Traitements de surface par laser^*

Laser surface treatments

¹ Chef du Service Structure des Matériaux Etablissement Technique Central de Armement, Arcueil
² Section Traitements de Surface par Laser Etablissement Technique Central de l'Armement, Accueil

Résumé

Les traitements thermiques et thermochimiques effectués en four sont depuis de nombreuses années appliqués dans l’industrie afin d’améliorer les caractéristiques mécaniques de pièces métalliques. Les traitements de surface par laser, dont le développement est plus récent (une dizaine d’années), permettent de n’affecter thermiquement que très localement (ils ne nécessitent en outre pas de mise sous pression réduite ni de mise en température de l’ensemble de la pièce à traiter). Les déformations induites sont donc relativement faibles : elles sont liées aux épaisseurs affectées thermiquement. La gamme des possibilités de traitements de surfaces par laser est aujourd’hui largement étendue.

Au moyen d’un laser puisé verre-néodyme de forte énergie, il est possible de déformer plastiquement en surface les matériaux métalliques par effet d’onde de choc.

A l’aide d’un laser CO, continu de forte puissance, de nombreux traitements peuvent être réalisés soit à l’état solide, soit après passage à l’état liquide avec ou sans apport de matière. Il s’agit premièrement de la trempe superficielle des aciers qui s’apparente à la trempe par induction, deuxièmement du durcissement des fontes et des alliages d’aluminium de fonderie par refusion, troisièmement de la formation de céramiques sur alliage de titane par diffusion gazeuse ou à partir d’un cément prédéposé, quatrièmement de la formation de carbures de chrome sur alliage Ni-Cr par cémentation et enfin du dépôt et rechargement à partir de poudres ou de baguettes.

Abstract

Laser surface treatments only affect very located zones by causing superficial transformation hardening. They permit a wide range of superficial treatments.

With a Nd Yag pulsed laser, shock waves can be generated to increase superficial hardness. With a high power continous wave CO, laser, hardening of steels by quenching, or hardening of cast iron and aluminium alloys by remelting are possible.

With a predeposited layer or with a reactive gas addition, nitrided, carburized and borided layers can also be elaborated on titanium alloys. Cladding, powder infection and chromium carbides formation after laser melting of Ni-Cr carbon precoated surface ha ve also been obtained.