El sistema láser marca tubos, tuberías y perfiles sobre la marcha y complementa las operaciones de fresado

La identificación y la trazabilidad del producto son necesarias para muchas aplicaciones, ya sea por código o por contrato, y los requisitos aumentarán con el paso del tiempo. Algunos ejemplos comunes son los tubos que se usan para una aplicación aeroespacial, una sección estructural hueca que se usa para un proyecto de construcción o una tubería que se usa para transportar petróleo. Las marcas permanentes fáciles de leer pueden proporcionar una ayuda fundamental para identificar el material en las plantas de fabricación, los sitios de construcción o los yacimientos petrolíferos, lo que ayuda a garantizar que el proceso de montaje o construcción se realice sin problemas. Para muchas aplicaciones, la trazabilidad desde el molino hasta el producto terminado es imprescindible y ayuda a dar cuenta de cada paso que se usó para procesar la pieza de trabajo.

El marcado de tubos y tuberías a menudo es una compensación entre durabilidad y velocidad: las marcas más duraderas pueden llevar más tiempo. Sin embargo, Cajo Technologies, Nueva Orleans, ha invertido una gran cantidad de tiempo y energía optimizando el marcado láser sobre la marcha y ha creado un sistema que hace marcas duraderas y funciona lo suficientemente rápido como para mantenerse al día con muchas de las fábricas de tubos y tuberías más rápidas de la actualidad. .

"Estos no son láseres de alta potencia", dijo el presidente Ismo Rantala. "Usan mucha menos energía que los láseres que se usan para cortar o soldar". Los sistemas de la empresa funcionan de 20 a 300 vatios, sustancialmente menos que los 2000 a 4000 W comúnmente utilizados para cortar acero. Para marcar tubos o tuberías de acero al carbono a velocidades de laminación comunes, lo típico es 100 W.

Aún así, tienen algunos puntos en común con las máquinas de corte por láser. Al igual que sus hermanos mayores trabajan sin herramientas duras, los sistemas de marcado por láser no utilizan tinta, aditivos u otros consumibles y, al igual que el corte por láser, el proceso es rápido y no requiere tiempo de curado. Debido a que no tienen piezas móviles, tienen una larga vida útil, en algunos casos superior a las 100.000 horas (es decir, las 24 horas del día, los 356 días del año, durante más de 11 años).

Los sistemas de marcado láser actuales también son versátiles. Si bien los láseres de CO2 funcionan bien en aceros al carbono, aceros inoxidables y aleaciones de aluminio, los láseres de marcado de la compañía son más parecidos a los láseres de fibra en su capacidad para trabajar en casi cualquier aleación.

"En los viejos tiempos, teníamos que considerar el material con cuidado", dijo Rantala. "Hoy en día, podemos marcar alrededor del 90 por ciento de todos los materiales", refiriéndose a los metales y polímeros utilizados como revestimiento de cables, otro gran sector en el mercado láser de rápido crecimiento.

Así como pueden manejar una gran variedad de materiales, también trabajan en un amplio rango de temperatura.

"Nada de lo que hemos visto hasta ahora es demasiado caliente para este proceso", dijo Rantala. "Tenemos una aplicación que marca las barras de níquel justo después de sacarlas del horno, y el calor realmente ayuda a marcar con claridad".

Un elemento crítico es la estabilidad. Cada molino de soldadura tiene una gran cantidad de piezas móviles, muchas de las cuales contribuyen a los movimientos continuos hacia arriba y hacia abajo de la línea a medida que se forma, suelda y corta el tubo o la tubería. Hay dos métodos disponibles para proporcionar una superficie de trabajo estable para el láser. Una es cuestión de montar el láser en el molino. Siempre que el láser esté montado rígidamente en el molino, vibrará junto con el molino, por lo que el movimiento relativo entre la pieza de trabajo y el láser es insignificante y da como resultado marcas claras y legibles. El otro método se basa en plantillas, accesorios o ruedas caseras para evitar vibraciones a medida que el tubo se desplaza. "Necesitamos alrededor de 4 pulgadas de recorrido muy estable", dijo Rantala.

