เหตุใดจึงควรเลือกการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์?

ผู้ผลิตมักมองหาผลิตภัณฑ์ที่แข็งแกร่ง ทนทาน และเชื่อถือได้มากขึ้น รวมถึงในภาคยานยนต์และอวกาศ ด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงมักปรับปรุงและเปลี่ยนระบบวัสดุด้วยโลหะผสมที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า ทนทานต่ออุณหภูมิและการกัดกร่อนได้ดีกว่า ซึ่งทำให้ผู้ผลิตมีฐานที่มั่นในตลาดที่ดีขึ้น

จริงๆ แล้วนั่นเป็นเพียงครึ่งเรื่องเท่านั้น
ข้อได้เปรียบเชิงกลยุทธ์ที่แข็งแกร่งยิ่งกว่าคือความแน่นอนที่วัดได้เกี่ยวกับความแข็งแกร่ง ความทนทาน และความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์
การเปลี่ยนวัสดุเก่าเป็นวัสดุที่แข็งแรงกว่าอาจเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี แต่ก็จำเป็นต้องมีกระบวนการผลิตที่ทันสมัยกว่า ซึ่งอาศัยการทำความสะอาดพื้นผิวที่สะอาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อสร้างโครงสร้างที่แข็งแกร่ง โลหะต่างๆ เช่น โลหะผสมอะลูมิเนียม และวัสดุขั้นสูง เช่น คอมโพสิตพอลิเมอร์คาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งมักใช้ในการผลิตยานยนต์และอากาศยาน จำเป็นต้องมีการยึดติดเพื่อลดน้ำหนัก – เมื่อใช้ตัวยึด น้ำหนักจะถูกเพิ่มเข้าไปในโครงสร้าง – และเพื่อสร้างข้อต่อที่เชื่อถือได้มากขึ้น
เทคนิคการตกแต่งอะลูมิเนียมแบบดั้งเดิมประกอบด้วยการพ่นทราย การเช็ดด้วยตัวทำละลาย ตามด้วยการเจียร (โดยใช้แผ่นขัด) หรือการชุบผิวด้วยอะโนไดซ์ การยึดติดด้วยกาวเปิดโอกาสให้มีกระบวนการอัตโนมัติมากขึ้น ซึ่งการตกแต่งแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้
การชุบอะโนไดซ์พบได้บ่อยกว่าในงานด้านอวกาศ ซึ่งใช้การเตรียมผิวที่มีราคาแพงกว่าและเข้มงวดกว่าเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวด ความหลากหลายของเทคนิคการพ่นทรายและการขัดด้วยมือ แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าจำเป็นต้องมีกระบวนการควบคุมที่เข้มงวดยิ่งขึ้น
การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์หรือการขัดผิวด้วยเลเซอร์ช่วยเติมเต็มช่องว่างของกระบวนการนี้ เนื่องจากเป็นวิธีการทำความสะอาดพื้นผิวโลหะและวัสดุผสมที่แม่นยำ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เป็นระบบอัตโนมัติ และมีประสิทธิภาพมากขึ้น คราบสกปรกบนพื้นผิวของวัสดุเหล่านี้สามารถกำจัดออกได้อย่างง่ายดายด้วยกระบวนการเลเซอร์
เนื่องจากการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์มีประสิทธิภาพมาก การทราบอย่างแน่ชัดว่าการทำความสะอาดส่งผลต่อพื้นผิวของคุณอย่างไรจึงเป็นสิ่งสำคัญ ความแตกต่างระหว่างพื้นผิวที่ผ่านการทำความสะอาดอย่างเหมาะสมกับพื้นผิวที่ผ่านการทำความสะอาดน้อยเกินไปหรือมากเกินไปนั้นประเมินได้ยากยิ่ง ด้วยเทคโนโลยีการตรวจสอบกระบวนการเชิงปริมาณที่มีความละเอียดและแม่นยำเทียบเท่ากับกระบวนการเลเซอร์ ผู้ผลิตจึงมั่นใจได้ว่าพื้นผิวโลหะและวัสดุผสมของพวกเขาพร้อมสำหรับการยึดติดอย่างสมบูรณ์

Fortune Laser ต่อไปนี้จะแนะนำคุณโดยละเอียดเกี่ยวกับเหตุผลในการเลือกการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

1 –การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์คืออะไร?
การรักษาด้วยเลเซอร์เป็นเทคนิคการทำความสะอาดด้วยความร้อนที่มีความแม่นยำสูงมาก โดยการกำจัด (การลอก) เศษเล็กเศษน้อยบนพื้นผิววัสดุด้วยลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสและมักจะเป็นพัลส์ เลเซอร์จะฉายรังสีไปยังพื้นผิวเพื่อกำจัดอะตอม และสามารถใช้เจาะรูขนาดเล็กและลึกมากผ่านวัสดุที่แข็งมาก ทำให้เกิดฟิล์มบางหรืออนุภาคนาโนบนพื้นผิว

