Aplicaciones para la limpieza con láser
Aplicaciones para la limpieza con láser
El láser se está convirtiendo en el método más preferido para la limpieza superficial de materiales.
Alex Fraser
Desde plantas de fabricación y laboratorios médicos hasta las industrias de fabricación de automóviles, aviación y acero, el láser se está convirtiendo en el método más preferido para la limpieza de materiales de superficie.
Aunque el uso de láseres en aplicaciones de corte, perforación y soldadura es bien conocido, su adaptación actual en aplicaciones de limpieza industrial es relativamente nueva e inexplorada.
Esta aplicación actual de láseres se produjo como resultado de la necesidad de un método de limpieza no peligroso y no abrasivo que podría usarse como un sustituto en aplicaciones donde los métodos de explosión químicos, manuales y abrasivos se usaron anteriormente.
Beneficios del uso de láseres en aplicaciones de limpieza
Los problemas clave presentados por los métodos de limpieza convencionales incluyen impacto ambiental negativo y desgaste en el sustrato. Los sistemas de explosión abrasivos crearon cantidades significativas de desechos y superficies delicadas dañadas, mientras que el uso de solventes químicos dio como resultado vapores potencialmente peligrosos y productos de desechos líquidos.
Esto condujo a la adaptación de la tecnología láser en aplicaciones de limpieza de superficies. Debido a sus muchos beneficios, la limpieza con láser es ahora el método más efectivo para eliminar la materia no deseada de la superficie de los materiales.
Actualmente, hay una amplia gama de sistemas de limpieza láser y desbocamiento de láser pulsados utilizados en diversas aplicaciones que van desde la eliminación de residuos vulcanizantes de moldes de neumáticos y superficies de grabado mediante la ablación hasta despojar a aislamiento de conductores y pintura de recubrimiento de superficies delicadas.
Algunos de los muchos beneficios del uso de láseres en aplicaciones de limpieza de superficies incluyen:
Método de limpieza automatizado y no candente
Cantidad reducida de productos de desecho
Mayor seguridad
No hay necesidad de productos químicos o medios de explosión
Proceso de limpieza no abrasivo y sin contacto
Aplicaciones de limpieza con láser
Perfil de superficie y eliminación de óxido en la fabricación de acero.La limpieza con láser también es un método efectivo y eficiente para eliminar el óxido y la escala de los materiales metálicos. El óxido y la escala son contaminantes que se forman en las superficies metálicas como resultado de procesos naturales o artificiales. Cuando los metales están expuestos a la humedad, reaccionan con agua para formar óxidos ferrosos, lo que resulta en óxido. Este óxido degrada la calidad del metal, lo que lo hace inadecuado para su uso en varias aplicaciones.
Por otro lado, las escamas se forman en superficies metálicas como resultado de los procesos de tratamiento térmico y sus decoloraciones de óxido la superficie del metal, evitando cualquier operación de acabado posterior.
La eliminación de estos depósitos de superficie no deseados requiere la ejecución de procesos de descalificación para proporcionar superficies lisas para prefincar y acabar procesos como la electroplatación.
Eliminación de óxido convencional yoperaciones de descalificaciónImplica el uso de métodos físicos como explosión, pulido, dispositivos de raspado, golpes adicionales y cepillos de alambre. Los métodos químicos, como la descalificación de álcali y la descalificación ácida (encurtido) también se pueden usar para la eliminación de escala. Sin embargo, estos métodos son muy abrasivos y dan como resultado la contaminación ambiental y el daño al metal del sustrato.
Para evitar estas desventajas, la limpieza con láser se ha convertido en el método preferido paraOperaciones de eliminación de óxido y descal.. La óxido/escala se elimina dirigiendo un haz láser con alta potencia máxima y tasas de repetición en la capa oxidada.
El láser debe dispararse en pulsos cortos para evitar daños al sustrato que se está trabajando. El óxido absorbe rápidamente la energía del haz láser, lo que resulta en un aumento de los niveles de temperatura. Una vez que la temperatura es suficientemente alta, la óxido se derrite y finalmente se vaporiza.
El uso de láser de fibra pulsada es la opción preferida ya que proporciona un mayor control sobre la potencia, la longitud de onda y la duración del pulso, lo que permite que la óxido/ escala vaporice sin ningún daño al material subyacente.
El proceso de limpieza con láser también se puede aplicar al perfil de superficie. Antes de que los recubrimientos protectores se puedan aplicar a piezas de acero fabricadas para la preservación y protección contra la acción corrosiva, sus superficies deben estar limpias y libres de todos los contaminantes.
