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English
Auteur(s)
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Dimitris PANTELIS : Ingénieur de l’École Polytechnique d’Athènes - Docteur Ingénieur de l’École Centrale de Paris - Responsable de l’Équipe Laser du Laboratoire Matériaux de l’École Centrale de Paris
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans l’évolution des matériaux modernes, les multimatériaux tiennent une place privilégiée car ils permettent de concilier des propriétés incompatibles dans un matériau unique. Ils sont aussi maintes fois la source de substantielles économies. Or, c’est fréquemment par les traitements localisés ou superficiels que l’on peut réaliser des multimatériaux performants.
Dans l’ensemble des traitements thermiques des aciers, la part des traitements thermiques superficiels ne cesse d’augmenter au fil des années par rapport à celle des traitements dans la masse (40 % prévu en 2000 contre 10 % estimé en 1975).
Les densités de puissance (ou intensités laser) disponibles par les sources utilisées pour les traitements superficiels des matériaux sont les suivantes :
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Chalumeau : 1,5 × 10 3 W/cm 2
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Induction : 2,5 × 10 4 W/cm 2
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Fusion à l’arc : 5 × 10 4 à 10 6 W/cm 2
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Plasma : 5 × 10 4 à 10 8 W/cm 2
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Faisceau laser et faisceau d’électrons : 10 8 à 10 10 W/cm 2
Parmi les techniques utilisées pour les traitements thermiques superficiels, la plus récente met en œuvre des faisceaux à haute densité d’énergie FHDE (faisceaux laser et faisceau d’électrons).
Les possibilités d’utilisation de ces sources foisonnent car leur utilisation réduit les risques de déformations et permet une bonne productivité et une grande flexibilité, notamment pour le laser, où la conduite du faisceau par des systèmes optiques appropriés rend possible le traitement de zones difficilement accessibles par d’autres procédés.
La brièveté des cycles thermiques, grâce à l’extrême puissance mise en jeu, permet l’obtention de structures originales et nouvelles, difficiles ou impossibles à obtenir par d’autres moyens.
Cependant, si beaucoup de travaux de recherche sont entrepris, les applications industrielles sont plus rares .
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Lasers de puissance
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5. Comparaisons et conclusions
Les faisceaux à haute densité d’énergie fournissent des densités de puissance très élevées pendant des temps très courts et sur des zones bien localisées, ne donnant pas naissance à des distorsions importantes des pièces ainsi traitées.
Les propriétés des surfaces traitées sont souvent impossibles à obtenir à partir des techniques conventionnelles.
5.1 Comparaison des différents types de lasers
Les courtes longueurs d’onde des émissions des lasers à excimères, comparées à celles des lasers IR, permettent une meilleure focalisation du faisceau. Le diamètre minimal de la tache focale du faisceau est de l’ordre du micromètre, c’est-à-dire un ordre de grandeur plus petit que celui des autres lasers. Ce fait conduit à un traitement plus localisé que celui obtenu par les autres types de lasers. On peut aussi obtenir, en utilisant un faisceau très défocalisé, une très bonne juxtaposition de zones traitées.
Le coefficient d’absorption des surfaces métalliques dans l’UV étant très élevé (de l’ordre de 80 %), le traitement par laser à excimères peut être effectué sur toutes les surfaces métalliques, sans utiliser aucune préparation préalable.
À cause des faibles pénétrations aux petites durées d’impulsion de ce type de laser, on peut obtenir facilement des couches amorphes, puisque les vitesses de solidification peuvent y atteindre des valeurs de l’ordre de 107 à 1010 K/s. En outre, l’échauffement rapide d’une couche mince ne provoque pas de déformation du reste du matériau, ce qui n’est pas le cas avec les lasers IR.
Étant donné que les profondeurs traitées sont de l’ordre du micromètre, les lasers à excimères sont utilisés surtout dans des applications où l’on cherche à améliorer la résistance à la corrosion ou les propriétés tribologiques des surfaces, ainsi que dans le cas de micro-usinage, sans variations dimensionnelles des pièces traitées.
Le procédé par laser présente :
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une grande flexibilité avec la possibilité de réaliser certains types de traitement sur certaines pièces (ou endroits) impossible avec d’autres techniques ;
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une grande productivité à cause des vitesses élevées accessibles ;
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de...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MAILLET (H.) - Le laser. Principes et techniques d’application - . Technique et Documentation Lavoisier 1986.
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(2) - VANNES (A.B.) - Laser et industrie de transformation. - Technique et Documentation Lavoisier 1986.
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(3) - SOARES (O.D.D.) et PEREZ-AMOR (M.) - Applied laser tooling. - Martinus Nijhoff Publishers 1987.
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(4) - ELLOY (J.F.) - Les lasers de puissance. Applications. - Masson 1985.
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(5) - ORSFAG (A.) et HEPNER (G.) - Les lasers et leurs applications. - Masson 1980.
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(6) - SIEGMAN (A.E.) - Lasers. - University Science Books 1976.
-
(7) - HARRY (J.E.) - Industrial...
Club laser de puissance CLP Association pour la promotion des applications des lasers de puissance
Auprès de cet organisme, on trouve :
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les centres de recherche et les laboratoires qui travaillent dans ce domaine,
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les normes et les réglementations diverses,
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