší a efektivnější čištění povrchů pro vytvoření pevných struktur. Kovy, jako jsou hliníkové slitiny, a pokročilé materiály, jako jsou polymerní kompozity z uhlíkových vláken, často používané v automobilovém a leteckém průmyslu, vyžadují lepení, aby se snížila hmotnost – při použití spojovacích prvků se hmotnost konstrukce zvyšuje – a aby se vytvořily spolehlivější spoje.
Tradiční techniky povrchové úpravy hliníku zahrnují pískování, otírání rozpouštědlem a následné broušení (pomocí drátěnky) nebo eloxování. Lepení otevírá dveře automatizovanějším procesům, pro které tradiční povrchové úpravy nejsou kompatibilní.
Anodizace je běžnější v leteckém průmyslu, kde se tato dražší a náročnější příprava používá k splnění přísných specifikací. Vlastní variabilita technik pískování a ručního obrušování jasně ukazuje, že je na místě kontrolovanější proces.
Laserové čištění nebo laserová ablace tuto procesní mezeru zaplňuje jako přesnější, ekologičtější, automatizovanější a efektivnější metoda čištění kovových a kompozitních povrchů. Typy kontaminací nacházejících se na povrchu těchto materiálů lze snadno odstranit laserovým zpracováním.
Protože je laserové čištění tak účinné, je zásadní přesně vědět, jak ovlivňuje váš povrch. Rozdíl mezi správně ošetřeným povrchem a nedostatečně nebo nadměrně ošetřeným povrchem může být extrémně obtížné posoudit. Díky technologii kvantitativního ověřování procesu, která je stejně citlivá a přesná jako samotný laserový proces, si mohou být výrobci jisti, že jejich kovové a kompozitní povrchy jsou plně připraveny k lepení.
Následující článek o laseru Fortune vám poskytne podrobný úvod do důvodů, proč si vybrat laserové čištění.
1 –Co je laserové čištění?
Laserové ošetření je extrémně přesná technika tepelného čištění, která funguje na principu odstraňování (ablace) drobných částí povrchu materiálu pomocí zaostřeného, často pulzního laserového paprsku. Laser ozařuje povrch za účelem odstranění atomů a lze jej použít k vrtání extrémně malých, hlubokých otvorů skrz velmi tvrdé materiály, čímž se na povrchu vytvářejí tenké filmy nebo nanočástice.
Tento proces čištění povrchů je tak účinný díky své schopnosti cíleně čistit i velmi malé vrstvy kontaminantů a zbytků. Hliníkové povrchy obsahují oxidy a mazací oleje, které poškozují lepené spoje, a kompozity často zadržují zbytky uvolňovačů forem a další silikonové kontaminanty, které nemohou s lepidly vytvářet silné chemické vazby.
Když se lepidlo nanese na povrch s přítomnými zbytky, bude se snažit chemicky přilnout k olejům a silikonu v několika horních molekulárních vrstvách materiálu. Tyto vazby jsou extrémně slabé a nevyhnutelně selžou buď během výkonnostních testů, nebo během používání produktu. Když se spoje přeruší v místě, kde se setkává povrch a lepidlo nebo povlak, nazývá se to mezifázové selhání. Kohezní selhání během smykových zkoušek nastává, když k přerušení dojde uvnitř samotného lepidla. To svědčí o velmi silném spoji a sestavené struktuře, která je odolná a dlouhotrvající.
Kohezní selhání těchto kompozitních vzorků, které byly ošetřeny laserem, ukazuje lepidlo na obou stranách lepených materiálů.
Mezifázové porušení těchto kompozitních vzorků, které nebyly ošetřeny, ukazuje, že lepidlo přilnulo pouze k jedné straně a z druhé strany se zcela uvolnilo.
Když dojde k koheznímu selhání, máte mezifázovou vazbu, která se jen tak nerozpadne. Povrchové úpravy se zaměřují na modifikaci povrchu, odstranění kontaminantů a vytvoření nebo odhalení povrchu, který se bude moci chemicky spojit s lepidlem pro vytvoření trvanlivých a spolehlivých spojů.
