Garantice el éxito del marcado láser después del procesamiento de piezas metálicas

Por Ajay Kumar, Chad Whitehead, Brittany Hooley | 13 de agosto de 2020

La mayoría de los dispositivos médicos con partes metálicas pasan por mecanizado, tratamiento térmico, electropulido y/o granallado. Incluso si se realiza correctamente, cada proceso de producción puede dejar depósitos superficiales. Estos depósitos se suman de forma acumulativa y normalmente no se pueden eliminar de la superficie con una limpieza simple después del tratamiento térmico. A menudo se deben usar procesos adicionales, pero esos procesos podrían afectar el marcado láser. Garantizar la integridad de la superficie es fundamental para el éxito del marcado láser.

Por ejemplo, para una marca con láser en un acero martensítico como el acero inoxidable 17-4 para soportar la pasivación nítrica, el remojo salino y múltiples ciclos de autoclave, la superficie de marcado debe estar limpia y pasiva antes del marcado con láser y debe ser pasiva después del marcado. . Es importante analizar la superficie antes del marcado con láser en busca de contaminantes en la superficie, identificar la fuente de los contaminantes y eliminarlos.

Fuentes potenciales de contaminantes:

Figura 1: Fuentes generales de contaminantes y su impacto en la marca láser.

Los procesos de mecanizado pueden dejar depósitos de aceite de mecanizado que se hornearán durante el tratamiento térmico.

Figura 2: Esta imagen de arriba muestra los fluidos de corte que pueden permanecer en la superficie después del mecanizado.

Figura 3: Efectos de dejar fluidos de corte en la superficie.

Las imágenes de arriba muestran los aceites de mecanizado en la superficie posterior al mecanizado. Si estos aceites de maquinado no se eliminan inmediatamente, se hornearán durante el proceso de tratamiento térmico.

Las piezas que están electropulidas incorrectamente tendrán restos de electropulido y líquido EP en la superficie. La pieza debe limpiarse inmediatamente después del electropulido.

Figura 4: Post EP, solución EP dejada en la pieza.

Figura 5: Efecto de electropulido inadecuado y limpieza inadecuada.

Si el dispositivo no recibe un tratamiento térmico al vacío adecuado, desarrollará incrustaciones de tratamiento térmico. El tipo de incrustación de tratamiento térmico depende de la cantidad de depósitos que se depositaron en la superficie de procesos anteriores como el mecanizado (aceites de fluidos de corte). Una vez que se ha desarrollado la escala de tratamiento térmico, el método de limpieza tradicional que utiliza ultrasonidos no puede eliminarla. Esto interferirá con el proceso de marcado láser.

Figura 6: Esta báscula de tratamiento térmico se construye en la superficie después de que los desechos de EP y los fluidos de mecanizado quedan en la superficie.

Es importante asegurarse de que no queden depósitos de pulido en la superficie antes del marcado con láser. Esto sucede si se usa una presión excesiva y/o un grano incorrecto y/o si la pieza no recibe un tratamiento térmico adecuado.

Figura 7: Efecto de los restos de pulido que quedan en la superficie. Las marcas de arañazos indican la dirección de desplazamiento de la pasta de pulido.

Una superficie correctamente procesada no tendrá restos de pasta de pulido, fluidos de corte y fluidos y/o residuos de electropulido.

Figura 8: Si la superficie se procesa correctamente antes del marcado con láser, tendrá una topografía sin marcas de quemaduras de electropulido, depósitos de líquido de electropulido, medios de pulido incrustados y/o incrustaciones térmicas del tratamiento térmico.

Aquí hay tres cualidades a considerar:

1.Color negro verdadero independientemente del ángulo de visión.La marca láser será de color negro independientemente del ángulo de visión.

Figura 9: El grosor inadecuado de la capa de óxido hará que cambie el color de la marca láser.

Figura 10: Marca de láser negro verdadero.

2.La marca láser debe poder resistir la pasivación.La marca láser no debe eliminarse después de la pasivación nítrica.

Figura 11: Análisis comparativo entre marcas láser. La marca láser de la izquierda permanece en negro verdadero después de la pasivación nítrica IV. Las cuatro marcas de la derecha muestran que la marca del láser se ha eliminado parcialmente mediante pasivación en varios grados.

3.Libre de corrosión. Después de los ciclos de autoclave, la marca láser debe evaluarse a un nivel de 10-50 µm para detectar corrosión. La pieza no debe mostrar ningún signo de corrosión y debe mostrar una demarcación nítida entre la marca del láser y el metal base.

Figura 12: Las marcas de láser no muestran signos de efectos de calor.

Figura 13: Efecto del nivel de fluencia sobre los efectos del calor alrededor de la marca láser.

En conclusión, para crear una marca de láser negro verdadero libre de corrosión en un acero martensítico como el acero inoxidable 17-4 que puede resistir la pasivación nítrica, el remojo salino y los autoclaves repetidos, no solo es necesario desarrollar parámetros de proceso láser, pero también es necesario abordar el problema de la integridad de la superficie (limpieza de la superficie y pasividad de la superficie) antes del marcado con láser. Esto solo lo pueden lograr las organizaciones de ingeniería que tienen todos los procesos de ingeniería de superficies, como pasivación, limpieza, pulido, granallado, marcado láser y capacidades de análisis de superficies bajo un mismo techo, ya que el proceso de marcado láser depende de la integridad de la superficie previa. -marcado láser y pasividad superficial post marcado láser.

Más información sobre formatos de texto