Proizvođači uvijek nastoje izraditi proizvode koji su jači, izdržljiviji i pouzdaniji, kao iu automobilskom i zrakoplovnom sektoru.U toj potrazi često nadograđuju i zamjenjuju sustave materijala metalnim legurama manje gustoće, bolje temperature i otpornosti na koroziju.To proizvođačima daje bolje uporište na tržištu.
Zapravo, to je samo pola priče.
Još jača strateška prednost je mjerljiva sigurnost o snazi, trajnosti i pouzdanosti proizvoda.
Zamjena starijih materijala za jače može biti dobar početak, ali također zahtijeva naprednije proizvodne procese koji se oslanjaju na čišće i učinkovitije čišćenje površine za stvaranje jakih struktura.Metali kao što su aluminijske legure i napredni materijali kao što su polimerni kompoziti od karbonskih vlakana, koji se često koriste u automobilskoj i zrakoplovnoj proizvodnji, zahtijevaju lijepljenje kako bi se smanjila težina – kada se koriste spojni elementi, 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 spužvice za ribanje) ili eloksiranje.Lijepljenje ljepilom otvara vrata automatiziranijim procesima za koje tradicionalni završni slojevi nisu kompatibilni.
Anodizacija je češća u aplikacijama u zrakoplovstvu gdje se ova skuplja i stroža priprema koristi za ispunjavanje strogih specifikacija.Inherentna varijabilnost tehnika pjeskarenja i ručne abrazije jasno pokazuje da je potreban kontroliraniji proces.
Lasersko čišćenje ili laserska ablacija ispunjava ovu prazninu u procesu kao preciznija, ekološki prihvatljivija, automatizirana i učinkovitija metoda tretiranja metalnih i kompozitnih površina za čišćenje.Vrste onečišćenja koje se nalaze na površini ovih materijala lako se uklanjaju laserskom obradom.
Budući da je lasersko čišćenje tako snažno, ključno je znati kako točno utječe na vašu površinu.Razliku između pravilno obrađene površine i premalo ili previše obrađene površine može biti iznimno teško procijeniti.S tehnologijom kvantitativne provjere procesa koja je osjetljiva i precizna kao i sam laserski proces, proizvođači mogu biti sigurni da su njihove metalne i kompozitne površine potpuno spremne za lijepljenje.
Sljedeći Fortune laser detaljno će vas upoznati s razlozima odabira laserskog čišćenja.
1 –Što je lasersko čišćenje?
Laserski tretman je iznimno precizna tehnika toplinskog čišćenja koja radi uklanjanjem (ablacijom) sićušnih frakcija površine materijala putem fokusirane, često pulsirajuće, laserske zrake.Laser zrači površinu kako bi uklonio atome i može se koristiti za bušenje iznimno malih, dubokih rupa kroz vrlo tvrde materijale, stvarajući tanke filmove ili nanočestice na površini.
Ovaj postupak čišćenja površine tako je učinkovit zbog svoje sposobnosti da cilja tako male slojeve onečišćenja i ostataka.Aluminijske površine sadrže okside i maziva ulja koja su štetna za spajanje ljepila, a kompoziti često zadržavaju ostatke plijesni i druge nečistoće od silikona koji ne mogu stvoriti jake kemijske veze s ljepilima.
Kada se ljepilo nanese na površinu s jednim od ovih ostataka, pokušat će se kemijski zalijepiti za ulja i silikon na nekoliko gornjih molekularnih slojeva materijala.Te su veze izuzetno slabe i neizbježno će otkazati bilo tijekom testiranja performansi ili tijekom upotrebe proizvoda.Kada spojevi puknu na mjestu gdje se susreću površina i ljepilo ili premaz, to se naziva kvar međupovršine.Kohezivni slom tijekom ispitivanja smicanja u preklopu je kada se lom dogodi unutar samog ljepila.To je pokazatelj vrlo jake veze i sastavljene strukture koja je elastična i dugotrajna.
Kohezijski kvar ovih kompozitnih uzoraka koji su tretirani laserom pokazuje ljepilo na obje strane materijala koji se lijepe.
Pogreška na međupovršini ovih kompozitnih uzoraka koji nisu bili tretirani pokazuje da se ljepilo zalijepilo samo za jednu stranu, a potpuno otpustilo drugu.
Kada imate kohezivni neuspjeh, imate međufaznu vezu koja ne popušta uzalud.Površinski tretmani imaju za cilj modificirati površinu kako bi se uklonile onečišćenja i stvorila ili otkrila površina koja će se moći kemijski stopiti s ljepilom za trajne i pouzdane veze.
