La limpieza láser industrial consiste en proyectar un rayo láser sobre una superficie sólida para limpiarla y eliminar sustancias no deseadas. Dado que el precio de las fuentes láser de fibra ha disminuido drásticamente en los últimos años, los limpiadores láser, diseñados para facilitar una limpieza eficiente, satisfacen cada vez más las demandas del mercado y ofrecen un mayor abanico de aplicaciones, como la limpieza de procesos de moldeo por inyección, la eliminación de películas delgadas o superficies con aceites y grasas, entre otras. En este artículo, abordaremos los siguientes temas:
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¿Qué es la limpieza láser?
Tradicionalmente, para eliminar el óxido, la pintura, la corrosión y otros contaminantes de la superficie metálica, se pueden emplear métodos de limpieza mecánica, química o ultrasónica. Sin embargo, la aplicación de estos métodos es muy limitada debido a las exigencias ambientales y de alta precisión.
Proceso de limpieza láser.
En la década de 1980, los científicos descubrieron que al iluminar la superficie oxidada del metal con energía láser de alta concentración, la sustancia irradiada experimenta una serie de reacciones físico-químicas complejas, como vibración, fusión, sublimación y combustión. Como resultado, los contaminantes se desprenden de la superficie del material. Este método de limpieza, sencillo pero eficaz, se conoce como limpieza láser y, gracias a sus numerosas ventajas, ha ido sustituyendo gradualmente los métodos de limpieza tradicionales en muchos ámbitos, mostrando un gran potencial para el futuro.
¿Cómo funcionan las limpiadoras láser?
Máquina de limpieza láser
Los limpiadores láser se componen de cuatro partes:Fuente láser de fibra (láser continuo o pulsado), placa de control, pistola láser portátil y enfriador de agua de temperatura constante.La placa de control de limpieza láser actúa como el cerebro de toda la máquina y da la orden al generador láser de fibra y a la pistola láser portátil.
El generador láser de fibra produce luz láser de alta concentración que se transmite a través de la fibra óptica hasta la pistola láser portátil. El galvanómetro de escaneo, uniaxial o biaxial, integrado en la pistola láser, refleja la energía lumínica hacia la capa de suciedad de la pieza. Mediante una combinación de reacciones físicas y químicas, se eliminan fácilmente el óxido, la pintura, la grasa, la capa de recubrimiento y otros contaminantes.
Vamos a entrar en más detalles sobre este proceso. Las complejas reacciones involucradas con el uso devibración del pulso láser, la dilatación térmicade partículas irradiadas,fotodescomposición molecularcambio de fase osu acción combinadaPara superar la fuerza de adhesión entre la suciedad y la superficie de la pieza, el material objetivo (la capa superficial que se va a eliminar) se calienta rápidamente al absorber la energía del haz láser, cumpliendo así los requisitos de sublimación. De esta forma, la suciedad de la superficie desaparece, logrando una limpieza eficaz. Gracias a esto, la superficie del sustrato absorbe muy poca energía, por lo que la luz láser de fibra no la daña en absoluto.
Obtenga más información sobre la estructura y el principio de funcionamiento del limpiador láser portátil.
Tres reacciones de la limpieza láser
1. Sublimación
La composición química del material base y del contaminante es diferente, al igual que la tasa de absorción del láser. El sustrato base refleja más del 95 % de la luz láser sin sufrir daños, mientras que el contaminante absorbe la mayor parte de la energía láser y alcanza la temperatura de sublimación.
Diagrama del mecanismo de limpieza láser
2. Expansión térmica
Las partículas contaminantes absorben la energía térmica y se expanden rápidamente hasta estallar. El impacto de la explosión vence la fuerza de adhesión (la fuerza de atracción entre diferentes sustancias), desprendiéndose así las partículas contaminantes de la superficie del metal. Debido a la brevedad del tiempo de irradiación láser, se genera instantáneamente una gran aceleración de la fuerza de impacto explosiva, suficiente para que las partículas finas se desprendan de la adhesión al material base.
Diagrama de interacción de la fuerza de limpieza del láser pulsado
3. Vibración por pulso láser
El ancho del pulso del haz láser es relativamente estrecho, por lo que la acción repetida del pulso creará una vibración ultrasónica que limpiará la pieza de trabajo, y la onda de choque fragmentará las partículas contaminantes.
