Aplicação da tecnologia laser para a limpeza de superfícies metálicas na aeronáutica

Abstract

Neste trabalho é proposto uma alternativa aos processos tradicionais de remoção do esquema de pintura de uma aeronave, utilizados na OGMA, Alverca. Este método consiste na utilização de laser Nd:YAG pulsado com comprimento de onda de 1064nm para remover o esquema de pintura das aeronaves militares como civis. Inicialmente foram testados diversos parâmetros a ter em consideração no manuseamento do laser, nomeadamente a intensidade de corrente (potência do laser), frequência do feixe laser e a velocidade de varrimento da amostra. Estes parâmetros foram estudados de modo a não ocorrer alteração do substrato metálico. O efeito do tratamento a laser foi avaliado recorrendo às técnicas de espetroscopia de Raman, perfilometria ótica 3D, refletância, ângulo de contacto, microscopia ótica e espetroscopia de raios-X por dispersão de energia. Os resultados obtidos por diversas técnicas comprovam a viabilidade e fiabilidade do processo de remoção do esquema de pintura. Os tratamentos a laser foram realizados em dois tipos de aeronaves: militares e civis. Os esquemas de pinturas de ambas as aeronaves são constituídas por um primário e por uma tinta de acabamento. Os testes realizados comprovam que é possível a remoção do esquema de pintura de uma forma eficaz utilizando um laser, não alterando a liga de alumínio encontrando-se em condições para receber o novo esquema de pintura. Para finalizar, verificou-se uma situação real, isto é, estimou-se o tempo que demoraria para remover todo o esquema de pintura de uma aeronave C-130H, aeronave militar. O estudo realizado mostrou que é possível a implementação desta tecnologia a nível industrial, contudo é requerido um laser com uma potência superior, devido às áreas elevadas de tratamento. Por tal, foi estimado o tempo de tratamento utilizando um laser existente no mercado, o CL600, e este foi reduzido para metade do tempo que a empresa OGMA necessita. Além disso, o processo tradicional, comparativamente à presente alternativa, é muito mais poluente para o meio ambiente, dispendioso em termos de recursos humanos e materiais consumíveis

This work proposes an alternative method to the traditional processes of removing the painting scheme of aircraft used by the Alverca based company OGMA. This method consists of using a pulsed Nd:YAG laser with a 1064 nm wavelength to remove the paint scheme from military and civil aircraft. Initially several parameters were tested and taken into account when handling the laser, namely the current intensity (laser power), the frequency of the laser beam and the sample’s scanning speed. These parameters were studied to guarantee that they would not cause alteration of the metallic substrate. The effects of the laser treatment were evaluated using Raman spectroscopy, 3D optical profilometry, reflectance, contact angle, optical microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. Laser treatments were performed on military and civilian aircraft. The painting schemes of both types of aircraft consisted of a primer and a paint finish. The tests here carried out prove that it is possible to remove the painting scheme effectively using a laser, without altering the aluminum alloy and, therefore, being in conditions to receive the new painting scheme. To finalize, a real situation was verified, in which it was estimated how long it would take to remove the entire painting scheme of a military aircraft, the C-130H. This study showed that it is possible to implement this technology at an industrial level, however a laser with a higher power will be required due to the large treatment areas. Therefore, the treatment time was estimated based on an existing laser in the market, the CL600, reducing the time that the OGMA company needs to complete the process to half. On top of all this, the traditional process is much more polluting to the environment and more costly in terms of human resources and consumable materials for operators, when compared to the present alternative.