Hvorfor vælge laserrensning?

Producenter søger altid at lave produkter, der er stærkere, mere holdbare og mere pålidelige, såvel som i bil- og luftfartssektoren. I denne stræben opgraderer og udskifter de ofte materialesystemer med metallegeringer med lavere densitet, bedre temperatur- og korrosionsbestandighed. Dette giver producenterne et bedre fodfæste på markedet.

Faktisk er det kun halvdelen af ​​historien.
En endnu stærkere strategisk fordel er kvantificerbar sikkerhed om et produkts styrke, holdbarhed og pålidelighed.
At udskifte ældre materialer med stærkere materialer kan være en god start, men det kræver også mere avancerede fremstillingsprocesser, der er afhængige af renere og mere effektiv overfladerengøring for at skabe stærke strukturer. Metaller som aluminiumslegeringer og avancerede materialer som kulfiberpolymerkompositter, der ofte bruges i bil- og luftfartsproduktion, kræver limning for at reducere vægten – når der anvendes fastgørelseselementer, tilføjes vægt til strukturen – og for at skabe mere pålidelige samlinger.
Traditionelle teknikker til efterbehandling af aluminium omfatter sandblæsning, aftørring med opløsningsmiddel efterfulgt af slibning (med en skuresvamp) eller anodisering. Limning åbner døren for mere automatiserede processer, som traditionelle overfladebehandlinger ikke er kompatible med.
Anodisering er mere almindeligt inden for luftfart, hvor denne dyrere og mere krævende forberedelse bruges til at opfylde strenge specifikationer. Den iboende variation i sandblæsnings- og manuelle slibeteknikker viser tydeligt, at en mere kontrolleret proces er påkrævet.
Laserrensning eller laserablation udfylder dette proceshul som en mere præcis, miljøvenlig, automatiserbar og effektiv metode til behandling af metal- og kompositoverflader med henblik på rengøring. De typer af forurening, der findes på overfladen af ​​disse materialer, fjernes let ved laserbehandling.
Fordi laserrensning er så kraftfuld, er det afgørende at vide præcis, hvordan det påvirker din overflade. Forskellen mellem en korrekt behandlet overflade og en under- eller overbehandlet overflade kan være ekstremt vanskelig at vurdere. Med kvantitativ procesverifikationsteknologi, der er lige så følsom og præcis som selve laserprocessen, kan producenter være sikre på, at deres metal- og kompositoverflader er fuldt klar til limning.

Den følgende Fortune-laser vil give dig en detaljeret introduktion til grundene til at vælge laserrensning.

1 –Hvad er laserrensning?
Laserbehandling er en ekstremt præcis, termisk rengøringsteknik, der fungerer ved at fjerne (ablation) bittesmå brøkdele af en materialeoverflade gennem en fokuseret, ofte pulserende, laserstråle. Laseren bestråler overfladen for at fjerne atomer og kan bruges til at bore ekstremt små, dybe huller gennem meget hårde materialer, hvilket producerer tynde film eller nanopartikler på en overflade.

Denne overfladerensningsproces er så effektiv på grund af dens evne til at målrette så små lag af forurenende stoffer og rester. Aluminiumsoverflader indeholder oxider og smøreolier, der er skadelige for klæbemidlets sammenføjning, og kompositter indeholder ofte rester af formafgivelser og andre silikoneforurenende stoffer, der ikke kan danne stærke kemiske bindinger med klæbemidler.
Når et klæbemiddel påføres en overflade med en af ​​disse rester til stede, vil det forsøge at hæfte kemisk til olierne og silikonen i de øverste molekylære lag af materialet. Disse bindinger er ekstremt svage og vil uundgåeligt svigte enten under ydeevnetest eller under brug af produktet. Når samlinger brister på det punkt, hvor overfladen og klæbemidlet eller belægningen mødes, kaldes dette en grænsefladefejl. Kohæsivt brud under overlapforskydningstest er, når bruddet sker i selve klæbemidlet. Dette er tegn på en meget stærk binding og en samlet struktur, der er elastisk og holdbar.

Kohæsivt svigt i disse laserbehandlede kompositprøver viser klæbemidlet på begge sider af de materialer, der limes.

Grænsefladesvigt i disse kompositprøver, der ikke blev behandlet, viser, at klæbemidlet kun klæbede til den ene side og helt slap den anden.
Når der opstår kohæsiv brud, har man en grænsefladebinding, der ikke slipper sig forgæves. Overfladebehandlinger har til formål at modificere overfladen for at fjerne forurenende stoffer og skabe eller afsløre en overflade, der kan smelte kemisk sammen med klæbemidlet for at opnå holdbare og pålidelige bindinger.
 