superficies limpias. Hacer tubos y tuberías puede ser un poco complicado. La materia prima y el utillaje de los rodillos necesitan una barrera, una película de lubricación, para evitar el contacto directo entre ellos. Además, en los molinos de soldadura, la costura se enfría inmediatamente después de la soldadura mediante una inundación de refrigerante, lo que agrega otro compuesto a la superficie del material. ¿Puede un sistema de marcado láser, que utiliza nada más que un haz de luz altamente enfocado, marcar con éxito una superficie de este tipo? De hecho, puede. Dependiendo de la velocidad de la línea, un solo láser puede quemar refrigerantes y lubricantes y hacer las marcas necesarias. Si la velocidad de la línea es demasiado rápida para un solo láser, Cajo suministra un sistema con dos láseres. El primero hace la limpieza y el segundo hace el marcado.

Almacenamiento al aire libre. ¿No se almacena al aire libre una gran parte del inventario de tubos y tuberías? Sí, lo hace. Cuanto mayor es el diámetro, menos eficiente se vuelve el almacenamiento interior (nadie quiere desperdiciar el valioso espacio de almacenamiento almacenando cientos de miles de pies cúbicos de aire), por lo que una gran parte queda expuesta a los elementos y es probable que ocurra oxidación. Incluso después de semanas de exposición, la marca debe ser legible. Las marcas son duraderas en tales condiciones (Cajo ha marcado cables y tuberías para uso en el mar), pero aun así, la empresa sabe que cada cliente necesita ver alguna prueba. La prueba de niebla salina estándar, como la definida por ASTM B117, ASTM G85, ISO 9227 y JIS Z 2371, es una posibilidad, pero para un cliente que no necesita una prueba formal, Cajo puede proporcionar una evaluación menos estructurada.

En un caso, Rantala probó un trozo de tubería siguiendo el sentido común. Sin aparatos de prueba sofisticados, sin cabinas de pintura, sin condiciones ambientales estrechamente controladas (pero abusivas) de ningún tipo. Replicó el almacenamiento al aire libre almacenando algunas tuberías al aire libre.

"Uno de nuestros clientes, el mayor fabricante mundial de tuberías para aplicaciones de petróleo, gas y productos químicos, quería que probara nuestras marcas", dijo Rantala. "Marqué un trozo de tubería, lo llevé a casa y lo dejé en mi patio trasero para que se oxidara durante tres semanas. Usé una toalla húmeda con sal y mojé la toalla cada pocos días". Al final, las marcas aún eran legibles.

Durante muchos años, los sistemas de marcado industrial impartieron letras y números, destinados a ser leídos por personas, pero la introducción de códigos de barras, popularizados por su uso en la industria de comestibles en la década de 1980, condujo a grandes cambios en la forma en que se registra, lee y procesa la información. usado. Los minoristas ya no tendrían que marcar los productos con etiquetas de precios y depender de los cajeros para leerlos e ingresar los precios correctamente en la caja registradora. Los precios se podían cambiar instantáneamente y, si el nuevo precio era solo una rebaja temporal, se podía volver a cambiar al original con la misma rapidez. Esto fue una gran ayuda para la eficiencia, la precisión y el control de inventario, pero no es nada comparado con lo que hace el marcado industrial para las actividades comerciales de hoy. Los sistemas modernos son extremadamente versátiles, lo que permite a los desarrolladores de sistemas como Cajo un poco de libertad en la forma en que se construyen y programan los sistemas de marcado.

"Este proceso ha existido durante aproximadamente 40 años, pero en los últimos dos o tres años hemos visto grandes cambios en la industria: láseres más baratos, más capacidades, etc.", dijo Rantala.

¿Qué tan rápido corren? Depende del marcado. Un gran contribuyente a la velocidad y precisión del marcado moderno es el código de reacción rápida (QR), el código bidimensional común que se usa para casi todo en estos días. La capacidad de almacenamiento de datos del formato QR es tan grande que, para una determinada cantidad de información, un código QR necesita solo el 10 por ciento del espacio que ocupa un código de barras.

