Eliminación de óxido con láser versus eliminación de óxido tradicional

La soldadura láser es un método de soldadura de alta precisión que utiliza un rayo láser para fundir el material de la pieza de trabajo y luego forma una soldadura después del enfriamiento. En la soldadura láser, el gas juega un papel fundamental. El gas protector no solo afecta la formación de la costura de soldadura, la calidad de la costura de soldadura, la penetración de la costura de soldadura y el ancho de penetración, sino que también afecta directamente la calidad y eficiencia de la soldadura láser. ¿Qué gases se necesitan para la soldadura láser? Este artículo analizará en profundidad la importancia de los gases de soldadura láser, los gases utilizados y su función.

¿Qué es la eliminación de óxido con láser?

La eliminación de óxido con láser es un proceso de limpieza sin contacto que utiliza un rayo láser para eliminar el óxido y los óxidos de diversas superficies metálicas. El concepto de eliminación de óxido con láser se remonta a la década de 1980, cuando se utilizaron por primera vez los láseres para limpiar superficies delicadas en la industria aeroespacial. Desde entonces, la tecnología de limpieza láser ha seguido perfeccionándose y utilizándose en una variedad de aplicaciones industriales y comerciales. En años recientes, máquinas de eliminación de óxido por láser se han vuelto muy populares debido a su capacidad de limpieza eficiente y a que no dañan el sustrato.
El principio de funcionamiento de la eliminación de óxido con láser es emitir rayos láser de alta potencia a la superficie de los materiales metálicos. Aquí, el rayo láser interactúa con el óxido de la superficie del material, que absorbe energía y eleva rápidamente su temperatura hasta alcanzar su umbral de ablación, el punto en el que se rompen los enlaces moleculares. Esto hace que las partículas de óxido sean expulsadas del sustrato o que la capa de óxido se vaporice por completo.
Los parámetros del eliminador de óxido por láser (es decir, potencia, longitud de onda, tasa de repetición, velocidad de escaneo y diámetro del haz) se seleccionan cuidadosamente de modo que sólo se alcance el umbral de ablación de la capa de óxido y no el del sustrato en sí. Esta determinación del umbral de ablación correcto, combinado con el hecho de que la eliminación de óxido con láser se puede controlar con una precisión de micras, garantiza que el sustrato subyacente no se dañe o se dañe muy poco. El proceso de escaneo del rayo láser se repite hasta que se elimina todo el óxido y la superficie del metal está limpia.

¿Cuáles son los métodos tradicionales comunes de eliminación de óxido?

Antes de que apareciera o no se utilizara ampliamente la eliminación de óxido con láser, los siguientes métodos tradicionales de eliminación de óxido se utilizaban ampliamente en el campo de la limpieza de metales:

Eliminación de óxido con chorro de arena

El chorro de arena utiliza alta presión para impulsar el flujo medio y rocía arena y grava angulares y duras a alta velocidad a través de la boquilla sobre la superficie del metal para eliminar con fuerza los contaminantes en la superficie del objeto. El medio más común de este tipo es una mezcla de arena, que incluye arena de mineral de cobre, arena de cuarzo, esmeril, arena de hierro, etc. La ventaja del pulido con chorro de arena es que es más eficaz en áreas oxidadas muy grandes y puede eliminar el óxido de las superficies metálicas más rápidamente. que otros métodos de limpieza. Además, el chorro de arena puede limpiar sustratos oxidados más gruesos. Debido a que el chorro de arena utiliza alta presión para forzar la eliminación de contaminantes, puede atravesar eficazmente capas más gruesas de óxido y eliminarlo del sustrato.

Eliminación de óxido con chorro de hielo seco

La limpieza criogénica también se denomina limpieza criogénica. Su método de eliminación de óxido tiene características similares al arenado. El medio que utiliza es dióxido de carbono sólido. El principio de la eliminación de óxido con hielo seco es utilizar las propiedades físicas del hielo seco para sublimar y absorber el calor. Cuando se rocían partículas de hielo seco sobre la superficie de las manchas de óxido, se producirá una reacción instantánea de alta y baja temperatura, que destruirá la conexión entre el óxido y las superficies metálicas y generará una fuerte fuerza explosiva. Esto quitará el óxido. Al mismo tiempo, la limpieza con hielo seco también rociará hielo seco sobre la superficie del óxido a través de un flujo de aire a alta presión para aislar las partículas de óxido entre sí y evitar que el óxido vuelva a crecer. La ventaja de la limpieza con hielo seco es que no deja ningún residuo durante el proceso de eliminación de óxido y es más respetuosa con el medio ambiente.

Eliminación química de óxido

La eliminación química de óxido utiliza el decapado para reaccionar químicamente con el óxido y disolver la capa de óxido y óxido en la superficie del metal para lograr el propósito de eliminar el óxido. Los medios de limpieza comúnmente utilizados para este método incluyen ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido fluorhídrico, ácido amino sulfúrico, etc., por lo que también se le llama decapado. Para eliminar el óxido de grandes estructuras de acero, se utilizan principalmente ácido sulfúrico y ácido clorhídrico. Esta fuerte eficacia de limpieza con ácido es alta, rápida y económica. Para piezas mecánicas o piezas finas, el ácido fosfórico se utiliza principalmente para prevenir la corrosión excesiva y reducir el daño a la superficie de la pieza.

