Легкие материалы часто требуют комбинирования различных типов материалов, что значительно увеличивает производственные затраты. Недавняя работа показала, что использование лазерной технологии увеличит количество металлических и пластмассовых материалов. Прочность связи, Инженер связал пластик с алюминием, предварительно обработав алюминиевую пластину инфракрасным лазером. Они разработали свою работу в «Журнале лазерных приложений». Вышеприведенные два сканированных изображения: (а) алюминиевый чип на краю лазерной структуры CW и (б) формованный после испытания на растяжение при растяжении. Оставшийся алюминий в канавке полимерной поверхности.
Поскольку разработчики автомобильной и аэрокосмической промышленности продолжают настаивать на более эффективных транспортных средствах, люди в настоящее время работают над проектированием прочных и легких машин. Проектирование легких материалов требует объединения различных типов материалов, таких как металлы и полимеры, и эти дополнительные шаги увеличивают затраты на производство. Недавняя работа показала, что использование лазерной технологии увеличивает прочность сцепления металлических и пластиковых гибридных материалов.
Инженер немецкой исследовательской команды недавно изобрел технологию соединения пластика с алюминием, предварительно обработав алюминиевую пластину инфракрасным лазером. Их результаты были опубликованы в журнале «Journal of Laser Applications». Исследователи обнаружили, что шероховатость алюминиевой поверхности непрерывным лазерным лучом вызывает механическую блокировку термопластичного полиамида, что приводит к значительной адгезии. ,
Один из авторов, Яна Гебауэр, сказала: «В других методах соединения нам обычно нужна пластиковая деталь, которую мы хотим работать с металлическими деталями. В процессе литьевого формования мы создаем пластиковые детали непосредственно на верхней части металлических деталей в полости машины. Из-за особых температурных условий это очень сложно по сравнению с горячим прессованием или другими способами соединения.
Чтобы решить эти проблемы, Гебауэр и ее коллеги использовали непрерывный лазер и один импульс на 20 пикосекунд на поверхности алюминиевой пластины. Это делает поверхность алюминиевого листа более вязкой, чтобы формовать слой полиамида на ней. Затем они помещают лист в форму для литья под давлением и наматывают термопластичным полиамидом, который является полимеризацией, связанной с нейлоном. Часто используется для механических деталей, таких как корпуса силового инструмента, механические винты и шестерни.
Гебауэр сказал: «После того как мы проанализировали морфологию поверхности алюминиевой пластины и механически протестировали поведение склеивания, чтобы выяснить, какие параметры могут достичь максимальной прочности сцепления.
Результаты испытаний с использованием оптического трехмерного конфокального микроскопа и сканирующего электронного микроскопа показали, что в канавке алюминиевой пластины, обработанной импульсным лазером, сформирован более гладкий рисунок линии по сравнению с морфологией в канавке непрерывной лазерной предварительной алюминиевой пластины. Алюминиевые листы, обработанные инфракрасными лазерами, также обладают большей адгезией, но по мере увеличения содержания влаги эти свойства уменьшаются.
Несмотря на успех команды, Гебауэр считает, что для понимания того, как оптимизировать предварительную обработку поверхности металла, чтобы сделать производственный процесс более экономичным, предстоит еще много работы. Теперь она и ее коллеги изучают формование термопластов при охлаждении. Как сжиматься, когда.
Гебауэр сказал: «Усадка тепла вызывает механическое напряжение, которое разделяет две части. Нынешняя задача состоит в том, чтобы найти структуру для компенсации напряжения, создаваемого во время процесса усадки, при этом требуя, чтобы эта структура не вызывала размягчения алюминия из-за лазерной обработки. В настоящее время мы надеемся создать надежное соединение при использовании ультракоротких импульсных лазеров для уменьшения теплового повреждения металлических деталей.