2- Sådan ved du, om din laserbehandlede overflade er klar til vedhæftning
Kontaktvinkelmålinger, som dem der er nævnt i IJAA-artiklen, der bruges til at forstå nedbrydningen af ​​behandlinger over tid, er en usædvanlig god måde at overvåge og verificere laserrensningsprocesser på.
En kontaktvinkelmåling er følsom over for de molekylære ændringer, der sker på en overflade, der laserbehandles. Dråben af ​​væske, der placeres på overfladen, vil stige eller falde i præcis forhold til mængden af ​​mikroskopisk kontaminering på overfladen. Kontaktvinkelmålinger er en ubarmhjertig indikator for vedhæftning og kan give klarhed og indsigt i, hvor stærk behandlingen er i overensstemmelse med materialernes rengøringsbehov.
Kontaktvinkelmålinger korrelerer smukt med ændringerne i forureningsniveauer, der registreres ved hjælp af spektroskopimetoder. De fleste præcisionsmålinger af forurenende stoffer på overflader udføres med udstyr, der ikke er muligt for producenter at købe, og som alligevel ikke kan bruges på dele, der rent faktisk fremstilles.
Kontaktvinkelmålinger kan udføres umiddelbart før og efter behandling på produktionslinjen medmanuelellerautomatiserede måleværktøjerLigesom laserrensning erstatter forældede overfladebehandlingsmetoder på grund af automatiseringsbehovene ved højvolumen- og højpræcisionsproduktion, gør kontaktvinkelmålinger også subjektive og upræcise overfladekvalitetstests som dynblæk og vandbrydningstests forældede.
Styrketests undersøger kun en prøve af de materialer, der forarbejdes, hvilket øger skrothastigheden og ikke giver nogen indikation af, hvordan man skaber en stærkere binding. Kontaktvinkler, når de anvendes i hele en produktionslinje, kan pege på præcis, hvor processen kræver justering, og kan give indsigt i, hvad der skal justeres, og i hvilket omfang.

3- Hvorfor bruge laserrensning?
Der er udført masser af fremragende forskning i, hvordan laseroverfladebehandling forbedrer vedhæftning. For eksempel,en artikel udgivet i Journal of Adhesionudforskede hvor meget fugestyrken forbedres ved laserrensning i modsætning til de traditionelle metoder.
"Eksperimentelle resultater indikerer, at præadhæsionslaseroverfladebehandling signifikant forbedrede forskydningsstyrken af ​​modificeret epoxybundne aluminiumprøver sammenlignet med ubehandlede og anodiserede substrater. De bedste resultater blev opnået med en laserenergi på ca. 0,2 J/puls/cm2, hvor forskydningsstyrken i enkelt omgang blev forbedret med 600-700% sammenlignet med ubehandlet aluminiumlegering og med 40% sammenlignet med forbehandling med kromsyreanodisering."

Fejltilstanden ændrede sig fra adhæsiv til kohæsiv, efterhånden som antallet af laserpulser steg under behandlingen. Sidstnævnte fænomen er blevet korreleret med morfologiske ændringer, som vist ved elektronmikroskopi, og kemisk modifikation, som vist ved Auger- og infrarødspektroskopi.
En anden interessant effekt af laserablation er den kraft, den har til at skabe en overflade, der ikke nedbrydes over tid.
Lykkelaserhar udført et fantastisk arbejde med at undersøge, hvordan laserrensning interagerer med overflader på nogle overraskende måder. Laserbehandling af aluminium skaber små kratere i overfladen, der smelter og næsten samtidig størkner til et mikrokrystallinsk lag på overfladen, der er endnu mere korrosionsbestandigt end selve aluminiumet.

Hvis man ser på nedenstående diagram, viser det forskellen mellem forskydningsstyrken af ​​en binding, der bruger aluminium, der er blevet laserbehandlet, og aluminium, der er blevet kemisk behandlet. Over tid, efterhånden som overfladerne har været udsat for et fugtigt miljø, falder den kemisk behandlede overflades evne til at binde godt betydeligt, fordi fugten begynder at korrodere overfladen, mens den laserbehandlede overflade bevarer sin korrosionsbestandighed efter ugers eksponering.

Hvis du vil vide mere om laserrensning, eller ønsker at købe en laserrensemaskine, der passer bedst til dig, bedes du efterlade en besked på vores hjemmeside og sende os en e-mail direkte!