Des de plantes de fabricació i laboratoris mèdics fins a les indústries de fabricació d’automoció, aviació i acer, el làser s’està convertint en el mètode més preferit per a la neteja superficial de materials.
Tot i que l’ús de làsers en aplicacions de tall, perforació i soldadura és ben conegut, la seva actual adaptació en aplicacions de neteja industrial és relativament nova i no s’ha explorat.
Aquesta aplicació actual de làsers va sorgir com a resultat d’un mètode de neteja no perillós i no abrasiu que es podia utilitzar com a substitut en aplicacions on antigament s’utilitzaven mètodes de voladura química, manual i abrasiva.
Beneficis de l’ús de làsers en aplicacions de neteja
Els principals problemes que presenten els mètodes de neteja convencionals inclouen l’impacte ambiental negatiu i el desgast del substrat. Els sistemes d’explosió abrasius van crear quantitats importants de residus i van deteriorar superfícies delicades, mentre que l’ús de dissolvents químics va donar lloc a vapors i residus líquids potencialment perillosos.
Això va comportar l’adaptació de la tecnologia làser en aplicacions de neteja de superfícies. Degut als seus molts avantatges, la neteja amb làser és el mètode més eficaç per eliminar la matèria no desitjada de la superfície dels materials.
Actualment, hi ha una àmplia gamma de sistemes de neteja i de recobriment làser polsats que s’utilitzen en diverses aplicacions que van des d’eliminar els residus vulcanitzants dels motlles de pneumàtics i les superfícies de gravat per ablació fins a despullar l’aïllament dels conductors i el revestiment de pintura de superfícies delicades.
Alguns dels molts avantatges de l’ús de làsers en aplicacions de neteja de superfícies inclouen:
Mètode de neteja automatitzat i no independent
Quantitat reduïda de residus
Major seguretat
No cal que hi hagi productes químics ni mitjans explosius
Procés de neteja no corrosiu i sense contacte
Aplicacions de neteja làser
Perfil de superfície i eliminació de rovell en fabricació d’acer. La neteja amb làser també és un mètode eficaç i eficaç per eliminar el rovell i l'escala de materials metàl·lics. L'oxidació i l'escala són contaminants que es formen a superfícies metàl·liques com a resultat de processos naturals o artificials. Quan els metalls estan exposats a la humitat, reaccionen amb l’aigua per formar òxids ferrosos, donant lloc a l’oxidació. Aquest rovell degrada la qualitat del metall, pel que és inadequat per al seu ús en diverses aplicacions.
Fig1 Web
(Font: Worldsteel Image Library)
D'altra banda, es formen escales en superfícies metàl·liques com a resultat dels processos de tractament tèrmic i el seu òxid descolora la superfície metàl·lica, impedint les posteriors operacions d'acabat.
L’eliminació d’aquests dipòsits de superfície no desitjats requereix l’execució de processos de descalçament per proporcionar superfícies llises per a processos d’acabat i acabat com ara la galvanització.
Les operacions convencionals d’eliminació i descalació del rovell impliquen l’ús de mètodes físics com volar, polir, raspar dispositius, cops addicionals i raspalls de filferro. També es poden utilitzar mètodes químics com la descalació d’àlcali i la descalació d’àcids (decapat). Tot i això, aquests mètodes són molt abrasius i donen lloc a contaminació ambiental i danys al substrat metàl·lic.
Per evitar aquests inconvenients, la neteja amb làser s’ha convertit en el mètode preferit per a les operacions d’eliminació i descalació de rovell. L'oxidació / escala s'elimina dirigint un feix làser amb alta potència màxima i taxes de repetició sobre la capa oxidada.
El làser s'ha de disparar en polsos curts per evitar danys al substrat que s'està treballant. El rovell absorbeix ràpidament l’energia del feix làser, amb la qual cosa s’incrementen els nivells de temperatura. Una vegada que la temperatura és prou alta, el rovell es fon i eventualment es vaporitzarà.
L’ús de làsers de fibra polsada és l’opció preferida, ja que proporciona un major control sobre la potència, la longitud d’ona i la durada del pols, permetent que l’oxidació / escala es vaporitzin sense cap dany al material subjacent.
