Qu'est-ce que le revêtement laser? | Processus | 5 utilisations importantes | Avantages

REVÊTEMENT LASER

Qu'est-ce que le revêtement laser?

Le revêtement fait référence à un processus de liaison de deux métaux différents ensemble. Le revêtement au laser est l'un de ces processus de revêtement qui est utilisé pour déposer du matériau sur des surfaces à l'aide de lasers. Le processus commence par l'utilisation de lasers pour fondre une matière première en poudre ou câblée pour revêtir des parties d'un substrat ou pour fabriquer Fabrication Additive .

Revêtement de surface laser sur un substrat. Source de l'image: Premier venuазерная наплавка запорной арматурыCC BY-SA 4.0

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Quel est le processus de revêtement laser?

Généralement, la poudre utilisée pour la gaine laser est de nature métallique. Cette poudre est injectée dans le système de revêtement en utilisant des buses latérales ou coaxiales. La vapeur de poudre métallique interagit avec le faisceau laser qui entraîne la fusion de la poudre et la formation d'un piscine de fonte. Cette poudre fondue est ensuite déposée sur le substrat. Le substrat est ensuite déplacé pour solidifier le pool métallique et générer une piste de métal solide. Le système CAO (Conception assistée par ordinateur) est utilisé pour contrôler le mouvement du substrat qui implante des matériaux solides dans un ensemble de pistes. Le résultat recherché est finalement obtenu après la fin de la trajectoire. Il s'agit de la technique de revêtement avec des lasers la plus couramment utilisée.

4 variantes différentes de systèmes d'alimentation en poudre métallique. !. Système de fil, 2. Système de buse latérale, 3. Système de buse radiale, 4. Système de buse conique. Source de l'image: MatérielgeezaConfigurations de buse de revêtement laserCC BY-SA 3.0

Dans certains systèmes, la buse ou le système laser est autorisé à se déplacer tandis que le substrat reste stationnaire lorsque des pistes solidifiées sont produites.

revêtement laser
Un diagramme schématique d'un système de revêtement métallique laser. Source de l'image: MatérielgeezaConfiguration du système de revêtement laserCC BY-SA 3.0

Quelles sont les utilisations du revêtement laser?

Le revêtement de surface laser est utilisé à diverses fins industrielles telles que:

  • Il est utilisé pour améliorer les propriétés mécaniques des matériaux en métal, en céramique ou en polymère.
  • Il est utilisé pour augmenter la résistance à la corrosion.
  • Il est utilisé pour réparer les pièces usées.
  • Il est utilisé pour la fabrication de composites à matrice métallique.
  • Il est utilisé pour la réalisation de surfaces autolubrifiantes.

Quels sont les avantages du revêtement laser?

Les avantages du revêtement laser sont:

  • Le revêtement au laser est bon pour le revêtement de toute forme et structure.
  • Il a une vitesse de refroidissement extrêmement élevée qui est bénéfique pour la création de microstructures fines.
  • Le résultat final obtenu est dépourvu de fissure et de porosité.
  • Il permet un revêtement dans une variété de matériaux (métal, céramique et même polymère).
  • Cette méthode convient aux applications de matériaux classés.
  • Il fournit une faible dilution entre le substrat et les pistes et assure également une forte liaison métallurgique.
  • Il fournit une faible déformation du substrat et présente une petite zone affectée par la chaleur.
  • Il s'agit d'une méthode bien développée pour la fabrication en forme de quasi-filet.
  • Pour les pièces de rechange, cette technique prévoit des dispositions particulières.
  • Cela implique l'utilisation d'une technologie compacte.

Quels types de lasers sont utilisés dans le revêtement laser?

Le revêtement laser est généralement réalisé avec du dioxyde de carbone ou du CO2 lasers ou lasers Nd: YAG. Cependant, de nos jours, les lasers à fibre sont également utilisés pour le revêtement de surface laser.

Dioxyde de carbone ou CO2 laser :

Les lasers à dioxyde de carbone sont utilisés pour produire des faisceaux laser continus à haute puissance de lumière infrarouge. Les principales bandes de longueurs d'onde de ces lasers vont de 9.6 à 10.6 micromètres. Ces lasers sont connus pour leur efficacité énergétique élevée avec un rapport puissance de sortie / puissance de pompe atteignant jusqu'à 20%. Les faisceaux laser continus de haute puissance fournis par le dioxyde de carbone ou le COLes lasers sont importants pour plusieurs applications industrielles telles que le revêtement, le maniement et la découpe de matériaux tels que le métal ou le verre. Certains lasers au dioxyde de carbone de moyenne et faible puissance sont également utilisés pour la gravure sur métal. 

Laser au dioxyde de carbone ou CO2 laser Source de l'image: auteur inconnu, Laser au dioxyde de carbone à l'installation d'essai des effets laser, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Lasers Nd: YAG:

Les lasers Nd: YAG (grenat d'yttrium aluminium dopé au néodyme) sont une variante des lasers à semi-conducteurs dans lesquels des cristaux Nd: YAG sont utilisés comme milieu laser. L'action laser dans le laser Nd: YAG (grenat yttrium aluminium dopé au néodyme) est fournie par l'ion néodyme Nd (III) et le processus laser est similaire à celui des ions chrome rouge utilisés dans les lasers rubis. Les lasers Nd: YAG jouent un rôle crucial dans plusieurs objectifs de fabrication tels que la gravure, la gravure sur métal, le revêtement laser, le polissage de surface métallique, le soudage et la découpe d'acier, d'alliages ou de semi-conducteurs.

Laser Nd: YAG (grenat d'yttrium aluminium dopé au néodyme). source de l'image: KkmurrayPowerlite NdYAGCC BY 3.0

Lasers à fibre optique:

Les lasers à fibre optique fonctionnent sur le principe de la réflexion interne totale avec des fibres optiques pour la transmission de la lumière. Ces lasers sont principalement utilisés pour transmettre la lumière sur une longue distance sans grande perte de puissance. Cela vérifie également la distorsion thermique du faisceau laser. Les lasers à fibre optique sont connus pour produire une puissance de sortie plus élevée que les autres types de laser. Le rapport surface / volume élevé de ces lasers génère une puissance de sortie continue appartenant au niveau du kilowatt avec un refroidissement efficace. La distorsion du chemin optique due à divers problèmes thermiques est réduite par le guide d'ondes d'une fibre optique.

Qu'est-ce que le revêtement laser automatisé?

Dans les machines de revêtement laser normales, les paramètres tels que le point focal du laser, la puissance du laser, le taux d'injection de poudre, la vitesse du substrat, etc. doivent être fournis manuellement par le technicien. Le processus exige également une surveillance constante. Par conséquent, pour faciliter le processus de revêtement, une technologie automatisée a été intégrée. Ces machines automatisées disposent de capteurs pour guider et surveiller l'ensemble du processus de revêtement. Ces capteurs surveillent les propriétés métallurgiques du substrat (comme le taux de solidification), les informations de température et la géométrie (comme la largeur et la hauteur de la piste déposée).

Pour en savoir plus sur les lasers et la physique des lasers, visitez https://lambdageeks.com/laser-physics/

À propos de Sanchari Chakraborty

Je suis un apprenant passionné, actuellement investi dans le domaine de l'optique appliquée et de la photonique. Je suis également membre actif de SPIE (Société internationale pour l'optique et la photonique) et OSI (Optical Society of India). Mes articles visent à mettre en lumière des sujets de recherche scientifique de qualité d'une manière simple mais informative. La science évolue depuis des temps immémoriaux. Alors, j'essaie de ma part de puiser dans l'évolution et de la présenter aux lecteurs.

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