Nettoyage au laser et enfilage de surface laser Fabrication de tôles de précision de précision Les réalisations d'aujourd'hui ne seraient tout simplement pas possibles sans technologie laser. La coupe laser est déjà omniprésente, et le soudage au laser (automatisé ou manuel) gagne également rapidement en popularité. Mais les lasers font plus que simplement couper et souder, ils peuvent nettoyer. Bien que la technologie de nettoyage au laser ne soit pas encore devenue populaire, elle s'est établie dans des applications telles que la peinture et l'élimination de la rouille, en particulier dans les applications de nettoyage spécialisées dans des industries telles que l'aérospatiale et l'automobile. La plupart des équipements de nettoyage au laser utilisent des optiques à balayage qui déplacent le faisceau laser à des vitesses de plusieurs mètres par seconde pour la projeter dans la forme souhaitée (comme un cercle ou un rectangle) sur la surface.
Qu'est-ce que le nettoyage au laser?
Le nettoyage au laser englobe une gamme de processus différents qui se transforment en deux catégories principales. L'un est l'élimination des contaminants de surface, et l'autre est la «gravure» ou la «texture» d'une surface pour répondre à un revêtement spécifique, une liaison adhésive ou d'autres besoins d'application. Bien que l'élimination des contaminants (connue sous le nom de «nettoyage») et la texture laser puissent utiliser un équipement similaire ou même le même équipement, les deux processus sont distincts et les fabricants choisissent entre les différentes catégories en fonction de leurs besoins.
Comment les lasers nettoient-ils?
À la base, le nettoyage au laser consiste à éliminer les contaminants de surface, tels que la rouille et la peinture indésirable. L'équipement est souvent équipé d'un système d'extraction de fumées qui capture les contaminants qui sont supprimés par le laser. Dans certaines applications aérospatiales critiques, telles que le nettoyage du titane, un gaz de blindage est utilisé pour prévenir la formation d'oxyde. Dans de nombreuses applications courantes, les lasers fonctionnent en ablaçant les contaminants de surface. L'ablation (convertissant un solide directement en gaz) fonctionne mieux lorsque le seuil d'ablation du contaminant est bien inférieur à celui du métal de base, afin que le laser puisse atomiser le contaminant sans affecter la surface du métal. L'énergie livrée par le laser effectue l'opération de nettoyage de différentes manières, selon le matériau enlevé. Par exemple, le laser crée parfois un effet de choc thermique sur la surface, provoquant la différence de coefficients de dilatation thermique entre les débris de surface tels que la rouille et le métal de base, et le choc crée un "secouer" de particules de rouille à la surface. Dans d'autres cas, la chaleur du laser brûle le matériau retiré, qui est généralement de la peinture ou d'autres revêtements organiques.
La contamination par l'huile est transparente aux lasers, il n'est donc pas éliminé par ablation ou choc thermique. Dans ce cas, le laser "bouillonne" certaines parties de l'huile. Plus précisément, le laser chauffe les petites zones de la surface métallique, faisant sauter des gouttelettes d'huile de la surface dans l'air, où le système d'extraction de fumées capture ces gouttelettes. "Dans ces applications, le système d'extraction des fumées est aussi important que le laser lui-même.
