Dagli stabilimenti produttivi e dai laboratori medici alle industrie automobilistiche, aeronautiche e di fabbricazione dell'acciaio, il laser sta diventando il metodo più preferito per la pulizia dei materiali delle superfici.
Sebbene l'uso dei laser nelle applicazioni di taglio, foratura e saldatura sia ben noto, il suo attuale adattamento nelle applicazioni di pulizia industriale è relativamente nuovo e inesplorato.
Questa attuale applicazione di laser è il risultato della necessità di un metodo di pulizia non abrasivo e non abrasivo che potrebbe essere utilizzato come sostituto in applicazioni in cui sono stati precedentemente utilizzati metodi di sabbiatura chimica, manuale e abrasiva.
Vantaggi dell'uso dei laser nelle applicazioni di pulizia
I principali problemi presentati dai metodi di pulizia convenzionali includono l'impatto ambientale negativo e l'usura sul substrato. I sistemi di sabbiatura abrasiva hanno creato quantità significative di rifiuti e superfici delicate danneggiate, mentre l'uso di solventi chimici ha prodotto vapori potenzialmente pericolosi e prodotti liquidi di scarto.
Ciò ha portato all'adattamento della tecnologia laser nelle applicazioni di pulizia delle superfici. Grazie ai suoi numerosi vantaggi, la pulizia laser è ora il metodo più efficace per rimuovere la materia indesiderata dalla superficie dei materiali.
Attualmente, vi è una vasta gamma di sistemi di pulizia e decalcificazione del laser pulsato utilizzati in varie applicazioni che vanno dalla rimozione di residui vulcanizzanti da stampi di pneumatici e superfici di incisione mediante ablazione all'isolamento di stripping da conduttori e vernice di decolorazione da superfici delicate.
Alcuni dei molti vantaggi dell'uso dei laser nelle applicazioni di pulizia delle superfici includono:
Metodo di pulizia automatico e non casuale
Quantità ridotta di prodotti di scarto
Maggiore sicurezza
Non c'è bisogno di sostanze chimiche o mezzi esplosivi
Processo di pulizia non abrasivo e senza contatto
Applicazioni di pulizia laser
Profilatura superficiale e rimozione della ruggine nella fabbricazione dell'acciaio. La pulizia laser è anche un metodo efficace ed efficiente per rimuovere ruggine e incrostazioni da materiali metallici. Ruggine e incrostazioni sono contaminanti che si formano su superfici metalliche come risultato di processi naturali o artificiali. Quando i metalli sono esposti all'umidità, reagiscono con l'acqua per formare ossidi di ferro, causando ruggine. Questa ruggine degrada la qualità del metallo, rendendolo inadatto all'uso in varie applicazioni.
Fig1 Web
(Fonte: Worldsteel Image Library)
D'altra parte, le squame si formano sulle superfici metalliche come risultato dei processi di trattamento termico e il suo ossido scolorisce la superficie metallica, impedendo qualsiasi successiva operazione di finitura.
La rimozione di questi depositi superficiali indesiderati richiede l'esecuzione di processi di disincrostazione per fornire superfici lisce per i processi di prefinitura e finitura come la placcatura elettrolitica.
Le tradizionali operazioni di rimozione della ruggine e di decalcificazione comportano l'uso di metodi fisici come sabbiatura, lucidatura, dispositivi di raschiatura, colpi extra e spazzole metalliche. Metodi chimici come la decalcificazione degli alcali e la decalcificazione degli acidi (decapaggio) possono anche essere utilizzati per la rimozione delle incrostazioni. Tuttavia, questi metodi sono molto abrasivi e provocano inquinamento ambientale e danni al metallo del substrato.
Per evitare questi svantaggi, la pulizia laser è diventata il metodo preferito per la rimozione della ruggine e le operazioni di decalcificazione. La ruggine / scala viene rimossa dirigendo un raggio laser con elevata potenza di picco e tassi di ripetizione sullo strato arrugginito.
Il laser deve essere sparato a impulsi brevi per evitare danni al substrato su cui si sta lavorando. La ruggine assorbe rapidamente l'energia del raggio laser, con conseguente aumento dei livelli di temperatura. Quando la temperatura è sufficientemente alta, la ruggine si scioglie e alla fine si vaporizza.
