1. Principe du traitement thermique au laser Le traitement thermique au laser est une technologie de traitement thermique de surface qui utilise le laser pour chauffer les matériaux métalliques afin d'obtenir les propriétés de surface souhaitées. Le laser est dirigé vers la surface du métal et si la réflexion est surmontée, la majeure partie de l'énergie du laser pénètre dans la surface du métal et est absorbée. Cette [...]
Le traitement thermique au laser est une technologie de traitement thermique de surface qui utilise le laser pour chauffer les surfaces. matériaux métalliques pour obtenir les propriétés de surface souhaitées. Le laser est dirigé vers la surface du métal et si la réflexion est surmontée, la majeure partie de l'énergie du laser pénètre dans la surface du métal et est absorbée.
Les électrons du métal sont alors excités et entrent en collision avec le réseau ou d'autres électrons, ce qui transfère rapidement la chaleur de la surface du métal vers l'intérieur. Il en résulte une vitesse de refroidissement élevée, qui entraîne à son tour un durcissement de la surface.
Le chauffage au laser a une densité de puissance élevée, ce qui signifie qu'une grande quantité de puissance est concentrée dans une petite zone de la pièce. Cette densité de puissance élevée permet à la pièce d'atteindre rapidement la température d'austénitisation dans la zone irradiée par le laser.
Cependant, en raison de la rapidité du chauffage, la chaleur ne peut pas être transférée de la pièce par conduction et dissipation thermique à temps. Une fois le chauffage laser terminé, la température de la majeure partie de la pièce reste basse.
Cela permet à la zone chauffée d'être rapidement refroidie par conduction de la chaleur à l'intérieur de la pièce elle-même, ce qui permet d'obtenir les effets souhaités du traitement thermique tels que le feu flottant.
Schéma de la trempe au laser
Technologie de revêtement par laser
Le traitement thermique au laser est une méthode de modification des propriétés de surface des métaux par l'utilisation de faisceaux laser à haute densité de puissance. Il peut induire un durcissement par transformation de phase (tel que le feu flottant en surface), un alliage en surface et d'autres modifications de surface, ce qui entraîne des changements dans la composition, la structure et les propriétés de la surface qui ne peuvent être obtenus par d'autres moyens.
Grâce au traitement thermique au laser, la dureté superficielle de la fonte peut atteindre plus de 60 degrés de dureté Rockwell (HRC), et la dureté superficielle de la fonte de taille moyenne et de la fonte d'acier de taille moyenne peut atteindre plus de 60 degrés de dureté Rockwell. acier à haute teneur en carbone peut dépasser 70 degrés HRC, améliorant ainsi sa résistance à l'usure, à la fatigue, à la corrosion, à l'oxydation et d'autres propriétés, et prolongeant sa durée de vie.
Par rapport aux procédés traditionnels de traitement thermique tels que la trempe à haute fréquence, la cémentation et la cuisson à l'air chaud, le traitement de l'eau est plus efficace. nitrurationLe traitement thermique au laser présente plusieurs avantages :
Le haut puissance du laser et le temps d'interaction court avec la pièce (10^-2 à 10 secondes) entraînent une déformation thermique minimale et une modification globale de la pièce, ce qui le rend adapté au traitement de pièces de haute précision en tant que procédure de traitement final des matériaux et des pièces.
Le système flexible de guidage de la lumière peut diriger le laser vers la pièce à usiner selon les besoins, ce qui permet d'usiner des trous profonds, des trous intérieurs, des trous borgnes et des rainures. Il est également possible d'effectuer un traitement local sélectif.
Pour le balayage de grandes surfaces, il faut utiliser des techniques de chevauchement multiple, la technologie des spots de grande surface, des méthodes de défocalisation, des méthodes à large bande ou des méthodes à miroir rotatif, car la surface du spot laser est petite.
Quand rodage plusieurs fois, la microdureté fluctue dans la zone située entre chaque bande de balayage adjacente et un changement de performance macro-périodique est observé dans le revêtement rodage d'un point de vue métallographique.
Lors de l'utilisation de la technologie des spots à grande surface, des surfaces de spot plus grandes entraînent des densités de puissance plus faibles lorsque la puissance de sortie est constante. L'augmentation du diamètre du faisceau peut affaiblir les avantages du laser en termes de densité d'énergie élevée et de chauffage rapide.
