La limpieza por láser es aclamada como "la tecnología de limpieza ecológica con mayor potencial de desarrollo en el siglo XXI". Es capaz de alterar la estructura del grano y la orientación de la superficie del sustrato sin causar daños. Además, permite controlar la rugosidad de la superficie, mejorando así el rendimiento integral de la superficie del sustrato. La limpieza láser es aclamada como "la tecnología de limpieza ecológica con mayor potencial de desarrollo en el siglo XXI". Es capaz de alterar la estructura del grano y la orientación de la superficie del sustrato sin causar daños. Además, permite el control de la rugosidad de la superficie, mejorando así el rendimiento integral de la superficie del sustrato.
Con la aceleración de la industrialización y el avance constante de los objetivos del "carbono dual" (pico de carbono y neutralidad de carbono), la limpieza con láser está reemplazando gradualmente los procesos de limpieza tradicionales en muchos sectores. Se ha convertido cada vez más en una tecnología de fabricación de equipos indispensable en-campos de fabricación de alto nivel, como la industria general, la defensa, la construcción naval y la industria aeroespacial.
El concepto de limpieza con láser se originó a mediados-de los años 80. Su principio se basa en las características de los rayos láser, como alta densidad de energía, dirección controlable y gran capacidad de enfoque. Estas propiedades permiten que el láser interactúe con contaminantes adheridos al sustrato de la pieza de trabajo-como manchas de aceite, manchas de óxido, residuos de polvo, recubrimientos, capas de óxido o películas, lo que hace que se separe del sustrato a través de mecanismos como la expansión térmica instantánea, la fusión y la volatilización del gas.
Todo el proceso de limpieza con láser es complejo y se puede dividir a grandes rasgos en vaporización/descomposición con láser, ablación con láser, expansión térmica de partículas contaminantes, vibración de la superficie del sustrato y desprendimiento de contaminantes. Actualmente, se encuentran disponibles métodos como la limpieza por ablación con láser, la limpieza con láser asistida por película líquida-y la limpieza con ondas de choque con láser. Estos métodos pueden limpiar de manera estable y efectiva varias superficies de sustratos regulares, incluidos metales, aleaciones, vidrio y diversos materiales compuestos.
|
Artículo de comparación |
Limpieza láser |
Limpieza química |
Pulido/esmerilado mecánico |
|
Método de limpieza |
Tipo láser sin-contacto |
Tipo de contacto de agente de limpieza químico |
Tipo de contacto mecánico/papel de lija |
|
Daño a la pieza de trabajo |
Sin daños |
Perjudicial |
Perjudicial |
|
Eficiencia de limpieza |
Alto |
Bajo |
Bajo |
|
Consumibles |
Solo electricidad |
Agentes de limpieza químicos |
Papel de lija, muelas abrasivas, piedras de aceite. |
|
Efecto de limpieza |
Alta limpieza |
Promedio, desigual |
Promedio, desigual |
|
Limpieza de precisión |
Precisamente controlable, alta precisión |
Incontrolable, mala precisión |
Precisión media incontrolable |
|
Contaminación |
Sin contaminación |
Contamina el medio ambiente |
Contamina el medio ambiente |
|
Operación Manual |
Operación sencilla Fácil de integrar con la automatización |
Proceso complejo, altos requisitos operativos Requiere medidas anti-contaminación |
Es laborioso y lleva mucho tiempo- Requiere medidas anti-contaminación |
|
Costo de inversión |
Alta inversión inicial Sin consumibles, bajo costo de mantenimiento |
Baja inversión inicial Costo de consumibles extremadamente alto |
Alta inversión inicial Alto costo de consumibles y mano de obra. |
Ventajas comparativas de la tecnología de limpieza láser
Aplicación de la limpieza láser en la fabricación inteligente de baterías de litio
Actualmente, la limpieza con láser se ha convertido en un método principal para el tratamiento de la superficie de las baterías y se utiliza ampliamente en los tres procesos de producción principales de las baterías eléctricas: fabricación de placas de electrodos, fabricación de celdas y ensamblaje de baterías. Al emplear fuentes láser, cabezales de limpieza y software de control a través de un control integrado por computadora, esta tecnología mejora significativamente el nivel de la tecnología de fabricación de baterías.
1. Limpieza láser de placas de electrodos
Durante el recubrimiento de materiales de electrodos en colectores de corriente positivos y negativos, es necesario limpiar las láminas metálicas. El colector de corriente positivo común es papel de aluminio, mientras que el colector de corriente negativo es papel de cobre. Para garantizar la estabilidad de los colectores de corriente del interior de la batería, se requiere que la pureza de ambos materiales sea superior al 98%.
