A limpeza a laser e a superfície a laser Rudoteamento de folhas de precisão Fabricação de metais de hoje As realizações de hoje simplesmente não seriam possíveis sem a tecnologia a laser. O corte a laser já é onipresente e a soldagem a laser (automatizada ou manual) também está ganhando popularidade rapidamente. Mas os lasers fazem mais do que apenas cortar e soldar, eles podem limpar. Embora a tecnologia de limpeza a laser ainda não tenha se tornado popular, ela se estabeleceu em aplicações como remoção de tinta e ferrugem, especialmente em aplicações de limpeza especializadas em indústrias como aeroespacial e automotivo. A maioria dos equipamentos de limpeza a laser usa óptica de varredura que move o feixe a laser a velocidades de vários metros por segundo para projetá -lo na forma desejada (como um círculo ou retângulo) na superfície.
O que exatamente é a limpeza a laser?
A limpeza a laser abrange uma variedade de processos diferentes que se enquadram em duas categorias principais. Um é a remoção dos contaminantes da superfície, e o outro é a "gravação" ou "textura" de uma superfície para acomodar o revestimento específico, a ligação adesiva ou outras necessidades de aplicação. Embora a remoção de contaminantes (conhecida como "limpeza") e a textura a laser possam usar o mesmo equipamento semelhante ou mesmo o mesmo equipamento, os dois processos são distintos e os fabricantes escolhem entre as diferentes categorias, dependendo de suas necessidades.
Como lasers limpos?
Na sua essência, a limpeza a laser é sobre a remoção de contaminantes da superfície, como ferrugem e tinta indesejada. O equipamento é frequentemente equipado com um sistema de extração de fumaça que captura os contaminantes que são removidos pelo laser. Em algumas aplicações aeroespaciais críticas, como a limpeza do titânio, um gás de proteção é usado para evitar a formação de óxido. Em muitas aplicações comuns, os lasers trabalham abatindo contaminantes da superfície. A ablação (converter um sólido diretamente em um gás) funciona melhor quando o limiar de ablação do contaminante está bem abaixo do do metal base, para que o laser possa atomizar o contaminante sem afetar a superfície do metal. A energia fornecida pelo laser executa a operação de limpeza de maneiras diferentes, dependendo do material que está sendo removido. Por exemplo, às vezes o laser cria um efeito de choque térmico na superfície, causando a diferença nos coeficientes de expansão térmica entre os detritos da superfície, como a ferrugem e o metal base, e o choque cria um "shake-off" de partículas de ferrugem para a superfície. Em outros casos, o calor do laser queima o material que está sendo removido, que geralmente é tinta ou outros revestimentos orgânicos.
A contaminação por óleo é transparente aos lasers, portanto não é removida por ablação ou choque térmico. Nesse caso, o laser "ferve" certas partes do óleo. Especificamente, o laser aquece pequenas áreas da superfície de metal, fazendo com que as gotículas de óleo saltem da superfície para o ar, onde o sistema de extração de fumaça captura essas gotículas. "Nessas aplicações, o sistema de extração de fumaça é tão importante quanto o próprio laser.
Superfícies de textura a laser
Os lasers oferecem precisão que é difícil de combinar com outras ferramentas. A potência do laser, a duração do pulso e o perfil do feixe podem ser ajustados para que o processo remova apenas a porção pretendida e deixe outras áreas não afetadas. Assim como a limpeza a laser remove os contaminantes enquanto deixa o metal base intacto, a textura a laser também pode ser feita com controle preciso. Nesses processos, o feixe de laser é tipicamente um feixe gaussiano com alta energia no centro do feixe, que gera a camada de metal e faz com que o metal abaixo dele sofra uma mudança instantânea de estado de sólido para líquido e voltado para sólido. O processo normalmente usa lasers de modo único, que permitem tamanhos de ponto muito pequenos, criando texturas extremamente precisas. Uma analogia pode ser desenhada para explodir, onde o tamanho de cada grão de areia é controlado com precisão, embora a textura a laser funcione de uma maneira completamente diferente de travar a superfície com o calor do laser, em vez do impacto físico dos grãos de areia. Em algumas aplicações de fabricação de metal, a textura a laser pode padrão com precisão uma superfície para alterar suas propriedades, como torná -la hidrofóbica. Essas aplicações de textura de precisão geralmente usam lasers com durações de pulso muito curtas, geralmente medidas em picossegundos ou femtossegundos. Muitas outras aplicações de textura são usadas para preparar superfícies metálicas para revestimentos sem o uso de produtos químicos de areia ou limpeza.
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Aplicações automatizadas
A limpeza automatizada de laser está se tornando mais comum em ambientes de baixo volume e de alto volume. A limpeza das soldas da bateria, por exemplo, é uma aplicação típica. "Esses sistemas processam milhões de peças, soldando várias peças de trabalho por segundo para limpar superfícies". A remoção da lubrificação após a estampagem é outra aplicação crescente. Anteriormente, essas operações se baseavam em grandes linhas de limpeza para preparar estampamento para o revestimento, usando grandes quantidades de água que eram facilmente contaminadas com metal e outros detritos e difíceis e caros de manusear. A preparação de títulos é outra área de aplicação importante, especialmente textura a laser. Em alguns casos, o alojamento pode precisar ser montado com um adesivo específico que corresponda a uma superfície com uma textura ou padrão específico. A fabricação de pastilhas de freio usa uma tecnologia semelhante, onde o laser texturiza a superfície do metal antes que a pastilha de freio seja colocada.
Substituindo jateamento de areia?
As vantagens de velocidade e qualidade da soldagem a laser são bem conhecidas, e é por isso que está aparecendo cada vez mais no chão da loja. Então, a textura a laser pode substituir o jateamento de areia? O equipamento automatizado funciona bem em situações de alto volume e de baixa mistura, especialmente para geometrias simples de peça. No entanto, à medida que as partes se tornam mais complexas e as combinações de peças se tornam maiores, a dificuldade de automação aumenta. Isso tem a ver com a natureza da textura do laser, que idealmente exige que o feixe seja perpendicular à superfície do metal ou o mais próximo possível do perpendicular.
Uma alternativa emergente
A limpeza e a textura a laser não são adequadas em todos os casos, dependendo dos contaminantes que precisam ser removidos e dos requisitos de preparação da superfície. Por exemplo, os lasers não são bons em remover a escala do moinho da placa grossa de laminação quente, especialmente em um ambiente automatizado que requer alta taxa de transferência. Ainda assim, a limpeza e a textura a laser mostram um grande potencial, especialmente em indústrias que procuram trabalhadores qualificados. O jateamento de areia e os produtos de limpeza químicos geralmente tornam o meio ambiente menos do que intocado. "Muitas pessoas querem ver processos mais verdes e sustentáveis na fabricação", disse Miller Cordeiro, gerente de conteúdo da Laser Photonics. "A limpeza a laser e tecnologias similares oferecem aos fabricantes mais opções, ajudando -os a melhorar seu retorno do investimento". Substituir todos os grão e produtos químicos por lasers, juntamente com os protocolos de segurança certos (EPI, segurança da luz, gabinetes interligados com vidro de segurança a laser apropriado), pode tornar o piso de fábrica um local mais limpo e atraente para trabalhar. Para um setor que está constantemente procurando novas maneiras de atrair trabalhadores, criar um melhor ambiente de trabalho é certamente uma boa idéia.
