Proizvajalci si vedno prizadevajo za izdelavo izdelkov, ki so močnejši, trpežnejši in zanesljivejši, prav tako v avtomobilskem in vesoljskem sektorju. V ta namen pogosto nadgrajujejo in nadomeščajo materialne sisteme z zlitinami z manjšo gostoto, boljšo temperaturno in korozijsko odpornostjo. To proizvajalcem daje boljši oporo na trgu.
Pravzaprav je to le polovica zgodbe.
Še močnejša strateška prednost je merljiva gotovost glede trdnosti, trajnosti in zanesljivosti izdelka.
Zamenjava starejših materialov z močnejšimi je lahko dober začetek, vendar zahteva tudi naprednejše proizvodne procese, ki se zanašajo na čistejše in učinkovitejše čiščenje površin za ustvarjanje močnih struktur. Kovine, kot so aluminijeve zlitine, in napredni materiali, kot so polimerni kompoziti iz ogljikovih vlaken, ki se pogosto uporabljajo v avtomobilski in letalski proizvodnji, zahtevajo lepljenje za zmanjšanje teže – pri uporabi pritrdilnih elementov se teža konstrukcije poveča – in za ustvarjanje zanesljivejših spojev.
Tradicionalne tehnike končne obdelave aluminija vključujejo peskanje, brisanje s topilom, ki mu sledi brušenje (z grobo gobico) ali eloksiranje. Lepljenje odpira vrata bolj avtomatiziranim procesom, za katere tradicionalne končne obdelave niso združljive.
Anodizacija je pogostejša v vesoljski industriji, kjer se ta dražja in strožja priprava uporablja za izpolnjevanje strogih specifikacij. Zaradi inherentne spremenljivosti tehnik peskanja in ročnega brušenja je potreben bolj nadzorovan postopek.
Lasersko čiščenje ali laserska ablacija zapolnjuje to vrzel v procesu kot natančnejša, okolju prijaznejša, avtomatizirana in učinkovitejša metoda obdelave kovinskih in kompozitnih površin za čiščenje. Vrste onesnaženja, ki se nahajajo na površini teh materialov, se z lasersko obdelavo enostavno odstranijo.
Ker je lasersko čiščenje tako močno, je ključnega pomena natančno vedeti, kako vpliva na vašo površino. Razliko med pravilno obdelano površino in premalo ali preveč obdelano površino je lahko izjemno težko oceniti. S tehnologijo kvantitativnega preverjanja procesov, ki je tako občutljiva in natančna kot sam laserski postopek, so lahko proizvajalci prepričani, da so njihove kovinske in kompozitne površine popolnoma pripravljene za lepljenje.
Naslednji laser Fortune vam bo podrobno predstavil razloge za izbiro laserskega čiščenja.
1 –Kaj je lasersko čiščenje?
Laserska obdelava je izjemno natančna tehnika termičnega čiščenja, ki deluje tako, da s fokusiranim, pogosto pulzirajočim laserskim žarkom odstrani (ablacija) drobne delce površine materiala. Laser obseva površino, da odstrani atome, in se lahko uporablja za vrtanje izjemno majhnih, globokih lukenj skozi zelo trde materiale, pri čemer na površini nastanejo tanke plasti ali nanodelci.
Ta postopek čiščenja površin je tako učinkovit zaradi svoje sposobnosti ciljanja na tako majhne plasti onesnaževalcev in ostankov. Aluminijaste površine vsebujejo okside in mazalna olja, ki škodujejo lepljenju, kompoziti pa pogosto zadržujejo ostanke ločil za kalupe in druge silikonske onesnaževalce, ki ne morejo tvoriti močnih kemičnih vezi z lepili.
Ko se lepilo nanese na površino, na kateri je prisoten eden od teh ostankov, se bo poskušalo kemično oprijeti olj in silikona v zgornjih nekaj molekularnih plasteh materiala. Te vezi so izjemno šibke in bodo neizogibno odpovedale bodisi med preizkusi delovanja bodisi med uporabo izdelka. Ko se spoji zlomijo na mestu, kjer se površina in lepilo ali premaz srečata, se to imenuje medfazna prekinitev. Kohezivna prekinitev med preizkusom strižnega prekrivanja se zgodi, ko se prekinitev zgodi znotraj samega lepila. To kaže na zelo močno vez in sestavljeno strukturo, ki je odporna in dolgotrajna.
Kohezivna odpoved teh kompozitnih vzorcev, ki so bili lasersko obdelani, kaže lepilo na obeh straneh lepljenih materialov.
Medfazna odpoved teh neobdelanih kompozitnih vzorcev kaže, da se je lepilo prilepilo le na eno stran in popolnoma odlepilo od druge.
