Οι κατασκευαστές επιδιώκουν πάντα να κατασκευάζουν προϊόντα που είναι ισχυρότερα, πιο ανθεκτικά και πιο αξιόπιστα, όπως και στους τομείς της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροδιαστημικής. Σε αυτή την επιδίωξη, αναβαθμίζουν και αντικαθιστούν συχνά τα συστήματα υλικών με μεταλλικά κράματα χαμηλότερης πυκνότητας, καλύτερης αντοχής στη θερμοκρασία και στη διάβρωση. Αυτό δίνει στους κατασκευαστές καλύτερη θέση στην αγορά.
Στην πραγματικότητα, αυτή είναι μόνο η μισή ιστορία.
Ένα ακόμη ισχυρότερο στρατηγικό πλεονέκτημα είναι η ποσοτικοποιήσιμη βεβαιότητα σχετικά με την αντοχή, την ανθεκτικότητα και την αξιοπιστία ενός προϊόντος.
Η αντικατάσταση παλαιότερων υλικών με ισχυρότερα μπορεί να είναι μια καλή αρχή, αλλά απαιτεί επίσης πιο προηγμένες διαδικασίες κατασκευής που βασίζονται σε καθαρότερο και πιο αποτελεσματικό καθαρισμό επιφανειών για τη δημιουργία ισχυρών δομών. Μέταλλα όπως τα κράματα αλουμινίου και προηγμένα υλικά όπως τα σύνθετα πολυμερή από ίνες άνθρακα, που χρησιμοποιούνται συχνά στην αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροδιαστημική, απαιτούν συγκόλληση για τη μείωση του βάρους - όταν χρησιμοποιούνται συνδετήρες, προστίθεται βάρος στη δομή - και για τη δημιουργία πιο αξιόπιστων συνδέσεων.
Οι παραδοσιακές τεχνικές φινιρίσματος αλουμινίου περιλαμβάνουν αμμοβολή, σκούπισμα με διαλύτη, ακολουθούμενο από λείανση (χρησιμοποιώντας ένα σφουγγάρι καθαρισμού) ή ανοδίωση. Η συγκόλληση με κόλλα ανοίγει την πόρτα σε πιο αυτοματοποιημένες διαδικασίες για τις οποίες τα παραδοσιακά φινιρίσματα δεν είναι συμβατά.
Η ανοδίωση είναι πιο συνηθισμένη στις αεροδιαστημικές εφαρμογές όπου αυτή η πιο ακριβή και αυστηρή προετοιμασία χρησιμοποιείται για την κάλυψη αυστηρών προδιαγραφών. Η εγγενής μεταβλητότητα των τεχνικών αμμοβολής και χειροκίνητης τριβής δείχνει σαφώς ότι απαιτείται μια πιο ελεγχόμενη διαδικασία.
Ο καθαρισμός με λέιζερ ή αλλιώς αφαίρεση με λέιζερ καλύπτει αυτό το κενό της διαδικασίας ως μια πιο ακριβής, φιλική προς το περιβάλλον, αυτοματοποιημένη και αποτελεσματική μέθοδος επεξεργασίας μεταλλικών και σύνθετων επιφανειών για καθαρισμό. Οι τύποι ρύπων που βρίσκονται στην επιφάνεια αυτών των υλικών απομακρύνονται εύκολα με την επεξεργασία με λέιζερ.
Επειδή ο καθαρισμός με λέιζερ είναι τόσο ισχυρός, είναι σημαντικό να γνωρίζετε ακριβώς πώς επηρεάζει την επιφάνειά σας. Η διαφορά μεταξύ μιας σωστά επεξεργασμένης επιφάνειας και μιας επιφάνειας που έχει υποστεί ανεπαρκή ή υπερβολική επεξεργασία μπορεί να είναι εξαιρετικά δύσκολο να εκτιμηθεί. Με τεχνολογία ποσοτικής επαλήθευσης διεργασιών τόσο ευαίσθητη και ακριβή όσο η ίδια η διαδικασία λέιζερ, οι κατασκευαστές μπορούν να είναι σίγουροι ότι οι μεταλλικές και σύνθετες επιφάνειες τους είναι πλήρως έτοιμες για συγκόλληση.
Το παρακάτω λέιζερ Fortune θα σας δώσει μια λεπτομερή εισαγωγή στους λόγους για τους οποίους επιλέγετε καθαρισμό με λέιζερ.
1 –Τι είναι ο καθαρισμός με λέιζερ?
Η επεξεργασία με λέιζερ είναι μια εξαιρετικά ακριβής τεχνική θερμικού καθαρισμού που λειτουργεί αφαιρώντας (αφαίρεση) μικροσκοπικά κλάσματα της επιφάνειας ενός υλικού μέσω μιας εστιασμένης, συχνά παλμικής, δέσμης λέιζερ. Το λέιζερ ακτινοβολεί την επιφάνεια για να αφαιρέσει άτομα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διάτρηση εξαιρετικά μικρών, βαθιών οπών μέσα από πολύ σκληρά υλικά, παράγοντας λεπτές μεμβράνες ή νανοσωματίδια σε μια επιφάνεια.
