Os fabricantes buscan constantemente produtos máis resistentes, duradeiros e fiables, como ocorre nos sectores da automoción e a aeroespacial. Nesta procura, actualizan e substitúen con frecuencia os sistemas de materiais por aliaxes metálicas de menor densidade e mellor resistencia á temperatura e á corrosión. Isto dálles aos fabricantes unha mellor presenza no mercado.
En realidade, iso é só a metade da historia.
Unha vantaxe estratéxica aínda maior é a certeza cuantificable sobre a resistencia, a durabilidade e a fiabilidade dun produto.
Substituír os materiais máis antigos por outros máis resistentes pode ser un bo comezo, pero tamén require procesos de fabricación máis avanzados que dependen dunha limpeza superficial máis limpa e eficiente para crear estruturas resistentes. Os metais como as aliaxes de aluminio e os materiais avanzados como os compostos de polímeros de fibra de carbono, que se empregan a miúdo na fabricación de automóbiles e aeroespaciais, requiren unión para reducir o peso (cando se usan elementos de fixación, engádese peso á estrutura) e para crear unións máis fiables.
As técnicas tradicionais de acabado do aluminio inclúen o chorro de area, o fregado con solvente, seguido do esmerilado (cun estropallo) ou a anodización. A unión adhesiva abre a porta a procesos máis automatizados para os que os acabados tradicionais non son compatibles.
A anodización é máis común nas aplicacións aeroespaciais, onde se emprega esta preparación máis cara e rigorosa para cumprir especificacións máis rigorosas. A variabilidade inherente das técnicas de chorro de area e abrasión manual demostra claramente que se require un proceso máis controlado.
A limpeza láser ou a ablación láser cobre esta lagoa no proceso como un método máis preciso, respectuoso co medio ambiente, automatizable e eficiente para tratar superficies metálicas e compostas para a súa limpeza. Os tipos de contaminación que se atopan na superficie destes materiais elimínanse facilmente mediante o procesamento láser.
Debido a que a limpeza láser é tan potente, é fundamental saber exactamente como afecta á túa superficie. A diferenza entre unha superficie tratada axeitadamente e unha superficie tratada en exceso ou insuficientemente pode ser extremadamente difícil de avaliar. Cunha tecnoloxía de verificación cuantitativa de procesos tan sensible e precisa como o propio proceso láser, os fabricantes poden estar seguros de que as súas superficies metálicas e compostas están totalmente listas para a unión.
O seguinte láser Fortune darache unha introdución detallada aos motivos para elixir a limpeza láser.
1 –Que é a limpeza láser??
O tratamento con láser é unha técnica de limpeza térmica extremadamente precisa que funciona eliminando (ablación) pequenas fraccións da superficie dun material mediante un raio láser enfocado, a miúdo pulsado. O láser irradia a superficie para eliminar átomos e pódese usar para perforar orificios extremadamente pequenos e profundos en materiais moi duros, producindo películas finas ou nanopartículas nunha superficie.
Este proceso de limpeza de superficies é tan eficaz debido á súa capacidade para dirixirse a capas tan pequenas de contaminantes e residuos. As superficies de aluminio conteñen óxidos e aceites lubricantes que son prexudiciais para a unión adhesiva e os materiais compostos adoitan reter desmoldantes residuais e outros contaminantes de silicona que non poden formar enlaces químicos fortes cos adhesivos.
Cando se aplica un adhesivo a unha superficie con algún destes residuos, tentará adherirse quimicamente aos aceites e á silicona das capas moleculares superiores do material. Estas unións son extremadamente débiles e inevitablemente fallarán durante as probas de rendemento ou durante o uso do produto. Cando as unións se rompen no punto onde se unen a superficie e o adhesivo ou o revestimento, isto chámase fallo interfacial. O fallo cohesivo durante as probas de cizallamento por solape prodúcese cando a rotura se produce dentro do propio adhesivo. Isto indica unha unión moi forte e unha estrutura ensamblada que é resistente e duradeira.
A falla cohesiva destas mostras compostas que foron tratadas con láser amosa o adhesivo en ambos os lados dos materiais que se están unindo.
A falla interfacial destas mostras compostas que non foron tratadas amosa que o adhesivo só se adheriu a un dos lados e soltou completamente o outro.
