Лазерная обработка структурной клейкой пленки 3M Scotch-Weld AF 163-2

Введение

Структурная клейкая пленка 3M™ Scotch-Weld™ AF 163-2 относится к серии термореактивных модифицированных эпоксидных структурных клеев в форме пленки. Пленки 3M Scotch-Weld AF выпускаются различной толщины со снимаемой бумажной подложкой или без нее. Они характеризуются высокой изломостойкостью и прочностью на отслаивание и имеют короткое время затвердевания (90 минут при 107 °C). Материал AF 163-2, выбранный для этого тестирования, имеет плотность 0,3 кг/м2 и состоит из пластикового покровного слоя толщиной 50 мкм, эпоксидного клеящего слоя толщиной 240 мкм и бумажной подложки толщиной 150 мкм. Схема материала AF 163-2 показана на рисунке 1.
3M Scotch-Weld Structural Adhesive Film AF 163-2 Layers

Рисунок 1. Материал 3M Scotch-Weld AF 163-2: верхний пластиковый покровный слой (50 мкм), средний слой эпоксидного клея (240 мкм) и бумажная подложка (внизу, 125 мкм).

Материал 3M Scotch-Weld AF 163-2 предназначен для создания подверженных ударам и вибрациям жестких склеиваемых соединений. Он может отвердевать при низких температурах, склеивать под низком усилии прижатия и стоек в условиях высокой влажности.

Он обычно применяется для крепления СИП-панелей, когда один клей можно использовать для соединения пористых и металлических конструкций. Бесконтактный характер лазерной обработки позволяет реализовывать проекты со сложной геометрией и мелкими элементами, что может быть затруднительно при использовании традиционных механических методов. Для 3M Scotch-Weld AF 163-2 применима только лазерная резка, при которой получаются гладкие кромки и минимальные зоны теплового воздействия. Технологии компании ULS делают возможной единообразную и многократную обработку AF 163-2 с высокой точностью размеров, практически исключая деформацию материала во время обработки. Другие лазерные процессы не предлагаются, поскольку они не соответствуют предполагаемому использованию этого материала.

Примечания к лазерной обработке

Материал 3M Scotch-Weld AF 163-2 был протестирован для оценки применимости лазерной обработки и определения наилучшей конфигурации пиковой мощности и длины волны лазера. Эпоксидный клейкий слой в 3M Scotch-Weld AF 163-2 поглощает энергию с длиной волны 9,3 мкм более эффективно, чем другие варианты длины волны, доступные в лазерах ULS. Это означает, что с использованием данной длины волны лазерная резка этого материала может производиться на более высоких скоростях и с минимальным обесцвечиванием. На рисунке 2 показано сделанное под микроскопом при 300-кратном увеличении изображение обработанной кромки 3M Scotch-Weld AF 163-2. Трехмерное изображение на рисунке 3 показывает результаты лазерной резки эпоксидного клея с рекомендуемой конфигурацией системы: одинарный CO2-лазер мощностью 75 Вт и длиной волны 9,3 мкм.
3M Scotch-Weld Structural Adhesive Film AF 163-2 Figure 2

Рисунок 2. Сделанное под микроскопом (300-кратное увеличение) изображение кромки 3M Scotch-Weld AF 163-2 после лазерной резки. Зона теплового воздействия составляет 185 микрон. Пластиковый покровный слой и бумажная подложка перед лазерной резкой не снимались.

3M Scotch-Weld Structural Adhesive Film AF 163-2 Figure 3

Рисунок 3. 3D-визуализация сделанного под микроскопом (300-кратное увеличение) изображения кромки 3M Scotch-Weld AF 163-2 после лазерной резки.

Материал AF 163-2 был протестирован также с альтернативной конфигурацией CO2-лазерного источника: с длиной волны 10,6 мкм. Результаты этих испытаний сравнивались путем анализа термических эффектов, качества обработанной кромки и требований к последующей обработке. Результаты сравнения этих конфигураций систем приведены в таблице 1 и показаны на фотографиях на рисунке 4. Как видно из сравнения, обе конфигурации системы показали свою практическую применимость с некоторой разницей в качестве результатов.

Таблица 1. Сравнение конфигураций системы

Конфигурация системыЗона теплового воздействияХарактеристики процессаТребования к последующей обработке
9,3 мкмМинимальная зона теплового воздействия — примерно 185 мкм Эта конфигурация обеспечивает качественную кромку с минимальными тепловыми эффектами Дополнительная обработка не требуется
10,6 мкмУвеличенная зона теплового воздействия — примерно 215 мкмЭта конфигурация показывает аналогичные результаты с конфигурацией 9,3 мкм, но с увеличенными тепловыми эффектами
3M Scotch-Weld Structural Adhesive Film AF 163-2 Figure 4

Рисунок 4. Сделанные под микроскопом (300-кратное увеличение) сравнительные изображения кромки после лазерной резки с длиной волны 9,3 мкм (слева) и 10,6 мкм (справа). Пластиковый покровный слой и бумажная подложка перед лазерной резкой не снимались.

Пример обработки

Благодаря технологиям ULS могут быть реализованы проекты по обработке материала 3M Scotch-Weld AF 163-2 , в которых требуется получать сложные геометрии и мелкие элементы без ухудшения физических свойств материала. Пример, демонстрирующий результаты лазерной резки материала AF 163-2 с использованием рекомендуемой конфигурации системы с длиной волны 9,3 мкм, показан на рисунке 5.
3M Scotch-Weld Structural Adhesive Film AF 163-2 Figure 5

Рисунок 5. Пример геометрии, которую можно получить при помощи лазерной резки материала 3M Scotch-Weld AF 163-2.

Заключение

Материал 3M Scotch-Weld AF 163-2 подходит для лазерной резки и был тщательно протестирован для определения оптимальной конфигурации системы. В ходе тестирования установлено, что лазерная резка этого материала является практически выполнимой, а наилучшая конфигурация для его обработки — мощность CO2-лазера 75 Вт при длине волны 9,3 мкм. 3M Scotch-Weld AF 163-2 эффективно поглощает лазерную энергию при длине волны 9,3 мкм, позволяя получать качественную кромку с минимальной зоной термического воздействия и обесцвечивания.