Výrobcovia sa neustále snažia vyrábať produkty, ktoré sú pevnejšie, odolnejšie a spoľahlivejšie, rovnako ako v automobilovom a leteckom priemysle. V tomto úsilí často modernizujú a nahrádzajú materiálové systémy kovovými zliatinami s nižšou hustotou, lepšou odolnosťou voči teplote a korózii. To dáva výrobcom lepšiu pozíciu na trhu.
V skutočnosti je to len polovica príbehu.
Ešte silnejšou strategickou výhodou je kvantifikovateľná istota ohľadom pevnosti, trvanlivosti a spoľahlivosti produktu.
Výmena starších materiálov za pevnejšie môže byť dobrým začiatkom, ale vyžaduje si aj pokročilejšie výrobné procesy, ktoré sa spoliehajú na čistejšie a efektívnejšie čistenie povrchov na vytvorenie pevných konštrukcií. Kovy, ako sú hliníkové zliatiny, a pokročilé materiály, ako sú kompozity z uhlíkových vlákien a polymérov, často používané v automobilovom a leteckom priemysle, vyžadujú lepenie, aby sa znížila hmotnosť – pri použití spojovacích prvkov sa hmotnosť konštrukcie zvyšuje – a aby sa vytvorili spoľahlivejšie spoje.
Tradičné techniky povrchovej úpravy hliníka zahŕňajú pieskovanie, utieranie rozpúšťadlom a následné brúsenie (pomocou drôtenky) alebo eloxovanie. Lepenie otvára dvere automatizovanejším procesom, pre ktoré tradičné povrchové úpravy nie sú kompatibilné.
Anodizácia je bežnejšia v leteckom priemysle, kde sa táto drahšia a náročnejšia príprava používa na splnenie prísnych špecifikácií. Inherentná variabilita techník pieskovania a manuálneho obrusovania jasne ukazuje, že je potrebný kontrolovanejší proces.
Laserové čistenie alebo laserová ablácia vypĺňa túto medzeru v procese ako presnejšia, ekologickejšia, automatizovateľná a efektívnejšia metóda úpravy kovových a kompozitných povrchov na čistenie. Typy nečistôt nachádzajúcich sa na povrchu týchto materiálov sa dajú ľahko odstrániť laserovým spracovaním.
Keďže laserové čistenie je také silné, je dôležité presne vedieť, ako ovplyvňuje váš povrch. Rozdiel medzi správne ošetreným povrchom a nedostatočne alebo nadmerne ošetreným povrchom môže byť mimoriadne ťažké posúdiť. Vďaka technológii kvantitatívneho overovania procesu, ktorá je rovnako citlivá a presná ako samotný laserový proces, si výrobcovia môžu byť istí, že ich kovové a kompozitné povrchy sú plne pripravené na lepenie.
Nasledujúci článok o laserovom čistení Fortune vám poskytne podrobný úvod do dôvodov, prečo si vybrať laserové čistenie.
1 –Čo je laserové čistenie?
Laserové ošetrenie je mimoriadne presná technika tepelného čistenia, ktorá funguje na princípe odstraňovania (ablácie) drobných častíc povrchu materiálu pomocou zaostreného, často pulzného laserového lúča. Laser ožaruje povrch, aby odstránil atómy, a možno ho použiť na vŕtanie extrémne malých, hlbokých otvorov cez veľmi tvrdé materiály, čím sa na povrchu vytvárajú tenké filmy alebo nanočastice.
Tento proces čistenia povrchov je taký účinný vďaka svojej schopnosti zamerať sa na také malé vrstvy nečistôt a zvyškov. Hliníkové povrchy obsahujú oxidy a mazacie oleje, ktoré sú škodlivé pre lepené spoje, a kompozity často zadržiavajú zvyšky odlievacích prostriedkov z foriem a iné silikónové nečistoty, ktoré nedokážu vytvoriť silné chemické väzby s lepidlami.
Keď sa lepidlo nanesie na povrch, na ktorom sú prítomné niektoré z týchto zvyškov, pokúsi sa chemicky priľnúť k olejom a silikónu v niekoľkých vrchných molekulárnych vrstvách materiálu. Tieto väzby sú extrémne slabé a nevyhnutne zlyhajú buď počas výkonnostných testov, alebo počas používania produktu. Keď sa spoje zlomia v mieste, kde sa stretáva povrch a lepidlo alebo povlak, nazýva sa to medzifázové porušenie. Kohézne porušenie počas skúšky šmyku prekrytia nastáva, keď k porušeniu dôjde v samotnom lepidle. To svedčí o veľmi silnom spoji a zostavenej štruktúre, ktorá je odolná a dlhotrvajúca.
Kohézne porušenie týchto kompozitných vzoriek, ktoré boli ošetrené laserom, ukazuje lepidlo na oboch stranách lepených materiálov.
Porucha medzifázového rozhrania týchto kompozitných vzoriek, ktoré neboli ošetrené, ukazuje, že lepidlo priľnulo iba na jednu stranu a z druhej strany sa úplne uvoľnilo.