Αυτή η διαδικασία καθαρισμού επιφανειών είναι τόσο αποτελεσματική λόγω της ικανότητάς της να στοχεύει τόσο μικρά στρώματα ρύπων και υπολειμμάτων. Οι επιφάνειες αλουμινίου περιέχουν οξείδια και λιπαντικά έλαια που είναι επιζήμια για την ένωση της κόλλας και τα σύνθετα υλικά συχνά διατηρούν υπολείμματα από καλούπι και άλλους ρύπους σιλικόνης που δεν μπορούν να σχηματίσουν ισχυρούς χημικούς δεσμούς με τις κόλλες.
Όταν μια κόλλα εφαρμόζεται σε μια επιφάνεια στην οποία υπάρχει ένα από αυτά τα υπολείμματα, θα προσπαθήσει να προσκολληθεί χημικά στα έλαια και τη σιλικόνη στα κορυφαία μοριακά στρώματα του υλικού. Αυτοί οι δεσμοί είναι εξαιρετικά ασθενείς και αναπόφευκτα θα αποτύχουν είτε κατά τη διάρκεια των δοκιμών απόδοσης είτε κατά τη χρήση του προϊόντος. Όταν οι αρμοί σπάνε στο σημείο όπου η επιφάνεια και η κόλλα ή η επίστρωση συναντώνται, αυτό ονομάζεται διεπιφανειακή αστοχία. Η συνεκτική αστοχία κατά τη διάρκεια των δοκιμών διάτμησης επικάλυψης είναι όταν το σπάσιμο συμβαίνει μέσα στην ίδια την κόλλα. Αυτό υποδηλώνει έναν πολύ ισχυρό δεσμό και μια συναρμολογημένη δομή που είναι ανθεκτική και μακράς διαρκείας.
Η αστοχία συνοχής αυτών των σύνθετων δειγμάτων που έχουν υποστεί επεξεργασία με λέιζερ δείχνει ότι η κόλλα και στις δύο πλευρές των υλικών είναι συγκολλημένη.
Η αστοχία της διεπιφάνειας αυτών των σύνθετων δειγμάτων που δεν υποβλήθηκαν σε επεξεργασία δείχνει ότι η κόλλα κολλήθηκε μόνο στη μία πλευρά και αποκολλήθηκε εντελώς από την άλλη.
Όταν έχουμε αστοχία συνοχής, έχουμε έναν διεπιφανειακό δεσμό που δεν φεύγει για πάντα. Οι επιφανειακές επεξεργασίες στοχεύουν στην τροποποίηση της επιφάνειας για την απομάκρυνση των ρύπων και τη δημιουργία ή την αποκάλυψη μιας επιφάνειας που θα είναι σε θέση να συγχωνευθεί χημικά με την κόλλα για ανθεκτικούς και αξιόπιστους δεσμούς.
2- Πώς να καταλάβετε εάν η επιφάνεια που έχει υποστεί επεξεργασία με λέιζερ είναι έτοιμη για προσκόλληση
Οι μετρήσεις γωνίας επαφής, όπως αυτές που αναφέρονται στο έγγραφο του IJAA που χρησιμοποιείται για την κατανόηση της υποβάθμισης των θεραπειών με την πάροδο του χρόνου, αποτελούν έναν εξαιρετικά καλό τρόπο παρακολούθησης και επαλήθευσης των διαδικασιών καθαρισμού με λέιζερ.
Η μέτρηση της γωνίας επαφής είναι ευαίσθητη στις μοριακές αλλαγές που συμβαίνουν σε μια επιφάνεια που υποβάλλεται σε επεξεργασία με λέιζερ. Η σταγόνα υγρού που τοποθετείται στην επιφάνεια θα ανεβαίνει ή θα κατεβαίνει σε ακριβή σχέση με την ποσότητα μικροσκοπικής μόλυνσης στην επιφάνεια. Οι μετρήσεις της γωνίας επαφής αποτελούν έναν αδιάκοπο δείκτη πρόσφυσης και μπορούν να προσφέρουν σαφήνεια και ορατότητα σχετικά με το πόσο ευθυγραμμισμένη είναι η ισχύς της επεξεργασίας με τις ανάγκες καθαρισμού των υλικών.
Οι μετρήσεις της γωνίας επαφής συσχετίζονται άψογα με τις αλλαγές στα επίπεδα ρύπων που καταγράφονται με τις μεθόδους φασματοσκοπίας. Οι περισσότερες ακριβείς μετρήσεις ρύπων σε επιφάνειες πραγματοποιούνται με εξοπλισμό που δεν είναι εφικτό να αγοραστεί από τους κατασκευαστές και δεν θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε πραγματικά εξαρτήματα που κατασκευάζονται ούτως ή άλλως.