L'uso di laser a fibra pulsata è l'opzione preferita poiché fornisce un maggiore controllo sulla potenza, sulla lunghezza d'onda e sulla durata dell'impulso, consentendo alla ruggine / scala di evaporare senza danneggiare il materiale sottostante.
Il processo di pulizia del laser può essere applicato anche al profiling della superficie. Prima che i rivestimenti protettivi possano essere applicati su parti in acciaio fabbricate per la conservazione e la protezione dall'azione corrosiva, le loro superfici devono essere pulite e prive di qualsiasi contaminante.
La profilatura / preparazione della superficie comporta la rimozione di tutti i contaminanti dalla superficie delle parti in acciaio in preparazione per le applicazioni di rivestimento protettivo. Questi contaminanti includono olio, grasso, incrostazioni, strati di idrati e ossidi, shop-primer, ecc. Per tutti i processi successivi, anche le barre, i fili e i profili devono essere privi di questi contaminanti.
Poiché la pulizia con laser a fibra utilizza un approccio non abrasivo, senza contatto, senza il coinvolgimento di solventi, prodotti chimici o supporti abrasivi, è ideale per la profilatura di superfici e la rimozione di ruggine / incrostazioni. Il processo di pulizia può essere condotto su piccola o larga scala e può essere automatizzato. La pulizia laser è un modo ecologico ed economico per rimuovere la ruggine e preparare le superfici dei prodotti in acciaio laminato e le parti in acciaio fabbricato per il rivestimento protettivo.
Pulizia degli anodi. L'industria dell'alluminio utilizza i blocchi di carbonio come anodi "sacrificali" nella produzione di alluminio primario. La qualità dell'anodo ha un impatto sugli aspetti ambientali, economici e tecnologici della produzione dell'alluminio. Una piccola percentuale di energia cellulare è dedicata al superamento della resistenza elettrica dell'anodo prebaked.
Fig2 Web
(Fonte: Flickr)
La presenza di sporcizia e altri contaminanti aumenterà la resistenza elettrica dell'anodo, determinando il consumo di più energia cellulare. La presenza di agenti contaminanti riduce anche la durata di vita dell'anodo aumentando la sua velocità di consumo durante il processo di fusione. Dal punto di vista dell'efficienza, è necessario pulire e rimuovere tutti i contaminanti superficiali dai gruppi anodici prima che vengano utilizzati nelle operazioni di fusione dell'alluminio.
Inoltre, gli assembly anodici sono strumenti preziosi che possono essere riutilizzati, ma solo dopo aver eseguito un accurato e accurato trattamento dei suoi componenti principali, in condizioni specifiche.
La pulizia laser soddisfa le condizioni specifiche in base alle quali i gruppi anodici possono essere trattati per il riutilizzo. Può essere utilizzato nelle seguenti applicazioni:
Rimozione dei residui dai calci di carbonio
Pulizia delle barre catodiche
Rimozione di contaminanti e sporcizia dai ditali e dai mozzi
Preparazione adesiva adesiva per metalli. Per aumentare la stabilità del processo, l'adesione superficiale e una migliore qualità della giuntura, la superficie dei materiali metallici da unire deve essere preparata prima dell'applicazione delle tecniche di saldatura e altre tecniche di giuntura.
Senza le necessarie basi, le giunture e le giunture diventano suscettibili al degrado, all'usura aumentata e al fallimento catastrofico. La pulizia laser può essere utilizzata per preparare le superfici prima che vengano unite, con il risultato di un'eccellente qualità della forza di adesione per una maggiore resistenza alla corrosione e durata.
La pulizia laser è adatta per la preparazione dell'adesivo poiché elimina gli ossidi e altri contaminanti come il grasso e gli ossidi che riducono la forza dei legami adesivi. È particolarmente adatto per applicazioni che prevedono superfici curve o piane o parti con determinate limitazioni per geometrie 3D altamente complesse.
Uno dei principali vantaggi della pulizia laser è la capacità di mettere a punto la potenza e la lunghezza d'onda per la modifica precisa di metalli come magnesio e alluminio da utilizzare a scopi di microstrutturazione. Fornisce inoltre materiali con altissima resistenza agli elementi corrosivi, garantendo un legame adesivo stabile e duraturo.
