1. Principes techniques et principaux avantages

La technologie de durcissement laser utilise un faisceau laser à haute densité d'énergie comme source de chaleur. Ce faisceau, généré par un système laser, est transmis et focalisé par un système optique de précision afin de former un point de haute densité d'énergie, permettant un traitement thermique précis de la surface du substrat métallique. Ce procédé surpasse nettement les méthodes traditionnelles telles que le durcissement à la flamme et le durcissement par induction à moyenne et haute fréquence, principalement grâce au contrôle précis de l'énergie du faisceau laser. Ce faisceau laser modulé possède des caractéristiques uniques, notamment une densité d'énergie élevée et une excellente directivité.

2. Caractéristiques de base du processus

1. Dureté de surface ultra-élevée

La dureté superficielle après durcissement laser est nettement supérieure à celle obtenue par les procédés de durcissement conventionnels, avec des gains de dureté allant de 5 % à 20 % . Cette amélioration significative de la dureté est principalement due à la structure martensitique à grains fins qui se forme lors du processus rapide de chauffage et de refroidissement induit par le laser.

2. Contrôle précis de la couche durcie

• Épaisseur effective de la couche durcie: contrôlable dans la plage de 0.2-1.0mm
• largeur de bande durcie unique: allant de 1.5 à 60mm
• Les traitements multipasses superposés sont pris en charge, permettant durcissement uniforme sur de grandes surfaces.

3. Zone affectée thermiquement et déformation minimales

La zone affectée thermiquement (ZAT) à l'interface entre la couche durcie et le matériau de base est extrêmement réduite, généralement de 0.3 à 1.5 mm . Cette caractéristique d'apport de chaleur localisé permet de contrôler efficacement la déformation globale de la pièce, rendant le procédé particulièrement adapté au renforcement superficiel des composants de précision.

4. Mise en œuvre flexible des processus

La distance de travail entre la tête d'usinage et la surface de la pièce est maintenue entre 100 et 300 mm , offrant ainsi un espace suffisant pour la mise en œuvre du procédé. Cette technologie permet un durcissement localisé de précision et convient également aux traitements thermiques personnalisés pour les géométries complexes, démontrant une flexibilité et un contrôle exceptionnels du procédé.

3. Mécanisme de renforcement des matériaux

Le durcissement laser est une technologie clé pour le renforcement superficiel des matériaux. Lors de ce procédé, le chauffage et le refroidissement rapides de la surface du matériau par le laser induisent la formation de martensite à fines plaquettes riche en carbone , d'austénite à forte densité de dislocations , de sorbite et de carbures durs . Ces microstructures améliorent considérablement la résistance à l'usure et à la corrosion du matériau, optimisant ainsi les propriétés de surface de la pièce.

4. Recherche sur les paramètres de processus

Les recherches existantes ont montré comment les variations de puissance du laser et de vitesse de balayage lors du durcissement par transformation de phase laser influent sur la profondeur et la dureté de la couche durcie. Cependant, les recherches sur les facteurs affectant les procédés de trempe à l'état fondu restent relativement limitées. Bien qu'une certaine déformation se produise après la trempe, ce procédé permet d'obtenir des couches durcies plus profondes, ce qui le rend particulièrement intéressant pour certaines applications.

Conception et méthodes expérimentales

Des expériences de trempe laser par fusion ont été menées sur de l'acier 42CrMo , afin d'analyser l'influence de la puissance du laser et de la vitesse de balayage sur la structure et les performances obtenues. Un laser à fibre YLS-3000 a été utilisé pour la trempe superficielle par fusion, et des échantillons ont été prélevés au centre des zones traitées pour des analyses ultérieures.

Matériaux et essais

• Source: acier de construction en alliage 42CrMo
• Dimensions: 20mm x x 20mm 11mm
• Dureté de base: 310 HT
• Rugosité de surface: 3.0
• Composition chimique:
  • 0.54% C
  • 1.32% Cr
  • 0.39% mois
  • 0.45 %Si
  • 0.78% Mn
  • Équilibre : Fe

Méthodes de test

• Microstructure de la couche durcie observée à l'aide d'un Stéréomicroscope ZEISS Imager.A2m et Microscope électronique à balayage Hitachi S-3400
• Test de dureté à l'aide d'un testeur de dureté Vickers domestique à faible charge
• La profondeur de la couche durcie a été déterminée à l'aide de Dureté Vickers combiné avec des images métallographiques

5. Résultats expérimentaux et analyse

Les résultats expérimentaux indiquent que l'épaisseur de la couche durcie augmente avec la puissance du laser et diminue avec la vitesse de balayage , tandis qu'elle diminue avec la puissance du laser et la vitesse de balayage . Parmi ces facteurs, la puissance du laser a l'impact le plus significatif sur l'épaisseur de la couche durcie. Cette observation constitue un élément important pour l'optimisation des paramètres du procédé.

6. Conclusion et innovation de Greenstone-Tech

Grâce à une recherche systématique sur les procédés et à l'optimisation des paramètres, Greenstone-Tech améliore constamment les performances de sa technologie de durcissement laser. Nous proposons à nos clients des solutions de renforcement de surface précises et efficaces, répondant aux divers besoins d'amélioration des performances des composants dans de nombreux secteurs industriels.