Överlägsen metallbindning med ytbehandling med laser

Metallimning är processen att sammanfoga två eller flera metallytor med material som lim, snabblim och epoxilim. Oavsett vilken typ av lim som används är korrekt ytförberedelse avgörande, eftersom den direkt påverkar limfogens kvalitet och hållfasthet.

Abrasivblästring och kemisk etsning används vanligtvis för att förbereda metaller inför limning. Laserteknik erbjuder dock ett nytt alternativ som ger limförband av högre kvalitet, ökad effektivitet och lägre driftskostnader.

Här är ett exempel på en laserprocess som används före limning av batterihöljen i aluminium:

Fördelar med laserytförberedelse vid metallimning

I följande avsnitt jämför vi laser med alternativa metoder när de används före metallimning. Mer specifikt tittar vi på de fördelar som ger limförband av högre kvalitet:

• Alla föroreningar avlägsnas på en gång
• Ytförberedelsen utförs i färre steg
• Dammhanteringen är enklare
• Ytan skadas inte
• Bättre kontroll över ytgrovheten
• Gynnsamma oxider kan bildas
• Maskering behövs inte
• Lägre driftskostnader

Alla föroreningar avlägsnas på en gång

Föroreningar och skadliga oxider stör limningsprocessen och måste avlägsnas från metallytorna. Med laserrengöring kan alla typer av föroreningar avlägsnas på en gång. Detta förenklar produktionscykeln och skapar möjligheter till högre effektivitet.

Abrasivblästring kan däremot inte avlägsna alla föroreningar på en gång. Ett ytterligare kemiskt avfettningssteg krävs för att avlägsna fett, olja och andra organiska föroreningar.

Ytförberedelsen utförs i färre steg

För att uppnå god kvalitet på limfogen är det avgörande att ytförberedelsen omfattar både avlägsnande av föroreningar och uppruggning av ytan. Båda momenten kan utföras i ett enda arbetssteg med en singlemode-laser. Med andra metoder utförs momenten i två separata steg. Ytförberedelsen blir därmed effektivare eftersom antalet steg minskar.

Vid kemisk etsning kräver rengöring och etsning olika kemikalier som hålls vid olika temperaturer. De två stegen måste därför utföras separat. Sköljning och torkning krävs också för att avlägsna alla rester.

Vid abrasivblästring måste kemisk avfettning med exempelvis lösningsmedel utföras separat före blästringen. Dessutom måste kvarvarande damm från blästringsprocessen avlägsnas från den blästrade ytan.

Dammhanteringen är enklare

Det damm som genereras vid lasertexturering tas helt om hand av en dammutsugningsenhet. Detta bidrar till bättre kvalitet eftersom dammet inte återförorenar den bearbetade ytan. Det är en stor fördel jämfört med abrasivblästring, som tenderar att återkontaminera ytan med damm som är svårt att avlägsna helt.

Många tillverkare har problem med dammhanteringen. Innan en av våra kunder gick över till laserteknik använde kunden aluminiumoxid som blästermedel vid abrasivblästring. En del av aluminiumoxiden hamnade inuti komponenterna, vilket gjorde det svårt att förhindra kvalitetsproblem. Sedan kunden gick över till laser har det här problemet försvunnit.

Ytan skadas inte

Eftersom laserrengöring är en beröringsfri och icke-abrasiv process skadas inte komponentens yta. Detta är viktigt för tunna eller mjuka metalldelar som annars kan skadas eller deformeras av slipande material som sand, aluminiumoxid och stålkorn.

Bättre kontroll över ytgrovheten

Att kontrollera ytgrovheten är avgörande för att förbättra kvaliteten vid metallimning. Lasertexturering kan skapa en specifik ytgrovhet och ger därmed stor kontroll över den resulterande yttexturen. Denna precision är värdefull i tillämpningar där enhetliga resultat krävs.

Vid kemiska behandlingar beror grovheten på kemikaliernas temperatur och exponeringstiden. Detta kan orsaka variationer i den slutliga ytfinishen och göra resultatet mindre förutsägbart och konsekvent. Även när kemiska processer kontrolleras perfekt tenderar texturerna att vara slumpmässiga i stället för ordnade i mönster, vilket är möjligt med lasertexturering.

Vid abrasivblästring används faktorer som blästermedlets form, storlek och hårdhet för att uppnå en specifik ytgrovhet. Resultaten hamnar dock inom ett intervall av grovhetsvärden och är inte nödvändigtvis enhetliga eller konsekventa från en komponent till en annan. Blästermediet slits dessutom vid varje användning, vilket med tiden leder till variationer.

Gynnsamma oxider kan bildas

Laserytbehandlingar kan bilda gynnsamma oxider på metallytan. Oxiderna kan avlägsnas, men studier visar att de i rätt mängd förbättrar limförbandets hållfasthet genom att öka ytans fria energi.

Kemiska behandlingar tillför också gynnsamma oxider till ytan. Den limningskvalitet som uppnås med lasertexturering har dock visat sig vara överlägsen den som uppnås med vanliga Alodine-behandlingar för metallimning.

Abrasivblästring förändrar däremot inte ytans kemiska sammansättning och tenderar att ge sämre limningskvalitet än kemiska behandlingar och laserbehandlingar.

Maskering behövs inte

Laserrengöring och lasertexturering kan bearbeta specifika områden med mikrometerprecision. Denna precision innebär att maskering inte behövs för att skydda omgivande områden. Det förenklar ytförberedelsen inför metallimning genom att minska antalet steg och de avvikelser som maskeringen kan orsaka.

Vid abrasivblästring krävs maskering för att förhindra att specifika områden blästras och skadas. Detsamma gäller kemiska bad och sprutprocesser, där maskering används för att förhindra att specifika områden behandlas.

Driftskostnaderna är lägre

Bortsett från den inledande investeringen vid inköp av en lasermaskin har lasrar minimala driftskostnader. De drivs enbart med el och har en mycket låg energiförbrukning. Underhållet begränsas ofta till att byta filter i dammutsugningen och rengöra laserns skyddsfönster.

Beroende på produktionsmiljön kan det hända att reservdelar inte behövs under laserns hela livslängd. I produktionslinjer med stora volymer är det ändå god praxis att ha vissa reservdelar tillgängliga för att snabbt kunna åtgärda problem och hålla produktionslinjen i gång.

Den som har använt abrasivblästring vet att processen medför höga underhålls- och driftskostnader på grund av blästermedel, tryckluft, personlig skyddsutrustning, slitage på utrustningen och andra faktorer.

Kemiska processer medför också höga driftskostnader för kemikalier, omhändertagande och bortskaffande av sköljvatten, personlig skyddsutrustning och den höga energiförbrukning som krävs för att värma kemikalierna.

Utforska fördelarna för din tillämpning inom metallimning

Lasertekniken förändrar förutsättningarna för ytförberedelse inför metallimning. De många fördelarna jämfört med traditionella metoder är svåra att bortse från.

Om du vill undersöka fördelarna med lasertexturering i din limningsprocess kan Laserax hjälpa dig genom att utveckla en process för just din tillämpning.

Prata med en expert

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.

LinkedIn