Tootjad otsivad alati tugevamaid, vastupidavamaid ja töökindlamaid tooteid, seda ka auto- ja lennundussektoris. Selle eesmärgi saavutamiseks uuendavad ja asendavad nad sageli materjalisüsteeme madalama tihedusega, parema temperatuuri- ja korrosioonikindlusega metallisulamitega. See annab tootjatele turul parema positsiooni.
Tegelikult on see ainult pool lugu.
Veelgi tugevam strateegiline eelis on mõõdetav kindlus toote tugevuse, vastupidavuse ja töökindluse osas.
Vanemate materjalide asendamine tugevamate vastu võib olla hea algus, kuid see nõuab ka täiustatud tootmisprotsesse, mis tuginevad puhtamale ja tõhusamale pinnapuhastusele, et luua tugevaid konstruktsioone. Metallid, näiteks alumiiniumisulamid, ja täiustatud materjalid, näiteks süsinikkiust polümeerkomposiidid, mida sageli kasutatakse autotööstuses ja lennunduses, vajavad kaalu vähendamiseks – kinnitusdetailide kasutamisel lisandub konstruktsioonile kaal – ja usaldusväärsemate ühenduste loomiseks liimimist.
Traditsioonilised alumiiniumi viimistlustehnikad hõlmavad liivapritsimist, lahustiga pühkimist, millele järgneb lihvimine (küürimispadjaga) või anodeerimine. Liimühendus avab ukse automatiseeritumatele protsessidele, milleks traditsioonilised viimistlused ei sobi.
Anodeerimine on levinum lennunduses ja kosmosetööstuses, kus seda kallimat ja rangemat ettevalmistust kasutatakse rangete spetsifikatsioonide täitmiseks. Liivapritsi ja käsitsi hõõrdumise tehnikate loomupärane varieeruvus näitab selgelt, et on vaja paremini kontrollitud protsessi.
Laserpuhastus või laserablatsioon täidab selle protsessilünga, pakkudes täpsemat, keskkonnasõbralikumat, automatiseeritavamat ja tõhusamat meetodit metall- ja komposiitpindade puhastamiseks. Nende materjalide pinnalt leitud saasteained on laseriga kergesti eemaldatavad.
Kuna laserpuhastus on nii võimas, on oluline teada täpselt, kuidas see teie pinda mõjutab. Õigesti töödeldud pinna ja ala- või ületöödeldud pinna erinevust võib olla äärmiselt raske hinnata. Kvantitatiivse protsessi kontrollimise tehnoloogiaga, mis on sama tundlik ja täpne kui laserprotsess ise, saavad tootjad olla kindlad, et nende metall- ja komposiitpinnad on liimimiseks täielikult valmis.
Järgnev Fortune laser annab teile üksikasjaliku ülevaate laserpuhastuse valimise põhjustest.
1 –Mis on laserpuhastus?
Lasertöötlus on äärmiselt täpne termiline puhastustehnika, mille käigus eemaldatakse (ableeritakse) materjali pinnalt väikesed osad fokuseeritud, sageli pulseeriva laserkiire abil. Laser kiirgab pinda aatomite eemaldamiseks ja seda saab kasutada äärmiselt väikeste, sügavate aukude puurimiseks väga kõvadesse materjalidesse, tekitades pinnale õhukesi kilesid või nanoosakesi.
See pinnapuhastusprotsess on nii tõhus tänu oma võimele sihtida nii väikeseid saasteainete ja jääkide kihte. Alumiiniumpinnad sisaldavad oksiide ja määrdeõlisid, mis on liimühendusele kahjulikud, ning komposiitidel on sageli vormijääke ja muid silikoonsaasteaineid, mis ei suuda liimidega tugevaid keemilisi sidemeid moodustada.
Kui liim kantakse pinnale, millel on üks neist jääkidest, püüab see keemiliselt nakkuda materjali ülemiste molekulaarkihtide õlide ja silikooniga. Need sidemed on äärmiselt nõrgad ja purunevad paratamatult kas toimivuskatsete või toote kasutamise ajal. Kui vuugid purunevad pinna ja liimi või katte kokkupuutepunktis, nimetatakse seda faasidevaheliseks purunemiseks. Kohesiivne purunemine kattuvate nihkekatsete ajal toimub siis, kui purunemine toimub liimi enda sees. See näitab väga tugevat sidet ja kokkupandud struktuuri, mis on vastupidav ja kauakestev.
Nende laseriga töödeldud komposiitproovide kohesioonipurunemine näitab liimimaterjalide mõlemal küljel.
Nende töötlemata komposiitproovide faasidevaheline purunemine näitab, et liim kleepus ainult ühele küljele ja teisest küljest vabanes täielikult.
