Los láseres de escaneo ofrecen potencial para el endurecimiento de la superficie de los componentes de acero

14 de febrero de 2017

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Pieza de prueba endurecida con láser usando óptica de escaneo (Aitzol Lamikiz)

Investigadores de la UPV/EHU-Universidad del País Vasco, España, han anunciado que han validado el uso de óptica de escaneo para el endurecimiento por láser, lo que permite adaptar el proceso a la forma de la pieza.

El grupo de Fabricación de Alto Rendimiento de la UPV/EHU ha realizado el estudio y puesta a punto de una tecnología innovadora para llevar a cabo este proceso. Se trata del uso de láser, pero a diferencia del sistema tradicional, utiliza óptica de barrido, lo que confiere al espesor de la pieza a tratar una gran capacidad de adaptación.

Cuando el endurecimiento se realiza mediante una fuente de calor muy localizada, como un láser, permite endurecer únicamente la superficie, dejando el núcleo de las piezas en su estado original. “Las piezas no son tan quebradizas y como se pone poco calor la pieza no se deforma tanto. Al final el calor lo que hace es deformar la pieza, y eso hace que se tenga que acabar con otros métodos”, afirma Aitzol. Lamikiz, Catedrático del departamento de Ingeniería Mecánica de la UPV/EHU y miembro del grupo de Fabricación de Alto Rendimiento que ha llevado a cabo la investigación.

En la industria, el proceso de endurecimiento por láser se utiliza desde alrededor del año 2000, sin embargo, según Lamikiz, tiene una limitación. "El láser barre un ancho de banda constante, por lo que la zona endurecida termina con un espesor constante". Con el fin de flexibilizar la tecnología, este grupo de investigación de la UPV/EHU decidió evaluar la viabilidad de incorporar ópticas móviles de barrido en este proceso.

El equipo usó un escáner galvanométrico que mueve un láser muy pequeño a gran velocidad, barriendo la superficie línea por línea. De esa manera, el ancho de endurecimiento se puede adaptar simplemente cambiando los parámetros del programa. Haciendo una analogía entre el tratamiento de endurecimiento y el proceso de pintar una pared, Lamikiz explicó que el endurecimiento láser convencional "sería como pintar la pared con un rodillo, de modo que el ancho que se pinta corresponde al del rodillo. Sin embargo, con el nuevo técnica, sustituimos el rodillo por un marcador con la punta más fina".

“Era posible utilizar esta técnica para realizar el endurecimiento. Luego, poco a poco, vimos cómo el resultado del tratamiento cambiaba según la velocidad del movimiento del láser, la potencia utilizada, etc. Según nuestras pruebas, cuando el láser se mueve muy rápido, los resultados son similares a los del proceso convencional", afirmó Lamikiz.

Explorando más la posibilidad de utilizar esta metodología, el departamento de Ingeniería Mecánica de la UPV/EHU llevó a cabo un proyecto conocido como Hardlas en colaboración con empresas del País Vasco y Piamonte, Italia, para ver hasta qué punto era viable el proceso. “Podemos decir que el proyecto fue un éxito ya que vimos que era viable y que se podía trasladar a la industria”, dijo el investigador.

Aunque han probado la viabilidad del proceso, aún quedan pasos por dar para llegar a la producción industrial. Una de las principales dificultades con las que se encontraron fue el control del proceso. “Es muy importante llevar el material tratado a la temperatura necesaria para que se lleve a cabo el tratamiento, pero no se debe exceder de lo contrario derretiríamos el material. En nuestro proceso, como el láser está en constante movimiento, el control es más complejo, " explicó Lamikiz.

Las pruebas se llevaron a cabo en la universidad utilizando equipos de laboratorio. “Para usar el proceso a escala industrial, sería importante probarlo con láseres más potentes, diferentes tipos de láseres, en otros materiales, etc.”, agregó Lamikiz.

[ PubMed ] Martínez S., Lamikiz A., Ukar E., Calleja A., Arrizubieta JA, López de Lacalle LN (2016). 'Análisis de los regímenes en el proceso de endurecimiento por láser basado en escáner'. Óptica y láseres en ingeniería, 90: 72–80. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.opt.2016.10.005.

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