¿Cuál es la diferencia entre la limpieza láser continua y la limpieza láser pulsada?

La tecnología de limpieza láser, como un método eficiente y respetuoso con el medio ambiente para la limpieza de superficies, se divide principalmente en limpieza láser continua y limpieza láser pulsada según los diferentes métodos de salida del láser. Existen diferencias significativas entre ambos en cuanto a sus mecanismos de acción, parámetros del proceso, efectos de limpieza y campos de aplicación.
I. Mecanismo de Acción
La limpieza con láser continuo utiliza un haz de láser con una potencia de salida constante para irradiar continuamente la superficie de la pieza de trabajo. Su mecanismo de limpieza se basa principalmente en el efecto térmico. Cuando los contaminantes o recubrimientos absorben la energía del láser, su temperatura sigue aumentando, y finalmente son eliminados mediante procesos como la fusión, vaporización o expansión térmica. El impacto térmico sobre el sustrato es relativamente continuo y profundo.
La limpieza con láser pulsado emplea la emisión periódica de pulsos láser de alta potencia pico, teniendo cada pulso una duración extremadamente corta (típicamente en nanosegundos, picosegundos o incluso femtosegundos). El mecanismo de limpieza combina efectos térmicos y efectos mecánicos. Los contaminantes se calientan rápidamente, se vaporizan o ionizan en un período de tiempo extremadamente breve, generando ondas de choque intensas. Estas ondas de choque utilizan su fuerza para "vibrar" y separar los contaminantes de la superficie del sustrato. Debido a la corta duración de la acción, el calor no tiene tiempo de conducirse ampliamente hacia el sustrato, por lo que la zona afectada por el calor es relativamente pequeña.
II. Parámetros clave del proceso
Los parámetros principales de la limpieza con láser continuo son la potencia del láser (vatios, W) y la velocidad de escaneo. Al ajustar adecuadamente la potencia y la velocidad, se puede controlar la energía introducida por unidad de área (densidad de energía).
Los parámetros principales de la limpieza con láser pulsado son mucho más complejos e incluyen principalmente:
Energía del pulso (julio, J): La energía contenida en un solo pulso.
Ancho de pulso (segundos, s): La duración de un solo pulso, que determina la densidad de potencia.
Frecuencia de repetición (hercios, Hz): El número de pulsos emitidos por segundo, lo cual afecta la eficiencia de limpieza.
Densidad de potencia (vatios por centímetro cuadrado, W/cm²): Está determinada tanto por la energía del pulso como por el ancho de pulso, y es el factor clave para generar efectos mecánicos.
III. Efecto y características de limpieza
Eficiencia de limpieza: Bajo la misma potencia promedio, el láser continuo, debido a su emisión de energía ininterrumpida, generalmente tiene una tasa mayor de eliminación de material y, por tanto, una eficiencia de limpieza más alta. La eficiencia de limpieza del láser pulsado está limitada por la frecuencia de repetición.
Impacto térmico: El láser continuo proporciona una entrada de calor grande y continua al sustrato, lo que tiende a causar daños térmicos en el sustrato, como fusión, deformación y cambios en la microestructura. Este riesgo es particularmente alto en materiales sensibles al calor. El área de impacto térmico del láser pulsado es pequeña, permitiendo un "procesamiento en frío" y haciéndolo más adecuado para la limpieza de componentes precisos y sensibles al calor.
Precisión y controlabilidad de la limpieza: Al controlar la energía y la cantidad de cada pulso individual, el láser pulsado puede lograr la eliminación capa por capa de la capa contaminante, con mayor precisión de control y facilitando más la realización de limpiezas selectivas sin dañar el sustrato. La precisión de control del láser continuo es relativamente menor.
Ámbito de aplicación del mecanismo de limpieza: el láser continuo es más adecuado para eliminar contaminantes con una fuerza de unión relativamente débil al sustrato o aquellos que pueden eliminarse eficazmente mediante efectos térmicos, como manchas de aceite, pintura, caucho, etc. El efecto de impacto mecánico del láser pulsado es más eficaz para eliminar partículas firmemente adheridas (como polvo, partículas metálicas), capas de óxido y partículas diminutas.
Costo y complejidad del equipo: los láseres pulsados, especialmente los láseres de pulso ultra corto, generalmente tienen una mayor complejidad técnica y costos de fabricación que los láseres continuos con la misma potencia media.
IV. Escenarios de Aplicación
Limpieza con láser continuo: este método se utiliza comúnmente en escenarios de limpieza macroscópica a gran escala y alta eficiencia, como la eliminación de pintura en cascos de barcos, pretratamiento de superficies de estructuras de acero grandes y limpieza de moldes de neumáticos, etc. Es aplicable en campos donde no existen requisitos estrictos respecto al daño térmico en el sustrato.
Limpieza con láser pulsado: Ampliamente aplicada en los campos de microprocesamiento y limpieza de alta precisión y bajo daño, como la limpieza de componentes electrónicos, la restauración de reliquias culturales, la descontaminación de moldes de precisión, la eliminación de partículas de la superficie de obleas semiconductores y el mantenimiento de componentes clave en la industria aeroespacial.

La limpieza con láser continuo y la limpieza con láser pulsado son dos rutas técnicas basadas en mecanismos físicos diferentes. El láser continuo se basa principalmente en efectos térmicos, con ventajas que incluyen alta eficiencia y limpieza de grandes áreas; el láser pulsado combina efectos térmicos y mecánicos, teniendo como ventaja principal la alta precisión y el bajo daño térmico. En aplicaciones prácticas, deben considerarse de forma integral factores como las características del material del objeto a limpiar, el tipo de contaminantes, los requisitos de precisión y la tolerancia a los efectos térmicos, para seleccionar la tecnología adecuada.