Koheesio purunemise korral on tegemist pindadevahelise sidemega, mis ei kao niipea. Pinnatöötluse eesmärk on pinda modifitseerida, et eemaldada saasteained ja luua või paljastada pind, mis suudab keemiliselt liimiga sulanduda, luues vastupidava ja usaldusväärse sideme.
2- Kuidas teada saada, kas laseriga töödeldud pind on liimimiseks valmis
Kontaktnurga mõõtmised, nagu need, mida mainiti IJAA artiklis ja mida kasutatakse töötluste halvenemise mõistmiseks aja jooksul, on erakordselt hea viis laserpuhastusprotsesside jälgimiseks ja kontrollimiseks.
Kontaktnurga mõõtmine on tundlik laseriga töödeldaval pinnal toimuvate molekulaarsete muutuste suhtes. Pinnale asetatud vedelikutilk tõuseb või langeb täpselt vastavalt pinnal oleva mikroskoopilise saaste hulgale. Kontaktnurga mõõtmine on adhesiooni lakkamatu näitaja ning annab selgust ja ülevaate sellest, kui hästi töötlemise tugevus on kooskõlas materjalide puhastusvajadustega.
Kontaktnurga mõõtmised korreleeruvad suurepäraselt spektroskoopiameetodite abil tuvastatud saasteainete taseme muutustega. Enamik pindade saasteainete täppismõõtmisi tehakse seadmetega, mida tootjatel pole võimalik osta ja mida ei saaks niikuinii päris toodetavate osade puhul kasutada.
Kontaktnurga mõõtmisi saab teha vahetult enne ja pärast töötlemist tootmisliinil, kasutadeskasutusjuhendvõiautomatiseeritud mõõtmisvahendidNii nagu laserpuhastus asendab suuremahulise ja täppistootmise automatiseerimisvajaduste tõttu vananenud pinnatöötlusmeetodeid, muudavad kontaktnurga mõõtmised ka subjektiivsed ja ebatäpsed pinnakvaliteedi testid, nagu düünivärvid ja veekindluse testid, iganenuks.
Tugevuskatsed uurivad ainult töödeldavate materjalide valimit, mis suurendab praagi hulka ega anna mingit ettekujutust tugevama sideme loomisest. Kontaktnurgad, kui neid kasutatakse kogu tootmisliinil, võivad täpselt näidata, kus protsess vajab kohandamist, ning anda ülevaate sellest, mida ja mil määral on vaja kohandada.
3- Miks kasutada laserpuhastust?
Laserpinnatöötluse abil adhesiooni parandamise kohta on tehtud palju suurepäraseid uuringuid. Näiteksajakirjas Journal of Adhesion avaldatud artikkeluuriti, kui palju parandab laserpuhastus vuukide tugevust võrreldes traditsiooniliste meetoditega.
„Eksperimentaalsed tulemused näitavad, et eelliimimisega laserpinnatöötlus parandas oluliselt modifitseeritud epoksüüdühendiga alumiiniumproovide nihketugevust võrreldes töötlemata ja anodeeritud aluspindadega. Parimad tulemused saadi laserenergiaga umbes 0,2 J/impulss/cm2, kus ühe kihi nihketugevus paranes 600–700% võrreldes töötlemata alumiiniumsulamiga ja 40% võrreldes kroomhappe anodeerimise eeltöötlusega.“
Purunemisviis muutus adhesiivsest kohesiooniliseks, kui laserimpulsside arv töötlemise ajal suurenes. Viimane nähtus on korrelatsioonis morfoloogiliste muutustega, nagu on ilmnenud elektronmikroskoopia abil, ja keemiliste modifikatsioonidega, nagu on näidanud Augeri ja infrapunaspektroskoopia.
Laserablatsiooni teine huvitav efekt on võimsus, mis sellel on, et luua pind, mis aja jooksul ei lagune.
Õnnelaseron teinud suurepärast tööd, uurides, kuidas laserpuhastus pindadega üllataval moel suhtleb. Alumiiniumi lasertöötlus loob pinnale pisikesi kraatreid, mis sulavad ja peaaegu samaaegselt tahkestuvad pinnale mikrokristallilise kihina, mis on veelgi korrosioonikindlam kui alumiinium ise.
Allolev diagramm näitab laseriga töödeldud alumiiniumi ja keemiliselt töödeldud alumiiniumi ühendustugevuse erinevust. Aja jooksul, kui pinnad on puutunud kokku niiske keskkonnaga, väheneb keemiliselt töödeldud pinna võime hästi nakkuda märkimisväärselt, kuna niiskus hakkab pinda söövitama, samas kui laseriga töödeldud pind säilitab oma korrosioonikindluse ka nädalatepikkuse kokkupuute järel.
Postituse aeg: 12. august 2022
