Como funciona a remoção da ferrugem a laser?

Princípios Básicos

A remoção da ferrugem a laser é baseada principalmente na interação térmica entre a luz a laser e o material, abrangendo especificamente os seguintes processos físicos:

1. Ablação: O feixe laser é focado na camada de ferrugem, entregando uma densidade de energia extremamente alta (tipicamente entre 10 ^ 8 e 10 ^ 10 W / cm²). Ao absorver a energia do laser, a camada de ferrugem aquece rapidamente, vaporiza ou plasmatiza, criando micro-explosões que levantam a ferrugem da superfície.

2. Expansão térmica e ondas de choque: A camada de ferrugem e o substrato têm diferentes coeficientes de expansão térmica. O pulso laser induz aquecimento rápido, fazendo com que a camada de ferrugem se expanda, rache e se desprenda. Simultaneamente, a onda de choque gerada ajuda ainda mais no processo de remoção.

3. Efeito fotoquímico (em alguns casos): Os lasers com certos comprimentos de onda (como lasers UV) podem induzir ligações moleculares na camada de ferrugem para quebrar, mas os efeitos térmicos geralmente dominam.

Passos do processo

1. Geração de fonte de laser: Um laser pulsado (como um laser de fibra, laser Nd: YAG ou laser de CO2) é usado, tipicamente com um comprimento de onda de 1064 nm (infravermelho próximo) e durações de pulso que variam de nanosegundos (ns) a femtossegundos (fs). A potência varia de dezenas de watts a vários kilowatts.

2. Transmissão do feixe e foco: O laser é transmitido através de uma fibra óptica ou conjunto de espelho para um scanner galvo, onde é focado em um ponto de tamanho de mícron (diâmetro do ponto 10-100 μm).

3. Superfície de varredura: Um operador ou braço robótico controla a cabeça do laser para varredura a superfície enferrujada a velocidades de até vários metros por segundo. A camada de ferrugem evapora instantaneamente sob irradiação laser (temperaturas podem atingir milhares de graus Celsius), gerando fumaça e partículas.

4. Eliminação de resíduos: a ferrugem removida é coletada por um sistema de vácuo para evitar a contaminação secundária. Nenhum resíduo químico é gerado durante todo o processo.

Fatores que influenciam

1. Parâmetros do laser: uma densidade de energia muito alta pode danificar o substrato, enquanto que muito baixa pode resultar em remoção incompleta. Os lasers pulsados são superiores aos lasers contínuos porque reduzem a dissipação de calor.

2. Propriedades do material: Adequado para metais enferrujados como aço, ferro e alumínio; Eles também são eficazes para tintas e revestimentos.

3. Controle Ambiental: O processo é normalmente realizado sob uma atmosfera inerte (como nitrogênio) para evitar a reoxidação.