Så fungerar laserrengöring i 5 steg
Laserrengöring är en miljövänlig process som används för att avlägsna rost, färg, oxider och andra föroreningar från metallytor. Tack vare sin effektivitet används den i ett växande antal tillämpningar.
Borttagning av epoxi med laser för elmotorer
Försäljningen av elfordon ökar, och det gör även kundernas förväntningar på kvalitet. För att säkerställa att elmotorerna behåller sin effektivitet över tid skyddar tillverkarna ledande komponenter mot föroreningar med epoxibeläggning.
Laserrengöring kan användas för att avlägsna epoxi före lasersvetsning och för att avlägsna föroreningar innan epoxi appliceras, vilket säkerställer en ren yta i båda fallen.
Här är de ämnen som kommer att behandlas i denna artikel:
Borttagning av epoxi före lasersvetsning
Komponenter impregneras med epoxi innan de svetsas fast vid andra komponenter. Laserrengöring används sedan för att avlägsna epoxin från de områden som ska svetsas och säkerställa en ren yta utan att skada metallytan.
I videon nedan avlägsnar laserrengöring epoxibeläggningen från en hårnålsledare i en elmotor.
Alternativet är att manuellt maskera de områden som ska svetsas före impregneringen och sedan avlägsna maskeringen efter att komponenten har belagts. Området måste fortfarande rengöras före svetsningen, vilket gör den manuella processen tidskrävande.
Hur fungerar borttagning av epoxi med laser?
Borttagning av epoxi med laser innebär att epoxibeläggningen eller epoxifärgen på en metallkomponent först förångas. Därefter laserrengörs metallytan och är redo för nästa steg i tillverkningsprocessen.
En optimerad laserrengöringsprocess ger bättre resultat än andra metoder för borttagning av epoxi. Laserstrålens mikrometerprecision möjliggör en exakt och repeterbar process som ger en ren yta. Laserstrålen genereras med elektricitet och kräver inga kemikalier. Den genererar inte heller något avfall, vilket gör den till en lovande miljövänlig teknik för borttagning av beläggningar.
Vilken lasertyp bör användas
Pulsade lasrar är idealiska för att avlägsna epoxifärg eller epoxibeläggningar från metaller eftersom de uppnår de höga energinivåer som krävs för att ablatera epoxi. Varje kort puls levererar mer energi vid varje repetition än en kontinuerlig laser med motsvarande effekt.
Genom att justera laserpulsens varaktighet och repetitionsfrekvens kan laserablationen optimeras för epoxi. För Laserax lasrar varierar pulsvaraktigheten exempelvis mellan 20 och 500 nanosekunder. Som vi kommer att se i exemplet nedan kan en ändring av endast en parameter ha stor inverkan på resultatet.
Ett exempel: borttagning av epoxi med laser på en kopparyta
I ett nyligen genomfört experiment testade Laserax olika uppsättningar av laserparametrar på en fordonskomponent av koppar som var belagd med epoxi. De huvudsakliga parametrarna som justerades under experimentet var lasereffekt, strål-mode och antal laserpass.
Single mode-lasrar har en mindre diameter på den optiska fiberns kärna och täcker därför en mindre yta åt gången än multimode-lasrar. Single mode-lasrar levererar dock laserljuset effektivare och har bättre strålkvalitet än multimode-lasrar.
Bilderna från svepelektronmikroskopet (SEM) nedan visar en undersökning av komponentens mikrostruktur efter manuell maskering samt efter borttagning av epoxi med både single mode-laser och multimode-laser. Undersökningen gjordes för att se om några epoxirester fanns kvar på ytan.
Bilderna kompletterades med EDX-mätningar av de grundämnen som fanns på kopparytan i varje prov. Resultaten visade att single mode-lasern på 500 W ger bättre rengöringsresultat och effektivare epoxiborttagning än både den manuella processen och multimode-lasern på 1 kW.
Multimode-lasern på 1 kW är effektivare och ger en högre ablationshastighet, men efter samma antal laserpass finns mer epoxirester kvar än med single mode-lasern på 500 W.
Borttagning av föroreningar innan epoxi appliceras
Laserrengöring används ofta innan limmaterial som epoxi appliceras. Genom att avlägsna föroreningar och oxider från metallytan skapar laserrengöring idealiska förhållanden för effektiv vidhäftning mellan metallsubstratet och limmet. Lasern kan även texturera metallytan för att förbättra vidhäftningen.
Batterihöljet i videon nedan laserrengörs och textureras före limning. En liknande process kan användas innan epoxi appliceras.
Så mäts vätbarhet och renhet
Olika tester används för att säkerställa att den rengjorda ytan är fri från beläggningar och organiska föroreningar. Detta görs genom att kvantifiera metallens vätbarhet med ett test av vattenkontaktvinkeln (WCA). Vätbarhet beskriver en vätskas förmåga att sprida sig över eller fästa vid en fast yta. Genom att mäta kontaktvinkeln på den rengjorda ytan med ett instrument för ytanalys kan man avgöra om föroreningar hindrar vattnet från att sprida sig. En lägre kontaktvinkel korrelerar med en renare metallyta.
Renheten kan även mätas med relativa fluorescensenheter (RFU). RFU-värden registreras med ett fluorescensmätningsinstrument som bestrålar metallytan med UV-ljus och kvantifierar den fluorescens som föroreningarna ger upphov till. Ju lägre RFU-värde, desto renare är metallen.
Renhet är som tystnad: den är omöjlig att mäta direkt eftersom den definieras av en frånvaro. Precis som vi mäter buller för att kvantifiera tystnad mäter vi föroreningarnas fluorescens för att kvantifiera renhet.
Sammanfattning
Innovativa metoder för att montera elmotorer snabbt och med beständiga resultat blir ett allt viktigare fokus för elfordonstillverkare och deras leverantörer.
Borttagning av epoxi med laser är bara en av de lovande tekniker som kan påverka fordonsindustrin. Tekniken kan hjälpa tillverkare att skala upp produktionen på ett mer miljövänligt och hållbart sätt och kan användas både för att avlägsna epoxibeläggningar och i många liknande tillämpningar.
Catherine Veilleux
Catherine har en kandidatexamen i teknisk fysik och en masterexamen i fysik. Hon genomförde sitt examensarbete i samarbete med Laserax för att utveckla industriella lösningar för lasertexturering av metalliska ytor. Hon är nu chef för applikationslabbet på Laserax, där hon leder teamet som testar och optimerar laserprocesser för kunder.
Relaterade inlägg
E-coatingprocessen: Hur den fungerar och bästa praxis
E-coatingsprocessen, även känd som elektrobeläggning, är en mycket tillförlitlig metod för att skydda metalldelar mot korrosion, UV-strålning och slitage. Genom att förstå hur e-coating fungerar och hur man optimerar den kan du uppnå optimal genomströmning, minska antalet defekter och uppnå högkvalitativa beläggningar.
Ytbehandling: så väljer du rätt metod (komplett guide)
Vid limning, beläggning, målning, tryckning eller tätning upplever de flesta tillverkare förr eller senare problem med vidhäftning, korrosionsskydd eller strukturella svagheter. I den här artikeln förklarar vi vad ytbehandling är och beskriver dess fördelar för olika tillämpningar. Vi guidar dig också i valet mellan dagens 10 vanligaste ytbehandlingsmetoder.