La limpieza tradicional con etanol húmedo puede dañar fácilmente otros componentes de las baterías de litio. El uso de la limpieza láser para láminas metálicas no solo mejora la eficiencia del proceso de limpieza y conserva los recursos de limpieza, sino que también establece un monitoreo en tiempo real-de los datos del proceso de limpieza y una evaluación cuantitativa de los resultados de la limpieza, lo que puede mejorar efectivamente la consistencia de la producción en masa de placas de electrodos.
2 Limpieza con láser antes de soldar la batería
En los últimos años, la soldadura láser se ha convertido en un equipo estándar en las líneas de producción de baterías eléctricas y se utiliza ampliamente en la soldadura de pestañas, pasadores de sellado, barras colectoras y módulos de baterías de baterías eléctricas. Una superficie limpia y uniforme es un requisito previo fundamental para lograr una soldadura y unión exitosas y duraderas. Por lo tanto, realizar un tratamiento superficial en las áreas de soldadura antes de soldar para eliminar los contaminantes de las uniones soldadas puede mejorar efectivamente la calidad de la soldadura y reducir los costos.
Comparación de limpieza de terminales
La limpieza por láser se aplica en los procesos de limpieza de pasadores de sellado y placas adaptadoras en la etapa de celda, barras colectoras y terminales en la etapa de módulo, así como películas azules, silicona y recubrimientos de una sola-celda. Elimina eficazmente contaminantes, polvo y otros desechos de diversas superficies de los extremos, lo que sirve como preparación para la soldadura de baterías y reduce los defectos de soldadura.
3 Limpieza láser durante el montaje de la batería
Para evitar accidentes de seguridad relacionados con baterías de litio, a menudo se aplica cinta adhesiva externa a las celdas de las baterías de litio para proporcionar aislamiento. Esto evita cortocircuitos, protege las líneas del circuito y evita rayones.
Limpieza de capas de óxido en costuras de soldadura de bandejas de baterías
La limpieza con láser se aplica a las costuras de soldadura CMT en las bandejas de los paquetes de baterías, a los recubrimientos electroforéticos en las cubiertas superiores de los paquetes de baterías, a las capas de óxido a lo largo de las pistas de sellado en las carcasas de los paquetes de baterías y a las capas de óxido en las placas base protectoras antes de la soldadura. Este proceso mejora la adhesión para la aplicación de cinta adhesiva o sellador. Dado que el proceso de limpieza no genera contaminantes nocivos, este método de limpieza ecológico y respetuoso con el medio ambiente está adquiriendo cada vez más importancia en el contexto de una mayor conciencia medioambiental.
Ventajas de la limpieza láser
1 Ventajas medioambientales
La limpieza con láser es un método de limpieza "verde" que no requiere agentes químicos ni líquidos de limpieza. Los residuos eliminados se componen casi en su totalidad de polvo sólido, de pequeño volumen, fácil de almacenar, reciclable, sin reacciones fotoquímicas y que no genera contaminación. Puede resolver fácilmente los problemas de contaminación ambiental asociados con la limpieza química. A menudo, un solo extractor de aire es suficiente para manejar los desechos generados por el proceso de limpieza.
2 ventajas de eficacia
Los métodos de limpieza tradicionales suelen basarse-en el contacto, lo que ejerce una fuerza mecánica sobre la superficie del objeto que se limpia, lo que puede dañar la superficie. Alternativamente, el medio de limpieza puede adherirse a la superficie del objeto, volviéndose imposible de eliminar y provocando contaminación secundaria. La naturaleza no-abrasiva y sin-contacto de la limpieza láser, combinada con su falta de efectos térmicos, garantiza que el sustrato no se dañe, resolviendo eficazmente estos problemas.
Sistema de limpieza láser de láminas de batería de litio
3 ventajas de control
Los láseres pueden transmitirse a través de fibras ópticas e integrarse con manipuladores y robots para facilitar la operación remota. Son capaces de limpiar áreas de difícil acceso con métodos tradicionales, garantizando la seguridad del personal cuando se utilizan en ambientes peligrosos.
4 ventajas de comodidad
La limpieza con láser puede eliminar varios tipos de contaminantes de las superficies de diversos materiales, logrando un nivel de limpieza inalcanzable con los métodos de limpieza convencionales. Además, permite la eliminación selectiva de contaminantes de la superficie sin dañar el sustrato del material.
5 ventajas de costos
La limpieza láser es rápida y eficaz, ahorrando tiempo. Aunque la compra de un sistema de limpieza láser implica una inversión inicial relativamente alta-, el sistema garantiza un uso estable a largo plazo-con bajos costos operativos. Más importante aún, facilita la automatización.