Mecanismo de limpieza mediante haz láser pulsado
Ventajas de la máquina de limpieza láser de fibra
Dado que la limpieza láser no requiere disolventes químicos ni otros consumibles, es respetuosa con el medio ambiente, segura de usar y tiene muchas ventajas:
✔El polvo de soldador es principalmente un residuo después de la limpieza, de pequeño volumen y fácil de recolectar y reciclar.
✔El humo y las cenizas generados por el láser de fibra se eliminan fácilmente mediante el extractor de humos y no representan un riesgo para la salud humana.
✔Limpieza sin contacto, sin residuos, sin contaminación secundaria.
✔Limpiar únicamente la zona afectada (óxido, aceite, pintura, recubrimiento) no dañará la superficie del sustrato.
✔La electricidad es el único consumo, con bajos costos de funcionamiento y mantenimiento.
✔Adecuado para superficies de difícil acceso y estructuras de artefactos complejas.
✔El robot de limpieza láser automático es opcional, reemplazando a los robots de limpieza artificiales.
Para eliminar contaminantes como óxido, moho, pintura, etiquetas de papel, polímeros, plástico o cualquier otro material superficial, los métodos tradicionales (chorro abrasivo y grabado químico) requieren manipulación y eliminación especializadas del material abrasivo y, en ocasiones, pueden ser extremadamente peligrosos para el medio ambiente y los operarios. La siguiente tabla enumera las diferencias entre la limpieza láser y otros métodos de limpieza industrial.
| Limpieza láser | Limpieza química | Pulido mecánico | Limpieza con hielo seco | Limpieza ultrasónica | |
| Método de limpieza | Láser, sin contacto | Disolvente químico, contacto directo | Papel abrasivo, contacto directo | Hielo seco, sin contacto | Detergente de contacto directo |
| Daños materiales | No | Sí, pero rara vez. | Sí | No | No |
| Eficiencia de limpieza | Alto | Bajo | Bajo | Moderado | Moderado |
| Consumo | Electricidad | Disolvente químico | Papel abrasivo/Muela abrasiva | Hielo seco | Disolvente Detergente |
| Resultado de la limpieza | impecabilidad | regular | regular | excelente | excelente |
| Daños ambientales | Respetuoso con el medio ambiente | Contaminado | Contaminado | Respetuoso con el medio ambiente | Respetuoso con el medio ambiente |
| Operación | Sencillo y fácil de aprender | Procedimiento complejo, se requiere operador cualificado | Se requiere operador cualificado | Sencillo y fácil de aprender | Sencillo y fácil de aprender |
Buscando una forma ideal de eliminar contaminantes sin dañar el sustrato.
▷ Máquina de limpieza láser
Prácticas de limpieza láser
• Limpieza láser de moldes de inyección
• rugosidad superficial por láser
• artefacto de limpieza láser
• Eliminación de pintura con láser…
Limpieza láser en la práctica
Preguntas frecuentes
Sí, es totalmente seguro. La clave reside en las diferentes tasas de absorción del láser: el material base refleja más del 95 % de la energía láser, absorbiendo poco o ningún calor. Los contaminantes (óxido, pintura) absorben la mayor parte de la energía. Gracias a un control preciso de los pulsos, el proceso solo actúa sobre las sustancias no deseadas, evitando cualquier daño a la estructura o la calidad superficial del sustrato.
Trata eficazmente una amplia gama de contaminantes industriales.
- Óxidos, óxidos y corrosión en superficies metálicas.
- Pintura, recubrimientos y películas delgadas procedentes de piezas de trabajo.
- Aceite, grasa y manchas en los procesos de moldeo por inyección.
- Residuos de soldadura y pequeñas rebabas antes y después de la soldadura.
- No se limita a los metales; también funciona en ciertas superficies no metálicas para eliminar contaminantes ligeros.
Es mucho más ecológico que la limpieza química o mecánica.
- No se utilizan disolventes químicos (lo que evita la contaminación del suelo y del agua) ni consumibles abrasivos (lo que reduce los residuos).
- Los residuos consisten principalmente en pequeñas partículas sólidas en polvo o una mínima cantidad de humo, que se pueden recoger fácilmente mediante extractores de humos.
- Utiliza únicamente electricidad, sin necesidad de eliminar residuos peligrosos, cumpliendo así con estrictas normas medioambientales industriales.
Fecha de publicación: 8 de julio de 2022