Desde las plantas de fabricación y los laboratorios médicos hasta las industrias de automoción, aviación y fabricación de acero, el láser se está convirtiendo en el método más preferido para la limpieza de superficies de materiales.
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 los láseres se debió a la necesidad de un método de limpieza no abrasivo y no peligroso que podría utilizarse como sustituto en aplicaciones en las que anteriormente se usaban métodos de limpieza química, manual y abrasiva.
Beneficios de usar láseres en aplicaciones de limpieza
Los problemas clave presentados por los métodos de limpieza convencionales incluyen el impacto ambiental negativo y el desgaste del sustrato. Los sistemas de chorro abrasivo crearon cantidades significativas de desechos y dañaron superficies delicadas, mientras que el uso de solventes químicos dio lugar a vapores potencialmente peligrosos y productos de desecho 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.
En la actualidad, existe una amplia gama de sistemas de limpieza con láser por pulsos y de eliminación de recubrimientos utilizados en diversas aplicaciones que van desde la eliminación de residuos de vulcanización de moldes de neumáticos y superficies de grabado por ablación hasta el aislamiento de los conductores y la eliminación de recubrimientos de pintura de superficies delicadas.
Algunos de los muchos beneficios de usar láseres en aplicaciones de limpieza de superficies incluyen:
Método de limpieza automatizado y no aleatorio.
Cantidad reducida de productos de desecho.
Mayor seguridad
No hay necesidad de productos químicos o medios de voladura
Proceso de limpieza no abrasivo y sin contacto.
Aplicaciones de limpieza laser
Perfilado de superficies y eliminación de óxido en la fabricación de acero. La limpieza con láser también es un método eficaz y eficiente para eliminar el óxido y las incrustaciones de los materiales metálicos. La oxidación y la incrustación 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 el agua para formar óxidos ferrosos, lo que resulta en la oxidación. Este óxido degrada la calidad del metal, haciéndolo inadecuado para el uso en varias aplicaciones.
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(Fuente: worldsteel Image Library)
Por otro lado, las escamas se forman en las superficies metálicas como resultado de los procesos de tratamiento térmico y su óxido decolora la superficie del metal, lo que evita las operaciones de acabado posteriores.
La eliminación de estos depósitos de superficie no deseados requiere la ejecución de procesos de descalcificación para proporcionar superficies lisas para los procesos de acabado y acabado, como la galvanoplastia.
Las operaciones convencionales de eliminación y desincrustación de óxido implican el uso de métodos físicos tales como dispositivos de limpieza, pulido, raspado, golpes adicionales y cepillos de alambre. Los métodos químicos, como la descalcificación con álcali y la descalcificación con ácido (decapado) también se pueden usar para la eliminación de incrustaciones. Sin embargo, estos métodos son muy abrasivos y producen contaminación ambiental y daños al metal del sustrato.
Para evitar estos inconvenientes, la limpieza con láser se ha convertido en el método preferido para las operaciones de eliminación y descalcificación de óxido. La oxidación / escala se elimina dirigiendo un rayo láser con alta potencia pico y tasas de repetición en la capa oxidada.
El láser debe dispararse en pulsos cortos para evitar dañar el sustrato sobre el que se está trabajando. El óxido absorbe rápidamente la energía del rayo láser, lo que resulta en un aumento de los niveles de temperatura. Una vez que la temperatura es suficientemente alta, el óxido se derrite y eventualmente se vaporiza.
El uso de láseres 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 el óxido / la escala se vaporice sin dañar el material subyacente.
El proceso de limpieza con láser también se puede aplicar al perfilado de superficies. Antes de que se puedan aplicar recubrimientos protectores a las piezas de acero fabricadas para preservarlas y protegerlas de la acción corrosiva, sus superficies deben estar limpias y libres de contaminantes.
El perfilado / preparación de la superficie evita la eliminación de todos los contaminantes de la superficie de las piezas de acero para la preparación de las aplicaciones de recubrimiento protector. Estos contaminantes incluyen aceite, grasa, incrustaciones, hidratos y capas de óxido, imprimación de taller, etc. Para cualquier proceso posterior, las barras, los cables y los perfiles también deben estar libres de estos contaminantes.
Debido a que la limpieza con láser por fibra utiliza un enfoque no abrasivo y sin contacto sin la participación de disolventes, productos químicos o medios abrasivos, es ideal para el perfilado de superficies y la eliminación de óxido / incrustaciones. 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 económica de eliminar el óxido y preparar las superficies de los productos de acero laminado y las piezas de acero fabricado para el revestimiento protector.
Limpieza del conjunto del ánodo. La industria de la fundición de aluminio utiliza bloques de carbono como ánodos "sacrificatorios" 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. Un pequeño porcentaje de la potencia de la celda se dedica a superar la resistencia eléctrica del ánodo precocido.
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(Fuente: Flickr)
La presencia de suciedad y otros contaminantes aumentará la resistencia eléctrica del ánodo, lo que resultará en el consumo de más energía de la celda. 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 ánodos antes de que se utilicen en las operaciones de fundición de aluminio.
