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Trempe au laser

Les avantages de la trempe au laser sont qu'elle nécessite moins de travail de retouche et qu'elle donne la possibilité d'usiner également des pièces irrégulières ou en 3D. Grâce au faible apport de chaleur, la déformation reste minime et le travail de retouche est beaucoup plus rapide, il peut même devenir superflu.

How laser hardening works

La trempe au laser figure parmi les procédés de trempe des couches superficielles. Elle est utilisée uniquement avec les matériaux ferreux qu'il est possible de tremper, autrement dit les aciers et les fontes avec une teneur en carbone supérieure à 0, 2 %.

Pour tremper la pièce à usiner, le faisceau laser chauffe la couche superficielle, le plus souvent presque jusqu'à la température de fusion, à env. 900 à 1 400 degrés Celsius. Dès que la température de consigne est atteinte, le faisceau laser se déplace et chauffe ce faisant la surface en continu dans la direction de l'avance. La température élevée provoque le changement de position des atomes de carbone dans la structure métallique (austénisation). Dès que le faisceau laser poursuit son mouvement, le matériau autour refroidit très rapidement la couche chauffée. On parle alors d'effet autotrempant. Le refroidissement rapide empêche que la structure métallique ne revienne à la forme initiale et la martensite apparaît. La martensite est un alliage métallique très solide. 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 à usiner. En général, les profondeurs de trempe superficielle sont de 0.1 à 1,.5 millimètres, mais elles peuvent atteindre, voire dépasser 2.5 millimètres pour certains matériaux. Plus la profondeur de trempe est importante, plus le volume autour doit l'être également pour que la chaleur soit évacuée rapidement et la zone de trempe soit refroidie suffisamment vite. Les puissances volumiques nécessaires pour la trempe sont relativement faibles. La pièce doit être usinée sur toute la surface simultanément. C'est pourquoi le faisceau laser est réglé de manière à couvrir la plus grande surface possible. Des surfaces de rayonnement rectangulaires sont le plus souvent utilisées. Les optiques de scanner aussi sont employées pour tremper les pièces. Elles déplacent très rapidement un faisceau laser à foyer rond d'avant en arrière. Sur la pièce à usiner se forme une ligne se forme avec une puissance volumique presque régulière. Ainsi, il est possible de générer des marques de trempe pouvant atteindre une largeur de 60 mm.

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