მწარმოებლები ყოველთვის ცდილობენ შექმნან უფრო ძლიერი, გამძლე და საიმედო პროდუქტები, ისევე როგორც საავტომობილო და აერონავტიკის სექტორებში. ამ მიზნით, ისინი ხშირად აახლებენ და ცვლიან მასალის სისტემებს უფრო დაბალი სიმკვრივის, უკეთესი ტემპერატურისა და კოროზიისადმი მდგრადი ლითონის შენადნობებით. ეს მწარმოებლებს ბაზარზე უკეთეს პოზიციას ანიჭებს.
სინამდვილეში, ეს მხოლოდ ნახევარი ამბავია.
კიდევ უფრო ძლიერი სტრატეგიული უპირატესობაა პროდუქტის სიმტკიცის, გამძლეობისა და საიმედოობის რაოდენობრივი დარწმუნება.
ძველი მასალების უფრო მტკიცე მასალებით ჩანაცვლება შეიძლება კარგი დასაწყისი იყოს, თუმცა ეს ასევე მოითხოვს უფრო მოწინავე წარმოების პროცესებს, რომლებიც მყარი სტრუქტურების შესაქმნელად უფრო სუფთა და ეფექტურ ზედაპირის გაწმენდას ეფუძნება. ლითონები, როგორიცაა ალუმინის შენადნობები და მოწინავე მასალები, როგორიცაა ნახშირბადის ბოჭკოვანი პოლიმერული კომპოზიტები, რომლებიც ხშირად გამოიყენება საავტომობილო და აერონავტიკულ წარმოებაში, საჭიროებენ შეერთებას წონის შესამცირებლად - როდესაც შესაკრავები გამოიყენება, სტრუქტურას წონა ემატება - და უფრო საიმედო შეერთებების შესაქმნელად.
ალუმინის დამუშავების ტრადიციული ტექნიკა მოიცავს ქვიშაქვით დამუშავებას, გამხსნელით გაწმენდას, რასაც მოჰყვება დაფქვა (სახამებლის გამოყენებით) ან ანოდირება. წებოვანი შეერთება კარს უხსნის უფრო ავტომატიზირებულ პროცესებს, რომელთათვისაც ტრადიციული დამუშავება შეუთავსებელია.
ანოდირება უფრო გავრცელებულია აერონავტიკულ გამოყენებაში, სადაც ეს უფრო ძვირი და მკაცრი მომზადება გამოიყენება მკაცრი სპეციფიკაციების დასაკმაყოფილებლად. ქვიშაქვისა და ხელით აბრაზიული დამუშავების ტექნიკის თანდაყოლილი ცვალებადობა ნათლად აჩვენებს, რომ საჭიროა უფრო კონტროლირებადი პროცესი.
ლაზერული გაწმენდა ან ლაზერული აბლაცია ავსებს ამ ხარვეზს, როგორც ლითონის და კომპოზიტური ზედაპირების დამუშავების უფრო ზუსტი, ეკოლოგიურად სუფთა, ავტომატიზირებადი და ეფექტური მეთოდი გასაწმენდად. ამ მასალების ზედაპირზე არსებული დაბინძურების ტიპები ადვილად მოცილდება ლაზერული დამუშავებით.
რადგან ლაზერული წმენდა ასეთი ძლიერია, ძალიან მნიშვნელოვანია ზუსტად იცოდეთ, თუ როგორ მოქმედებს ის თქვენს ზედაპირზე. სათანადოდ დამუშავებულ ზედაპირსა და არასაკმარისად ან ზედმეტად დამუშავებულ ზედაპირს შორის განსხვავების შეფასება შეიძლება ძალიან რთული იყოს. რაოდენობრივი პროცესის ვერიფიკაციის ტექნოლოგიით, რომელიც ისეთივე მგრძნობიარე და ზუსტია, როგორც თავად ლაზერული პროცესი, მწარმოებლებს შეუძლიათ დარწმუნებულები იყვნენ, რომ მათი ლითონის და კომპოზიტური ზედაპირები სრულად მზადაა შეწებებისთვის.
ქვემოთ მოცემული Fortune-ის ლაზერული ვერსია დეტალურად გაგაცნობთ ლაზერული წმენდის არჩევის მიზეზებს.
1 –რა არის ლაზერული წმენდა?
ლაზერული დამუშავება უკიდურესად ზუსტი, თერმული გაწმენდის ტექნიკაა, რომელიც მუშაობს მასალის ზედაპირის მცირე ფრაქციების მოცილებით (აბლაციით) ფოკუსირებული, ხშირად იმპულსური ლაზერული სხივის მეშვეობით. ლაზერი ასხივებს ზედაპირს ატომების მოსაშორებლად და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ძალიან მყარ მასალებში ძალიან მცირე, ღრმა ხვრელების გასაბურღად, ზედაპირზე თხელი აპკების ან ნანონაწილაკების წარმოქმნით.