Οι μετρήσεις γωνίας επαφής μπορούν να πραγματοποιηθούν αμέσως πριν και μετά την επεξεργασία στη γραμμή παραγωγής μεεγχειρίδιοήαυτοματοποιημένα εργαλεία μέτρησηςΌπως ακριβώς ο καθαρισμός με λέιζερ αντικαθιστά τις ξεπερασμένες μεθόδους προετοιμασίας επιφανειών λόγω των αναγκών αυτοματοποίησης της κατασκευής μεγάλου όγκου και υψηλής ακρίβειας, οι μετρήσεις της γωνίας επαφής καθιστούν επίσης παρωχημένες τις υποκειμενικές και ανακριβείς δοκιμές ποιότητας επιφάνειας, όπως τα μελάνια dyne και οι δοκιμές θραύσης από νερό.
Οι δοκιμές αντοχής εξετάζουν μόνο ένα δείγμα των υλικών που υποβάλλονται σε επεξεργασία, προσθέτοντας στο ποσοστό απόρριψης και χωρίς να δίνουν καμία ένδειξη για το πώς να δημιουργηθεί ένας ισχυρότερος δεσμός. Οι γωνίες επαφής, όταν χρησιμοποιούνται σε όλη τη γραμμή παραγωγής, μπορούν να υποδείξουν ακριβώς πού η διαδικασία απαιτεί προσαρμογή και μπορούν να δώσουν μια εικόνα για το τι πρέπει να τροποποιηθεί και σε ποιο βαθμό.
3- Γιατί να χρησιμοποιήσετε καθαρισμό με λέιζερ;
Έχουν γίνει πολλές και σημαντικές έρευνες σχετικά με τους τρόπους με τους οποίους η επεξεργασία επιφανειών με λέιζερ βελτιώνει την πρόσφυση. Για παράδειγμα,μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Journal of Adhesionδιερεύνησε πόσο ενισχύεται η αντοχή των αρθρώσεων με τον καθαρισμό με λέιζερ σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους.
«Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η επιφανειακή επεξεργασία με λέιζερ προ-συγκόλλησης βελτίωσε σημαντικά την αντοχή σε διάτμηση δειγμάτων αλουμινίου με τροποποιημένη εποξειδική ρητίνη σε σύγκριση με μη επεξεργασμένα και ανοδιωμένα υποστρώματα. Τα καλύτερα αποτελέσματα ελήφθησαν με ενέργεια λέιζερ περίπου 0,2 J/Παλμό/cm2, όπου η αντοχή σε διάτμηση με μία μόνο στρώση βελτιώθηκε κατά 600-700% σε σύγκριση με εκείνη του μη επεξεργασμένου κράματος αλουμινίου και κατά 40% σε σύγκριση με την προ-επεξεργασία ανοδίωσης με χρωμικό οξύ.»
Ο τρόπος αστοχίας άλλαξε από συγκολλητικός σε συνεκτικός καθώς ο αριθμός των παλμών λέιζερ αυξήθηκε κατά τη διάρκεια της θεραπείας. Το τελευταίο φαινόμενο έχει συσχετιστεί με μορφολογικές αλλαγές όπως αποκαλύφθηκαν από την ηλεκτρονική μικροσκοπία, και χημική τροποποίηση όπως υποδεικνύεται από τη φασματοσκοπία Auger και την υπέρυθρη φασματοσκοπία.
Ένα άλλο ενδιαφέρον αποτέλεσμα της αφαίρεσης με λέιζερ είναι η δύναμη που έχει να δημιουργεί μια επιφάνεια που δεν φθείρεται με την πάροδο του χρόνου.
Λέιζερ Τύχηςέχει κάνει εξαιρετική δουλειά εξετάζοντας πώς ο καθαρισμός με λέιζερ αλληλεπιδρά με τις επιφάνειες με μερικούς εκπληκτικούς τρόπους. Η επεξεργασία αλουμινίου με λέιζερ δημιουργεί μικροσκοπικούς κρατήρες στην επιφάνεια που λιώνουν και σχεδόν ταυτόχρονα στερεοποιούνται σε ένα μικροκρυσταλλικό στρώμα στην επιφάνεια που είναι ακόμη πιο ανθεκτικό στη διάβρωση από το ίδιο το αλουμίνιο.
Κοιτάζοντας το παρακάτω διάγραμμα, φαίνεται η διαφορά μεταξύ της αντοχής σε διάτμηση μιας συγκόλλησης χρησιμοποιώντας αλουμίνιο που έχει υποστεί επεξεργασία με λέιζερ και αλουμίνιο που έχει υποστεί χημική επεξεργασία. Με την πάροδο του χρόνου, καθώς οι επιφάνειες έχουν εκτεθεί σε υγρό περιβάλλον, η ικανότητα της χημικά επεξεργασμένης επιφάνειας να συγκολλάται καλά μειώνεται σημαντικά επειδή η υγρασία αρχίζει να διαβρώνει την επιφάνεια, ενώ η επιφάνεια που έχει υποστεί επεξεργασία με λέιζερ διατηρεί την αντοχή της στη διάβρωση μετά από εβδομάδες έκθεσης.
Ώρα δημοσίευσης: 12 Αυγούστου 2022
