Các nhà sản xuất luôn tìm cách tạo ra những sản phẩm bền bỉ hơn, chắc chắn hơn và đáng tin cậy hơn, cũng như trong lĩnh vực ô tô và hàng không vũ trụ. Trong nỗ lực này, họ thường xuyên nâng cấp và thay thế hệ thống vật liệu bằng hợp kim kim loại có mật độ thấp hơn, chịu nhiệt tốt hơn và chống ăn mòn tốt hơn. Điều này giúp các nhà sản xuất có chỗ đứng tốt hơn trên thị trường.
Thực ra, đó chỉ là một nửa câu chuyện.
Một lợi thế chiến lược thậm chí còn mạnh mẽ hơn chính là sự chắc chắn có thể định lượng được về sức mạnh, độ bền và độ tin cậy của sản phẩm.
Việc thay thế vật liệu cũ bằng vật liệu bền chắc hơn có thể là một khởi đầu tốt, nhưng cũng đòi hỏi quy trình sản xuất tiên tiến hơn, dựa trên việc làm sạch bề mặt sạch hơn và hiệu quả hơn để tạo ra các cấu trúc bền chắc. Các kim loại như hợp kim nhôm và vật liệu tiên tiến như vật liệu composite polyme sợi carbon, thường được sử dụng trong sản xuất ô tô và hàng không vũ trụ, cần liên kết để giảm trọng lượng - khi sử dụng ốc vít, trọng lượng sẽ tăng thêm cho cấu trúc - và để tạo ra các mối nối chắc chắn hơn.
Các kỹ thuật hoàn thiện nhôm truyền thống bao gồm phun cát, lau bằng dung môi, sau đó là mài (sử dụng miếng cọ rửa) hoặc anot hóa. Liên kết dính mở ra cánh cửa cho các quy trình tự động hóa hơn mà các phương pháp hoàn thiện truyền thống không tương thích.
Anodizing phổ biến hơn trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, nơi quá trình chuẩn bị này tốn kém và khắt khe hơn để đáp ứng các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt. Sự thay đổi vốn có của kỹ thuật phun cát và mài mòn thủ công cho thấy rõ ràng cần một quy trình được kiểm soát chặt chẽ hơn.
Làm sạch bằng laser hay còn gọi là phương pháp cắt gọt bằng laser lấp đầy khoảng trống quy trình này như một phương pháp chính xác hơn, thân thiện với môi trường, tự động hóa và hiệu quả hơn để xử lý bề mặt kim loại và vật liệu composite. Các loại tạp chất tìm thấy trên bề mặt của những vật liệu này có thể dễ dàng được loại bỏ bằng phương pháp xử lý laser.
Vì công nghệ làm sạch bằng laser rất mạnh mẽ, việc hiểu chính xác cách nó tác động lên bề mặt là rất quan trọng. Sự khác biệt giữa bề mặt được xử lý đúng cách và bề mặt được xử lý chưa đủ hoặc quá mức có thể rất khó đánh giá. Với công nghệ xác minh quy trình định lượng nhạy bén và chính xác như chính quy trình laser, các nhà sản xuất có thể tự tin rằng bề mặt kim loại và vật liệu composite của họ đã hoàn toàn sẵn sàng để liên kết.
Bài viết Fortune laser sau đây sẽ cung cấp cho bạn thông tin chi tiết về lý do nên chọn công nghệ làm sạch bằng laser.
1 –Làm sạch bằng laser là gì?
Xử lý bằng laser là một kỹ thuật làm sạch nhiệt cực kỳ chính xác, hoạt động bằng cách loại bỏ (bóc tách) các phần rất nhỏ trên bề mặt vật liệu thông qua chùm tia laser tập trung, thường là xung. Tia laser chiếu xạ bề mặt để loại bỏ các nguyên tử và có thể được sử dụng để khoan các lỗ cực nhỏ, sâu xuyên qua các vật liệu rất cứng, tạo ra các màng mỏng hoặc hạt nano trên bề mặt.
Quy trình làm sạch bề mặt này rất hiệu quả nhờ khả năng loại bỏ các lớp tạp chất và cặn bẩn cực nhỏ. Bề mặt nhôm chứa oxit và dầu bôi trơn gây hại cho mối nối keo dán, và vật liệu composite thường giữ lại cặn nấm mốc và các tạp chất silicon khác không thể tạo liên kết hóa học bền chắc với keo dán.
Khi keo dán được bôi lên bề mặt có một trong những cặn này, nó sẽ cố gắng bám dính hóa học vào dầu và silicon ở vài lớp phân tử trên cùng của vật liệu. Những liên kết này cực kỳ yếu và chắc chắn sẽ bị hỏng trong quá trình kiểm tra hiệu suất hoặc trong quá trình sử dụng sản phẩm. Khi các mối nối bị đứt tại điểm tiếp xúc giữa bề mặt và keo dán hoặc lớp phủ, đây được gọi là hỏng giao diện. Hỏng kết dính trong quá trình thử nghiệm cắt chồng là khi vết đứt xảy ra bên trong chính keo dán. Điều này cho thấy một liên kết rất chắc chắn và một cấu trúc lắp ráp có khả năng đàn hồi và bền lâu.
Sự hỏng kết dính của các mẫu vật liệu tổng hợp đã được xử lý bằng tia laser cho thấy chất kết dính ở cả hai mặt của vật liệu được liên kết.
Lỗi giao diện của các mẫu composite không được xử lý này cho thấy chất kết dính chỉ dính vào một mặt và hoàn toàn bong ra ở mặt còn lại.
