El sistema láser marca tubos, tuberías y perfiles sobre la marcha y complementa las operaciones del laminador

La identificación y trazabilidad del producto son necesarias para muchas aplicaciones, ya sea por código o por contrato, y los requisitos seguramente aumentarán a medida que pasa el tiempo. Ejemplos comunes son los tubos utilizados para una aplicación aeroespacial, una sección estructural hueca utilizada para un proyecto de construcción o tuberías utilizadas para transportar petróleo. Las marcas permanentes y fáciles de leer pueden brindar una asistencia fundamental para identificar materiales en plantas de fabricación, sitios de construcción o campos petrolíferos, lo que ayuda a garantizar que el proceso de ensamblaje o construcción se desarrolle sin problemas. Para muchas aplicaciones, la trazabilidad desde el molino hasta el producto terminado es imprescindible y ayuda a tener en cuenta cada paso que se utilizó para procesar la pieza de trabajo.

Marcar tubos y tuberías a menudo es un equilibrio entre durabilidad y velocidad: las marcas más duraderas pueden llevar más tiempo. Sin embargo, Cajo Technologies, de Nueva Orleans, ha invertido una cantidad considerable de tiempo y energía en optimizar el marcado láser sobre la marcha y ha creado un sistema que realiza marcados duraderos 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", afirmó el presidente Ismo Rantala. "Utilizan mucha menos energía que los láseres utilizados para cortar o soldar". Los sistemas de la empresa funcionan con entre 20 y 300 vatios, sustancialmente menos que los 2.000 a 4.000 W que se utilizan habitualmente para cortar acero. Para marcar tubos o tuberías de acero al carbono a velocidades comunes de molino, 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 láser no utilizan tinta, aditivos ni otros consumibles y, al igual que el corte por láser, el proceso es rápido y no requiere tiempo de curado. Al no tener piezas móviles, tienen una larga vida útil, que en algunos casos supera las 100.000 horas (es decir, 24 horas al día, 356 días al 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 empresa se parecen más a los láseres de fibra en su capacidad para trabajar en casi cualquier aleación.

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

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

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

Un elemento crítico es la estabilidad. Cada molino de soldadura tiene una gran cantidad de piezas móviles, muchas de las cuales contribuyen a movimientos continuos hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la línea a medida que se forma, suelda y corta el tubo o 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. Mientras 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 caseros para evitar vibraciones a medida que avanza el tubo. "Necesitamos alrededor de 4 pulgadas de recorrido muy estable", dijo Rantala.

Superficies limpias. Hacer tubos y tuberías puede resultar un poco complicado. La materia prima y el útil del rollo 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 soldar mediante una inundación de refrigerante, agregando 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 dicha superficie? De hecho, puede hacerlo. Dependiendo de la velocidad de la línea, un solo láser puede quemar refrigerantes y lubricantes y realizar 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 cantidad de inventario de tubos y tuberías? Sí, lo hace. Cuanto mayor es el diámetro, menos eficiente se vuelve el almacenamiento interior (nadie quiere desperdiciar un valioso espacio de almacén almacenando cientos de miles de pies cúbicos de aire), por lo que una buena parte queda expuesta a los elementos y es probable que se produzca 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 océano), pero aun así, la empresa sabe que cada cliente necesita ver alguna prueba. Las pruebas de niebla salina estándar, como las definidas por ASTM B117, ASTM G85, ISO 9227 y JIS Z 2371, son 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 tramo de tubería de forma sensata. No hay aparatos de prueba sofisticados, ni cabinas de pintura, ni condiciones ambientales estrechamente controladas (aunque abusivas) de ningún tipo. Replicó el almacenamiento al aire libre almacenando algunas tuberías al aire libre.

"Uno de nuestros clientes, el mayor fabricante del mundo 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. Utilicé una toalla húmeda y salada y la mojé cada pocos días”. Al final, las marcas todavía eran legibles.

Durante muchos años, los sistemas de marcado industrial impartieron letras y números, destinados a ser leídos por las personas, pero la introducción de los códigos de barras, popularizados por su uso en la industria de comestibles en la década de 1980, provocó grandes cambios en la forma en que se registra, lee y almacena 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 sólo 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 el marcado industrial hace hoy en las actividades comerciales. Los sistemas modernos son extremadamente versátiles, lo que permite a los desarrolladores de sistemas como Cajo bastante libertad a la hora de construir y programar los sistemas de marcado.

"Este proceso existe desde hace unos 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 utiliza para casi todo hoy en día. La capacidad de almacenamiento de datos del formato QR es tan grande que, para una determinada cantidad de información, un código QR necesita sólo 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. Data Matrix es otro código 2-D, pero es más pequeño, fácil de leer y, según Rantala, uno de los estándares de trazabilidad industrial de más rápido crecimiento.

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

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

La mayoría de los fabricantes no utilizan marcas tan pequeñas, pero de hecho Cajo puede reducir el tamaño de las marcas 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 hoy en día, Cajo podría usar uno de los otros formatos.

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

Entonces, ¿a qué velocidad 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 realizar una buena estimación para que un productor de tubos o tuberías no tenga que invertir en un sistema y realizar sus propias pruebas para averiguarlo.

"Nadie quiere comprar un sistema a menos que sepa que va a funcionar", dijo Rantala. "Tenemos algunas mesas 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 utilizar un láser de mayor potencia para obtener un poco más de velocidad del sistema.

Entonces, ¿a qué velocidad corren? Los fabricantes tienen dos opciones más a considerar. Uno es la corrección de errores. Los códigos de matriz de datos pueden incorporar corrección de errores (QR tiene cuatro niveles) de modo que un código dañado aún pueda 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 requiere más tiempo.

Entonces, ¿a qué velocidad corren? Uno de los sistemas más rápidos que ha construido Cajo, para un cliente con una aplicación de cables, funciona a una deslumbrante velocidad de 2350 pies por minuto.

Uno de los casos de éxito de la empresa es el de un fabricante de sistemas de transporte. En este caso, no se trata tanto de velocidad sino de versatilidad, lo que ilustra cómo el sistema puede beneficiar a los clientes de Cajo.

"La empresa está en el 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".

Esto 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]