Fabrikanten zijn altijd op zoek naar producten die sterker, duurzamer en betrouwbaarder zijn, zowel in de auto- als de ruimtevaartsector.In dit streven upgraden en vervangen ze regelmatig materiaalsystemen met metaallegeringen met een lagere dichtheid, betere temperatuur en corrosiebestendigheid.Dit geeft fabrikanten een betere voet aan de grond in de markt.
Eigenlijk is dat maar de helft van het verhaal.
Een nog sterker strategisch voordeel is meetbare zekerheid over de sterkte, duurzaamheid en betrouwbaarheid van een product.
Het vervangen van oudere materialen door sterkere materialen kan een goed begin zijn, maar het vereist ook geavanceerdere productieprocessen die afhankelijk zijn van schonere en efficiëntere oppervlaktereiniging om sterke structuren te creëren.Metalen zoals aluminiumlegeringen en geavanceerde materialen zoals koolstofvezelpolymeercomposieten, vaak gebruikt in de auto- en ruimtevaartproductie, vereisen hechting om het gewicht te verminderen - wanneer bevestigingsmiddelen worden gebruikt, wordt gewicht aan de structuur toegevoegd - en om betrouwbaardere verbindingen te creëren.
Traditionele technieken voor het afwerken van aluminium omvatten zandstralen, afvegen met oplosmiddel, gevolgd door slijpen (met een schuursponsje) of anodiseren.Lijmen opent de deur naar meer geautomatiseerde processen waarvoor traditionele afwerkingen niet compatibel zijn.
Anodiseren komt vaker voor in ruimtevaarttoepassingen waar deze duurdere en strengere voorbereiding wordt gebruikt om aan strenge specificaties te voldoen.De inherente variabiliteit van zandstralen en handmatige schuurtechnieken toont duidelijk aan dat een meer gecontroleerd proces op zijn plaats is.
Laserreiniging of laserablatie vult deze leemte in het proces als een nauwkeurigere, milieuvriendelijkere, automatiseerbare en efficiëntere methode voor het behandelen van metalen en composietoppervlakken voor reiniging.De soorten vervuiling die op het oppervlak van deze materialen worden aangetroffen, kunnen eenvoudig worden verwijderd door laserbewerking.
Omdat laserreiniging zo krachtig is, is het van cruciaal belang om precies te weten hoe het uw oppervlak beïnvloedt.Het verschil tussen een goed behandeld oppervlak en een onder- of overbehandeld oppervlak kan uiterst moeilijk te beoordelen zijn.Met kwantitatieve procesverificatietechnologie die net zo gevoelig en nauwkeurig is als het laserproces zelf, kunnen fabrikanten erop vertrouwen dat hun metalen en composietoppervlakken volledig gereed zijn voor verlijming.
De volgende Fortune-laser geeft u een gedetailleerde introductie van de redenen om voor laserreiniging te kiezen.
1 –Wat is laserreiniging?
Laserbehandeling is een uiterst precieze, thermische reinigingstechniek die werkt door kleine fracties van een materiaaloppervlak te verwijderen (ablatie) door middel van een gefocuste, vaak gepulseerde laserstraal.De laser bestraalt het oppervlak om atomen te verwijderen en kan worden gebruikt voor het boren van extreem kleine, diepe gaten door zeer harde materialen, waarbij dunne films of nanodeeltjes op een oppervlak worden geproduceerd.
Dit oppervlaktereinigingsproces is zo effectief vanwege het vermogen om zulke kleine laagjes verontreinigingen en residuen aan te pakken.Aluminiumoppervlakken bevatten oxiden en smeeroliën die schadelijk zijn voor de lijmverbinding en composieten bevatten vaak resten van loslaatmateriaal en andere siliconenverontreinigingen die geen sterke chemische bindingen met lijm kunnen vormen.
Wanneer een lijm wordt aangebracht op een oppervlak met een van deze resten aanwezig, zal het proberen zich chemisch te hechten aan de oliën en siliconen in de bovenste paar moleculaire lagen van het materiaal.Deze bindingen zijn extreem zwak en zullen onvermijdelijk falen tijdens prestatietests of tijdens het gebruik van het product.Wanneer verbindingen breken op het punt waar het oppervlak en de lijm of coating samenkomen, wordt dit een grensvlakbreuk genoemd.Cohesief falen tijdens afschuiftesten is wanneer de breuk optreedt in de lijm zelf.Dit wijst op een zeer sterke hechting en een samengestelde structuur die veerkrachtig en duurzaam is.
Het falen van de cohesie van deze composietmonsters die met een laser zijn behandeld, toont de lijm aan beide zijden van de materialen die worden gehecht.
Grensvlakfalen van deze composietmonsters die niet werden behandeld, toont aan dat de lijm alleen aan een van de zijden kleefde en de andere volledig losliet.
