Para produsen selalu berupaya membuat produk yang lebih kuat, lebih tahan lama, dan lebih andal, termasuk di sektor otomotif dan kedirgantaraan. Dalam upaya ini, mereka sering kali meningkatkan dan mengganti sistem material dengan paduan logam yang memiliki kepadatan lebih rendah, serta ketahanan suhu dan korosi yang lebih baik. Hal ini memberikan para produsen pijakan yang lebih baik di pasar.
Sebenarnya, itu baru setengah dari ceritanya.
Keunggulan strategis yang lebih kuat lagi adalah kepastian yang terukur mengenai kekuatan, daya tahan, dan keandalan suatu produk.
Mengganti material lama dengan material yang lebih kuat bisa menjadi langkah awal yang baik, tetapi hal itu juga membutuhkan proses manufaktur yang lebih canggih yang mengandalkan pembersihan permukaan yang lebih bersih dan efisien untuk menciptakan struktur yang kuat. Logam seperti paduan aluminium dan material canggih seperti komposit polimer serat karbon, yang sering digunakan dalam manufaktur otomotif dan kedirgantaraan, membutuhkan pengikatan untuk mengurangi berat – ketika pengencang digunakan, berat akan bertambah pada struktur – dan untuk menciptakan sambungan yang lebih andal.
Teknik penyelesaian aluminium tradisional meliputi sandblasting, pembersihan dengan pelarut, diikuti dengan penggerindaan (menggunakan bantalan penggosok) atau anodisasi. Pengikatan perekat membuka pintu bagi proses yang lebih otomatis yang tidak kompatibel dengan penyelesaian tradisional.
Anodisasi lebih umum digunakan dalam aplikasi kedirgantaraan di mana persiapan yang lebih mahal dan lebih ketat ini digunakan untuk memenuhi spesifikasi yang ketat. Variabilitas yang melekat pada teknik sandblasting dan abrasi manual jelas menunjukkan bahwa proses yang lebih terkontrol diperlukan.
Pembersihan laser atau ablasi laser mengisi celah proses ini sebagai metode yang lebih presisi, ramah lingkungan, otomatis, dan efisien untuk membersihkan permukaan logam dan komposit. Jenis kontaminasi yang ditemukan pada permukaan material ini mudah dihilangkan dengan pemrosesan laser.
Karena pembersihan laser sangat ampuh, sangat penting untuk mengetahui secara pasti bagaimana pengaruhnya terhadap permukaan Anda. Perbedaan antara permukaan yang dirawat dengan benar dan permukaan yang kurang atau terlalu banyak dirawat bisa sangat sulit untuk dinilai. Dengan teknologi verifikasi proses kuantitatif yang sensitif dan presisi seperti proses laser itu sendiri, produsen dapat yakin bahwa permukaan logam dan komposit mereka sepenuhnya siap untuk proses pengikatan.
Laser Fortune berikut akan memberikan pengantar terperinci tentang alasan memilih pembersihan laser.
1 –Apa itu Pembersihan Laser??
Perawatan laser adalah teknik pembersihan termal yang sangat presisi yang bekerja dengan cara menghilangkan (ablasi) sebagian kecil permukaan material melalui sinar laser yang terfokus, seringkali berdenyut. Laser tersebut menyinari permukaan untuk menghilangkan atom dan dapat digunakan untuk mengebor lubang yang sangat kecil dan dalam melalui material yang sangat keras, menghasilkan lapisan tipis atau nanopartikel pada permukaan.
Proses pembersihan permukaan ini sangat efektif karena kemampuannya untuk menargetkan lapisan kontaminan dan residu yang sangat tipis. Permukaan aluminium mengandung oksida dan minyak pelumas yang merusak perekat dan komposit seringkali menahan residu pelepas cetakan dan kontaminan silikon lainnya yang tidak dapat membentuk ikatan kimia yang kuat dengan perekat.
Ketika perekat diaplikasikan ke permukaan yang mengandung salah satu residu ini, perekat akan mencoba menempel secara kimiawi pada minyak dan silikon di beberapa lapisan molekul teratas material tersebut. Ikatan ini sangat lemah dan pasti akan gagal baik selama pengujian kinerja maupun selama penggunaan produk. Ketika sambungan putus pada titik pertemuan antara permukaan dan perekat atau lapisan, ini disebut kegagalan antarmuka. Kegagalan kohesif selama pengujian geser tumpang tindih terjadi ketika putusnya terjadi di dalam perekat itu sendiri. Ini menunjukkan ikatan yang sangat kuat dan struktur yang dirakit yang tangguh dan tahan lama.
Kegagalan kohesif pada sampel komposit yang telah diberi perlakuan laser ini menunjukkan adanya perekat di kedua sisi material yang direkatkan.
Kegagalan antarmuka pada sampel komposit yang tidak diberi perlakuan menunjukkan bahwa perekat hanya menempel pada salah satu sisi dan sama sekali terlepas dari sisi lainnya.