กระบวนการทำความสะอาดพื้นผิวนี้มีประสิทธิภาพอย่างมากเนื่องจากสามารถกำจัดสิ่งปนเปื้อนและคราบตกค้างขนาดเล็กได้ พื้นผิวอะลูมิเนียมประกอบด้วยออกไซด์และน้ำมันหล่อลื่นซึ่งเป็นอันตรายต่อการเชื่อมติดกาว และวัสดุผสมมักมีสารตกค้างจากแม่พิมพ์และสารปนเปื้อนซิลิโคนอื่นๆ ที่ไม่สามารถสร้างพันธะเคมีที่แข็งแรงกับกาวได้
เมื่อทากาวลงบนพื้นผิวที่มีคราบตกค้างเหล่านี้ กาวจะพยายามยึดเกาะทางเคมีกับน้ำมันและซิลิโคนที่ชั้นโมเลกุลด้านบนสุดของวัสดุ พันธะเหล่านี้มีความอ่อนตัวมากและจะล้มเหลวอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ไม่ว่าจะในระหว่างการทดสอบประสิทธิภาพหรือระหว่างการใช้งานผลิตภัณฑ์ เมื่อรอยต่อแตก ณ จุดที่พื้นผิวและกาวหรือสารเคลือบมาบรรจบกัน เรียกว่า ความล้มเหลวของส่วนต่อประสาน ความล้มเหลวของการยึดเกาะระหว่างการทดสอบแรงเฉือนแบบทับซ้อน (lap shear testing) คือเมื่อเกิดการแตกภายในตัวกาวเอง ซึ่งบ่งชี้ถึงพันธะที่แข็งแรงมากและโครงสร้างที่ประกอบขึ้นมีความยืดหยุ่นและคงทนยาวนาน

ความล้มเหลวในการยึดเกาะของตัวอย่างคอมโพสิตเหล่านี้ที่ได้รับการรักษาด้วยเลเซอร์แสดงให้เห็นว่ามีกาวติดอยู่บนทั้งสองด้านของวัสดุ

ความล้มเหลวของส่วนต่อประสานของตัวอย่างคอมโพสิตเหล่านี้ที่ไม่ได้รับการบำบัดแสดงให้เห็นว่ากาวติดเพียงด้านเดียวเท่านั้นและหลุดออกจากอีกด้านหนึ่งอย่างสมบูรณ์
เมื่อเกิดการยึดติดแบบเหนียวแน่น คุณจะมีพันธะระหว่างพื้นผิวที่ไม่ยอมหลุดออกโดยเปล่าประโยชน์ การปรับปรุงพื้นผิวมีเป้าหมายเพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิวเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อน และสร้างหรือเผยให้เห็นพื้นผิวที่จะสามารถหลอมรวมทางเคมีกับกาวได้ เพื่อการยึดติดที่คงทนและเชื่อถือได้
 
2- วิธีทราบว่าพื้นผิวที่ผ่านการเคลือบด้วยเลเซอร์ของคุณพร้อมสำหรับการยึดเกาะหรือไม่
การวัดมุมสัมผัส เช่นที่กล่าวถึงในเอกสาร IJAA ซึ่งใช้เพื่อทำความเข้าใจการเสื่อมสภาพของการบำบัดตามกาลเวลา ถือเป็นวิธีที่ดีเยี่ยมเป็นพิเศษในการติดตามและยืนยันกระบวนการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์
การวัดมุมสัมผัสมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวที่ผ่านการบำบัดด้วยเลเซอร์ หยดของเหลวที่หยดลงบนพื้นผิวจะขึ้นหรือลงตามปริมาณการปนเปื้อนในระดับจุลภาคบนพื้นผิว การวัดมุมสัมผัสเป็นตัวบ่งชี้การยึดเกาะที่คงที่ และสามารถให้ความชัดเจนและมองเห็นได้ว่าความแข็งแรงของการบำบัดสอดคล้องกับความต้องการในการทำความสะอาดของวัสดุอย่างไร
การวัดมุมสัมผัสมีความสัมพันธ์ที่ดีกับการเปลี่ยนแปลงของระดับสารปนเปื้อนที่ตรวจพบโดยวิธีสเปกโทรสโกปี การวัดสารปนเปื้อนบนพื้นผิวที่แม่นยำส่วนใหญ่มักทำโดยใช้อุปกรณ์ที่ผู้ผลิตไม่สามารถหาซื้อได้ และไม่สามารถนำไปใช้กับชิ้นส่วนจริงที่ผลิตขึ้นจริงได้อยู่แล้ว
การวัดมุมสัมผัสสามารถทำได้ทันทีก่อนและหลังการบำบัดบนสายการผลิตด้วยคู่มือหรือเครื่องมือวัดอัตโนมัติการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เข้ามาแทนที่วิธีการเตรียมพื้นผิวที่ล้าสมัยเนื่องจากต้องใช้ระบบอัตโนมัติในการผลิตที่มีปริมาณมากและแม่นยำสูง การวัดมุมสัมผัสยังทำให้การทดสอบคุณภาพพื้นผิวแบบอัตนัยและไม่แม่นยำ เช่น หมึกไดนและการทดสอบการแตกของน้ำกลายเป็นเรื่องล้าสมัย
การทดสอบสมรรถนะความแข็งแรงเป็นเพียงการตรวจสอบตัวอย่างวัสดุที่กำลังผ่านกระบวนการ ซึ่งเพิ่มอัตราเศษวัสดุและไม่ได้บ่งชี้ถึงวิธีการสร้างพันธะที่แข็งแรงขึ้น มุมสัมผัสเมื่อใช้ตลอดสายการผลิตสามารถระบุได้อย่างชัดเจนว่ากระบวนการต้องปรับปรุงตรงจุดใด และสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องปรับปรุงและระดับใด

