Die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrtindustrie müssen oft Leichtbauwerkstoffe konstruieren, um Kosten zu sparen Leichtbauwerkstoffe erfordern oft die Kombination verschiedener Materialtypen, was die Herstellungskosten stark erhöht.Wir haben kürzlich gezeigt, dass der Einsatz von Lasertechnologie die Vermischung von Metall und Kunststoff erhöht. Bindungsstärke, Der Ingenieur verklebte den Kunststoff mit dem Aluminium, indem er die Aluminiumplatte mit einem Infrarotlaser vorbehandelte. Sie stellten ihre Arbeit im Journal of Laser Applications dar. Die obigen sind zwei gescannte Bilder, (a) der Aluminiumchip am Rand der CW-Laserstruktur und (b) der nach dem Zugscherversuch geformte. Das verbleibende Aluminium in der Rille der Polymeroberfläche.
Da Entwickler in der Automobil- und Luftfahrtindustrie weiterhin nach effizienteren Fahrzeugen streben, arbeiten die Menschen derzeit daran, robuste, leichte Maschinen zu entwickeln. Die Entwicklung leichter Materialien erfordert die Kombination verschiedener Arten von Materialien wie Metallen und Polymeren, und diese zusätzlichen Schritte erhöhen die Herstellungskosten. Jüngste Arbeiten haben gezeigt, dass der Einsatz von Lasertechnologie die Haftfestigkeit von Metall- und Kunststoff-Hybridmaterialien erhöht.
Ein deutscher Forscher hat kürzlich eine Technik zum Verkleben von Kunststoff mit Aluminium erfunden, indem er eine Aluminiumplatte mit einem Infrarotlaser vorbehandelte. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift "Journal of Laser Applications" veröffentlicht. Die Forscher fanden heraus, dass das Aufrauen der Aluminiumoberfläche mit einem kontinuierlichen Laserstrahl eine mechanische Verriegelung mit dem thermoplastischen Polyamid bewirkt, was zu einer signifikanten Haftung führt. .
Eine der Autoren, Jana Gebauer, sagte: "Bei anderen Fügeverfahren benötigen wir in der Regel ein Kunststoffteil, das wir mit Metallteilen bearbeiten wollen. Im Spritzgussverfahren erzeugen wir Kunststoffteile direkt auf der Oberseite der Metallteile im Maschinenhohlraum. Aufgrund der spezifischen thermischen Bedingungen ist dies im Vergleich zu Heißpress- oder anderen Fügetechniken sehr schwierig. "
Um diese Probleme zu lösen, verwendeten Gebauer und ihre Kollegen einen kontinuierlichen Laser und einen Impuls für 20 Picosekunden auf der Oberfläche der Aluminiumplatte. Dies macht die Oberfläche des Aluminiumblechs viskoser, um die Polyamidschicht darauf zu formen.Dann geben sie das Blech in eine Spritzgussform und werden mit thermoplastischemPolyamid umspritzt, bei dem es sich um eine Polyamidpolymerisation handelt. Häufig für mechanische Teile wie Elektrowerkzeuggehäuse, mechanische Schrauben und Zahnräder verwendet.
Gebauer sagte: "Nachdem wir die Oberflächenmorphologie der Aluminiumplatte analysiert und das Bindungsverhalten mechanisch getestet haben, um herauszufinden, welche Parameter die maximale Bindungsstärke erreichen können.
Testergebnisse unter Verwendung eines optischen dreidimensionalen konfokalen Mikroskops und eines Rasterelektronenmikroskops haben gezeigt, dass ein glatteres Linienmuster in der Rille der mit dem gepulsten Laser behandelten Aluminiumplatte im Vergleich zu der Morphologie in der Rille der kontinuierlichen laservorbehandelten Aluminiumplatte gebildet wird. Aluminiumbleche, die mit Infrarotlasern behandelt wurden, zeigen auch eine größere Haftung, aber wenn der Feuchtigkeitsgehalt zunimmt, nehmen diese Eigenschaften ab.
Trotz des Erfolgs des Teams, aber Gebauer denken, zu verstehen, wie die Vorbehandlung von Metalloberflächen zu optimieren, um den Herstellungsprozess wirtschaftlicher zu machen, gab es eine Menge Arbeit zu tun. Nun, sie und ihre Kollegen in der Studie von geformten thermoplastischen Kühl Wie man schrumpft wann.
Gebauer sagte: "Durch die Wärmeschrumpfung entsteht mechanische Spannung, die die beiden Teile trennt. Die derzeitige Herausforderung besteht darin, eine Struktur zu finden, die die während des Schrumpfprozesses erzeugte Spannung kompensiert, während diese Struktur aufgrund der Laserbearbeitung kein Erweichen von Aluminium erfordert. Gegenwärtig hoffen wir, eine zuverlässige Verbindung mit Ultrakurzpulslasern herzustellen, um die thermische Beschädigung von Metallteilen zu reduzieren.