Cando se produce unha falla cohesiva, existe unha unión interfacial que non se solta por nada. Os tratamentos superficiais teñen como obxectivo modificar a superficie para eliminar contaminantes e crear ou revelar unha superficie que poida fusionarse quimicamente co adhesivo para obter unións duradeiras e fiables.
2- Como saber se a súa superficie tratada con láser está lista para a adhesión
As medicións do ángulo de contacto, como as mencionadas no artigo da IJAA empregadas para comprender a degradación dos tratamentos ao longo do tempo, son un xeito excepcional de monitorizar e verificar os procesos de limpeza con láser.
Unha medición do ángulo de contacto é sensible aos cambios moleculares que se producen nunha superficie que se está a tratar con láser. A pinga de líquido colocada na superficie subirá ou baixará en relación exacta coa cantidade de contaminación microscópica na superficie. As medicións do ángulo de contacto son un indicador implacable da adhesión e poden ofrecer claridade e visibilidade sobre como de aliñada está a forza do tratamento coas necesidades de limpeza dos materiais.
As medicións do ángulo de contacto correlaciónanse perfectamente cos cambios nos niveis de contaminantes detectados polos métodos de espectroscopia. A maioría das medicións de precisión de contaminantes nas superficies realízanse con equipos que non son viables de mercar para os fabricantes e que non se poderían usar en pezas reais que se fabrican de todos os xeitos.
As medicións do ángulo de contacto pódense realizar inmediatamente antes e despois do tratamento na liña de produción conmanualouferramentas de medición automatizadasDo mesmo xeito que a limpeza con láser substitúe os métodos obsoletos de preparación de superficies debido ás necesidades de automatización da fabricación de alto volume e alta precisión, as medicións do ángulo de contacto tamén fan que as probas de calidade superficial subxectivas e imprecisas, como as tintas dinámicas e as probas de rotura de auga, sexan obsoletas.
As probas de rendemento de resistencia só examinan unha mostra dos materiais que se procesan, o que aumenta a taxa de refugallo e non dá ningunha indicación de como crear unha unión máis forte. Os ángulos de contacto, cando se empregan ao longo dunha liña de produción, poden indicar exactamente onde o proceso require axustes e poden proporcionar información sobre o que se debe axustar e en que medida.
3- Por que usar a limpeza láser?
Houbo moita investigación excelente sobre as formas en que o tratamento superficial con láser mellora a adhesión. Por exemplo,un artigo publicado no Journal of Adhesionexplorou canto mellora a forza das articulacións a limpeza con láser en comparación cos métodos tradicionais.
"Os resultados experimentais indican que o tratamento superficial con láser de preadesión mellorou significativamente a resistencia ao corte das mostras de aluminio unidas con epoxi modificado en comparación cos substratos non tratados e anodizados. Os mellores resultados obtivéronse cunha enerxía láser de aproximadamente 0,2 J/pulso/cm2, onde a resistencia ao corte nunha soa solapa mellorou nun 600-700 % en comparación coa da aliaxe de aluminio non tratada e nun 40 % en comparación co pretratamento de anodización con ácido crómico."
O modo de fallo cambiou de adhesivo a cohesivo a medida que aumentaba o número de pulsos láser durante o tratamento. Este último fenómeno foi correlacionado con cambios morfolóxicos revelados pola microscopía electrónica e modificación química indicada pola espectroscopia Auger e infravermella.
Outro efecto interesante da ablación láser é o poder que ten para crear unha superficie que non se degrada co tempo.
Láser da Fortunafixo un gran traballo investigando como a limpeza láser interactúa coas superficies de xeitos sorprendentes. O tratamento láser do aluminio crea pequenos cráteres na superficie que se funden e case simultaneamente se solidifican nunha capa microcristalina na superficie que é aínda máis resistente á corrosión que o propio aluminio.
Observando a táboa seguinte, móstrase a diferenza entre a resistencia ao corte dunha unión con aluminio tratado con láser e aluminio tratado quimicamente. Co paso do tempo, a medida que as superficies estiveron expostas a un ambiente húmido, a capacidade da superficie tratada quimicamente para unirse ben diminúe significativamente porque a humidade comeza a corroer a superficie, mentres que a superficie tratada con láser mantén a súa resistencia á corrosión despois de semanas de exposición.
Data de publicación: 12 de agosto de 2022