In tempi recenti, vi è un maggiore uso di legami adesivi nelle applicazioni di progettazione strutturale al posto di tecniche di giunzione convenzionali come la rivettatura e la saldatura. Questo è attribuito ai molti vantaggi del legame adesivo rispetto alle tecniche convenzionali.
Questi vantaggi includono distribuzione uniforme delle sollecitazioni, riduzione della corrosione, alleggerimento della struttura, attenuazione delle vibrazioni e isolamento acustico. Tuttavia, questi benefici possono essere raggiunti solo se le superfici da incollare vengono preparate, sgrassate e accuratamente pulite.
La pulizia laser è ideale per tali applicazioni poiché rimuove accuratamente oli, ruggine, rivestimenti protettivi e altri contaminanti derivanti dalla spedizione senza danneggiare il substrato sottostante.
Pretrattamento per brasatura e saldatura. La pulizia laser si è dimostrata efficace anche nelle applicazioni di pretrattamento per saldatura e brasatura. Prima che i materiali in alluminio e acciaio vengano utilizzati per scopi di saldatura nella costruzione navale, nella produzione di utensili di precisione, nell'industria automobilistica e in altri settori correlati, è necessario innanzitutto preparare le superfici.
La preparazione della saldatura laser è una delle molte applicazioni della pulizia laser e aiuta a rimuovere metalli ferrosi e non ferrosi, lubrificanti e altri contaminanti da superfici metalliche e di alluminio in preparazione di saldature di alta qualità. Garantisce inoltre cuciture saldate lisce e senza pori.
Se utilizzato nei processi di pretrattamento per saldatura e brasatura, la pulizia laser procede come segue:
Rimozione completa degli strati di primer, idrati e ossidi
Sgrassaggio e disoleazione
Oltre alla saldatura e alla brasatura, i laser possono essere utilizzati anche per rimuovere i residui di saldatura, come i materiali residui di ossido e di ossido, nonché le macchie termiche dai giunti di saldatura finiti. Questo metodo di pulizia è particolarmente vantaggioso per le parti in acciaio inossidabile poiché la luce laser sospende i bordi dei grani, garantendo la passivazione dei cordoni di saldatura, aumentando così la resistenza alla corrosione.
I vantaggi dell'utilizzo della pulizia laser nelle applicazioni di pretrattamento di saldatura e brasatura includono:
Lunghezze d'onda e potenza regolabili per un trattamento preciso delle superfici di giuntura su una vasta gamma di spessori di materiale
Nessun danno al substrato sottostante, ovvero gli strati zincati di lamiera d'acciaio
Decoating parziale. La pulizia laser è particolarmente efficace nelle applicazioni che richiedono la rimozione parziale di vernici o rivestimenti dalle superfici finite. Può essere utilizzato praticamente su tutti i tipi di superficie, sia chimicamente anodizzati, ossidati o organici. La pulizia laser può essere utilizzata per rimuovere i pannelli solari e rimuovere la vernice nell'industria automobilistica e aerospaziale, mantenendo l'integrità della sostanza di fondo.
Nelle applicazioni di decolorazione, i laser a fibra sono l'opzione preferita. Sopprimono la necessità di mascherare rimuovendo con precisione lo strato di rivestimento nell'area specificata, eliminando così alcune delle sfide inerenti alle applicazioni di decolorazione parziale. I laser possono essere utilizzati in:
Trattamento preciso per superfici funzionali e di design
Creazione di gabbie di Faraday e contatti di continuità per l'industria aerospaziale
Rimozione parziale della vernice per compatibilità elettromagnetica
Produce punti di legame per i collegamenti dei fili
Rivestimento a strisce nell'industria elettronica e automobilistica
La pulizia laser è altamente efficace in situazioni in cui i giunti di saldatura critici su strutture / parti verniciate devono essere smaltiti per scopi di ispezione. Il laser rimuove i rivestimenti senza la necessità di attrezzi manuali o elettrici, abrasivi o sostanze chimiche che possano nascondere le aree problematiche e causare ulteriori danni alla superficie.
Rimozione selettiva della vernice. La rimozione selettiva della vernice rappresenta una delle numerose applicazioni di pulizia laser. Nell'industria automobilistica e aerospaziale, a volte è necessario rimuovere lo strato superiore di vernice mantenendo il primer. Questo è spesso il caso in cui i rivestimenti top weathered sui veicoli devono essere rimossi completamente prima dell'applicazione di una nuova vernice.