El procés de neteja amb làser també es pot aplicar a perfilació de superfícies. Abans que els recobriments de protecció es puguin aplicar a peces d’acer fabricades per a la seva conservació i protecció contra l’acció corrosiva, les seves superfícies han d’estar netes i lliures de contaminants.
Perfilatge / preparació superficial: elimina tots els contaminants de la superfície de les peces d'acer per a la preparació de recobriments de protecció. Aquests contaminants inclouen olis, greixos, escales, hidrats i òxids, capes d’imprimació, etc. Per a processos posteriors, les barres, cables i perfils també han d’estar lliures d’aquests contaminants.
Atès que la neteja amb làser de fibra utilitza un enfocament no corrosiu i sense contacte sense la participació de dissolvents, productes químics o medis abrasius, és ideal per a la perfilació de superfícies i per eliminar el rovell / l'escala. El procés de neteja es pot realitzar a petita o gran escala i es pot automatitzar. La neteja amb làser és una forma ecològica i econòmica d’eliminar l’oxidació i de preparar les superfícies de productes d’acer laminats i peces d’acer fabricades per a un recobriment protector.
Neteja del conjunt d'ànodes. La indústria de la fosa d'alumini utilitza els blocs de carboni com a ànodes "sacrificials" en la producció d'alumini primari. La qualitat de l’ànode té un impacte en els aspectes mediambientals, econòmics i tecnològics de la producció d’alumini. Un petit percentatge de potència cel·lular es dedica a superar la resistència elèctrica dels ànodes pre-cuinats.
Fig2 Web
(Font: Flickr)
La presència de brutícia i altres contaminants augmentarà la resistència elèctrica de l’ànode, donant com a resultat un consum de més energia cel·lular. La presència de contaminants també redueix la vida útil de l’ànode augmentant la seva taxa de consum durant el procés de fosa. Des del punt de vista de l'eficiència, cal netejar i eliminar tots els contaminants superficials dels conjunts d'ànodes abans que s'utilitzin en les operacions de fosa d'alumini.
A més, els conjunts d'ànodes són eines valuoses que es poden reutilitzar, però només després d'executar un tractament minuciós i minuciós dels seus components principals, en condicions específiques.
La neteja amb làser compleix les condicions específiques en què es poden tractar els conjunts d'ànodes per a la seva reutilització. Es pot utilitzar en les següents aplicacions:
Eliminació de residus de butaques de carboni
Neteja de barres catòdiques
Eliminació de contaminants i brutícia dels didals i canyes
Preparació de adhesius per metalls. Per augmentar l’estabilitat del procés, l’adhesió superficial i una millor qualitat de la costura, s’ha de preparar la superfície dels materials metàl·lics que s’han d’ajuntar abans de l’aplicació de tècniques de soldadura i altres juntes.
Sense el treball de terra necessari, les juntes i les costures són susceptibles de degradació, augment del desgast i falla catastròfica. La neteja amb làser es pot utilitzar per preparar superfícies abans que s’uneixin, donant una qualitat de resistència d’enllaç excel·lent per millorar la resistència a la corrosió i la durabilitat.
La neteja amb làser és adequada per a la preparació d’unió adhesiva ja que elimina òxids i altres contaminants com ara greixos i òxids que redueixen la resistència dels enllaços adhesius. És especialment indicat per a aplicacions que impliquen superfícies corbes o planes o parts amb certes limitacions per a geometries 3D molt complexes.
Un dels principals avantatges de la neteja amb làser és la capacitat d’ajustar la seva potència i longitud d’ona per a una modificació precisa de metalls com el magnesi i l’alumini per utilitzar-los amb finalitats de microestructuració. També dota materials amb una resistència molt elevada a elements corrosius, garantint una adhesió estable i duradora.
En els darrers temps, hi ha hagut un major ús d’enllaços adhesius en aplicacions de disseny estructural en lloc de tècniques d’unió convencionals com el reblat i la soldadura. Això s’atribueix als molts avantatges de l’enllaç adhesiu respecte a les tècniques convencionals.
