Proizvođači uvijek nastoje proizvoditi proizvode koji su jači, izdržljiviji i pouzdaniji, kao i u automobilskom i zrakoplovnom sektoru. U toj nastojanju često nadograđuju i zamjenjuju materijalne sustave metalnim legurama niže gustoće, bolje otpornosti na temperaturu i koroziju. To proizvođačima daje bolji oslonac na tržištu.
Zapravo, to je samo pola priče.
Još jača strateška prednost je mjerljiva sigurnost u vezi s čvrstoćom, izdržljivošću i pouzdanošću proizvoda.
Zamjena starijih materijala jačima može biti dobar početak, ali također zahtijeva naprednije proizvodne procese koji se oslanjaju na čišće i učinkovitije čišćenje površina kako bi se stvorile jake strukture. Metali poput aluminijevih legura i napredni materijali poput polimernih kompozita od karbonskih vlakana, koji se često koriste u automobilskoj i zrakoplovnoj proizvodnji, zahtijevaju lijepljenje kako bi se smanjila težina - kada se koriste pričvršćivači, težina se dodaje strukturi - i kako bi se stvorili pouzdaniji spojevi.
Tradicionalne tehnike završne obrade aluminija uključuju pjeskarenje, brisanje otapalom, nakon čega slijedi brušenje (pomoću abrazivne spužvice) ili eloksiranje. Lijepljenje otvara vrata automatiziranijim procesima za koje tradicionalne završne obrade nisu kompatibilne.
Anodizacija je češća u zrakoplovnim primjenama gdje se koristi ova skuplja i stroža priprema kako bi se zadovoljile stroge specifikacije. Inherentna varijabilnost tehnika pjeskarenja i ručne abrazije jasno pokazuje da je potreban kontroliraniji proces.
Lasersko čišćenje ili laserska ablacija popunjava ovu procesnu prazninu kao preciznija, ekološki prihvatljivija, automatizirana i učinkovitija metoda obrade metalnih i kompozitnih površina za čišćenje. Vrste onečišćenja pronađene na površini ovih materijala lako se uklanjaju laserskom obradom.
Budući da je lasersko čišćenje toliko snažno, ključno je točno znati kako utječe na vašu površinu. Razliku između pravilno tretirane površine i nedovoljno ili previše tretirane površine može biti izuzetno teško procijeniti. S tehnologijom kvantitativne verifikacije procesa, osjetljivom i preciznom kao i sam laserski proces, proizvođači mogu biti sigurni da su njihove metalne i kompozitne površine potpuno spremne za lijepljenje.
Sljedeći Fortune laser će vam dati detaljan uvod u razloge za odabir laserskog čišćenja.
1 –Što je lasersko čišćenje?
Laserska obrada je izuzetno precizna tehnika termičkog čišćenja koja djeluje uklanjanjem (ablacijom) sitnih dijelova površine materijala putem fokusirane, često pulsirajuće laserske zrake. Laser ozračuje površinu kako bi uklonio atome i može se koristiti za bušenje izuzetno malih, dubokih rupa kroz vrlo tvrde materijale, stvarajući tanke filmove ili nanočestice na površini.
Ovaj postupak čišćenja površine toliko je učinkovit zbog svoje sposobnosti ciljanja tako malih slojeva onečišćujućih tvari i ostataka. Aluminijske površine sadrže okside i maziva ulja koja su štetna za lijepljenje, a kompoziti često zadržavaju ostatke sredstava za odvajanje kalupa i druge silikonske onečišćujuće tvari koje ne mogu stvoriti jake kemijske veze s ljepilima.
Kada se ljepilo nanese na površinu s jednim od ovih ostataka, ono će pokušati kemijski prianjati uz ulja i silikon u gornjim molekularnim slojevima materijala. Te su veze izuzetno slabe i neizbježno će se slomiti tijekom ispitivanja performansi ili tijekom upotrebe proizvoda. Kada se spojevi slome na mjestu gdje se površina i ljepilo ili premaz susreću, to se naziva međupovršinsko lomljenje. Kohezivno lomljenje tijekom ispitivanja smicanja preklopa događa se kada se lom dogodi unutar samog ljepila. To ukazuje na vrlo jaku vezu i sastavljenu strukturu koja je otporna i dugotrajna.
Kohezivni lom ovih kompozitnih uzoraka koji su laserski obrađeni pokazuje ljepilo na obje strane materijala koji se lijepe.
Međupovršinsko oštećenje ovih kompozitnih uzoraka koji nisu tretirani pokazuje da se ljepilo zalijepilo samo za jednu stranu, a s druge se potpuno odvojilo.