Le traitement thermique au laser peut être appliqué à presque tous les traitements thermiques de surface des métaux. Actuellement, il est largement utilisé dans les industries à forte usure, telles que l'automobile, la métallurgie, le pétrole, les machines lourdes, les machines agricoles et les produits de haute technologie comme l'aérospatiale et l'aviation.
Le traitement thermique au laser est largement utilisé dans l'industrie automobile et peut être appliqué à de nombreuses pièces clés d'un véhicule, telles que les blocs-cylindres, les chemises de cylindres et les vilebrequins.
Par exemple, General Motors aux États-Unis utilise plus d'une douzaine de lasers de niveau kilowatt pour le traitement thermique dans l'industrie automobile. Sur les principales pièces automobiles, le CO2 Les lasers durcissent partiellement la paroi interne du collecteur, avec une production quotidienne de 30 000 jeux, ce qui permet de quadrupler l'efficacité du travail.
Le traitement thermique au laser a été adopté dans l'industrie de fabrication des grandes locomotives, améliorant ainsi leur durée de vie. Il s'agit notamment du traitement thermique au laser des grands vilebrequins, des chemises de cylindres et des ressorts principaux des moteurs diesel des locomotives.
Le processus de fabrication des moules dans cette industrie est complexe et exige une grande précision, avec des formes variées et des applications étendues. Cependant, la courte durée de vie des moules entraîne souvent une augmentation des coûts et des difficultés de réparation.
Pour résoudre ces problèmes, le traitement thermique au laser des surfaces des moules est de plus en plus reconnu et adopté. Cette méthode permet de doubler la durée de vie du moule sans être limité par sa forme ou sa taille.
Le laser traitement de surface englobe plusieurs techniques, notamment la transformation de phase par laser, le rechargement par laser, l'alliage par laser et le traitement composite de surface par laser.
1. Trempe de la surface au laser
(1) Principe de la trempe de surface au laser
Dans la trempe superficielle au laser, un laser est utilisé pour chauffer la surface d'un matériau. matériau métallique à une température supérieure à son point de transformation. En se refroidissant, le matériau se transforme de austénite à la martensite, ce qui durcit la surface. Il en résulte une couche de contrainte compressive qui améliore la résistance à l'usure de l'acier. résistance à la fatigue de la surface. Ce procédé permet d'améliorer considérablement la résistance à l'usure et à la fatigue des matériaux.
(2) Caractéristiques de la trempe de surface au laser
Des recherches récentes ont montré que l'application d'une trempe superficielle au laser pendant que la pièce est sous pression et l'élimination de la force externe après la trempe peuvent augmenter la contrainte de compression résiduelle et améliorer la résistance à la compression et à la fatigue de la pièce.
En outre, la vitesse de trempe rapide de la trempe de surface au laser entraîne un transfert de chaleur moindre vers le matériau, ce qui réduit la déformation thermique de 1/3 à 1/10 par rapport à la trempe à haute fréquence. Cela permet de réduire la charge de travail des opérations ultérieures et de diminuer les coûts de fabrication.
Le processus est autorefroidissant, ce qui en fait une méthode de traitement thermique propre et hygiénique. Il est également pratique d'effectuer le traitement des composés avec le même procédé. traitement au laser Ce système permet une production automatique. Cela permet une production automatique en intégrant directement l'offre et la demande de trempe au laser dans la ligne de production.
La nature sans contact du processus le rend idéal pour la trempe de surface dans les rainures étroites et les surfaces inférieures.
(3) Application de la trempe de surface au laser
La trempe superficielle au laser est largement utilisée en raison de ses nombreux avantages. Elle peut augmenter de plus de trois fois la résistance à l'usure des blocs-cylindres des moteurs, doubler la durée de vie des arêtes de coupe sur les pièces chaudes. acier laminé les machines à cisailler les plaques, et est utilisé pour tremper les rails de guidage des machines-outils, les surfaces des dents d'engrenage, les cols de manivelle et les cames des vilebrequins de moteur, ainsi que diverses arêtes de coupe des outils.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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