Tecnologia de limpeza a laser: princípios e aplicações

Tecnología de limpieza láser: principios y aplicaciones.

1. Introducción:

Con el avance y desarrollo de la tecnología, la tecnología de procesamiento láser se ha utilizado ampliamente en la práctica de producción.

El procesamiento láser (Laser Beam Machining, LBM) se puede utilizar para taladrar, cortar, ajustar dispositivos electrónicos, soldar, tratar térmicamente, etc.

2. Principio de la tecnología de limpieza láser:

1. Formas de contaminantes:

Los contaminantes se unen principalmente a las superficies mediante enlaces covalentes, interacciones dipolo-dipolo, acción capilar, enlaces de hidrógeno, adsorción y fuerzas electrostáticas.

Entre ellas, la acción capilar, la adsorción y las fuerzas electrostáticas (como se muestra en la Figura 1) son las más difíciles de romper.

Figura 1. Tres fuerzas básicas de adsorción de contaminantes en superficies sólidas

Observación:

La fuerza capilar proviene de la cohesión de una capa muy fina de líquido (como la humedad atmosférica) que se forma en los pequeños espacios entre las partículas y la superficie del sustrato. La fuerza de adhesión es la principal fuerza de adhesión de los contaminantes a microescala.

2. Mecanismo de limpieza

El rayo láser puede producir al menos tres efectos:

(1) Inducir resonancia mecánica sobre la superficie sólida, provocando la desintegración y desprendimiento de suciedad o depósitos de la superficie;

(2) Calentar la suciedad de la superficie para que se expanda, superando así la fuerza de adhesión del material base a las partículas de suciedad y separándolas de la superficie del objeto;

(3) Vaporiza, gasifica o descompone instantáneamente las moléculas de suciedad.

3. Método de limpieza 1 – Limpieza en seco.

Figura 2 Diagrama esquemático del proceso dinámico de limpieza en seco con láser.

Al adoptar radiación directa pulsada para la limpieza, el láser es absorbido por el sustrato o las partículas, lo que genera una vibración que separa el sustrato de los contaminantes.

4. Método de limpieza 2: limpieza de película líquida.

Figura 3 Diagrama esquemático del proceso de limpieza láser dinámico en presencia de película líquida
  1. Láser incidente.
  2. Película líquida.
  3. Partícula contaminante.
  4. Evaporación explosiva.
  5. Sustrato.

Primero, deposite una capa de película líquida sobre la superficie del sustrato y luego utilice radiación láser para limpiarlo.

5. Método de limpieza 3 – Láser + Gas Inerte.

Al irradiar con láser, sople gas inerte hacia la superficie de la pieza de trabajo. Cuando se elimina la suciedad de la superficie, se expulsa gas de la superficie para evitar la nueva contaminación y oxidación de la superficie limpia.

3. Aplicaciones de la tecnología de limpieza láser.

1. Limpieza de obras de arte.

  • 1a. Aspecto original de la obra de arte.
  • 1b. Limpieza láser utilizada en la parte superior de la pintura y disolvente químico utilizado en la parte inferior.
  • 1c. Comparación del aspecto original con el efecto tras la limpieza con láser.
  • 1d. Limpieza combinada con láser y disolvente químico.

2. Limpieza de moldes

3. Quitar pintura vieja de los aviones.

En Europa, los sistemas de limpieza por láser ya se utilizan en la industria aeronáutica. Después de un cierto período de tiempo, es necesario volver a pintar la superficie de un avión, pero es necesario eliminar por completo la pintura vieja antes de volver a pintar.

Los métodos tradicionales de eliminación mecánica de pintura son propensos a dañar la superficie metálica de la aeronave, lo que plantea riesgos de seguridad para las operaciones de vuelo.

Sin embargo, mediante el uso de varios sistemas de limpieza láser, la capa de pintura de la superficie de un Airbus A320 se puede eliminar por completo en dos días sin dañar la superficie metálica.

4. Limpieza de Ductos en el Interior de Reactores Nucleares.

Al utilizar fibras ópticas para guiar rayos láser de alta potencia hacia los reactores nucleares, el polvo radiactivo se puede eliminar directamente y el material limpio se puede eliminar fácilmente.

Además, al realizarse la operación de forma remota se garantiza la seguridad de los trabajadores.

4. Conclusión

La tecnología de limpieza láser se puede utilizar para reliquias culturales líquidas y sólidas y desechos espaciales, así como en situaciones en las que los desechos son explosivos o el sustrato se daña fácilmente. El uso de láseres tiene ventajas como seguridad, alta eficiencia y confiabilidad.

Sus aplicaciones para eliminar óxido y pintura de superficies metálicas como aviones y barcos, limpiar superficies de edificios y limpiar superficies de cristal en la industria microelectrónica muestran una excelente superioridad.

Se puede inferir que con el desarrollo de la tecnología láser y la disminución de los costos del láser, la aplicación de la tecnología de limpieza láser se generalizará aún más.

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