Ko pride do kohezivne odpovedi, imate medfazno vez, ki se ne popušča kar tako. Površinska obdelava je namenjena modificiranju površine, da se odstranijo onesnaževalci in ustvari ali razkrije površina, ki se bo lahko kemično združila z lepilom za trajne in zanesljive vezi.
2- Kako vedeti, ali je vaša lasersko obdelana površina pripravljena za lepljenje
Meritve kontaktnega kota, kot so tiste, omenjene v članku IJAA, ki se uporabljajo za razumevanje degradacije obdelav skozi čas, so izjemno dober način za spremljanje in preverjanje procesov laserskega čiščenja.
Meritev kontaktnega kota je občutljiva na molekularne spremembe, ki se dogajajo na površini, ki jo obdelujemo z laserjem. Kapljica tekočine, ki se nanese na površino, se bo dvignila ali spustila v natančnem razmerju s količino mikroskopske kontaminacije na površini. Meritve kontaktnega kota so neizprosen pokazatelj oprijema in lahko ponudijo jasnost in vpogled v to, kako usklajena je moč obdelave s potrebami po čiščenju materialov.
Meritve kontaktnega kota se lepo ujemajo s spremembami ravni onesnaževalcev, ki jih zaznajo spektroskopske metode. Večina natančnih meritev onesnaževalcev na površinah se izvaja z opremo, ki je proizvajalci ne morejo kupiti in je tako ali tako ne bi mogli uporabiti na dejanskih delih, ki se dejansko izdelujejo.
Meritve kontaktnega kota se lahko izvedejo neposredno pred in po obdelavi na proizvodni liniji zpriročnikaliavtomatizirana merilna orodjaTako kot lasersko čiščenje nadomešča zastarele metode priprave površin zaradi potreb po avtomatizaciji v visoko natančni proizvodnji velikih količin, meritve kontaktnega kota naredijo subjektivne in nenatančne teste kakovosti površine, kot so dyne črnila in testi preboja vode, zastarele.
Preskusi trdnostne učinkovitosti preučijo le vzorec materialov, ki se obdelujejo, kar poveča stopnjo odpadkov in ne da nobenega namiga o tem, kako ustvariti močnejšo vez. Kontaktni koti, kadar se uporabljajo po celotni proizvodni liniji, lahko natančno pokažejo, kje v procesu je treba prilagoditi, in lahko dajo vpogled v to, kaj je treba prilagoditi in v kolikšni meri.
3- Zakaj uporabljati lasersko čiščenje?
Veliko odličnih raziskav je bilo opravljenih o tem, kako laserska površinska obdelava izboljša oprijem. Na primer,članek, objavljen v reviji Journal of Adhesionraziskali, koliko se trdnost sklepov poveča z laserskim čiščenjem v primerjavi s tradicionalnimi metodami.
„Eksperimentalni rezultati kažejo, da je predadhezijska laserska površinska obdelava znatno izboljšala strižno trdnost vzorcev iz modificiranega epoksi vezanega aluminija v primerjavi z neobdelanimi in anodiziranimi substrati. Najboljši rezultati so bili doseženi z lasersko energijo približno 0,2 J/impulz/cm2, kjer se je strižna trdnost enega prekrivanja izboljšala za 600–700 % v primerjavi z neobdelano Al zlitino in za 40 % v primerjavi s predobdelavo s kromovo kislino z anodizacijo.“
Način odpovedi se je spremenil iz adhezivne v kohezivno, ko se je število laserskih impulzov med obdelavo povečevalo. Slednji pojav je bil povezan z morfološkimi spremembami, ki jih je pokazala elektronska mikroskopija, in kemijsko modifikacijo, kot je pokazala Augerjeva in infrardeča spektroskopija.
Drug zanimiv učinek laserske ablacije je moč, ki jo ima za ustvarjanje površine, ki se sčasoma ne razgradi.
Laser srečeje opravil odlično delo pri raziskovanju, kako lasersko čiščenje na presenetljive načine vpliva na površine. Laserska obdelava aluminija ustvari drobne kraterje na površini, ki se stopijo in skoraj istočasno strdijo v mikrokristalno plast na površini, ki je še bolj odporna proti koroziji kot sam aluminij.
Spodnji grafikon prikazuje razliko med strižno trdnostjo spoja z lasersko obdelanim aluminijem in kemično obdelanim aluminijem. Sčasoma, ko so površine izpostavljene vlažnemu okolju, se sposobnost kemično obdelane površine za dobro vezavo znatno zmanjša, ker vlaga začne korodirati površino, medtem ko lasersko obdelana površina ohrani svojo odpornost proti koroziji tudi po več tednih izpostavljenosti.
Čas objave: 12. avg. 2022