Surfaces de texturation laser
Les lasers offrent une précision difficile à assortir avec d'autres outils. La puissance du laser, la durée d'impulsion et le profil du faisceau peuvent être ajustés afin que le processus ne supprime que la partie prévue et laisse d'autres zones non affectées. Tout comme le nettoyage au laser élimine les contaminants tout en laissant le métal de base intact, la texture laser peut également être effectuée avec un contrôle précis. Dans ces processus, le faisceau laser est généralement un faisceau gaussien à haute énergie au centre du faisceau, qui ablate la couche métallique et fait que le métal en dessous subit un changement d'état instantané du solide au liquide et de retour à solide. Le processus utilise généralement des lasers monomcoles, qui permettent de très petites tailles de points, créant des textures extrêmement précises. Une analogie peut être attirée par le dynamitage, où la taille de chaque grain de sable est contrôlée avec précision, bien que la texturation laser fonctionne d'une manière complètement différente de la surface avec la chaleur du laser plutôt que de l'impact physique des grains de sable. Dans certaines applications de fabrication de métaux, la texturation laser peut dire précisément une surface pour changer ses propriétés, comme la rendre hydrophobe. Ces applications de texturation de précision utilisent généralement des lasers avec des durées d'impulsion très courtes, généralement mesurées en picosecondes ou en fémtosecondes. De nombreuses autres applications de texturation sont utilisées pour préparer des surfaces métalliques pour les revêtements sans utiliser de grains ou de produits chimiques de nettoyage.
.
Applications automatisées
Le nettoyage au laser automatisé devient de plus en plus courant dans les environnements à faible teneur en volume. Le nettoyage des soudures de la batterie, par exemple, est une application typique. "Ces systèmes traitent des millions de pièces, soudant plusieurs pièces par seconde pour nettoyer les surfaces." L'élimination de la lubrification après l'estampage est une autre application croissante. Auparavant, ces opérations reposaient sur de grandes lignes de nettoyage pour préparer des estampes pour le revêtement, en utilisant de grandes quantités d'eau qui était facilement contaminée par le métal et d'autres débris et difficile et coûteuse à manipuler. La préparation des obligations est une autre zone d'application importante, en particulier la texturation laser. Dans certains cas, le boîtier peut devoir être assemblé avec un adhésif spécifique qui correspond à une surface avec une texture ou un motif spécifique. La fabrication de plate-forme de frein utilise une technologie similaire, où le laser texturation de la surface métallique avant la place de la plaquette de frein.
Remplacer le sableux?
Les avantages de la vitesse et de la qualité du soudage au laser sont bien connus, c'est pourquoi il apparaît de plus en plus dans l'atelier. Alors, la texturation laser peut-elle remplacer le sable? L'équipement automatisé fonctionne bien dans des situations à haut volume et à faible mélange, en particulier pour les géométries de pièces simples. Cependant, à mesure que les pièces deviennent plus complexes et que les combinaisons de pièces deviennent plus importantes, la difficulté d'automatisation augmente. Cela a à voir avec la nature de la texturation laser, qui nécessite idéalement que le faisceau soit perpendiculaire à la surface métallique, ou aussi près de perpendiculaire que possible.
Une alternative émergente
Le nettoyage et la texture du laser ne conviennent pas dans tous les cas, selon les contaminants qui doivent être retirés et les exigences de préparation de la surface. Par exemple, les lasers ne sont pas bons pour éliminer l'échelle du moulin de la plaque épaisse de rouleau à chaud, en particulier dans un environnement automatisé qui nécessite un débit élevé. Pourtant, le nettoyage au laser et la texture présentent un grand potentiel, en particulier dans les industries à la recherche de travailleurs qualifiés. Les sableux et les nettoyeurs de produits chimiques rendent souvent l'environnement moins que vierge. "Beaucoup de gens veulent voir des processus plus verts et plus durables dans la fabrication", a déclaré Miller Cordeiro, gestionnaire de contenu chez Laser Photonics. "Le nettoyage au laser et les technologies similaires offrent aux fabricants plus d'options tout en les aidant à améliorer leur retour sur investissement." Le remplacement de tout le grain et des produits chimiques par des lasers, ainsi que les bons protocoles de sécurité (EPI, sécurité légère, enceintes entre verrouillé avec un verre de sécurité laser approprié), peut faire de l'usine un endroit plus propre et plus attrayant pour travailler. Pour une industrie qui recherche constamment de nouvelles façons d'attirer des travailleurs, la création d'un meilleur environnement de travail est certainement une bonne idée.