Además, los conjuntos de ánodos son herramientas valiosas que se pueden reutilizar, pero solo después de ejecutar un tratamiento minucioso y cuidadoso de sus componentes principales, bajo condiciones específicas.
La limpieza con láser cumple las condiciones específicas según las cuales los conjuntos de ánodos pueden tratarse para su reutilización. Puede ser utilizado en las siguientes aplicaciones:
Eliminación de residuos de colillas de carbono.
Limpieza de barras de cátodo.
Eliminación de contaminantes y suciedad de los dedales y barras de talón
Adhesivo preparado para la preparación de metales. Para aumentar la estabilidad del proceso, la adherencia a la superficie y una mejor calidad de costura, la superficie de los materiales metálicos a unir debe prepararse antes de la aplicación de la soldadura y otras técnicas de unión.
Sin las bases necesarias, las uniones y las juntas se vuelven susceptibles a la degradación, al aumento del desgaste y a las fallas catastróficas. La limpieza con láser se puede usar para preparar las superficies antes de unirlas, lo que resulta en una excelente calidad de la fuerza de unión para una mejor resistencia a la corrosión y durabilidad.
La limpieza con láser es adecuada para la preparación de la unión adhesiva, ya que elimina los óxidos y otros contaminantes como la grasa y los óxidos que reducen la resistencia de las uniones adhesivas. Es especialmente 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 afinar su potencia y longitud de onda para la modificación precisa de metales como el magnesio y el aluminio para su uso con fines de microestructuración. También proporciona a los materiales una resistencia muy alta a los elementos corrosivos, lo que garantiza una unión adhesiva estable y duradera.
En los últimos tiempos, hay un mayor uso de enlaces adhesivos en aplicaciones de diseño estructural en lugar de técnicas de unión convencionales como el remachado y la soldadura. Esto se atribuye a las muchas ventajas de la unión adhesiva sobre las técnicas convencionales.
Estas ventajas incluyen la distribución uniforme de la tensión, la reducción de la corrosión, el aligeramiento de la estructura, la atenuación de la vibración y el aislamiento acústico. Sin embargo, estos beneficios solo se pueden lograr si las superficies a unir se preparan, desengrasan y 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 dañar el sustrato subyacente.
Pretratamiento para soldadura fuerte y soldadura fuerte. La limpieza con láser también ha demostrado ser efectiva en aplicaciones de pretratamiento para soldadura y soldadura fuerte. Antes de que los materiales de aluminio y acero se utilicen con fines de soldadura en la construcción naval, la fabricación de herramientas de precisión, la industria automotriz y otras industrias relacionadas, primero se deben preparar sus superficies.
La preparación de soldadura con 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 las superficies de metal y aluminio en preparación para soldaduras de alta calidad. También asegura costuras soldadas suaves y sin poros.
Cuando se usa en procesos de tratamiento previo para soldadura y soldadura fuerte, la limpieza con láser hace lo siguiente:
Eliminación completa de imprimaciones de taller, hidratos y capas de óxido.
Desengrase y desengrase
Además de la soldadura y la preparación de soldadura fuerte, los láseres también se pueden usar para eliminar 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 del grano, asegurando que las costuras de soldadura estén pasivadas, lo que aumenta la resistencia a la corrosión.
Los beneficios de usar la limpieza con láser en aplicaciones de pretratamiento de soldadura y soldadura fuerte incluyen:
Longitudes de onda y potencia ajustables para un tratamiento preciso de las superficies de unión en una amplia gama de espesores de material
Sin daños al sustrato subyacente, es decir, las capas galvanizadas de chapa de acero
Decoating 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 químicamente, oxidado u orgánico. La limpieza con láser se puede usar para quitar el revestimiento de los paneles solares y eliminar la pintura en las industrias automotriz y aeroespacial a la vez que se mantiene la integridad de la sustancia de imprimación.
En aplicaciones de recubrimiento, los láseres de fibra son la opción preferida. Evitan la necesidad de enmascaramiento eliminando con precisión la capa de recubrimiento en el área especificada, eliminando así algunos de los desafíos inherentes a las aplicaciones de eliminación de recubrimientos parciales. Los láseres se pueden utilizar 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 por compatibilidad electromagnética.
Producir puntos de unión para conexiones de cables.
Revestimiento de bandas en la industria electrónica y del automóvil.
La limpieza con láser es altamente efectiva en situaciones donde las costuras de soldadura críticas en estructuras / partes 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.
Eliminación selectiva de la pintura. La eliminación selectiva de pintura representa una de las muchas aplicaciones de la limpieza con láser. En la industria automotriz y aeroespacial, a veces es necesario quitar la capa superior de pintura mientras se mantiene la imprimación. Este es a menudo el caso cuando los recubrimientos más resistentes a la intemperie en los vehículos deben eliminarse por completo antes de la aplicación de un nuevo acabado de pintura.