Eliminación mecánica de óxido.

La eliminación mecánica de óxido es un método que utiliza energía mecánica para eliminar el óxido mediante fricción. Las herramientas mecánicas comunes para eliminar óxido incluyen muelas abrasivas, papel de lija, muelas abrasivas, etc. Estas herramientas pueden operarse manual o eléctricamente. Al moler mecánicamente la capa de óxido de la superficie del metal, pueden eliminar eficazmente el óxido de la superficie. La eliminación mecánica de óxido es un método de eliminación de óxido simple y eficaz, pero solo puede eliminar el óxido de la superficie del metal y no tiene ningún efecto obvio sobre el óxido profundamente arraigado.

Eliminación de óxido con láser versus eliminación de óxido tradicional

Muchas empresas han acogido con agrado la eliminación de óxido con láser desde su aparición porque tiene ventajas sobre la eliminación de óxido tradicional en muchos aspectos. Aquí comparamos la eliminación de óxido con láser con la eliminación de óxido tradicional. El siguiente es un análisis detallado de varios métodos de eliminación de óxido:

Efecto de limpieza e impacto en la superficie del metal.

El pulido con chorro de arena y la eliminación de óxido pueden eliminar materiales base oxidados más gruesos. Sin embargo, dado que este método se basa en el impacto y la fricción de los bordes y esquinas de los granos de arena para eliminar el óxido y las incrustaciones de óxido en la superficie del metal, la superficie del material después del pulido con chorro de arena y la eliminación del óxido será muy rugosa. Esto causará un gran daño a la superficie del metal y no favorece un uso prolongado.
La limpieza con hielo seco puede eliminar el óxido hasta cierto punto sin rayar ni dañar la superficie del sustrato, pero el efecto de eliminación se ve afectado por factores como el tipo y el grosor del óxido. Tiene un buen efecto de limpieza en superficies metálicas con finas capas de óxido, pero no puede limpiar bien el óxido profundo y pesado.
El efecto de la eliminación mecánica del óxido es similar al del pulido con chorro de arena. Dado que la eliminación del óxido depende de la fricción mecánica, la superficie del material base será muy rugosa. Además, la eliminación mecánica del óxido no es eficaz para el óxido profundamente arraigado.
Cuando se utilizan productos químicos para eliminar el óxido, las diferentes soluciones de decapado tienen diferentes efectos. El fuerte efecto de eliminación del óxido ácido es obvio, pero es propenso a una corrosión excesiva de la superficie del material base. Si la limpieza es incompleta, el ácido restante hará que regrese el óxido.
La limpieza con láser tiene buenos efectos en la eliminación del óxido de piezas de precisión y grandes estructuras de acero. Actualmente existen dos tipos de limpieza láser: limpieza con láser de pulso y limpieza láser continua. La eliminación de óxido con láser de pulso puede controlar mejor la entrada de calor mientras limpia la capa de óxido en la superficie del material y al mismo tiempo previene la microdisolución causada por la temperatura excesiva del material base, y el efecto de limpieza es bueno. Este método se utiliza normalmente en instrumentos de precisión, equipos médicos, moldes y otras aplicaciones que no requieren daños a la superficie del sustrato. La potencia máxima de limpieza láser continua puede alcanzar los 3000W. Este método de limpieza con láser de alta potencia se utiliza generalmente en escenarios de aplicación de grandes disipadores de calor, como automóviles, tuberías y grandes estructuras de acero. La limpieza láser continua tiene un buen efecto de limpieza en áreas oxidadas muy grandes o sustratos oxidados gruesos y, debido al método de limpieza sin contacto, no hay superficies rugosas en el sustrato como el chorro de arena y la eliminación mecánica de óxido.

Costos operativos de la máquina

El pulido con chorro de arena y la eliminación de óxido requieren el uso de una gran cantidad de medios de pulverización, lo que resulta en un gran consumo y un alto costo.
La eliminación del óxido con hielo seco requiere el uso de hielo seco como medio de limpieza. Por un lado, el coste del hielo seco es elevado; por otro lado, debido a la particularidad del hielo seco, sus costos de transporte y almacenamiento son mucho mayores que otros medios.
La eliminación química del óxido requiere el uso de una gran cantidad de ácido para limpiar el sustrato, que también tiene un gran consumo, uso prolongado y altos costos operativos.
La eliminación mecánica del óxido utiliza muelas abrasivas, papel de lija, muelas abrasivas y otras herramientas para eliminar el óxido. En comparación con los tres métodos de eliminación de óxido anteriores, el costo es mucho menor, pero aún presenta grandes pérdidas y debe reemplazarse a tiempo después de que las herramientas se desgastan.
La eliminación de óxido con láser no requiere medios de limpieza y se puede utilizar cuando está encendido. Sólo consume una pequeña cantidad de energía eléctrica y tiene bajos costos operativos. El uso de una máquina de limpieza láser también requiere el reemplazo regular de lentes protectoras según las condiciones de uso, pero estos consumibles tienen un costo muy bajo en comparación con las pérdidas de otros métodos de eliminación de óxido.

