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Lasergehärtetes Bauteil

Trempe au laser

Les avantages de la trempe au laser sont une réduction des retouches et la possibilité d’usiner des pièces tridimensionnelles irrégulières. Grâce à un apport thermique réduit, le gauchissement du composant reste faible et le travail de retouche diminue, voire disparaît complètement.

How laser hardening works

La trempe au laser fait partie des procédés de trempe de couche superficielle. Elle est utilisée exclusivement sur les matériaux ferreux aptes à la trempe. Il s'agit des aciers et des fontes présentant une teneur en carbone supérieure à 0,2 %.

Pour tremper la pièce, le faisceau laser chauffe en général la couche superficielle presque jusqu'à sa température de fusion, soit 900 à 1 400 °C. Dès que la température de consigne est atteinte, le faisceau laser se déplace, chauffant la surface de manière continue dans la direction de l'avance. Sous l'effet de cette forte chaleur, les atomes de carbone changent de position dans le réseau métallique (austénitisation). Dès que le faisceau laser avance, la matière environnante refroidit très rapidement la couche portée à haute température. Ce phénomène est appelé autorefroidissement. La rapidité du refroidissement ne permet pas au réseau métallique de se reformer sous sa forme initiale, et de la martensite apparaît. La martensite est une structure métallique très dure. La transformation en martensite entraîne une augmentation de la dureté.

Turbocharger shaft is laser-hardened

Le faisceau laser trempe la couche superficielle de la pièce. La profondeur de trempe typique s'étend de 0,1 à 1,5 millimètre, voire 2,5 millimètres et au-delà pour certaines matières. Plus la profondeur de trempe recherchée est élevée, plus le volume environnant doit être important afin que la chaleur soit dissipée rapidement et que la zone de trempe refroidisse suffisamment vite.

La trempe nécessite des intensités de rayonnement relativement faibles, tout en impliquant une surface d'usinage importante. C'est pourquoi on forme le faisceau laser de telle manière qu'il couvre une surface la plus élevée possible. La surface de rayonnement est fréquemment de forme rectangulaire. On utilise également des optiques scanner pour la trempe. Celles-ci déplacent un faisceau laser à point focal rond dans un mouvement de va-et-vient très rapide. Une ligne présentant une intensité de rayonnement pratiquement uniforme se forme sur la pièce. Cette technique permet d'obtenir des bandes de trempe pouvant atteindre 60 millimètres de largeur.

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