Khi gặp sự cố kết dính, bạn sẽ có một liên kết giao diện không thể tách rời. Xử lý bề mặt nhằm mục đích sửa đổi bề mặt để loại bỏ tạp chất và tạo ra hoặc làm lộ ra một bề mặt có khả năng liên kết hóa học với chất kết dính để tạo ra liên kết bền và đáng tin cậy.
2- Làm thế nào để biết bề mặt được xử lý bằng laser của bạn đã sẵn sàng để bám dính hay chưa
Các phép đo góc tiếp xúc, như được đề cập trong bài báo của IJAA dùng để hiểu sự suy giảm của quá trình xử lý theo thời gian, là một cách cực kỳ tốt để theo dõi và xác minh quy trình làm sạch bằng laser.
Đo góc tiếp xúc rất nhạy với những thay đổi phân tử đang diễn ra trên bề mặt được xử lý bằng laser. Giọt chất lỏng được đặt trên bề mặt sẽ dâng lên hoặc hạ xuống tùy thuộc vào lượng tạp chất vi mô trên bề mặt. Đo góc tiếp xúc là một chỉ báo liên tục về độ bám dính và có thể cung cấp sự rõ ràng và khả năng hiển thị về mức độ phù hợp giữa cường độ xử lý và nhu cầu làm sạch của vật liệu.
Các phép đo góc tiếp xúc có mối tương quan chặt chẽ với những thay đổi về mức độ tạp chất được phát hiện bằng phương pháp quang phổ. Hầu hết các phép đo chính xác về tạp chất trên bề mặt đều được thực hiện bằng thiết bị mà nhà sản xuất không thể mua được và dù sao cũng không thể sử dụng trên các bộ phận thực tế đang được sản xuất.
Các phép đo góc tiếp xúc có thể được thực hiện ngay trước và sau khi xử lý trên dây chuyền sản xuất vớithủ cônghoặccông cụ đo lường tự động. Cũng giống như việc làm sạch bằng tia laser thay thế các phương pháp chuẩn bị bề mặt lỗi thời do nhu cầu tự động hóa trong sản xuất số lượng lớn, độ chính xác cao, các phép đo góc tiếp xúc cũng khiến các thử nghiệm chất lượng bề mặt chủ quan và không chính xác như thử nghiệm mực dyne và thử nghiệm vỡ nước trở nên lỗi thời.
Các bài kiểm tra hiệu suất sức bền chỉ kiểm tra một mẫu vật liệu đang được xử lý, làm tăng tỷ lệ phế liệu và không đưa ra bất kỳ chỉ dẫn nào về cách tạo ra liên kết bền hơn. Góc tiếp xúc, khi được sử dụng trên toàn bộ dây chuyền sản xuất, có thể chỉ ra chính xác vị trí cần điều chỉnh trong quy trình và cung cấp thông tin chi tiết về những gì cần điều chỉnh và mức độ điều chỉnh.
3- Tại sao nên sử dụng dịch vụ vệ sinh bằng laser?
Đã có rất nhiều nghiên cứu tuyệt vời về cách xử lý bề mặt bằng laser cải thiện độ bám dính. Ví dụ,một bài báo được công bố trên Tạp chí Dínhđã khám phá mức độ tăng cường sức mạnh của khớp thông qua việc làm sạch bằng tia laser so với các phương pháp truyền thống.
Kết quả thực nghiệm cho thấy xử lý bề mặt bằng laser tiền kết dính cải thiện đáng kể độ bền cắt của mẫu nhôm liên kết epoxy biến tính so với nền chưa xử lý và nền anot hóa. Kết quả tốt nhất đạt được với năng lượng laser khoảng 0,2 J/xung/cm2, trong đó độ bền cắt một lớp được cải thiện 600-700% so với hợp kim nhôm chưa xử lý và 40% so với xử lý anot hóa bằng axit cromic.
Cơ chế phá hủy thay đổi từ dính sang kết dính khi số lượng xung laser tăng lên trong quá trình điều trị. Hiện tượng sau có mối tương quan với những thay đổi hình thái được phát hiện bằng kính hiển vi điện tử và biến đổi hóa học được chỉ ra bằng phương pháp quang phổ Auger và hồng ngoại.
Một tác dụng thú vị khác của phương pháp cắt bỏ bằng tia laser là khả năng tạo ra bề mặt không bị phân hủy theo thời gian.
Tia laser may mắnđã thực hiện một nghiên cứu tuyệt vời về cách làm sạch bằng laser tương tác với bề mặt theo những cách đáng ngạc nhiên. Xử lý nhôm bằng laser tạo ra những hố nhỏ trên bề mặt, chúng tan chảy và gần như đồng thời đông cứng thành một lớp vi tinh thể trên bề mặt, thậm chí còn chống ăn mòn tốt hơn cả bản thân nhôm.
Nhìn vào biểu đồ bên dưới, bạn có thể thấy sự khác biệt giữa cường độ cắt của liên kết nhôm đã được xử lý bằng laser và nhôm đã được xử lý hóa học. Theo thời gian, khi bề mặt tiếp xúc với môi trường ẩm ướt, khả năng liên kết tốt của bề mặt đã được xử lý hóa học giảm đáng kể do độ ẩm bắt đầu ăn mòn bề mặt, trong khi bề mặt đã được xử lý bằng laser vẫn giữ được khả năng chống ăn mòn sau nhiều tuần tiếp xúc.
Thời gian đăng: 12-08-2022
