Os fabricantes estão sempre procurando fabricar produtos mais fortes, duráveis e confiáveis, assim como nos setores automotivo e aeroespacial.Nessa busca, eles frequentemente atualizam e substituem os sistemas de materiais por ligas metálicas de menor densidade, melhor temperatura e resistência à corrosão.Isso dá aos fabricantes uma melhor posição no mercado.
Na verdade, isso é apenas metade da história.
Uma vantagem estratégica ainda maior é a certeza quantificável sobre a resistência, durabilidade e confiabilidade de um produto.
Trocar materiais mais antigos por outros mais fortes pode ser um bom começo, mas também requer processos de fabricação mais avançados que dependem de uma limpeza de superfície mais limpa e eficiente para criar estruturas fortes.Metais como ligas de alumínio e materiais avançados, como compósitos de polímeros de fibra de carbono, frequentemente usados na fabricação automotiva e aeroespacial, exigem união para reduzir o peso – quando os fixadores são usados, o peso é adicionado à estrutura – e para criar juntas mais confiáveis.
As técnicas tradicionais de acabamento de alumínio incluem jateamento, limpeza com solvente, seguido de esmerilhamento (usando uma esponja) ou anodização.A colagem adesiva abre a porta para processos mais automatizados para os quais os acabamentos tradicionais não são compatíveis.
A anodização é mais comum em aplicações aeroespaciais onde esta preparação mais cara e mais rigorosa é usada para atender a especificações rigorosas.A variabilidade inerente das técnicas de jateamento e abrasão manual mostra claramente que um processo mais controlado está em ordem.
A limpeza a laser ou ablação a laser preenche essa lacuna do processo como um método mais preciso, ecológico, automatizável e eficiente de tratamento de superfícies metálicas e compostas para limpeza.Os tipos de contaminação encontrados na superfície desses materiais são facilmente removidos por processamento a laser.
Como a limpeza a laser é tão poderosa, é fundamental saber exatamente como ela afeta sua superfície.A diferença entre uma superfície devidamente tratada e uma superfície subtratada ou supertratada pode ser extremamente difícil de avaliar.Com a tecnologia de verificação de processo quantitativa tão sensível e precisa quanto o próprio processo a laser, os fabricantes podem ter certeza de que suas superfícies metálicas e compostas estão totalmente prontas para a colagem.
O laser Fortune a seguir fornecerá uma introdução detalhada aos motivos para escolher a limpeza a laser.
1 –O que é Limpeza a Laser?
O tratamento a laser é uma técnica de limpeza térmica extremamente precisa que funciona removendo (ablação) pequenas frações de uma superfície de material por meio de um feixe de laser focalizado, muitas vezes pulsado.O laser irradia a superfície para remover átomos e pode ser usado para fazer furos extremamente pequenos e profundos em materiais muito duros, produzindo filmes finos ou nanopartículas em uma superfície.
Este processo de limpeza de superfície é tão eficaz devido à sua capacidade de atingir pequenas camadas de contaminantes e resíduos.As superfícies de alumínio contêm óxidos e óleos lubrificantes que são prejudiciais para a união adesiva e os compósitos geralmente retêm desmoldantes residuais e outros contaminantes de silicone que não podem formar ligações químicas fortes com adesivos.
Quando um adesivo é aplicado a uma superfície com um desses resíduos presentes, ele tentará aderir quimicamente aos óleos e silicone nas poucas camadas moleculares superiores do material.Essas ligações são extremamente fracas e inevitavelmente falharão durante os testes de desempenho ou durante o uso do produto.Quando as juntas quebram no ponto onde a superfície e o adesivo ou revestimento se encontram, isso é chamado de falha interfacial.A falha coesiva durante o teste de cisalhamento ocorre quando a quebra ocorre dentro do próprio adesivo.Isso é indicativo de uma ligação muito forte e uma estrutura montada que é resiliente e duradoura.
A falha coesiva dessas amostras compostas que foram tratadas a laser mostra o adesivo em ambos os lados dos materiais sendo colados.
A falha interfacial dessas amostras compostas que não foram tratadas mostra que o adesivo apenas aderiu a um dos lados e soltou completamente o outro.