Perfil de superficie/preparaciónImplica la eliminación de todos los contaminantes de la superficie de las piezas de acero en preparación para aplicaciones de recubrimiento protectores. Estos contaminantes incluyen petróleo, grasa, escala, hidratos y capas de óxido, mantenimiento de la tienda, etc. Para cualquier proceso posterior, las barras, cables y perfiles también deben estar libres de estos contaminantes.
Dado que la limpieza con láser de fibra utiliza un enfoque no abrasivo y sin contacto sin la participación de solventes, productos químicos o medios abrasivos, es ideal para el perfil de superficie y la eliminación de oxidación/escala. El proceso de limpieza se puede realizar a pequeña o gran escala y se puede automatizar. La limpieza con láser es una forma ecológica y rentable de eliminar el óxido y preparar las superficies de los productos de acero enrollado y las piezas de acero fabricadas para el recubrimiento protector.
Limpieza del ensamblaje del ánodo.La industria de fundición de aluminio utiliza bloques de carbono como ánodos "sacrificiales" en la producción de aluminio primario. La calidad del ánodo tiene un impacto en los aspectos ambientales, económicos y tecnológicos de la producción de aluminio. Se dedica un pequeño porcentaje de potencia celular a superar la resistencia eléctrica del ánodo prebaked.
La presencia de suciedad y otros contaminantes aumentará la resistencia eléctrica del ánodo, lo que dará como resultado el consumo de más potencia celular. La presencia de contaminantes también reduce la vida útil del ánodo al aumentar su tasa de consumo durante el proceso de fundición. Desde el punto de vista de la eficiencia, es necesario limpiar y eliminar todos los contaminantes de la superficie de los conjuntos de ánodo antes de que se usen en operaciones de fundición de aluminio.
Además, los conjuntos de ánodos son herramientas valiosas que se pueden reutilizar, pero solo después de ejecutar un tratamiento exhaustivo y cuidadoso de sus componentes principales, bajo condiciones específicas.
La limpieza con láser cumple con las condiciones específicas bajo las cuales los conjuntos de ánodo pueden tratarse para su reutilización. Se puede usar en las siguientes aplicaciones:
Eliminación de residuos de colillas de carbono
Limpieza de barras de cátodo
Eliminación de contaminantes y suciedad de dedos y varillas
Preparación de unión adhesiva para metales.Para aumentar la estabilidad del proceso, la adhesión de la superficie y una mejor calidad de costura, la superficie de los materiales metálicos a unirse debe prepararse antes de la aplicación de soldadura y otras técnicas de unión.
Sin las bases necesarias, las articulaciones y las costuras se vuelven susceptibles a la degradación, el aumento del desgaste y la falla catastrófica. La limpieza con láser se puede usar para preparar superficies antes de que se unan, lo que resulta en una excelente calidad de resistencia al enlace para mejorar la resistencia a la corrosión y la durabilidad.
La limpieza con láser es adecuada para la preparación de enlaces adhesivos, ya que elimina los óxidos y otros contaminantes como la grasa y los óxidos que reducen la resistencia de los enlaces adhesivos. Es particularmente adecuado para aplicaciones que involucran superficies o piezas curvas o planas con ciertas limitaciones para geometrías 3D altamente complejas.
Uno de los principales beneficios de la limpieza con láser es la capacidad de ajustar su potencia y longitud de onda para una modificación precisa de metales como el magnesio y el aluminio que se utilizará para fines de microestructuración. También dotan materiales con muy alta resistencia a elementos corrosivos, asegurando un enlace adhesivo estable y duradero.
En los últimos tiempos, hay un mayor uso de enlaces adhesivos en aplicaciones de diseño estructural en lugar de técnicas de unión convencionales, como remachar y soldar. Esto se atribuye almuchas ventajas de la unión adhesivasobre técnicas convencionales.
Estas ventajas incluyen distribución de tensión uniforme, reducción de la corrosión, aclaramiento de la estructura, atenuación de vibraciones y aislamiento acústico. Sin embargo, estos beneficios solo se pueden lograr si las superficies a unir se preparan, se unen y se limpian cuidadosamente.
La limpieza con láser es ideal para tales aplicaciones, ya que elimina cuidadosamente los aceites, el óxido, los recubrimientos protectores y otros contaminantes resultantes del envío sin daños al sustrato subyacente.
Pretratamiento para soldadura y soldadura.La limpieza con láser también ha demostrado ser efectiva en aplicaciones de pretratamiento para soldadura y soldadura. Antes de que los materiales de aluminio y de acero se usen con fines de soldadura en construcción naval, fabricación de herramientas de precisión, automotriz y otras industrias relacionadas, sus superficies primero deben estar preparadas.
