O que é limpeza a laser?
A limpeza a laser, uma forma de ablação a laser, é um método de remoção de uma camada seletiva de material de uma superfície usando a energia do laser. O processo de limpeza a laser utiliza energia fotônica para remover, vaporizar, sublimar ou queimar resíduos indesejados sem causar danos ao material subjacente.
Na maioria das aplicações de processamento de materiais a laser, um feixe focalizado forma um ponto relativamente pequeno no material-alvo. A limpeza a laser não é exceção, apesar de normalmente ser usada em uma área relativamente ampla. A limpeza a laser usa uma técnica conhecida como varredura a laser, que direciona ou "varre" rapidamente um feixe de laser ao longo de um caminho ou em uma zona mais ampla. Isso significa que o laser só interage com o material alvo por uma fração de segundo de cada vez.
Como funciona a limpeza a laser?
O objetivo da limpeza a laser é remover o material da superfície sem danificar o material subjacente. Embora os lasers possam cortar vários centímetros de aço, a limpeza requer um toque significativamente mais leve e uma compreensão dos limites de ablação. Todo material tem um limite de ablação que define efetivamente a energia necessária para vaporizá-lo. Mantenha-se abaixo desse limite e o material a granel não será danificado. No entanto, se esse limite for ultrapassado uma única vez, o material será afetado.
Felizmente, os materiais que a maioria dos fabricantes busca remover, como ferrugem, óleo e revestimentos, têm limiares de ablação mais baixos do que metais como aço e alumínio. Ainda assim, para evitar danos ao substrato, é necessário um ajuste cuidadoso dos parâmetros do laser, como comprimento de onda e energia de pulso. O controle preciso sobre o tamanho e a forma do ponto também ajuda a tornar a limpeza a laser mais eficiente, minimizando a sobreposição à medida que o feixe é varrido.
Quais são as vantagens da limpeza a laser?
A limpeza a laser teve um aumento na adoção em uma ampla gama de setores porque oferece inúmeras vantagens em comparação com os métodos tradicionais de remoção de material.
Sem contato: A limpeza a laser é um processo remoto. Em outras palavras, a fonte do feixe de laser opera a vários centímetros ou até mesmo metros de distância. Isso torna o processo mais flexível e evita danos à superfície causados por métodos abrasivos.
Altamente seletivo: Os lasers são extremamente precisos e podem ser disparados com exatidão praticamente perfeita. Como resultado, os lasers limpam apenas a área desejada, independentemente do tamanho ou da forma. Isso elimina etapas adicionais, como o mascaramento.
Alta velocidade: A limpeza a laser é um processo de alta velocidade que pode limpar até centenas de polegadas quadradas de material por segundo. Por hora, os lasers podem limpar mais de 10.000 pés quadrados de material. As taxas exatas de remoção de material dependem dos parâmetros do laser e das propriedades do material.
Segura: A limpeza a laser não precisa de materiais abrasivos ou solventes químicos, reduzindo o ruído e eliminando a exposição a poeira e materiais perigosos. Todos os vapores criados durante o processo de limpeza são facilmente removidos com um sistema de extração de fumaça.
Sustentável: Como um processo sem mídia, a limpeza a laser não requer manuseio ou descarte de material. Além disso, os sistemas a laser consomem menos energia e reduzem drasticamente as emissõesde CO2 associadas ao transporte e ao descarte de meios de limpeza e produtos químicos.
Custo-benefício: Exigindo o mínimo de manuseio de material, espaço físico, energia e manutenção, as soluções de limpeza a laser são duradouras e excepcionalmente econômicas, especialmente a longo prazo.
Limpeza a laser vs. jateamento abrasivo
O jateamento abrasivo é um processo de limpeza comum que usa água ou ar de alta pressão para impulsionar partículas abrasivas, como areia, granalha, granalha de aço ou cascas de nozes. Esse método pode oferecer velocidades de limpeza aceitáveis, mas requer manuseio e descarte de materiais caros. A mídia abrasiva pode ser reciclada para compensar alguns custos, mas a mídia de jateamento reutilizada sofre degradação que afeta a consistência dos resultados de limpeza.
A segurança é uma consideração importante para qualquer operação de jateamento abrasivo. O trabalho envolvido no manuseio da mídia abrasiva, incluindo o levantamento, a varredura e a colocação de volta nos funis, consome tempo e é fisicamente desgastante para os trabalhadores. Muitos abrasivos geram um grande volume de poeira, exigindo que os trabalhadores tomem precauções de segurança, incluindo equipamentos respiratórios e EPIs para o corpo inteiro. O processo de jateamento também é notoriamente barulhento e representa um sério risco de danos auditivos para os trabalhadores e de reclamações de ruído por parte de residências e empresas próximas.
