Произвођачи увек траже производе који су јачи, издржљивији и поузданији, као и у аутомобилском и ваздухопловном сектору. У том циљу, они често надограђују и замењују материјалне системе легурама метала ниже густине, боље отпорности на температуру и корозију. Ово произвођачима даје бољи упориште на тржишту.
Заправо, то је само пола приче.
Још јача стратешка предност је квантитативна сигурност у погледу чврстоће, издржљивости и поузданости производа.
Замена старијих материјала јачим може бити добар почетак, али такође захтева напредније производне процесе који се ослањају на чистије и ефикасније чишћење површине како би се створиле јаке структуре. Метали попут легура алуминијума и напредни материјали попут полимерних композита од угљеничних влакана, који се често користе у аутомобилској и ваздухопловној производњи, захтевају лепљење како би се смањила тежина – када се користе причвршћивачи, тежина се додаје структури – и како би се створили поузданији спојеви.
Традиционалне технике завршне обраде алуминијума укључују пескарење, брисање растварачем, након чега следи брушење (употребом рибарске подлоге) или анодизација. Лепљење отвара врата аутоматизованијим процесима за које традиционалне завршне обраде нису компатибилне.
Анодирање је чешће у ваздухопловним применама где се ова скупља и строжа припрема користи како би се испуниле строге спецификације. Инхерентна варијабилност техника пескарења и ручне абразије јасно показује да је потребан контролисанији процес.
Ласерско чишћење или ласерска аблација попуњава ову празнину у процесу као прецизнија, еколошки прихватљивија, аутоматизованија и ефикаснија метода обраде металних и композитних површина ради чишћења. Врсте контаминације које се налазе на површини ових материјала лако се уклањају ласерском обрадом.
Пошто је ласерско чишћење толико моћно, кључно је знати тачно како оно утиче на вашу површину. Разлика између правилно третиране површине и недовољно или превише третиране површине може бити изузетно тешка за процену. Са технологијом квантитативне верификације процеса, осетљивом и прецизном као и сам ласерски процес, произвођачи могу бити сигурни да су њихове металне и композитне површине потпуно спремне за лепљење.
Следећи Фортуне ласер ће вам дати детаљан увод у разлоге за избор ласерског чишћења.
1 –Шта је ласерско чишћење?
Ласерски третман је изузетно прецизна техника термичког чишћења која функционише уклањањем (аблацијом) ситних делова површине материјала помоћу фокусираног, често пулсирајућег ласерског зрака. Ласер зрачи површину како би уклонио атоме и може се користити за бушење изузетно малих, дубоких рупа кроз веома тврде материјале, стварајући танке филмове или наночестице на површини.
Овај процес чишћења површине је толико ефикасан због своје способности да циља тако мале слојеве загађивача и остатака. Алуминијумске површине садрже оксиде и мазива која су штетна за лепљиво спајање, а композити често задржавају остатке отпуштања калупа и друге силиконске загађиваче који не могу да формирају јаке хемијске везе са лепковима.
Када се лепак нанесе на површину са једним од ових остатака, покушаће да се хемијски привеже за уља и силикон на горњим неколико молекуларних слојева материјала. Ове везе су изузетно слабе и неизбежно ће отказати или током испитивања перформанси или током употребе производа. Када се спојеви пукну на месту где се површина и лепак или премаз спајају, то се назива међуповршинско ломљење. Кохезивно ломљење током испитивања смицања преклопа је када се лом догоди унутар самог лепка. Ово указује на веома јаку везу и склопљену структуру која је отпорна и дуготрајна.
Кохезивни лом ових композитних узорака који су третирани ласером показује лепак на обе стране материјала који се лепе.
Међуповршинско оштећење ових композитних узорака који нису третирани показује да се лепак залепио само за једну страну и потпуно отпустио са друге.
Када имате кохезивно оштећење, имате међуповршинску везу која се не попушта тек тако. Површински третмани имају за циљ модификовање површине како би се уклонили загађивачи и створила или открила површина која ће моћи хемијски да се споји са лепком за трајне и поуздане везе.
2- Како знати да ли је ваша ласерски третирана површина спремна за лепљење
Мерења контактног угла, попут оних поменутих у раду IJAA која се користе за разумевање деградације третмана током времена, изузетно су добар начин праћења и верификације процеса ласерског чишћења.
Мерење контактног угла је осетљиво на молекуларне промене које се дешавају на површини која се третира ласером. Капљица течности постављена на површину ће се подићи или спуштати у тачној вези са количином микроскопске контаминације на површини. Мерења контактног угла су неумољив показатељ адхезије и могу пружити јасноћу и увид у то колико је јачина третмана усклађена са потребама чишћења материјала.
Мерења контактног угла су у одличној корелацији са променама нивоа загађивача које су детектоване спектроскопским методама. Већина прецизних мерења загађивача на површинама се врши опремом коју произвођачи не могу да купе и која се не би могла користити на стварним деловима који се ионако заправо производе.
Мерења контактног угла могу се извршити непосредно пре и после обраде на производној линији саприручникилиаутоматизовани алати за мерењеБаш као што ласерско чишћење замењује застареле методе припреме површине због потреба за аутоматизацијом велике количине и високе прецизности производње, мерења контактног угла такође чине субјективне и непрецизне тестове квалитета површине, попут Dyne Inks и Water Break тестова, застарелим.
Тестови чврстоће испитују само узорак материјала који се обрађују, повећавајући стопу отпада и не дајући никакву индикацију како створити јачу везу. Контактни углови, када се примењују током целе производне линије, могу тачно указати на то где је потребно подесити процес и могу пружити увид у то шта треба подесити и у којој мери.
3- Зашто користити ласерско чишћење?
Спроведено је много сјајних истраживања о начинима на које ласерска обрада површине побољшава адхезију. На пример,рад објављен у часопису Journal of Adhesionистражили су колико се чврстоћа зглобова побољшава ласерским чишћењем у односу на традиционалне методе.
„Експериментални резултати показују да је претходна ласерска обрада површине значајно побољшала чврстоћу на смицање узорака алуминијума везаних модификованим епоксидом у поређењу са необрађеним и анодизираним подлогама. Најбољи резултати су добијени са енергијом ласера од око 0,2 Ј/импулс/цм2 где је чврстоћа на смицање у једном преклопу побољшана за 600-700% у поређењу са необрађеном легуром Al и за 40% у поређењу са претходним третманом анодизацијом хромном киселином.“
Начин отказа се мењао од адхезивног до кохезивног како се број ласерских импулса повећавао током третмана. Потоњи феномен је повезан са морфолошким променама које је открила електронска микроскопија, и хемијском модификацијом коју је показала Ожерова и инфрацрвена спектроскопија.
Још један занимљив ефекат ласерске аблације је моћ коју има да створи површину која се временом не деградира.
Ласер срећеје урадио одличан посао истражујући како ласерско чишћење делује на површине на неке изненађујуће начине. Ласерска обрада алуминијума ствара ситне кратере на површини који се топе и готово истовремено стврдњавају у микрокристални слој на површини који је још отпорнији на корозију од самог алуминијума.
Посматрајући доњи графикон, види се разлика између чврстоће на смицање везе код алуминијума који је третиран ласером и алуминијума који је хемијски третиран. Временом, како су површине изложене влажном окружењу, способност хемијски третиране површине да се добро спаја значајно се смањује јер влага почиње да кородира површину, док ласерски третирана површина задржава своју отпорност на корозију након недеља излагања.
Време објаве: 12. август 2022.