Un código QR no es la única alternativa a un código de barras convencional. La matriz de datos es otro código 2-D, pero es más pequeño, fácil de leer y, según Rantala, uno de los estándares de más rápido crecimiento para la trazabilidad industrial.

Cajo amplía las capacidades de estos códigos al obtener láseres que tienen el diámetro de haz más pequeño disponible: 16 micrones. Esto significa que los sistemas de la empresa pueden hacer marcas extremadamente pequeñas.

"La marca más pequeña que hemos hecho mide 0,75 por 0,75 milímetros", dijo. "Tales marcas requieren un lector de microscopio". Este no es el límite, agregó Rantala; las marcas pueden ser aún más pequeñas.

La mayoría de los fabricantes no utilizan un marcado tan pequeño, pero, de hecho, Cajo puede reducir el tamaño del marcado para que el sistema necesite menos tiempo para hacer cada marca. El fabricante tiene otras formas de acelerar el proceso de marcado, si es necesario. Debido a que QR no es el único formato disponible en estos días, Cajo podría usar uno de los otros formatos.

"Cuando el cliente necesita un sistema muy rápido, recurrimos a la matriz de datos de una sola línea", dijo Rantala.

Entonces, ¿qué tan rápido corren? Depende de la aplicación. Cada aplicación tiene parámetros únicos, por lo que sin un conocimiento detallado sobre el producto, el material, el proceso mediante el cual se fabrica el producto y el entorno en el que se fabrica, es imposible determinar la velocidad de la línea. Sin embargo, la empresa puede hacer una buena estimación para que un productor de tubos o tuberías no tenga que invertir en un sistema y hacer sus propias pruebas para averiguarlo.

"Nadie quiere comprar un sistema a menos que sepa que va a funcionar", dijo Rantala. "Tenemos algunas tablas de ejecución, por lo que comenzamos las pruebas en Cajo utilizando muestras reales del producto y luego terminamos las pruebas en las instalaciones del cliente".

La empresa también puede usar un láser de mayor potencia para obtener un poco más de velocidad del sistema.

Entonces, ¿qué tan rápido corren? Los fabricantes tienen dos opciones más a considerar. Uno es la corrección de errores. Los códigos de matriz de datos pueden incorporar la corrección de errores (QR tiene cuatro niveles), por lo que un código dañado aún podría proporcionar el 100 por ciento de la información original. Para un fabricante que no necesita el nivel más alto de corrección de errores, bajar uno o dos niveles podría acelerar un poco las cosas.

Además, para los productos de acero inoxidable, Cajo ha desarrollado un proceso que resalta los colores inherentes a estas aleaciones, pero una mayor manipulación lleva más tiempo.

Entonces, ¿qué tan rápido corren? Uno de los sistemas más rápidos que ha construido Cajo, para un cliente con una aplicación de cableado, funciona a una velocidad deslumbrante de 2,350 pies por minuto.

Una de las historias de éxito de la empresa se refiere a un fabricante de sistemas de transporte. En este caso, no se trata tanto de la velocidad como de la versatilidad, lo que ilustra cómo el sistema puede beneficiar al cliente de los clientes de Cajo.

"La empresa está en proceso de marcar todos sus productos con códigos QR y conectar todos estos códigos a su departamento de servicio al cliente", dijo Rantala. "Por ejemplo, cuando un cliente escanea el código QR con un teléfono inteligente, puede obtener acceso inmediato a la documentación para usar o reparar el producto, e incluso puede usar su teléfono para pedir una pieza".

Esta es una gran ayuda para el servicio al cliente, ya que hace que todo sea más fácil tanto para el cliente de Cajo como para el cliente del cliente.

Cajo Technologies Inc., 1521 Washington Ave., Nueva Orleans, LA 70130, 800-796-3080, www.cajotechnologies.com, [email protected]