2- Jak zjistit, zda je váš laserem ošetřený povrch připraven k lepení
Měření kontaktního úhlu, jako jsou ta zmíněná v článku IJAA, která se používají k pochopení degradace ošetření v průběhu času, jsou mimořádně dobrým způsobem pro monitorování a ověřování procesů laserového čištění.
Měření kontaktního úhlu je citlivé na molekulární změny, které probíhají na povrchu ošetřovaném laserem. Kapka kapaliny umístěná na povrchu bude stoupat nebo klesat v přesném poměru k množství mikroskopické kontaminace na povrchu. Měření kontaktního úhlu je neúprosným ukazatelem adheze a může poskytnout jasnou představu o tom, jak je síla ošetření v souladu s potřebami čištění materiálů.
Měření kontaktního úhlu krásně korelují se změnami v hladinách kontaminantů zachycených spektroskopickými metodami. Většina přesných měření kontaminantů na površích se provádí pomocí zařízení, které si výrobci nemohou dovolit zakoupit a které by stejně nemohlo být použito na reálných dílech, které se skutečně vyrábějí.
Měření kontaktního úhlu lze provádět bezprostředně před a po ošetření na výrobní lince pomocímanuálneboautomatizované měřicí nástrojeStejně jako laserové čištění nahrazuje zastaralé metody přípravy povrchu kvůli automatizačním potřebám velkoobjemové, vysoce přesné výroby, měření kontaktního úhlu také činí subjektivní a nepřesné testy kvality povrchu, jako jsou inkousty Dyne a testy průraznosti vodou, zastaralými.
Zkoušky pevnosti zkoumají pouze vzorek zpracovávaných materiálů, čímž zvyšují míru zmetkovitosti a neposkytují žádný návod, jak vytvořit silnější vazbu. Kontaktní úhly, pokud se používají v celé výrobní lince, mohou přesně ukázat, kde je třeba proces upravit, a mohou poskytnout vhled do toho, co je třeba upravit a do jaké míry.
3- Proč používat laserové čištění?
Existuje mnoho skvělých výzkumů o tom, jak laserové ošetření povrchu zlepšuje adhezi. Napříkladčlánek publikovaný v časopise Journal of Adhesionzkoumali, o kolik se pevnost spojů zvyšuje laserovým čištěním ve srovnání s tradičními metodami.
„Experimentální výsledky ukazují, že předadhezní laserová povrchová úprava významně zlepšila smykovou pevnost hliníkových vzorků spojených modifikovanou epoxidovou pryskyřicí ve srovnání s neošetřenými a eloxovanými substráty. Nejlepších výsledků bylo dosaženo s laserovou energií přibližně 0,2 J/puls/cm2, kde se smyková pevnost v jednom přeplátování zlepšila o 600–700 % ve srovnání s neošetřenou Al slitinou a o 40 % ve srovnání s předúpravou eloxováním kyselinou chromovou.“
Způsob selhání se měnil z adhezního na kohezní s rostoucím počtem laserových pulzů během ošetření. Tento jev koreloval s morfologickými změnami, jak bylo zjištěno elektronovou mikroskopií, a chemickou modifikací, jak bylo zjištěno Augerovou a infračervenou spektroskopií.
Dalším zajímavým účinkem laserové ablace je její síla vytvořit povrch, který se časem nedegraduje.
Laser štěstíodvedl skvělou práci, která zkoumala, jak laserové čištění překvapivým způsobem interaguje s povrchy. Laserové ošetření hliníku vytváří na povrchu drobné krátery, které se taví a téměř současně tuhnou do mikrokrystalické vrstvy na povrchu, která je ještě odolnější vůči korozi než samotný hliník.
Níže uvedený graf ukazuje rozdíl mezi smykovou pevností spoje s použitím hliníku ošetřeného laserem a hliníku ošetřeného chemicky. Postupem času, jak jsou povrchy vystaveny vlhkému prostředí, se schopnost chemicky ošetřeného povrchu dobře se spojit výrazně snižuje, protože vlhkost začíná povrch korodovat, zatímco laserem ošetřený povrch si zachovává svou odolnost proti korozi i po týdnech vystavení.
Čas zveřejnění: 12. srpna 2022