2- Kako znati je li vaša laserom tretirana površina spremna za prianjanje
Mjerenja kontaktnog kuta, poput onih spomenutih u IJAA dokumentu koji se koriste za razumijevanje degradacije tretmana tijekom vremena, iznimno su dobar način praćenja i verifikacije procesa laserskog čišćenja.
Mjerenje kontaktnog kuta osjetljivo je na molekularne promjene koje se događaju na površini koja se tretira laserom.Kap tekućine stavljena na površinu dizat će se ili spuštati točno u odnosu na količinu mikroskopske kontaminacije na površini.Mjerenja kontaktnog kuta neumoljivi su pokazatelj prianjanja i mogu ponuditi jasnoću i uvid u to koliko je čvrstoća tretmana usklađena s potrebama čišćenja materijala.
Mjerenja kontaktnog kuta lijepo koreliraju s promjenama u razinama onečišćenja koje se bilježe spektroskopskim metodama.Većina preciznih mjerenja kontaminanata na površinama obavlja se opremom koju proizvođači ne mogu kupiti i koja se ionako ne može koristiti na stvarnim dijelovima koji se zapravo proizvode.
Mjerenja kontaktnog kuta mogu se provesti neposredno prije i nakon tretmana na proizvodnoj liniji spriručnikilialati za automatizirano mjerenje.Baš kao što lasersko čišćenje zamjenjuje zastarjele metode pripreme površine zbog potreba automatizacije proizvodnje velikih količina, visoke preciznosti, mjerenja kontaktnog kuta također čine zastarjelim subjektivna i neprecizna ispitivanja kvalitete površine kao što su dyne tinte i testovi vodootpornosti.
Testovi performansi čvrstoće ispituju samo uzorak materijala koji se obrađuje, dodajući stopu otpada i ne dajući nikakve naznake o tome kako stvoriti jaču vezu.Kontaktni kutovi, kada se koriste u cijeloj proizvodnoj liniji, mogu ukazati točno na to gdje proces zahtijeva podešavanje i mogu pružiti uvid u to što treba prilagoditi i u kojoj mjeri.
3- Zašto koristiti lasersko čišćenje?
Provedeno je mnogo sjajnih istraživanja o načinima na koje laserska površinska obrada poboljšava prianjanje.Na primjer,rad objavljen u časopisu Journal of Adhesionistražili su koliko se čvrstoća zglobova povećava laserskim čišćenjem za razliku od tradicionalnih metoda.
„Eksperimentalni rezultati pokazuju da je predadhezijska laserska površinska obrada značajno poboljšala čvrstoću na smicanje aluminijskih uzoraka vezanih modificiranim epoksidom u usporedbi s neobrađenim i anodiziranim podlogama.Najbolji rezultati dobiveni su s laserskom energijom od oko 0,2 J/Pulse/cm2 gdje je jednostruka smična čvrstoća poboljšana za 600-700% u usporedbi s onom neobrađene Al legure, te za 40% u usporedbi s prethodnom obradom eloksiranjem kromnom kiselinom.
Način kvara promijenio se iz adhezivnog u kohezivni kako se broj laserskih impulsa povećavao tijekom tretmana.Potonji fenomen je u korelaciji s morfološkim promjenama koje je otkrila elektronska mikroskopija i kemijskom modifikacijom na što ukazuju Augerova i infracrvena spektroskopija.”
Još jedan zanimljiv učinak laserske ablacije je snaga koju ima za stvaranje površine koja se ne degradira tijekom vremena.
Laser srećeje napravio velik posao istražujući kako lasersko čišćenje djeluje na površine na neke iznenađujuće načine.Laserska obrada aluminija stvara sićušne kratere na površini koji se tope i gotovo istodobno skrućuju u mikrokristalni sloj na površini koji je još otporniji na koroziju od samog aluminija.
Gledajući grafikon u nastavku, on pokazuje razliku između čvrstoće na smicanje spoja pomoću aluminija koji je laserski tretiran i aluminija koji je kemijski tretiran.Tijekom vremena, kako su površine bile izložene vlažnom okruženju, sposobnost kemijski tretirane površine da dobro prianja značajno opada jer vlaga počinje nagrizati površinu, dok laserski tretirana površina zadržava otpornost na koroziju nakon tjedana izlaganja.
Vrijeme objave: 12. kolovoza 2022