Quando você tem falha coesiva, você tem uma ligação interfacial que não se solta por nada.Os tratamentos de superfície visam modificar a superfície para remover contaminantes e criar ou revelar uma superfície que será capaz de se fundir quimicamente com o adesivo para ligações duráveis e confiáveis.
2- Como saber se sua superfície tratada com laser está pronta para adesão
As medições do ângulo de contato, como as mencionadas no artigo da IJAA usadas para entender a degradação dos tratamentos ao longo do tempo, são uma maneira excepcionalmente boa de monitorar e verificar os processos de limpeza a laser.
Uma medição de ângulo de contato é sensível às mudanças moleculares que estão ocorrendo em uma superfície sendo tratada a laser.A gota de líquido colocada na superfície aumentará ou diminuirá em relação exata à quantidade de contaminação microscópica na superfície.As medições do ângulo de contato são um indicador implacável de adesão e podem oferecer clareza e visibilidade de como a força do tratamento está alinhada com as necessidades de limpeza dos materiais.
As medições do ângulo de contato se correlacionam perfeitamente com as mudanças nos níveis de contaminantes captados pelos métodos de espectroscopia.A maioria das medições de precisão de contaminantes em superfícies é feita com equipamentos que não são viáveis para os fabricantes comprarem e não poderiam ser usados em peças reais que estão sendo fabricadas de qualquer maneira.
As medições do ângulo de contato podem ser realizadas imediatamente antes e depois do tratamento na linha de produção commanualouferramentas de medição automatizadas.Assim como a limpeza a laser substitui os métodos obsoletos de preparação de superfície devido às necessidades de automação da fabricação de alto volume e alta precisão, as medições de ângulo de contato também tornam obsoletos os testes de qualidade de superfície subjetivos e imprecisos, como tintas dyne e testes de quebra de água.
Os testes de desempenho de resistência examinam apenas uma amostra dos materiais sendo processados, aumentando a taxa de refugo e não dando nenhuma indicação de como criar uma ligação mais forte.Os ângulos de contato, quando empregados em uma linha de produção, podem apontar exatamente onde o processo requer ajustes e podem fornecer informações sobre o que precisa ser ajustado e até que ponto.
3- Por que usar a Limpeza a Laser?
Tem havido muitas pesquisas excelentes sobre as maneiras pelas quais o tratamento de superfície a laser melhora a adesão.Por exemplo,um artigo publicado no Journal of Adhesionexplorou o quanto a resistência da junta é aprimorada pela limpeza a laser em oposição aos métodos tradicionais.
“Os resultados experimentais indicam que o tratamento de superfície a laser de pré-adesão melhorou significativamente a resistência ao cisalhamento de espécimes de alumínio ligados por epóxi modificado em comparação com substratos não tratados e anodizados.Os melhores resultados foram obtidos com a energia do laser de cerca de 0,2 J/Pulso/cm2, onde a resistência ao cisalhamento de volta única foi melhorada em 600-700% em comparação com a liga de Al não tratada e em 40% em comparação com o pré-tratamento de anodização com ácido crômico.
O modo de falha mudou de adesivo para coesivo conforme o número de pulsos de laser aumentou durante o tratamento.O último fenômeno foi correlacionado com mudanças morfológicas reveladas por microscopia eletrônica e modificações químicas indicadas por Auger e espectroscopia infravermelha.”
Outro efeito interessante da ablação a laser é o poder que ela tem de criar uma superfície que não se degrada com o tempo.
Laser da sortefez um ótimo trabalho analisando como a limpeza a laser interage com as superfícies de maneiras surpreendentes.O tratamento a laser do alumínio cria minúsculas crateras na superfície que derretem e quase simultaneamente se solidificam em uma camada microcristalina na superfície que é ainda mais resistente à corrosão do que o próprio alumínio.
Observando o gráfico abaixo, ele mostra a diferença entre a resistência ao cisalhamento de uma ligação usando alumínio tratado a laser e alumínio tratado quimicamente.Com o tempo, como as superfícies foram expostas a um ambiente úmido, a capacidade da superfície tratada quimicamente de se ligar bem diminui significativamente porque a umidade começa a corroer a superfície, enquanto a superfície tratada com laser retém sua resistência à corrosão após semanas de exposição.
Horário da postagem: 12 de agosto de 2022
