Materiales
Cómo cambia el decapado láser la microestructura del aluminio
Qué le hace realmente la limpieza láser al aluminio 2024-T351: microdureza, resistencia a tracción, afino de grano y multiplicación de dislocaciones, según los estudios primarios.
El documento original del CRM inglés es un artículo de divulgación de AZoOptics (Surbhi Jain, 22-03-2023), material de terceros con todos los derechos reservados. No procede republicarlo traducido. Esta ficha es un resumen propio de los HALLAZGOS, redactado a partir de los estudios primarios que aquel artículo comenta, con la cita completa de cada uno.
Nota editorial. El documento de origen es un artículo divulgativo publicado por AZoOptics y firmado por Surbhi Jain. Es material de terceros con derechos reservados, así que no se traduce ni se reproduce aquí.
Lo que sigue es un resumen propio de los resultados de los estudios primarios que ese artículo comenta, con la referencia completa de cada uno para que pueda acudirse a la fuente. El artículo original puede consultarse en https://www.azooptics.com/Article.aspx?ArticleID=2411.
La pregunta
Al retirar la pintura del revestimiento de una aeronave con un láser, ¿qué le ocurre al aluminio que queda debajo? No basta con que el recubrimiento desaparezca: hay que saber si el metal sale del proceso igual, mejor o peor de como entró.
Por qué hay que decapar
El revestimiento de una aeronave está directamente expuesto a un entorno de baja temperatura y alta presión. Su función es mantener la forma del aparato, reflejar la radiación solar y favorecer la aerodinámica. Con el tiempo, la pintura se agrieta, envejece y se desprende, y el ciclo de mantenimiento obliga a retirarla por completo para poder inspeccionar el sustrato en busca de picaduras y grietas de fatiga.
Los métodos vigentes —tratamiento mecánico y procesos químicos— son caros, poco eficientes, perjudiciales para el medio ambiente y causan cierto daño al sustrato. De ahí el interés por un método sin contacto, no destructivo y ambientalmente limpio.
Lo que encontraron los estudios primarios
Aluminio 2024-T351: más duro y más resistente tras el tratamiento
Sun et al. (2023) midieron las propiedades de tracción y la microdureza superficial de probetas de aleación 2024-T351 antes y después de retirar la pintura con láser, y examinaron la microestructura por microscopía electrónica de transmisión (TEM) y de barrido (SEM).
Resultados sobre la probeta tratada frente a la no tratada:
| Propiedad | Variación |
|---|---|
| Microdureza superficial | +9,7 % |
| Resistencia última a tracción | +6,6 % |
| Límite elástico | +13,2 % |
La rugosidad superficial del sustrato se mantuvo prácticamente igual. Los autores atribuyen la mejora a dos fenómenos que la microscopía confirmó durante el proceso: la multiplicación de dislocaciones y el afino de grano en la superficie de la aleación.
El propio artículo divulgativo cita, en dos puntos distintos, incrementos algo diferentes para la misma pareja de magnitudes (+10,6 % y +8,4 % de microdureza y resistencia a tracción, frente a +9,7 % y +6,6 %). Aquí se recogen los valores del resumen final del estudio. Si la cifra exacta es determinante para su caso, acuda al artículo primario.
Revestimiento de Boeing 737: el parámetro que funciona
Li et al. (2023) trabajaron sobre muestras de revestimiento de Boeing 737 con pintura multicapa, que genera una superficie bastante más compleja que una monocapa. Analizando la morfología superficial, la composición química y los grupos funcionales de la superficie, identificaron los parámetros de decapado que retiran la pintura sin dañar el sustrato de aluminio:
- Densidad de energía: 5,09 J/cm²
- Velocidad de barrido: 700 mm/s
Tras la limpieza láser, la dureza por nanoindentación mejoró un 3,587 % respecto de la muestra preparada por lapeado mecánico convencional, con la pintura retirada y el sustrato intacto. La microestructura observada por difracción de electrones retrodispersados (EBSD) respaldó ese aumento: la deformación plástica produjo endurecimiento por deformación en la superficie del sustrato.
Los mecanismos
Los mecanismos del decapado láser sobre revestimiento de aluminio son tres: descomposición térmica, evaporación y desprendimiento por microdesconchado.
Durante el proceso, lo que hay adherido a la superficie absorbe la energía del láser y rompe el enlace que lo une al sustrato. De ahí que el procedimiento sea selectivo: actúa sobre el recubrimiento y no sobre el metal.
Conclusión
Como tecnología sin contacto y no destructiva, la limpieza láser es una alternativa real al decapado del revestimiento de aeronaves. El afino de grano y la multiplicación de dislocaciones que induce el proceso contribuyen de forma significativa a mejorar la microdureza y las propiedades de tracción de la aleación de aluminio.
Dicho de otro modo: bien parametrizado, el proceso no es neutro para el metal —es ligeramente favorable—. Eso es exactamente lo contrario de lo que cabe esperar de un método de limpieza, y es la razón por la que la evidencia pesa tanto en la discusión con un taller escéptico.
Referencias
- Sun, Q., et al. «Mechanical properties and microstructure characteristics of 2024-T351 aluminum alloy specimen subjected to paint removal by laser cleaning». Vacuum 2023, 211, 111927. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2023.111927
- Li, W., et al. «Removal Mechanisms and Microstructure Characteristics of Laser Paint Stripping on Aircraft Skin Surface». Photonics 2023, 10(1),
- Zou, W., et al. «Characteristics of the audible acoustic signal in the process of laser cleaning of paint on the metal surface». Optics and Laser Technology 2021, 144, 107388. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107388
- Lu, Y., et al. «Ultraviolet laser cleaning and surface characterization of
AH36 steel for rust removal». Journal of Laser Applications 2020, 32,