Aquests avantatges inclouen una distribució uniforme de la tensió, reducció de la corrosió, alleugeriment de l'estructura, atenuació de vibracions i aïllament acústic. Tanmateix, aquests beneficis només es poden aconseguir si es preparen, desgreixen i netegen acuradament les superfícies que s’enganxen.
La neteja amb làser és ideal per a aquestes aplicacions, ja que elimina detingudament els olis, l'oxidació, els recobriments de protecció i altres contaminants que resultin de l'enviament sense fer mal al substrat subjacent.
Pretractament per soldadura i soldadura. La neteja amb làser també s'ha demostrat eficaç en aplicacions de pretractament per a soldadura i soldadura. Abans que els materials d’alumini i acer s’utilitzin per a soldar en la construcció naval, la fabricació d’eines de precisió, l’automoció i altres indústries relacionades, primer s’han de preparar les seves superfícies.
La preparació de soldadura per làser és una de les moltes aplicacions de la neteja amb làser i ajuda a eliminar metalls no ferrosos i no ferrosos, lubricants i altres contaminants de les superfícies de metall i alumini per preparar soldadures d'alta qualitat. També garanteix costures braçades suaus i lliures de porus.
Quan es fa servir en processos de pretractament per a soldadura i soldadura, la neteja amb làser fa el següent:
Eliminació a fons de les capes d’imprimació de la botiga, hidrats i òxids
Desgreixatge i desengrasament
A banda de la preparació de soldadura i soldadura, els làsers també es poden utilitzar per eliminar residus de soldadura com el flux residual i materials d'òxids, així com taques tèrmiques de les juntes de soldadura acabades. Aquest mètode de neteja és particularment beneficiós per a les peces d’acer inoxidable, ja que la llum làser suspèn els límits del gra, garantint que les juntes de soldadura siguin passivitzades, augmentant així la resistència a la corrosió.
Els avantatges d’utilitzar la neteja amb làser en aplicacions de pretractament de soldadura i soldadura inclouen:
Les longituds d'ona i la potència ajustables per a un tractament precís de les superfícies d'unió en un ampli ventall de gruixos
No hi ha danys al substrat subjacent, és a dir, a les capes galvanitzades de xapa d'acer
Decoració parcial. La neteja amb làser és especialment eficaç en aplicacions que requereixen l’eliminació parcial de pintura o revestiments de superfícies acabades. Es pot utilitzar en pràcticament tots els tipus de superfície, ja siguin anoditzats químicament, oxidats o orgànics. La neteja amb làser es pot utilitzar per desgastar panells solars i eliminar la pintura a les indústries de l’automoció i aeroespacial, mantenint la integritat de la substància d’imprimació.
En les aplicacions de revestiment, l'opció preferida és el làser. Eviten la necessitat d’emmascarar-se eliminant precisament la capa de recobriment de l’àrea especificada, eliminant així alguns dels reptes inherents a les aplicacions parcials de recobriment. Els làsers es poden utilitzar en:
Tractament precís de superfícies funcionals i de disseny
Creació de gàbies Faraday i contactes de continuïtat per a la indústria aeroespacial
Eliminació parcial de la pintura per a la compatibilitat electromagnètica
Produir punts d’enllaç per a connexions per cable
Recobriment de tires a la indústria de l’electrònica i l’automòbil
La neteja amb làser és molt eficaç en situacions en què les costures de soldadura crítiques en estructures / peces pintades han de ser recobertes amb finalitats d’inspecció. El làser elimina els recobriments sense necessitat d'eines manuals o elèctriques, abrasius o productes químics que puguin ocultar les zones problemàtiques i causar danys posteriors a la superfície.
Eliminació selectiva de la pintura. L'eliminació selectiva de la pintura representa una de les moltes aplicacions de la neteja làser. A la indústria de l’automòbil i aeroespacial, de vegades cal eliminar la capa superior de pintura mantenint l’imprimació. Aquest és sovint el cas quan els recobriments resistents als vehicles han de ser retirats amb cura abans de l’aplicació d’un nou acabat de pintura.