Als je samenhangend falen hebt, heb je een interfaciale band die niet voor niets loslaat.Oppervlaktebehandelingen zijn gericht op het wijzigen van het oppervlak om verontreinigingen te verwijderen en een oppervlak te creëren of te onthullen dat in staat zal zijn om chemisch samen te smelten met de lijm voor duurzame en betrouwbare hechtingen.
2- Hoe u weet of uw laserbehandelde oppervlak klaar is voor hechting
Contacthoekmetingen, zoals die vermeld in het IJAA-document dat wordt gebruikt om de achteruitgang van behandelingen in de loop van de tijd te begrijpen, zijn een uitzonderlijk goede manier om laserreinigingsprocessen te bewaken en te verifiëren.
Een contacthoekmeting is gevoelig voor de moleculaire veranderingen die optreden op een oppervlak dat met een laser wordt behandeld.De druppel vloeistof die op het oppervlak wordt geplaatst, zal stijgen of dalen in een exacte verhouding tot de hoeveelheid microscopisch kleine vervuiling op het oppervlak.Contacthoekmetingen zijn een niet-aflatende indicator van adhesie en kunnen duidelijkheid en inzicht bieden in hoe goed de sterkte van de behandeling is afgestemd op de reinigingsbehoeften van de materialen.
Contacthoekmetingen correleren prachtig met de veranderingen in verontreinigingsniveaus die worden opgepikt door spectroscopiemethoden.De meeste precisiemetingen van verontreinigingen op oppervlakken worden gedaan met apparatuur die fabrikanten niet kunnen kopen en die toch niet kunnen worden gebruikt op echte onderdelen die daadwerkelijk worden vervaardigd.
Direct voor en na de behandeling op de productielijn kunnen contacthoekmetingen worden uitgevoerdhandleidingofgeautomatiseerde meetinstrumenten.Net zoals laserreiniging verouderde methoden voor oppervlaktevoorbereiding vervangt vanwege de automatiseringsbehoeften van hoogvolume, uiterst nauwkeurige productie, maken contacthoekmetingen ook subjectieve en onnauwkeurige oppervlaktekwaliteitstests zoals dyne-inkten en waterbreuktests overbodig.
Sterkteprestatietests onderzoeken alleen een staal van de materialen die worden verwerkt, dragen bij aan de schrootsnelheid en geven geen indicatie hoe een sterkere hechting kan worden gecreëerd.Contacthoeken kunnen, wanneer ze in een hele productielijn worden gebruikt, precies aangeven waar het proces moet worden aangepast, en kunnen inzicht geven in wat er moet worden aangepast en in welke mate.
3- Waarom laserreiniging gebruiken?
Er is veel goed onderzoek gedaan naar de manieren waarop oppervlaktebehandeling met laser de hechting verbetert.Bijvoorbeeld,een paper gepubliceerd in het Journal of Adhesiononderzocht hoeveel gewrichtssterkte wordt verbeterd door laserreiniging in tegenstelling tot de traditionele methoden.
“Experimentele resultaten geven aan dat preadhesie-laseroppervlaktebehandeling de afschuifsterkte van gemodificeerde epoxygebonden aluminiummonsters aanzienlijk verbeterde in vergelijking met onbehandelde en geanodiseerde substraten.De beste resultaten werden verkregen met een laserenergie van ongeveer 0,2 J/Pulse/cm2, waarbij de afschuifsterkte bij een enkele lap met 600-700% werd verbeterd in vergelijking met die van een onbehandelde Al-legering, en met 40% in vergelijking met de voorbehandeling van anodisatie met chroomzuur.
De faalwijze veranderde van adhesief in cohesief naarmate het aantal laserpulsen tijdens de behandeling toenam.Dit laatste fenomeen is gecorreleerd met morfologische veranderingen zoals onthuld door elektronenmicroscopie, en chemische modificatie zoals aangegeven door Auger en infraroodspectroscopie."
Een ander interessant effect van laserablatie is de kracht die het heeft om een oppervlak te creëren dat na verloop van tijd niet verslechtert.
Fortuin Laserheeft geweldig werk verricht door te onderzoeken hoe laserreiniging op verrassende manieren in wisselwerking staat met oppervlakken.Laserbehandeling van aluminium creëert kleine kraters in het oppervlak die smelten en bijna gelijktijdig stollen tot een microkristallijne laag op het oppervlak die nog corrosiebestendiger is dan het aluminium zelf.
Als u naar de onderstaande grafiek kijkt, ziet u het verschil tussen de afschuifsterkte van een verbinding met aluminium dat met een laser is behandeld en aluminium dat chemisch is behandeld.Na verloop van tijd, als de oppervlakken zijn blootgesteld aan een vochtige omgeving, neemt het vermogen van het chemisch behandelde oppervlak om goed te hechten aanzienlijk af omdat het vocht het oppervlak begint te corroderen, terwijl het laserbehandelde oppervlak zijn corrosieweerstand behoudt na wekenlange blootstelling.
Posttijd: 12 aug. 2022
