¿Cuál es la problemática?
¿Cuál es el enfoque para realizar un estudio del proceso de limpieza en un contexto de marcado industrial?
El marcado industrial es una práctica esencial en numerosos sectores, en particular en la aeronáutica, el espacio, los dispositivos médicos, la automoción… Se trata de un método utilizado para inscribir información en los productos o componentes, como números de serie, códigos de barras, fechas de fabricación, logotipos o cualquier otra instrucción específica. Estos marcados son cruciales para la trazabilidad, la gestión de la calidad, el cumplimiento normativo y la seguridad de los productos.
Contexto del estudio del proceso de limpieza
En primer lugar, el cliente de FILAB realiza por su parte un tratamiento superficial sobre juntas de níquel. Se trata de un tratamiento superficial por láser de tipo texturizado que permite crear efectos o bien aportar nuevas propiedades sobre todo tipo de materiales según la función deseada.
Una vez realizado este marcado láser, queda una pequeña cantidad de polvo.
El objeto del estudio se centrará, por una parte, en la medición de esta cantidad de polvo de níquel depositada sobre las piezas tras el marcado y, por otra, en la comparación entre tres procesos de limpieza posteriores al marcado.
Se analizan 3 muestras para realizar el estudio comparativo:
- en bruto (sin limpieza),
- limpieza con disolvente y ultrasonidos,
- limpieza con cepillado más soplado.
Medición de la cantidad de níquel y estudio comparativo
Análisis por MEB-EDX (Microscopio de Barrido)
La tecnología de Microscopía Electrónica de Barrido MEB-EDX es una técnica bien conocida y reconocida. Permite producir imágenes de muy alta resolución de la superficie de una muestra (aumentos del orden de *1000000). Se utiliza para estudiar la composición química y la morfología de los materiales sólidos.
En este contexto concreto, el análisis de las juntas de níquel (Ni) por MEB-EDX revela:
- La presencia de partículas alrededor de cada orificio en el conjunto de las piezas texturizadas.
- Las superficies de los orificios, por su parte, no presentan partículas, solo cavidades a raíz del marcado láser.
- La cantidad de partículas parece menor en las piezas limpiadas (cepillado + soplado) que en las piezas en bruto.
- En cambio, resulta difícil determinar si la cantidad de partículas es menor en las piezas desengrasadas por ultrasonidos.
Análisis complementarios por ICP-AES
La ICP-AES es una técnica de vanguardia que utiliza un plasma acoplado inductivamente para excitar los átomos e iones de una muestra, produciendo así emisiones luminosas específicas de cada elemento. Gracias a su sensibilidad y a su capacidad para analizar simultáneamente varios elementos, la ICP-AES se revela como una herramienta imprescindible para una caracterización precisa y rápida de los materiales.
El análisis por ICP-AES pone de relieve que:
- El contenido de níquel obtenido es menor en los productos cepillados y desengrasados que en los analizados sin proceso de limpieza.
- Por tanto, los tratamientos sí tienen como efecto reducir el contenido de níquel y, por consiguiente, la cantidad de partículas presentes en las piezas.
- La limpieza mediante cepillado y soplado parece ligeramente más eficaz que el desengrase con ultrasonidos.
Análisis complementarios por IRTF
La espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier, o espectroscopía IRTF (FTIR en inglés), es una técnica de análisis que permite obtener el espectro de absorción de una muestra sólida, líquida o gaseosa. De carácter no destructivo, los análisis químicos por IRTF (FTIR) miden la cantidad de luz absorbida por una muestra. Y ello en función de la longitud de onda emitida por un haz infrarrojo.
En este estudio, la IRTF permite poner de relieve la presencia de partículas de polilactato y celulosa (vinculada al cepillado de las piezas).
Conclusión del estudio
Los análisis realizados por FILAB aportan una visión precisa sobre la interacción entre las partículas no deseadas y las superficies de las piezas tratadas, subrayando la importancia capital de seleccionar con cuidado los procesos de limpieza adecuados.
Para el cliente de FILAB, es esencial adoptar un enfoque metódico en la elección de estos métodos, teniendo en cuenta no solo su eficacia para eliminar los contaminantes, sino también su capacidad para preservar la integridad estructural y funcional de las piezas.
Así, tras los análisis y las peritaciones realizadas, el cliente puede tomar la mejor decisión según sus necesidades.
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Preguntas frecuentes
¿Cómo comparar procesos de limpieza después de un marcado láser sobre níquel?
La comparación consiste en caracterizar las partículas residuales presentes en piezas sin tratar y en piezas limpiadas según cada proceso. En este estudio, FILAB comparó una limpieza con disolvente y ultrasonidos con un cepillado seguido de un soplado. La MEB-EDX, la ICP-AES y la IRTF aportaron resultados complementarios sobre los residuos.
¿Qué muestra el MEB-EDX en piezas metálicas marcadas con láser?
El MEB-EDX permite localizar las partículas, observar su morfología y caracterizar su composición elemental. En las uniones de níquel de este estudio, había partículas alrededor de los orificios después del texturizado láser. Las observaciones sugerían una disminución tras el cepillado y el soplado, sin permitir por sí solas diferenciar claramente todos los procesos.
¿Por qué completar la observación de las partículas con un análisis ICP-AES?
El ICP-AES proporciona una medición cuantitativa del níquel presente en las muestras preparadas para el análisis. Complementa las imágenes de superficie, cuya interpretación puede seguir siendo cualitativa. En este estudio, los resultados mostraron un contenido más bajo después de las dos limpiezas que en el estado inicial, con una ligera ventaja para el cepillado seguido de un soplado.
¿Una limpieza eficaz de las partículas metálicas puede dejar otros residuos?
Un proceso de limpieza puede reducir las partículas metálicas y, al mismo tiempo, introducir o dejar otras sustancias. En este estudio, la IRTF puso de manifiesto partículas de polilactato y celulosa asociadas al cepillado. Por tanto, la evaluación debe abarcar todos los residuos pertinentes, en función de los requisitos de limpieza de la pieza.
¿Qué proceso de limpieza elegir después de una texturización láser?
La elección depende del nivel de limpieza buscado, de los residuos observados y de la compatibilidad del tratamiento con la pieza. En las condiciones de este estudio, el cepillado seguido de un soplado reducía ligeramente mejor el níquel medido, pero también se detectaron residuos orgánicos. Los resultados sirven para elegir un compromiso adaptado a las necesidades industriales y, posteriormente, validarlo.