Precauciones de seguridad

Al realizar trabajos de limpieza con chorro de arena y eliminación de óxido, los operadores deben usar ropa protectora estricta, incluido un casco ajustado, para protegerse de los peligros del material en aerosol.
La eliminación del óxido con hielo seco provocará la acumulación de una gran cantidad de CO2, por lo que se requiere un espacio bien ventilado, de lo contrario será peligroso para el operador. Además, cuando se utiliza la limpieza criogénica para eliminar el óxido, los operadores deben usar múltiples capas de protección, incluidos guantes, ropa de algodón y orejeras para garantizar su calidez y seguridad.
Cuando se elimina el óxido químico, el operador debe usar ropa protectora resistente a los ácidos para evitar quemaduras debido a las salpicaduras de ácido sobre la piel durante la operación. Además, el proceso de eliminación química del óxido producirá gases ácidos. Para reducir la corrosión de los gases ácidos en los equipos y los daños al cuerpo humano, el lugar de eliminación de óxido debe contar con un buen equipo de ventilación.
La eliminación mecánica de óxido, ya sea manual o con herramientas eléctricas, es un método de eliminación de óxido que requiere mucha mano de obra. Este método de eliminación de óxido es sencillo de utilizar, pero requiere mucha fuerza física. El operador debe prestar atención al descanso y no puede trabajar durante mucho tiempo para evitar daños al cuerpo.
La eliminación de óxido con láser es una forma más fácil y segura de eliminar el óxido. No hay residuos voladores durante todo el proceso de limpieza. El operador no necesita usar ropa protectora pesada. Solo necesita usar gafas protectoras contra láser para comenzar directamente el trabajo de eliminación del óxido del metal. Además, no existen requisitos especiales de ventilación para la eliminación de óxido con láser de fibra. Sólo es necesario asegurarse de que haya una distancia de ventilación de más de 20 cm desde la parte delantera y trasera del fuselaje. Esto es para garantizar que la máquina pueda disipar el calor normalmente. Aunque la limpieza con láser es más segura, debe tener cuidado de no apuntar el cabezal de limpieza con láser a las personas ni a los ojos durante el proceso de eliminación de óxido.

Impacto medioambiental

Por un lado, los equipos de limpieza con chorro de arena y eliminación de óxido producirán ruido, y es necesario tomar medidas para reducirlo a fin de reducir el impacto del ruido en los trabajadores y el medio ambiente; por otro lado, el proceso de limpieza con chorro de arena y eliminación de óxido producirá una gran cantidad de polvo, provocando contaminación y daños al medio ambiente. Es necesario tomar las medidas correspondientes para la protección. Después del pulido con chorro de arena y la eliminación del óxido, es necesario limpiar la arena y la grava usadas.
La tecnología de limpieza con hielo seco no deja ningún residuo durante el proceso de eliminación de óxido y es un método de eliminación de óxido más respetuoso con el medio ambiente.
Cuando se utilizan agentes químicos para eliminar el óxido, el líquido residual después del decapado contamina gravemente el medio ambiente y debe tratarse antes de ser vertido. El líquido residual después de la limpieza debe procesarse según los requisitos de la Ley de Protección Ambiental y no debe descargarse al exterior a voluntad.
La eliminación de óxido con láser es un nuevo proceso de limpieza respetuoso con el medio ambiente. Dado que el proceso de limpieza no utiliza medios de limpieza como productos químicos, no produce contaminantes y es más respetuoso con el medio ambiente.

Resumir

La limpieza con láser ha demostrado ser un método eficaz y seguro para mantener superficies metálicas y prolongar su vida útil. Como herramienta de eliminación de óxido muy avanzada, máquinas de limpieza láser están comenzando a reemplazar gradualmente los procesos de limpieza tradicionales porque pueden eliminar el óxido con mayor precisión y reducir el capital adicional requerido, lo que resulta en costos generales más bajos. La eliminación de óxido con láser también es el proceso más eficaz para reducir el daño ambiental. Su aparición ha revolucionado los métodos de limpieza de superficies metálicas y se está volviendo cada vez más popular en la limpieza industrial.
En AccTek Laser, proporcionamos a los usuarios equipos de eliminación de óxido por láser adecuados, incluidas máquinas de limpieza por láser de pulso de 100-500 W y máquinas de limpieza por láser continuo de 1000-3000, para satisfacer las necesidades de eliminación de óxido de diferentes escenarios de aplicación. Para obtener más información sobre nuestras soluciones de limpieza láser, contáctenos hoy.

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