La limpieza con láser y la superficie del láser ruge la fabricación de chapa de chapa de metal Los logros de hoy simplemente no serían posibles sin la tecnología láser. El corte con láser ya es ubicuo, y la soldadura con láser (ya sea automatizada o manual) también está ganando popularidad rápidamente. Pero los láseres hacen más que simplemente cortar y soldar, pueden limpiar. Aunque la tecnología de limpieza con láser aún no se ha vuelto popular, se ha establecido en aplicaciones como la eliminación de pintura y óxido, especialmente en aplicaciones de limpieza especializadas en industrias como aeroespacial y automotriz. La mayoría de los equipos de limpieza con láser utiliza ópticas de escaneo que mueven el haz láser a velocidades de varios metros por segundo para proyectarlo en la forma deseada (como un círculo o un rectángulo) en la superficie.
¿Qué es exactamente la limpieza con láser?
La limpieza con láser abarca una gama de diferentes procesos que se dividen en dos categorías principales. Uno es la eliminación de contaminantes de la superficie, y el otro es el "grabado" o la "textura" de una superficie para acomodar el recubrimiento específico, la unión adhesiva u otras necesidades de aplicación. Mientras que la eliminación de contaminantes (conocida como "limpieza") y la textura láser pueden usar un equipo similar o incluso el mismo, los dos procesos son distintos y los fabricantes eligen entre las diferentes categorías dependiendo de sus necesidades.
¿Cómo limpian los láseres?
En esencia, la limpieza con láser se trata de eliminar los contaminantes de la superficie, como el óxido y la pintura no deseada. El equipo a menudo está equipado con un sistema de extracción de humos que captura los contaminantes que el láser elimina. En algunas aplicaciones aeroespaciales críticas, como la limpieza de titanio, se utiliza un gas de protección para prevenir la formación de óxido. En muchas aplicaciones comunes, los láseres funcionan al ablicar contaminantes de la superficie. La ablación (convertir un sólido directamente en un gas) funciona mejor cuando el umbral de ablación del contaminante está muy por debajo del del metal base, de modo que el láser pueda atomizar el contaminante sin afectar la superficie del metal. La energía entregada por el láser realiza la operación de limpieza de diferentes maneras, dependiendo del material que se elimine. Por ejemplo, a veces el láser crea un efecto de choque térmico en la superficie, causando la diferencia en los coeficientes de expansión térmica entre los restos de la superficie como el óxido y el metal base, y el choque crea una "sacudida" de las partículas de óxido en la superficie. En otros casos, el calor del láser quema el material que se elimina, que generalmente es pintura u otros recubrimientos orgánicos.
La contaminación del aceite es transparente para los láseres, por lo que no se elimina por ablación o choque térmico. En este caso, el láser "hierve" ciertas partes del aceite. Específicamente, el láser calienta pequeñas áreas de la superficie del metal, lo que hace que las gotas de aceite salten desde la superficie hacia el aire, donde el sistema de extracción de humo captura estas gotas. "En estas aplicaciones, el sistema de extracción de humo es tan importante como el láser en sí.
Superficies de textura láser
Los láseres ofrecen precisión que es difícil de igualar con otras herramientas. La potencia del láser, la duración del pulso y el perfil del haz se pueden ajustar para que el proceso elimine solo la porción prevista y deje otras áreas sin afectar. Así como la limpieza con láser elimina los contaminantes mientras sale intacto del metal base, la textura láser también se puede hacer con un control preciso. En estos procesos, el haz láser es típicamente un haz gaussiano con alta energía en el centro del haz, que ablata la capa de metal y hace que el metal debajo de él experimente un cambio de estado instantáneo de sólido a líquido y de regreso a sólido. El proceso generalmente usa láseres de modo único, que permiten tamaños de puntos muy pequeños, creando texturas extremadamente precisas. Se puede dibujar una analogía para la explosión, donde el tamaño de cada grano de arena se controla con precisión, aunque la textura con láser funciona de una manera completamente diferente tratando la superficie con el calor del láser en lugar del impacto físico de los granos de la arena. En algunas aplicaciones de fabricación de metales, la textura láser puede modelar con precisión una superficie para cambiar sus propiedades, como hacerlo hidrófobo. Estas aplicaciones de textura de precisión generalmente usan láseres con duraciones de pulso muy cortas, generalmente medidas en picosegundos o femtosegundos. Muchas otras aplicaciones de textura se utilizan para preparar superficies metálicas para recubrimientos sin el uso de productos químicos para la arena o la limpieza.
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Aplicaciones automatizadas
La limpieza con láser automatizada se está volviendo más común en entornos de bajo volumen y de bajo volumen. La limpieza de soldaduras de batería, por ejemplo, es una aplicación típica. "Estos sistemas procesan millones de piezas, soldando múltiples piezas de trabajo por segundo a las superficies limpias". La eliminación de lubricación después del estampado es otra aplicación en crecimiento. Anteriormente, estas operaciones se basaban en grandes líneas de limpieza para preparar estampados para el recubrimiento, utilizando grandes cantidades de agua que se contaminaba fácilmente con metal y otros escombros y difíciles de manejar. La preparación de bonos es otra área de aplicación importante, especialmente texturización láser. En algunos casos, es posible que la carcasa deba ensamblarse con un adhesivo específico que coincida con una superficie con una textura o patrón específico. La fabricación de pastillas de freno utiliza una tecnología similar, donde el láser textura la superficie del metal antes de colocar la pastilla de freno.
¿Reemplazo de la arena?
Las ventajas de velocidad y calidad de la soldadura por láser son bien conocidos, por lo que aparece cada vez más en el taller. Entonces, ¿puede la textura láser reemplazar la arena? El equipo automatizado funciona bien en situaciones de alto volumen y de baja mezcla, especialmente para geometrías de piezas simples. Sin embargo, a medida que las piezas se vuelven más complejas y las combinaciones de piezas se hacen más grandes, aumenta la dificultad de la automatización. Esto tiene que ver con la naturaleza de la textura láser, que idealmente requiere que el haz sea perpendicular a la superficie del metal, o lo más cerca posible de la perpendicular.
Una alternativa emergente
La limpieza y la textura del láser no son adecuados en todos los casos, dependiendo de los contaminantes que necesitan eliminarse y los requisitos de preparación de la superficie. Por ejemplo, los láseres no son buenos para eliminar la escala de la fábrica de una placa gruesa enrollada, especialmente en un entorno automatizado que requiere un alto rendimiento. Aún así, la limpieza con láser y la textura muestran un gran potencial, especialmente en las industrias que buscan trabajadores calificados. Las abarrotas y los limpiadores químicos a menudo hacen que el medio ambiente sea menos que prístino. "Muchas personas quieren ver procesos más verdes y sostenibles en la fabricación", dijo Miller Cordeiro, gerente de contenido de Laser Photonics. "La limpieza con láser y las tecnologías similares brindan a los fabricantes más opciones mientras los ayudan a mejorar su retorno de la inversión". Reemplazar todos los químicos y químicos con láseres, junto con los protocolos de seguridad correctos (PPE, seguridad ligera, recintos entrelazados con vidrio de seguridad láser apropiado), puede hacer que el piso de la fábrica sea un lugar más limpio y atractivo para trabajar. Para una industria que busca constantemente nuevas formas de atraer trabajadores, crear un mejor ambiente de trabajo es sin duda una buena idea.
