Zespół badaczy z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) opracował laserowy proces, który może sprawić, że łączenie kompozytowych elementów z włókna węglowego oraz aluminium stanie się tańsze, a wytrzymałość spoin ulegnie poprawie. Oznaczać to będzie tańsze, lżejsze podzespoły do wykorzystania w przemyśle motoryzacyjnym.

Łączenie kompozytów z włókien węglowych oraz aluminium wymaga, by łączone powierzchnie były pozbawione substancji, które mogą interferować z czynnikami wiążącymi. Aluminium zwykle pokryte jest olejami i zanieczyszczeniami z walcowania, podczas gdy włókna węglowe często zawiera ślady po formie.

Obecnie stosowane metody łączenia tych dwóch materiałów wymagają ręcznego przygotowywania powierzchni poprzez tarcie i aplikowanie rozpuszczalników. Jest to proces wymagający dużego nakładu pracy, ponadto wiąże się z zanieczyszczeniem środowiska. Zespół badaczy ORNL opracował proces, w którym lasery są wykorzystywane do zbierania z powierzchni warstw materiału.

Wiązka lasera penetruje zewnętrzne warstwy materiału, pozostawiając nieskazitelnie czyste aluminium i odsłaniając włókna węglowe. Pozwala to na bezpośrednie połączenie obu elementów, które wiąże się z lepszymi właściwościami wytrzymałościowymi i możliwością zastosowania automatyzacji procesu przemysłowego.

Podczas testów wykazano wzrost wytrzymałości na ścinanie (przy pojedynczej spoinie) o 15% i wzrost maksymalnego naprężenia dopuszczalnego o 16% w porównaniu do połączeń wykorzystujących konwencjonalne procesy adhezyjne. Co więcej, połączenia wykonane z pomocą lasera mogą zaabsorbować około 200 procent więcej energii. Ma to znaczenie w kwestii bezpieczeństwa, oraz w wypadku pancerzy przemysłowych.

Partner projektu, Magna International, uznał wyniki za zachęcające – firma liczy na rychłe wykorzystanie procesu w produkcji. Adrian Sabau, przewodniczący zespołu ORNL, zaprezentuje dokładne wyniki badań na nadchodzącej konferencji Advancement of Materials and Process Engineering 23-26 maja w kalifornijskiej miejscowości Long Beach.

Wykorzystanie procesu w przemyśle mogłoby powiększyć stosowalność aluminium i włókien węglowych – zwłaszcza w przemyśle motoryzacyjnym. Według Sabau’a, mogłoby wówczas dojść do zmniejszenia masy samochodów o 340 kilogramów.

[źródło i grafika: gizmag.com]

Kolejny artykuł znajdziesz poniżej