Neteja làser i superfície làser Roughening Precision Manufacturing Fabricació Els èxits actuals simplement no serien possibles sense la tecnologia làser. El tall làser ja és omnipresent i la soldadura làser (automatitzada o manual) també guanya popularitat ràpidament. Però els làsers fan més que tallar i soldar, poden netejar. Tot i que la tecnologia de neteja de làser encara no s’ha popularitzat, s’ha establert en aplicacions com la pintura i l’eliminació de l’oxidació, especialment en aplicacions especialitzades de neteja en indústries com aeroespacial i automoció. La majoria dels equips de neteja làser utilitzen òptiques d’escaneig que mouen el feix làser a velocitats de diversos metres per segon per projectar -lo a la forma desitjada (com un cercle o rectangle) a la superfície.
Què és exactament la neteja del làser?
La neteja de làser engloba una sèrie de processos diferents que entren en dues categories principals. Un és l’eliminació de contaminants superficials i l’altre és el “gravat” o la “textura” d’una superfície per adaptar -se a un recobriment específic, unió d’adhesius o altres necessitats d’aplicació. Si bé l’eliminació de contaminants (coneguda com a "neteja") i la textura làser pot utilitzar un equip similar o fins i tot el mateix equip, els dos processos són diferents i els fabricants trien entre les diferents categories segons les seves necessitats.
Com netes els làsers?
Al seu nucli, la neteja làser consisteix en eliminar contaminants superficials, com ara l’oxidació i la pintura no desitjada. Els equips sovint estan equipats amb un sistema d’extracció de fum que capta els contaminants que eliminen el làser. En algunes aplicacions aeroespacials crítiques, com la neteja del titani, s’utilitza un gas blindant per evitar la formació d’òxids. En moltes aplicacions comunes, els làsers funcionen mitjançant contaminants superficials. L’ablació (convertir un sòlid directament a un gas) funciona millor quan el llindar d’ablació del contaminant està molt per sota del del metall base, de manera que el làser pot atomitzar el contaminant sense afectar la superfície metàl·lica. L’energia que proporciona el làser realitza l’operació de neteja de diferents maneres, depenent del material que s’elimina. Per exemple, de vegades el làser crea un efecte de xoc tèrmic a la superfície, provocant la diferència en els coeficients d’expansió tèrmica entre les deixalles superficials com el rovell i el metall base, i el xoc crea un "sacsejat" de partícules de rovell a la superfície. En altres casos, la calor del làser crema el material que s’elimina, que sol ser pintura o altres recobriments orgànics.
La contaminació del petroli és transparent als làsers, de manera que no s’elimina per ablació o xoc tèrmic. En aquest cas, el làser "bull" certes parts de l'oli. Concretament, el làser escalfa petites zones de la superfície metàl·lica, provocant que les gotetes d’oli saltin de la superfície cap a l’aire, on el sistema d’extracció de fum capta aquestes gotetes. "En aquestes aplicacions, el sistema d'extracció de fum és tan important com el làser en si.
Superfícies de textura làser
Els làsers ofereixen una precisió difícil de combinar amb altres eines. La potència làser, la durada del pols i el perfil de feix es poden ajustar de manera que el procés elimini només la porció prevista i deixi altres zones sense afectar. De la mateixa manera que la neteja làser elimina els contaminants mentre surt del metall base intacta, la textura làser també es pot fer amb un control precís. En aquests processos, el feix làser és normalment un feix gausès amb alta energia al centre del feix, que ablaça la capa metàl·lica i fa que el metall que hi ha sota se sotmeti a un canvi d’estat instantani de sòlid a líquid i d’esquena a sòlid. El procés utilitza normalment làsers de mode únic, que permeten mides puntuals molt petites, creant textures extremadament precises. Es pot atraure una analogia a la voladura, on la mida de cada gra de sorra es controla amb precisió, tot i que la textura làser funciona d’una manera completament diferent a la superfície amb la calor del làser en lloc de l’impacte físic dels grans de sorra. En algunes aplicacions de fabricació de metalls, la textura làser pot modelar precisament una superfície per canviar les seves propietats, com ara fer -la hidrofòbica. Aquestes aplicacions de textura de precisió solen utilitzar làsers amb durades de pols molt curtes, normalment mesurades en picosegons o femtosegons. Moltes altres aplicacions de textura s’utilitzen per preparar superfícies metàl·liques per a recobriments sense l’ús de productes químics de neteja ni de neteja.
.
Aplicacions automatitzades
La neteja automatitzada de làser és cada cop més freqüent en entorns de baixa barreja i de gran volum. Netejar les soldadures de bateries, per exemple, és una aplicació típica. "Aquests sistemes processen milions de parts, soldant múltiples peces per segon per netejar superfícies". L’eliminació de la lubricació després de l’estampació és una altra aplicació creixent. Anteriorment, aquestes operacions es basaven en grans línies de neteja per preparar segells per al recobriment, utilitzant grans quantitats d’aigua que es contaminen fàcilment amb metall i altres deixalles i difícils i costoses de manejar. La preparació de bons és una altra àrea d’aplicació important, especialment la textura làser. En alguns casos, pot ser que l’allotjament s’hagi de muntar amb un adhesiu específic que coincideixi amb una superfície amb una textura o un patró específics. La fabricació de pastilles de fre utilitza una tecnologia similar, on el làser que textura la superfície metàl·lica abans de col·locar -se el coixinet de fre.
Substituint el sandblasting?
Es coneixen els avantatges de la velocitat i la qualitat de la soldadura làser, és per això que apareix cada cop més a la planta de la botiga. Per tant, pot la textura làser substituir el sandblasting? Els equips automatitzats funcionen bé en situacions de gran volum i de baixa barreja, especialment per a geometries de part simples. No obstant això, a mesura que les parts es fan més complexes i les combinacions de parts es fan més grans, la dificultat de l’automatització augmenta. Això té a veure amb la naturalesa de la textura làser, que idealment requereix que el feix sigui perpendicular a la superfície metàl·lica, o el més a prop de perpendicular possible.
Una alternativa emergent
La neteja i la textura de làser no són adequades en tots els casos, depenent dels contaminants que s’han d’eliminar i dels requisits de preparació de la superfície. Per exemple, els làsers no són bons a l’hora d’eliminar l’escala del molí de la placa gruixuda de roda calenta, especialment en un entorn automatitzat que requereix un alt rendiment. Tot i així, la neteja i la textura de làser mostren un gran potencial, especialment en indústries que busquen treballadors qualificats. El bloqueig de sorra i els netejadors químics solen fer que l’entorn sigui menys que pristí. "Molta gent vol veure processos més ecològics i sostenibles en la fabricació", va dir Miller Cordeiro, responsable de contingut de Laser Photonics. "La neteja de làser i les tecnologies similars ofereixen als fabricants més opcions alhora que els ajuden a millorar el seu rendiment de la inversió". Substituint tots els productes químics i els productes químics, juntament amb els protocols de seguretat adequats (PPE, seguretat lleugera, tancaments entrellaçats amb un vidre de seguretat làser adequat), pot fer que el sòl de la fàbrica sigui un lloc més net i més atractiu per treballar. Per a una indústria que busca constantment noves maneres d’atreure treballadors, és sens dubte una bona idea crear un entorn de treball millor.