Limpeza a laser vs. jateamento de gelo seco
Também conhecido como jateamento a frio, o jateamento com gelo seco funciona de forma semelhante ao jateamento abrasivo, usando ar comprimido para impulsionar as pastilhas de gelo seco. Isso reduz alguns dos problemas de recuperação e descarte de material abrasivo devido à vaporização da mídia de jateamento de gelo seco após o processo de limpeza.
Infelizmente, o uso de gelo seco não reutilizável acarreta altos custos de consumo e não é ecologicamente correto. Mesmo com uma unidade de recuperação de vapor destinada a re-pelletizar o gásCO2 liberado pelo gelo seco, a maior parte do gás é liberada na atmosfera. Assim como os métodos de jateamento abrasivo, o jateamento com gelo seco também é muito barulhento e exige considerações adicionais, como proteção auditiva.
Limpeza a laser vs. limpeza química
A limpeza química usa solventes para quebrar revestimentos e resíduos sem danificar o material subjacente. Esse método costuma ser lento e exige que o material fique em um banho químico por longos períodos de tempo e seja seco após a conclusão da limpeza. O longo processo de imersão pode ser parcialmente superado com a instalação de mais peças em banhos maiores, mas essa abordagem requer uma grande quantidade de espaço no chão.
Os produtos químicos perigosos necessários também exigem precauções de segurança significativas, como EPIs e procedimentos rigorosos de descarte. O manuseio, a reciclagem e o descarte dos solventes químicos necessários tornaram-se um desafio cada vez mais caro devido aos controles regulamentares.
Apesar de suas inúmeras desvantagens, a limpeza a laser não pode substituir totalmente a limpeza química. Embora a limpeza química não seja facilmente aplicada a uma área seletiva, geralmente é a única solução para a limpeza de itens sem linha de visão, como tubos e peças complexas.
Limpeza a laser vs. limpeza térmica
A limpeza térmica utiliza calores muito altos para queimar os materiais da superfície. Essa abordagem resulta em altos custos de energia e pode causar danos ao material subjacente, dependendo da tolerância ao calor do material da superfície e do substrato. A limpeza térmica também é inerentemente incapaz de fazer a remoção seletiva, mesmo que seja usada uma máscara.
Como a limpeza a laser é usada?
A limpeza a laser é um excelente método para limpar uma grande variedade de materiais e tipos de peças. A limpeza a laser é usada em uma série de aplicações e em vários estágios de produção, inclusive como uma etapa antes ou depois de outro processo em uma linha de produção ou para restauração de peças existentes. As aplicações comuns de limpeza a laser incluem:
- Limpeza de contaminantes como ferrugem, óleo e depósitos de combustão
- Remoção de revestimentos como tinta, e-coat, cerâmica e óxidos
- Simplificação da manutenção do molde com a remoção de agentes desmoldantes e resíduos
- Aumentar a aderência preparando as superfícies para soldagem, aderência, pintura e revestimento
- Aumento da adesão com limpeza pré-adesiva ou texturização da superfície
- Aumento da vida útil do revestimento por meio da pré-limpeza antes da aplicação dos revestimentos das peças
- Esterilização de equipamentos essenciais em aplicações médicas e alimentícias
Quais setores utilizam a limpeza a laser?
Qualquer setor que precise fornecer ou trabalhar com superfícies limpas pode se beneficiar das inúmeras vantagens da limpeza a laser. Como um processo, a limpeza a laser é facilmente automatizada e integrada ao chão de fábrica. Para uso em menor escala, alguns dispositivos a laser portáteis oferecem recursos de limpeza além de soldagem ou corte. A limpeza a laser é comumente usada em setores como:
- Fabricação geral
- Fabricação aeroespacial
- Descontaminação nuclear
- Esterilização de dispositivos médicos
- Alimentos e bebidas
Primeiros passos com a limpeza a laser
Muitas aplicações e fabricantes podem se beneficiar das soluções de limpeza a laser. Desde fontes de laser de fibra para limpeza até sistemas dedicados de limpeza de laser, um especialista em limpeza de laser da IPG está pronto para ajudar. Começar é fácil - envie-nos uma amostra, visite um de nossos laboratórios de aplicação global ou simplesmente conte-nos sobre sua aplicação.
