As indústrias automotiva e aeroespacial geralmente precisam projetar materiais leves para economizar custos.Materiais leves geralmente exigem tipos diferentes de materiais a serem combinados, o que aumenta muito os custos de fabricação.O trabalho recente demonstrou que o uso da tecnologia a laser aumentará o mix de materiais plásticos e metálicos. Força de ligação, O engenheiro ligou o plástico ao alumínio, pré-tratando a placa de alumínio com um laser infravermelho. Eles elaboraram o seu trabalho no Journal of Laser Applications, e acima estão duas imagens digitalizadas, (a) o chip de alumínio na borda da estrutura do laser CW, e (b) o molde após o teste de cisalhamento por tração. O alumínio restante na ranhura da superfície do polímero.
Como os desenvolvedores nas indústrias automotiva e aeroespacial continuam a pressionar por veículos mais eficientes, as pessoas estão trabalhando atualmente no projeto de máquinas resistentes e leves. O design de materiais leves requer a combinação de diferentes tipos de materiais, como metais e polímeros, e essas etapas adicionais aumentam os custos de fabricação. Trabalhos recentes mostraram que o uso de tecnologia laser aumenta a resistência de união de materiais híbridos de metal e plástico.
Um engenheiro de equipe de pesquisa alemão recentemente inventou uma técnica para unir plástico a alumínio, pré-tratando uma placa de alumínio com um laser infravermelho. Os seus resultados são publicados na revista das Aplicações Jornal de laser '. Os investigadores descobriram que a rugosidade da superfície do alumínio tratado com um feixe de laser contínua produz uma interligação mecânica com a poliamida termoplástico, o que resulta em forte adesão significativa .
Um dos Jana Gebauer disse: "Em outros métodos de ligação, geralmente necessitam de uma peça de plástico que queremos para cooperar com o elemento de metal no processo de moldagem por injecção, geramos peças de plástico directamente na parte superior das partes metálicas da máquina e, por conseguinte, a cavidade. devido às condições específicas de calor, em comparação com a tecnologia de ligação de prensagem ou outro quente, o que é muito difícil. '
Para resolver estes problemas, Gebauer e seus colegas cada usar pulso de laser contínuo e um papel na superfície de alumínio 20 picossegundos Isto torna a superfície da folha de alumínio mais viscosa de modo a moldar a camada de poliamida e depois coloca a folha num molde de injecção e é moldada com poliamida termoplástica, que é uma polimerização relacionada com nylon. Freqüentemente usado para peças mecânicas, como carcaças de ferramentas elétricas, parafusos mecânicos e engrenagens.
Gebauer disse: 'Depois de analisar a morfologia da superfície da placa de alumínio e testou mecanicamente o comportamento de ligação para descobrir quais parâmetros podem atingir a força de ligação máxima.
Os resultados dos testes utilizando um microscópio confocal tridimensional óptico e um microscópio electrónico de varrimento mostraram que um padrão de linha mais suave é formado na ranhura da placa de alumínio tratada pelo laser pulsado em comparação com a morfologia na ranhura da placa de alumínio pré-tratada a laser contínua. As chapas de alumínio tratadas com laser infravermelho também exibem maior adesão, mas à medida que o teor de umidade aumenta, essas propriedades diminuem.
Apesar do sucesso da equipe, Gebauer acredita que, para entender como otimizar o pré-tratamento da superfície de metal para tornar o processo de fabricação mais econômico, ainda há muito trabalho a ser feito. Agora, ela e seus colegas estão estudando a moldagem de termoplásticos no resfriamento. Como encolher quando.
Gebauer disse: “A contração do calor provoca a geração de tensão mecânica, que separa as duas partes. O desafio atual é encontrar uma estrutura para compensar a tensão gerada durante o processo de contração, ao mesmo tempo em que exige que essa estrutura não cause o amolecimento do alumínio devido ao processamento a laser. No momento, esperamos produzir uma união confiável ao usar lasers de pulsos ultracurtos para reduzir o dano térmico de peças metálicas.