Kada imate kohezivni prekid, imate međufaznu vezu koja se ne popušta bez razloga. Površinski tretmani imaju za cilj modificirati površinu kako bi se uklonile onečišćujuće tvari i stvorila ili otkrila površina koja će se moći kemijski spojiti s ljepilom za trajne i pouzdane veze.
2- Kako znati je li vaša laserski tretirana površina spremna za lijepljenje
Mjerenja kontaktnog kuta, poput onih spomenutih u radu IJAA-e koja se koriste za razumijevanje degradacije tretmana tijekom vremena, iznimno su dobar način praćenja i provjere procesa laserskog čišćenja.
Mjerenje kontaktnog kuta osjetljivo je na molekularne promjene koje se događaju na površini koja se tretira laserom. Kapljica tekućine postavljena na površinu dizat će se ili spuštati u točnoj vezi s količinom mikroskopske kontaminacije na površini. Mjerenja kontaktnog kuta neumoljiv su pokazatelj adhezije i mogu pružiti jasnoću i uvid u to koliko je snaga tretmana usklađena s potrebama čišćenja materijala.
Mjerenja kontaktnog kuta izvrsno koreliraju s promjenama u razinama onečišćujućih tvari koje su detektirane spektroskopskim metodama. Većina preciznih mjerenja onečišćujućih tvari na površinama provodi se opremom koju proizvođači ne mogu kupiti i koja se ionako ne bi mogla koristiti na stvarnim dijelovima koji se zapravo proizvode.
Mjerenja kontaktnog kuta mogu se provesti neposredno prije i nakon obrade na proizvodnoj liniji spriručnikiliautomatizirani alati za mjerenjeBaš kao što lasersko čišćenje zamjenjuje zastarjele metode pripreme površine zbog potreba automatizacije visokoprecizne proizvodnje velikih količina, mjerenja kontaktnog kuta također čine subjektivna i neprecizna ispitivanja kvalitete površine poput dyne tinti i testova probijanja vode zastarjelima.
Ispitivanja čvrstoće ispituju samo uzorak materijala koji se obrađuju, povećavajući stopu otpada i ne dajući nikakve naznake o tome kako stvoriti jaču vezu. Kontaktni kutovi, kada se koriste u cijeloj proizvodnoj liniji, mogu točno ukazati na to gdje proces zahtijeva podešavanje i mogu pružiti uvid u to što treba prilagoditi i u kojoj mjeri.
3- Zašto koristiti lasersko čišćenje?
Bilo je mnogo sjajnih istraživanja o načinima na koje laserska obrada površine poboljšava prianjanje. Na primjer,rad objavljen u časopisu Journal of Adhesionistražili su koliko se čvrstoća spojeva poboljšava laserskim čišćenjem u usporedbi s tradicionalnim metodama.
„Eksperimentalni rezultati pokazuju da je predadhezijska laserska površinska obrada značajno poboljšala smičnu čvrstoću uzoraka aluminija spojenih modificiranim epoksidom u usporedbi s netretiranim i anodiziranim podlogama. Najbolji rezultati postignuti su s laserskom energijom od oko 0,2 J/Impuls/cm2 gdje je smična čvrstoća jednog preklopa poboljšana za 600-700% u usporedbi s netretiranom Al legurom i za 40% u usporedbi s predobradom kromnom kiselinom anodiziranjem.“
Način loma mijenjao se od adhezivnog do kohezivnog kako se broj laserskih impulsa povećavao tijekom tretmana. Potonji fenomen povezan je s morfološkim promjenama otkrivenim elektronskom mikroskopijom i kemijskom modifikacijom naznačenom Augerovom i infracrvenom spektroskopijom.
Još jedan zanimljiv učinak laserske ablacije je snaga koju ima za stvaranje površine koja se s vremenom ne degradira.
Laser srećeje napravio sjajan posao istražujući kako lasersko čišćenje djeluje na površine na neke iznenađujuće načine. Laserska obrada aluminija stvara sitne kratere na površini koji se tope i gotovo istovremeno skrućuju u mikrokristalni sloj na površini koji je još otporniji na koroziju od samog aluminija.
Donji grafikon pokazuje razliku između smične čvrstoće spoja laserski obrađenog aluminija i kemijski obrađenog aluminija. S vremenom, kako su površine izložene vlažnom okruženju, sposobnost kemijski obrađene površine da se dobro veže značajno se smanjuje jer vlaga počinje nagrizati površinu, dok laserski obrađena površina zadržava otpornost na koroziju nakon tjedana izloženosti.
Vrijeme objave: 12. kolovoza 2022.