Ketika terjadi kegagalan kohesif, Anda memiliki ikatan antarmuka yang tidak akan terlepas begitu saja. Perawatan permukaan bertujuan untuk memodifikasi permukaan guna menghilangkan kontaminan dan menciptakan atau menampakkan permukaan yang mampu menyatu secara kimiawi dengan perekat untuk menghasilkan ikatan yang tahan lama dan andal.
2- Bagaimana Mengetahui Apakah Permukaan yang Telah Diolah dengan Laser Sudah Siap untuk Perekat
Pengukuran sudut kontak, seperti yang disebutkan dalam makalah IJAA yang digunakan untuk memahami degradasi perawatan dari waktu ke waktu, adalah cara yang sangat baik untuk memantau dan memverifikasi proses pembersihan laser.
Pengukuran sudut kontak sensitif terhadap perubahan molekuler yang terjadi pada permukaan yang sedang diolah dengan laser. Tetesan cairan yang ditempatkan pada permukaan akan naik atau turun sesuai dengan jumlah kontaminasi mikroskopis pada permukaan. Pengukuran sudut kontak merupakan indikator adhesi yang tak terbantahkan dan dapat memberikan kejelasan serta visibilitas tentang seberapa selaras kekuatan pengolahan dengan kebutuhan pembersihan material.
Pengukuran sudut kontak berkorelasi dengan baik dengan perubahan tingkat kontaminan yang terdeteksi oleh metode spektroskopi. Sebagian besar pengukuran presisi kontaminan pada permukaan dilakukan dengan peralatan yang tidak terjangkau bagi produsen dan tidak dapat digunakan pada komponen sebenarnya yang sedang diproduksi.
Pengukuran sudut kontak dapat dilakukan segera sebelum dan sesudah perawatan pada jalur produksi denganmanualataualat pengukuran otomatisSama seperti pembersihan laser menggantikan metode persiapan permukaan yang ketinggalan zaman karena kebutuhan otomatisasi manufaktur volume tinggi dan presisi tinggi, pengukuran sudut kontak juga membuat uji kualitas permukaan yang subjektif dan tidak tepat seperti tinta dyne dan uji water break menjadi usang.
Uji kinerja kekuatan hanya memeriksa sampel material yang diproses, sehingga menambah tingkat limbah dan tidak memberikan indikasi tentang cara menciptakan ikatan yang lebih kuat. Sudut kontak, jika digunakan di seluruh jalur produksi, dapat menunjukkan dengan tepat di mana proses perlu disesuaikan, dan dapat memberikan wawasan tentang apa yang perlu disesuaikan dan sejauh mana.
3- Mengapa Menggunakan Pembersihan Laser?
Telah banyak penelitian bagus tentang bagaimana perawatan permukaan laser meningkatkan daya rekat. Misalnya,sebuah makalah yang diterbitkan di Journal of AdhesionMeneliti seberapa besar peningkatan kekuatan sendi yang diperoleh dengan pembersihan laser dibandingkan dengan metode tradisional.
“Hasil eksperimen menunjukkan bahwa perlakuan permukaan laser pra-perekat secara signifikan meningkatkan kekuatan geser spesimen aluminium yang diikat dengan epoksi yang dimodifikasi dibandingkan dengan substrat yang tidak diberi perlakuan dan yang dianodisasi. Hasil terbaik diperoleh dengan energi laser sekitar 0,2 J/Pulsa/cm2 di mana kekuatan geser sambungan tunggal meningkat sebesar 600-700% dibandingkan dengan paduan Al yang tidak diberi perlakuan, dan sebesar 40% dibandingkan dengan perlakuan awal anodisasi asam kromat.”
Modus kegagalan berubah dari adhesif menjadi kohesif seiring dengan peningkatan jumlah pulsa laser selama perawatan. Fenomena terakhir ini telah dikorelasikan dengan perubahan morfologi seperti yang diungkapkan oleh mikroskop elektron, dan modifikasi kimia seperti yang ditunjukkan oleh spektroskopi Auger dan inframerah.”
Efek menarik lainnya dari ablasi laser adalah kemampuannya untuk menciptakan permukaan yang tidak mudah rusak seiring waktu.
Laser KeberuntunganTelah melakukan pekerjaan hebat dalam meneliti bagaimana pembersihan laser berinteraksi dengan permukaan dengan beberapa cara yang mengejutkan. Perawatan laser pada aluminium menciptakan kawah kecil di permukaan yang meleleh dan hampir secara bersamaan mengeras menjadi lapisan mikrokristalin di permukaan yang bahkan lebih tahan korosi daripada aluminium itu sendiri.
Melihat grafik di bawah ini, terlihat perbedaan antara kekuatan geser ikatan menggunakan aluminium yang telah diberi perlakuan laser dan aluminium yang telah diberi perlakuan kimia. Seiring waktu, karena permukaan terpapar lingkungan lembap, kemampuan permukaan yang diberi perlakuan kimia untuk berikatan dengan baik menurun secara signifikan karena kelembapan mulai mengikis permukaan, sementara permukaan yang diberi perlakuan laser mempertahankan ketahanan korosinya setelah berminggu-minggu terpapar.
Waktu posting: 12 Agustus 2022
