Marquage laser :améliorer la résistance et la durabilité du métal

Le martelage laser est un processus de travail des métaux dans lequel les impulsions d'un laser sont dirigées sur la surface d'un objet métallique pour améliorer ses propriétés mécaniques. C'est similaire au grenaillage, qui utilise de très petites billes de métal ou de céramique pour bombarder la surface d'un objet métallique. La résistance à la corrosion, la résistance à la fatigue, les contraintes résiduelles et la résistance à l'usure d'un article métallique peuvent généralement être améliorées par martelage laser.

Avant le traitement, un composant est préparé pour le martelage laser par l'application de deux superpositions. Tout d’abord, une superposition opaque au laser est appliquée, puis une couche transparente au laser est appliquée. Le laser est dirigé à travers le revêtement transparent mais ne peut pas traverser le revêtement opaque.

À ce stade, l’énergie du laser vaporise une couche de cette superposition. La vapeur reste emprisonnée entre le revêtement transparent et la surface du composant. À mesure que cette vapeur absorbe davantage d’énergie du laser, elle se réchauffe et se dilate rapidement dans le petit espace où elle est piégée. La pression monte rapidement dans cette zone et provoque la propagation d'une onde de choc dans le composant. L'onde de choc plutôt que la chaleur de la vapeur provoque des modifications des propriétés du matériau, de sorte que le processus de martelage au laser est mécanique plutôt que thermique.

Ce processus est similaire au grenaillage, qui utilise de petites billes de céramique ou de métal, appelées grenaille, pour créer de nombreuses empreintes superposées sur la surface d'un composant métallique. De telles indentations forment une couche superficielle très résistante aux modes de défaillance mécanique tels que la fissuration, la corrosion et la fatigue. Le martelage au laser donne des résultats similaires mais remplace les impacts répétitifs sur le métal de la grenaille par des impulsions de lumière provenant d'un laser à haute énergie.

De nombreux métaux et alliages peuvent être travaillés par martelage laser. Il s'agit notamment de matériaux tels que les aciers et la fonte, les alliages d'aluminium et de titane, etc. Les propriétés mécaniques améliorées de ces matériaux font du martelage laser une technique souhaitable pour une application dans la fabrication de pièces coûteuses ou lorsque la résistance à la fatigue est critique.

Les applications pouvant utiliser des pièces martelées au laser incluent les composants critiques en fatigue dans la construction automobile ou aéronautique. Les composants difficiles à transporter et à entretenir, tels que les grandes pales d'éoliennes, peuvent également être améliorés grâce à ce processus afin de maximiser leur durée de vie. Les implants de hanche, qu'il est préférable de remplacer aussi rarement que possible en raison des risques chirurgicaux, peuvent être soumis à ce processus pour prolonger leur durée de vie.

Les composants martelés au laser peuvent également être rendus plus fins et plus légers en raison de leurs caractéristiques mécaniques améliorées. Cela permet d'économiser sur les coûts de matériaux dans le processus de fabrication. Cela peut également permettre de réduire les coûts grâce à la réduction des besoins énergétiques lors de l'utilisation de véhicules ou d'autres machines.

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