ผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่อข้อต่อที่ถูกผูกมัดของโครงรับน้ำหนัก EV ของกีฬาหลังการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

การแนะนำ

การพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง (EV) ต้องการโซลูชันน้ำหนักเบาที่เป็นนวัตกรรมใหม่ โดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง เฟรมรับน้ำหนักของรถยนต์ไฟฟ้าแบบสปอร์ตต้นแบบ ที่สามารถเร่งความเร็วจาก 0–100 กม./ชม. ได้ใน 3.3 วินาที ต้องใช้อะลูมิเนียมอัลลอยด์ EN AW 2017A (อัลลอยด์ Al-Cu) จึงมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง อย่างไรก็ตาม การเชื่อมส่วนประกอบน้ำหนักเบาเหล่านี้เข้าด้วยกันถือเป็นความท้าทาย: การเชื่อมแบบดั้งเดิมทำให้เกิดการแตกร้าวที่ร้อน ทำให้การติดกาวเป็นทางเลือกที่ต้องการ นี่คือที่การปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์กลายเป็นเรื่องสำคัญ โดยจะขจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวและชั้นออกไซด์ที่อ่อนแอในขณะที่ยังคงรักษาความสมบูรณ์ของพื้นผิว บทความนี้จะตรวจสอบว่าอย่างไรการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนส่งผลต่อข้อต่อที่ถูกยึดดังกล่าว โดยอาศัยการศึกษาอย่างเป็นระบบของกลุ่มตัวอย่างสี่กลุ่ม ความเข้าใจความทนทานของข้อต่อที่ถูกผูกมัดในสภาวะที่มีการกัดกร่อนถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งาน EV ซึ่งสเปรย์เกลือจากการกำจัดน้ำแข็งบนถนนในฤดูหนาวถือเป็นภัยคุกคามอย่างแท้จริง การวิจัยนำมาใช้การปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สำหรับตัวอย่างทั้งหมด จากนั้นจึงประเมินประสิทธิภาพภายใต้การสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนผ่านการทดสอบที่ได้มาตรฐาน

แนวทางการทดลอง

ชุดตัวอย่างสี่ชุดถูกเตรียมจากโลหะผสมอะลูมิเนียม EN AW 2017A โดยแต่ละชุดอยู่ภายใต้การปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ก่อนที่จะพันธะการปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ขจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวและชั้นออกไซด์ออกจากบริเวณที่ต้องการยึดติด ชุดที่ 1 ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง บ่มที่อุณหภูมิ 21 °C เป็นเวลา 30 วันโดยไม่มีสิ่งใดเลยการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและไม่มีการเคลือบป้องกัน ชุดที่ 2, 3 และ 4 ใช้เวลาทั้งหมด 720 ชั่วโมงการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในห้องพ่นเกลือตาม CISN EN ISO 9227 ซึ่งเป็นการจำลองการใช้งานจริงประมาณเจ็ดปี ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ ชุดที่ 2 ไม่มีการป้องกัน ในขณะที่ชุดที่ 3 และ 4 ถูกเคลือบด้วยชั้นป้องกัน EvoProtect 130 ที่ความหนา 100 μm และ 200 μm ตามลำดับ ทั้งหมดการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนการทดสอบดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่เหมือนกันเพื่อให้มั่นใจในการเปรียบเทียบการปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ถูกนำไปใช้อย่างสม่ำเสมอบนชิ้นงานทดสอบทั้งหมดก่อนที่จะทำการติด ช่วยให้สามารถประเมินประสิทธิภาพการเคลือบป้องกันแบบแยกส่วนได้

ผลลัพธ์และผลกระทบทางวิศวกรรม

ตัวอย่างอ้างอิง (ชุดที่ 1 เลขที่การสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน) ได้รับค่าความต้านทานแรงดึงเฉือนเฉลี่ย 32.7 MPa พื้นฐานนี้สร้างศักยภาพสูงสุดความทนทานของข้อต่อที่ถูกผูกมัดสามารถทำได้ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม หลังจากผ่านไป 720 ชมการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนชิ้นงานที่ไม่มีการป้องกัน (ชุดที่ 2) มีความต้านทานแรงเฉือนลดลงโดยเฉลี่ยประมาณ 30% การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์เผยให้เห็นการกัดกร่อนที่ชัดเจนตามซับสเตรตอะลูมิเนียมและที่ส่วนต่อประสานระหว่างกาวกับโลหะที่สำคัญ ซึ่งยืนยันได้ความทนทานของข้อต่อที่ถูกผูกมัดในโลหะผสม Al-Cu จะถูกทำลายอย่างรุนแรงเมื่อการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเกิดขึ้นโดยไม่มีการป้องกันที่เพียงพอ ในทางตรงกันข้าม ชิ้นงานที่ได้รับการป้องกันด้วยการเคลือบ 100 μm และ 200 μm ยังคงรักษาความแข็งแรงของข้อต่อที่สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด โดยการเคลือบ 200 μm ให้ประสิทธิภาพการป้องกันที่เหนือกว่า ส่วนต่อประสานระหว่างกาวกับโลหะยังคงสภาพเดิมในชิ้นงานที่เคลือบ แสดงให้เห็นว่าระบบป้องกันที่เหมาะสมสามารถรักษาไว้ได้ความทนทานของข้อต่อที่ถูกผูกมัดแม้จะอยู่ภายใต้ความรุนแรงก็ตามการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน. การค้นพบนี้แจ้งโดยตรงถึงการออกแบบเฟรมรับน้ำหนัก EV สำหรับกีฬาการปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับคุณภาพพันธะเริ่มต้น แต่ความทนทานของข้อต่อที่ถูกผูกมัดตลอดอายุการใช้งานของยานพาหนะยังต้องการกลยุทธ์การป้องกันที่เหมาะสมด้วย

การอภิปรายและทิศทางในอนาคต

การศึกษาครั้งนี้ยืนยันว่าการปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เพียงอย่างเดียวไม่รับประกันระยะยาวความทนทานของข้อต่อที่ถูกผูกมัดภายใต้การสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน. ในขณะที่การปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์กำจัดออกไซด์และสิ่งปนเปื้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพก่อนการติดกาว อัลลอยด์ Al-Cu มีความไวต่อการกัดกร่อนที่เกิดจากคลอไรด์โดยธรรมชาติ จำเป็นต้องมีการป้องกันสิ่งกีดขวางเพิ่มเติม การวิเคราะห์เชิงปริมาณแสดงให้เห็นว่าการเคลือบป้องกัน 200 μm สามารถลดการสูญเสียความแข็งแรงที่เกิดจากการกัดกร่อนจาก 30% เหลือเพียงระดับต่ำสุด โดยรักษาประมาณ 90% ของต้นฉบับความทนทานของข้อต่อที่ถูกผูกมัด. กลไกนี้เกี่ยวข้องกับการป้องกันการแพร่กระจายของการกัดกร่อนของเส้นใยตามส่วนต่อประสานของกาวกับพื้นผิว ซึ่งอาจเริ่มต้นที่ข้อบกพร่องของการเคลือบหรือขอบที่ไม่มีการป้องกันระหว่างการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน. สำหรับรถสปอร์ต EV ที่ทำงานภายใต้สภาวะฤดูหนาวที่รุนแรง แนวทางผสมผสานของการปรับสภาพการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์และความหนาเคลือบที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งจำเป็น