La preparación de soldadura por láser es una de las muchas aplicaciones de la limpieza con láser y ayuda a eliminar metales ferrosos y no ferrosos, lubricantes y otros contaminantes de superficies metálicas y de aluminio en preparación para soldaduras de alta calidad. También garantiza costuras solas suaves y sin poros.
Cuando se usa en procesos de pretratamiento para soldar y soldadura, la limpieza con láser hace lo siguiente:
Exlazamiento exhaustivo de las capas de Shop-Servic, hidratos y óxidos
Desgraciente y desolado
Además de la soldadura y la preparación de la soldadura, los láseres también se pueden usar para eliminar los residuos de soldadura, como el flujo residual y los materiales de óxido, así como las manchas térmicas de las juntas de soldadura terminadas. Este método de limpieza es particularmente beneficioso para las piezas de acero inoxidable, ya que la luz láser suspende los límites de los granos, asegurando que las costuras de soldadura se pasiven, lo que aumenta la resistencia a la corrosión.
Los beneficios del uso de la limpieza láser en aplicaciones de pretratamiento de soldadura y soldadura incluyen:
Longitudes de onda ajustables y potencia para un tratamiento preciso de las superficies de unión en una amplia gama de espesores del material
No hay daño al sustrato subyacente, es decir, las capas galvanizadas de acero de chapa.
Decotación parcial.La limpieza con láser es particularmente efectiva en aplicaciones que requieren la eliminación parcial de pintura o recubrimientos de superficies terminadas. Se puede usar en prácticamente todos los tipos de superficie, ya sea anodizado, oxidado u orgánico químicamente. La limpieza con láser se puede usar para recargar paneles solares y eliminar la pintura en las industrias automotriz y aeroespacial mientras mantiene la integridad de la sustancia del imprimación.
En las aplicaciones de recubrimiento, los láseres de fibra son la opción preferida. Obvitan la necesidad de enmascarar eliminando con precisión la capa de recubrimiento en el área especificada, eliminando así algunos de los desafíos inherentes a las aplicaciones parciales de desbocamiento. Los láseres se pueden usar en:
Tratamiento preciso para superficies funcionales y de diseño
Creación de jaulas de faraday y contactos de continuidad para la industria aeroespacial
Eliminación parcial de pintura para la compatibilidad electromagnética
Producir puntos de enlace para conexiones de cable
Spare recubrimiento en la industria electrónica y de automóviles
La limpieza con láser es altamente efectiva en situaciones en las que las costuras de soldadura crítica en las estructuras/piezas pintadas deben ser recubiertas para fines de inspección. El láser elimina los recubrimientos sin la necesidad de herramientas manuales o eléctricas, abrasivos o productos químicos que puedan ocultar las áreas problemáticas y causar más daños a la superficie.
Extracción de pintura selectiva.La eliminación de pintura selectiva representa una de las muchas aplicaciones de la limpieza con láser. En la industria automotriz y aeroespacial, a veces es necesario eliminar la capa superior de pintura mientras mantiene la imprimación. Este es a menudo el caso cuando los recubrimientos superados en los vehículos deben eliminarse a fondo antes de la aplicación de un nuevo acabado de pintura.
Dado que la capa superior de pintura es física y químicamente diferente de la imprimación subyacente, la potencia y la frecuencia del láser se pueden establecer en una frecuencia que solo elimina la capa superior de pintura.
El cebador permanece intacto ya que el láser no tiene ningún efecto mecánico, químico o térmico. Esto garantiza el mantenimiento de la capacidad de resistencia a la corrosión del cebador. Cuando se requiere contacto de metal a metal desnudo para la continuidad eléctrica entre las piezas, se prefiere el proceso de limpieza del láser, ya que ahorra tiempo y materiales al tiempo que mejora la calidad de las superficies terminadas.
Conclusión
Las posibilidades de usar láseres para el pulido, la limpieza de la superficie y la eliminación del recubrimiento están ganando rápidamente tracción. Dependiendo de su aplicación, la frecuencia de pulso, la fluencia y la longitud de onda del láser deben elegirse con precisión para la limpieza, el pulido y la ablación de los materiales objetivo. Esto es necesario para evitar cualquier forma de daño al material del sustrato.
Sin embargo, la técnica de limpieza con láser se está utilizando principalmente para piezas y estructuras pequeñas. Existe una gran posibilidad de que la tecnología se adapte para limpiar grandes áreas de superficie y enormes equipos/estructuras. Con los avances actuales realizados en el campo, esto seguramente se convertirá en una posibilidad en un futuro no muy lejano.