ზედაპირის გაწმენდის ეს პროცესი ასე ეფექტურია დამაბინძურებლებისა და ნარჩენების ასეთი მცირე ფენების ზემოქმედების უნარის გამო. ალუმინის ზედაპირები შეიცავს ოქსიდებსა და საპოხი ზეთებს, რომლებიც აზიანებს წებოვანი შეერთების პროცესს, ხოლო კომპოზიტები ხშირად ინარჩუნებენ ობის ნარჩენებს და სხვა სილიკონის დამაბინძურებლებს, რომლებსაც არ შეუძლიათ წებოვან მასალებთან ძლიერი ქიმიური ბმების წარმოქმნა.
როდესაც წებოვანი ნივთიერება გამოიყენება ზედაპირზე, რომელშიც წარმოდგენილია ამ ნარჩენებიდან ერთ-ერთი, ის ცდილობს ქიმიურად მიეკროს ზეთებსა და სილიკონს მასალის ზედა რამდენიმე მოლეკულურ ფენაში. ეს ბმები უკიდურესად სუსტია და გარდაუვლად გაფუჭდება როგორც შესრულების ტესტების დროს, ასევე პროდუქტის გამოყენების დროს. როდესაც შეერთებები წყდება იმ წერტილში, სადაც ზედაპირი და წებოვანი ნივთიერება ან საფარი ხვდება, ამას ეწოდება ინტერფეისული უკმარისობა. შეერთების უკმარისობა გადახრის ტესტირების დროს არის ის, როდესაც რღვევა ხდება თავად წებოვან ნივთიერებაში. ეს მიუთითებს ძალიან ძლიერ შეერთებაზე და აწყობილ სტრუქტურაზე, რომელიც ელასტიური და ხანგრძლივია.
ლაზერით დამუშავებული ამ კომპოზიტური ნიმუშების კრუნჩხვითი უკმარისობა მასალების ორივე მხარეს წებოვან ნივთიერებაზე მიუთითებს.
ამ დაუმუშავებელი კომპოზიტური ნიმუშების ფაზათაშორისი დაზიანება აჩვენებს, რომ წებოვანი ნივთიერება მხოლოდ ერთ მხარეს მიეკრა და მეორე მთლიანად მოშორდა.
როდესაც საქმე გვაქვს შეკავშირების დარღვევასთან, გვაქვს ზედაპირული კავშირი, რომელიც უმიზეზოდ არ იშლება. ზედაპირული დამუშავების მიზანია ზედაპირის მოდიფიცირება დამაბინძურებლების მოსაშორებლად და ისეთი ზედაპირის შესაქმნელად ან გამოსავლენად, რომელსაც შეეძლება ქიმიურად შეერწყას წებოვან ნივთიერებას გამძლე და საიმედო შეერთებისთვის.
2- როგორ გავიგოთ, მზადაა თუ არა ლაზერით დამუშავებული ზედაპირი ადჰეზიისთვის
კონტაქტის კუთხის გაზომვები, როგორიცაა IJAA-ს ნაშრომში ნახსენები, რომელიც გამოიყენება დროთა განმავლობაში დამუშავების დეგრადაციის გასაგებად, ლაზერული გაწმენდის პროცესების მონიტორინგისა და გადამოწმების განსაკუთრებით კარგ საშუალებას წარმოადგენს.
კონტაქტური კუთხის გაზომვა მგრძნობიარეა ლაზერით დამუშავებულ ზედაპირზე მიმდინარე მოლეკულური ცვლილებების მიმართ. ზედაპირზე მოთავსებული სითხის წვეთი მოიმატებს ან დაიკლებს ზედაპირზე მიკროსკოპული დაბინძურების რაოდენობის ზუსტი დამოკიდებულებით. კონტაქტური კუთხის გაზომვები ადჰეზიის დაუნდობელი მაჩვენებელია და შეუძლია ნათელი და ხილვადი გახადოს დამუშავების სიმტკიცე მასალების გაწმენდის საჭიროებებთან შესაბამისობაში.
კონტაქტის კუთხის გაზომვები შესანიშნავად კორელაციაშია სპექტროსკოპიული მეთოდებით დაფიქსირებულ დამაბინძურებლების დონის ცვლილებებთან. ზედაპირებზე დამაბინძურებლების ზუსტი გაზომვების უმეტესობა ხორციელდება აღჭურვილობით, რომლის შეძენაც მწარმოებლებისთვის შეუძლებელია და რომლის გამოყენებაც ისედაც არ შეიძლება რეალურად წარმოებულ ნაწილებზე.