Keď dôjde k kohéznemu zlyhaniu, máte medzifázovú väzbu, ktorá sa len tak nerozpadne. Povrchové úpravy sa zameriavajú na modifikáciu povrchu, aby sa odstránili nečistoty a vytvoril sa alebo sa odhalil povrch, ktorý sa bude môcť chemicky spojiť s lepidlom pre dosiahnutie trvanlivých a spoľahlivých spojov.
2- Ako zistiť, či je váš laserom ošetrený povrch pripravený na priľnutie
Merania kontaktného uhla, ako sú tie, ktoré sú spomenuté v článku IJAA a ktoré sa používajú na pochopenie degradácie ošetrení v priebehu času, sú mimoriadne dobrým spôsobom monitorovania a overovania procesov laserového čistenia.
Meranie kontaktného uhla je citlivé na molekulárne zmeny, ktoré prebiehajú na povrchu ošetrovanom laserom. Kvapka kvapaliny umiestnená na povrchu bude stúpať alebo klesať v presnej súvislosti s množstvom mikroskopickej kontaminácie na povrchu. Merania kontaktného uhla sú neúprosným indikátorom adhézie a môžu poskytnúť jasnosť a viditeľnosť v tom, ako je sila ošetrenia v súlade s potrebami čistenia materiálov.
Merania kontaktného uhla krásne korelujú so zmenami v úrovniach kontaminantov zachytených spektroskopickými metódami. Väčšina presných meraní kontaminantov na povrchoch sa vykonáva pomocou zariadení, ktoré si výrobcovia nemôžu kúpiť a ktoré by sa aj tak nemohlo použiť na reálnych súčiastkach, ktoré sa skutočne vyrábajú.
Merania kontaktného uhla je možné vykonať bezprostredne pred a po spracovaní na výrobnej linke pomocoumanuálaleboautomatizované meracie nástrojeRovnako ako laserové čistenie nahrádza zastarané metódy prípravy povrchu kvôli potrebám automatizácie veľkoobjemovej, vysoko presnej výroby, merania kontaktného uhla tiež robia subjektívne a nepresné testy kvality povrchu, ako sú dyne atramenty a testy na prieraznosť vodou, zastaranými.
Testy pevnosti skúmajú iba vzorku spracovávaných materiálov, čím zvyšujú mieru odpadu a neposkytujú žiadny údaj o tom, ako vytvoriť silnejšiu väzbu. Kontaktné uhly, ak sa používajú v celej výrobnej linke, môžu presne naznačiť, kde proces vyžaduje úpravy, a môžu poskytnúť prehľad o tom, čo je potrebné upraviť a do akej miery.
3- Prečo používať laserové čistenie?
Existuje veľa skvelých výskumov o spôsoboch, akými laserová povrchová úprava zlepšuje priľnavosť. Napríkladčlánok publikovaný v časopise Journal of Adhesionskúmali, o koľko sa laserové čistenie zvyšuje pevnosť kĺbov v porovnaní s tradičnými metódami.
„Experimentálne výsledky naznačujú, že predadhézna laserová povrchová úprava výrazne zlepšila šmykovú pevnosť hliníkových vzoriek spojených modifikovaným epoxidom v porovnaní s neošetrenými a eloxovanými substrátmi. Najlepšie výsledky sa dosiahli s laserovou energiou približne 0,2 J/impulz/cm2, kde sa šmyková pevnosť v jednom preplátovaní zlepšila o 600 – 700 % v porovnaní s neošetrenou hliníkovou zliatinou a o 40 % v porovnaní s predúpravou eloxovaním kyselinou chrómovou.“
Spôsob poškodenia sa menil z adhézneho na kohézny so zvyšujúcim sa počtom laserových pulzov počas ošetrenia. Tento jav koreluje s morfologickými zmenami, ako ich odhalila elektrónová mikroskopia, a chemickou modifikáciou, ako ju ukázala Augerova a infračervená spektroskopia.“
Ďalším zaujímavým účinkom laserovej ablácie je jej sila na vytvorenie povrchu, ktorý sa časom nedegraduje.
Laser Fortuneodviedol skvelú prácu pri skúmaní toho, ako laserové čistenie prekvapivo interaguje s povrchmi. Laserové ošetrenie hliníka vytvára na povrchu drobné krátery, ktoré sa tavia a takmer súčasne tuhnú do mikrokryštalickej vrstvy na povrchu, ktorá je ešte odolnejšia voči korózii ako samotný hliník.
Graf nižšie ukazuje rozdiel medzi šmykovou pevnosťou spoja s použitím hliníka ošetreného laserom a hliníka ošetreného chemicky. Postupom času, keď sú povrchy vystavené vlhkému prostrediu, sa schopnosť chemicky ošetreného povrchu dobre sa spojiť výrazne znižuje, pretože vlhkosť začína povrch korodovať, zatiaľ čo laserom ošetrený povrch si zachováva svoju odolnosť proti korózii aj po týždňoch vystavenia.
Čas uverejnenia: 12. augusta 2022
