La limpieza con plasma y láser son métodos avanzados de preparación de superficies que se utilizan para mejorar su calidad antes de procesos de fabricación como la soldadura, el recubrimiento y la unión adhesiva. Mientras que la limpieza con láser utiliza la energía lumínica para eliminar contaminantes, la limpieza con plasma emplea un gas ionizado conocido como plasma.
A muchos fabricantes les cuesta comprender las diferencias entre estas dos técnicas de limpieza sin contacto, ya que ambas eliminan la necesidad de disolventes o productos químicos, a diferencia de la limpieza química tradicional. Además, se prefieren cada vez más a métodos abrasivos como el arenado y la limpieza con hielo seco.
¿Qué es la limpieza con plasma?
La limpieza por plasma es un método que utiliza plasma (un gas ionizado) para eliminar contaminantes superficiales mediante su carbonización. El plasma se crea calentando moléculas de gas, como argón u oxígeno, hasta el punto en que se ionizan, lo que significa que los átomos y moléculas tienen una carga eléctrica.
Este versátil proceso de limpieza es eficaz en diversas superficies, como plásticos, metales y cerámica. Es excelente para eliminar contaminantes orgánicos como aceite, polvo, electrolitos y pintura. Sin embargo, es menos eficaz contra otros tipos de contaminantes, como el óxido y la corrosión.
¿Qué es la limpieza láser?
La limpieza láser es un proceso que emplea la ablación láser para eliminar contaminantes superficiales. Un haz de luz concentrado, dirigido a la superficie, transfiere energía a los contaminantes. Al absorber esta energía, sus enlaces químicos con el sustrato se rompen, provocando su vaporización en polvo y humos.
Utilizada principalmente para metales, la limpieza láser también es eficaz en cerámica y piedra, pero generalmente no es adecuada para plásticos ni caucho. Este método puede eliminar una amplia gama de contaminantes, como óxidos, corrosión, pintura, aceite, polvo y electrolitos. Sin embargo, es menos eficiente para eliminar cascarilla de laminación gruesa.
Diferencias principales entre la limpieza láser y la limpieza con plasma
1.Velocidad del proceso de limpieza
La limpieza con láser es significativamente más rápida que la limpieza con plasma. Esta última tiene un ciclo de trabajo relativamente lento debido al tiempo empleado en mover piezas mecánicas en comparación con el tiempo real de limpieza.
La limpieza láser utiliza espejos de rotación ultrarrápida (espejos galvo) para dirigir el haz láser. Por ejemplo, en la fabricación de baterías, solo se necesitan unos 100 microsegundos para mover el láser de una celda a otra al preparar superficies para soldar.
En cambio, la limpieza con plasma requiere que una boquilla se desplace sobre la superficie mediante un sistema de pórtico. Estos movimientos mecánicos son más lentos que los de los espejos galvo, lo que resulta en un proceso de limpieza más largo, especialmente en la fabricación de baterías, donde la boquilla debe colocarse sobre cada celda.
2. Resistencia mecánica de las soldaduras
Al preparar superficies para soldar, la limpieza con láser produce soldaduras más fuertes y consistentes que la limpieza con plasma. Esto es crucial en industrias con especificaciones estrictas, como el sector de las baterías, donde el aseguramiento de la calidad exige 6 sigma (3,4 defectos por millón) o incluso 7 sigma (0,02 defectos por millón).
Las soldaduras tratadas con limpieza de plasma generalmente fallan por debajo de los 1000 gf (gramos-fuerza) y a menudo tienen dificultades para cumplir con los límites de especificación, con un índice de capacidad del proceso (Cpk) por debajo de 1. Por el contrario, las soldaduras limpiadas con láser se rompen entre 3000 y 5000 gf, logrando constantemente un Cpk cercano a 2.
3. Calidad de la limpieza
En algunos casos, la limpieza con plasma puede dejar residuos carbonizados difíciles de eliminar, incluso con pasos de limpieza secundarios. Esto es especialmente problemático para los fabricantes que trabajan con óxidos.
La limpieza con láser, al igual que con plasma, varía en eficacia según los contaminantes. Cuando estos absorben eficazmente la longitud de onda del láser, se vaporizan, sin dejar residuos en la superficie. Por ejemplo, la longitud de onda de 1064 nm es bien absorbida por diversos contaminantes, como óxidos, polvo, aceites, recubrimientos y electrolitos. Sin embargo, ciertos contaminantes, como los barnices, podrían no eliminarse eficazmente con esta longitud de onda.
4. Nivel de rugosidad
Los sistemas de limpieza láser pueden limpiar y desbastar superficies, lo que proporciona una preparación completa para aplicaciones como la unión adhesiva. Por el contrario, la limpieza con plasma se limita a eliminar contaminantes sin alterar la rugosidad de la superficie.
La tecnología de plasma fue en su día el método preferido para aplicaciones de limpieza que requerían evitar el uso de disolventes, abrasivos y productos químicos. Sin embargo, los rápidos avances en la tecnología láser han mejorado su eficacia y eficiencia.
Como resultado, muchos fabricantes ahora están haciendo la transición de la limpieza con plasma a la tecnología láser para satisfacer sus demandas de producción en cuanto a velocidad y consistencia.