3- เหตุใดจึงต้องใช้การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์?
มีงานวิจัยมากมายที่น่าสนใจเกี่ยวกับวิธีการปรับสภาพพื้นผิวด้วยเลเซอร์เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะ ตัวอย่างเช่นบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Adhesionสำรวจว่าการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของข้อต่อได้มากเพียงใดเมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการปรับสภาพพื้นผิวด้วยเลเซอร์ก่อนการยึดติด (preadhesion) ช่วยเพิ่มความแข็งแรงเฉือนของชิ้นงานอะลูมิเนียมที่ยึดติดด้วยอีพอกซีดัดแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับวัสดุที่ไม่ได้รับการปรับสภาพและอะโนไดซ์ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือเมื่อใช้พลังงานเลเซอร์ประมาณ 0.2 จูล/พัลส์/ตารางเซนติเมตร ซึ่งความแข็งแรงเฉือนแบบเหลื่อมเดี่ยวเพิ่มขึ้น 600-700% เมื่อเทียบกับโลหะผสมอะลูมิเนียมที่ไม่ได้ผ่านการปรับสภาพ และเพิ่มขึ้น 40% เมื่อเทียบกับการปรับสภาพอะโนไดซ์ด้วยกรดโครมิก

โหมดความล้มเหลวเปลี่ยนจากแบบยึดติดเป็นแบบยึดติดเมื่อจำนวนพัลส์เลเซอร์เพิ่มขึ้นระหว่างการรักษา ปรากฏการณ์หลังนี้มีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาตามที่ตรวจพบโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และการเปลี่ยนแปลงทางเคมีตามที่ตรวจพบโดยออเกอร์และสเปกโทรสโกปีอินฟราเรด
ผลที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งของการทำลายด้วยเลเซอร์คือพลังงานที่ใช้สร้างพื้นผิวที่ไม่เสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา
ฟอร์จูนเลเซอร์ได้ทำงานวิจัยอันยอดเยี่ยมเพื่อศึกษาว่าการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์มีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวอย่างไรในรูปแบบที่น่าแปลกใจ การเคลือบอะลูมิเนียมด้วยเลเซอร์จะสร้างหลุมขนาดเล็กบนพื้นผิวซึ่งจะหลอมละลายและแข็งตัวเกือบจะพร้อมกันเป็นชั้นผลึกขนาดเล็กบนพื้นผิว ซึ่งทนทานต่อการกัดกร่อนมากกว่าตัวอะลูมิเนียมเองเสียอีก

เมื่อดูแผนภูมิด้านล่าง จะแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างระหว่างความแข็งแรงเฉือนของพันธะที่ใช้อะลูมิเนียมที่ผ่านการเคลือบด้วยเลเซอร์และอะลูมิเนียมที่ผ่านการเคลือบด้วยสารเคมี เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อพื้นผิวสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ชื้น ความสามารถในการยึดเกาะที่ดีของพื้นผิวที่ผ่านการเคลือบด้วยสารเคมีจะลดลงอย่างมาก เนื่องจากความชื้นเริ่มกัดกร่อนพื้นผิว ในขณะที่พื้นผิวที่ผ่านการเคลือบด้วยเลเซอร์ยังคงรักษาความต้านทานการกัดกร่อนไว้ได้แม้จะผ่านการใช้งานมาหลายสัปดาห์

หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ หรือต้องการซื้อเครื่องทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ที่เหมาะกับคุณที่สุด โปรดฝากข้อความไว้บนเว็บไซต์ของเราและส่งอีเมลถึงเราโดยตรง!