კონტაქტის კუთხის გაზომვები შეიძლება შესრულდეს წარმოების ხაზზე დამუშავებამდე და დამუშავების შემდეგ დაუყოვნებლივ.სახელმძღვანელოანავტომატური გაზომვის ინსტრუმენტებიისევე, როგორც ლაზერული გაწმენდა ცვლის ზედაპირის მომზადების მოძველებულ მეთოდებს დიდი მოცულობის, მაღალი სიზუსტის წარმოების ავტომატიზაციის საჭიროებების გამო, კონტაქტის კუთხის გაზომვები ასევე მოძველებულს ხდის ზედაპირის ხარისხის სუბიექტურ და არაზუსტ ტესტებს, როგორიცაა დინის მელანი და წყლის გაჟონვის ტესტები.
სიმტკიცის ტესტები მხოლოდ დამუშავებული მასალების ნიმუშს იკვლევს, რაც ჯართის რაოდენობას ზრდის და არ იძლევა რაიმე მითითებას იმის შესახებ, თუ როგორ უნდა შეიქმნას უფრო ძლიერი შეერთება. კონტაქტური კუთხეები, როდესაც გამოიყენება მთელ საწარმოო ხაზზე, ზუსტად მიუთითებს, თუ სად არის პროცესი საჭირო კორექტირებას და იძლევა წარმოდგენას იმის შესახებ, თუ რა კორექტირებაა საჭირო და რა ხარისხით.
3- რატომ გამოვიყენოთ ლაზერული წმენდა?
ლაზერული ზედაპირის დამუშავების ადჰეზიის გაუმჯობესების გზების შესახებ უამრავი შესანიშნავი კვლევა ჩატარდა. მაგალითად,ნაშრომი გამოქვეყნდა ჟურნალ „Adhesion“-შიშეისწავლეს, თუ რამდენად აძლიერებს სახსრების სიმტკიცეს ლაზერული წმენდა ტრადიციულ მეთოდებთან შედარებით.
„ექსპერიმენტული შედეგები მიუთითებს, რომ წინასწარი წებოვანი ლაზერული ზედაპირის დამუშავებამ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა მოდიფიცირებული ეპოქსიდური შეკავშირებული ალუმინის ნიმუშების ძვრის სიმტკიცე დაუმუშავებელ და ანოდირებულ სუბსტრატებთან შედარებით. საუკეთესო შედეგები მიღებულ იქნა დაახლოებით 0.2 ჯ/იმპულსი/სმ2 ლაზერული ენერგიით, სადაც ერთწრიული ძვრის სიმტკიცე გაუმჯობესდა 600-700%-ით დაუმუშავებელ ალუმინის შენადნობთან შედარებით და 40%-ით ქრომის მჟავათი ანოდირებული წინასწარი დამუშავების შედარებით.“
დამუშავების დროს ლაზერული იმპულსების რაოდენობის ზრდასთან ერთად, დაზიანების რეჟიმი შეიცვალა წებოვანიდან შეკავშირებულზე. ეს უკანასკნელი ფენომენი კორელაციაშია მორფოლოგიურ ცვლილებებთან, როგორც ეს ელექტრონული მიკროსკოპიით გამოვლინდა, და ქიმიურ მოდიფიკაციასთან, როგორც ეს აუჟესა და ინფრაწითელი სპექტროსკოპიით არის მითითებული.
ლაზერული აბლაციის კიდევ ერთი საინტერესო ეფექტი არის მისი ძალა, შექმნას ზედაპირი, რომელიც დროთა განმავლობაში არ დეგრადირდება.
ფორტუნის ლაზერიშესანიშნავი სამუშაო გაწია იმის შესასწავლად, თუ როგორ ურთიერთქმედებს ლაზერული გაწმენდა ზედაპირებთან გასაკვირი გზებით. ალუმინის ლაზერული დამუშავება ზედაპირზე ქმნის პაწაწინა კრატერებს, რომლებიც დნება და თითქმის ერთდროულად მყარდება ზედაპირზე მიკროკრისტალურ ფენად, რომელიც კიდევ უფრო მდგრადია კოროზიისგან, ვიდრე თავად ალუმინი.
ქვემოთ მოცემული დიაგრამის დათვალიერებისას, ის გვიჩვენებს ლაზერით დამუშავებული ალუმინისა და ქიმიურად დამუშავებული ალუმინის გამოყენებით შეერთების სიმტკიცეს შორის განსხვავებას. დროთა განმავლობაში, როდესაც ზედაპირები ტენიან გარემოში ხვდება, ქიმიურად დამუშავებული ზედაპირის კარგად შეერთების უნარი მნიშვნელოვნად მცირდება, რადგან ტენიანობა იწყებს ზედაპირის კოროზიას, ხოლო ლაზერით დამუშავებული ზედაპირი ინარჩუნებს კოროზიისადმი მდგრადობას კვირების შემდეგაც კი.
გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 12 აგვისტო
