LES CONTRAINTES RESIDUELLES ET LES DEPOTS LASER : APPROCHE PHENOMENOLOGIQUE

Les contraintes résiduelles jouent un rôle clé dans le comportement en service des pièces. Elles tiennent leurs origines dans les hétérogénéités que renferment ces dernières. Les traitements superficiels réalisés sous irradiation laser qu'ils soient de conversion, avec passage à l'état liquide ou qu'ils s'accompagnent d'un rechargement sont, par définition, générateur d'hétérogénéités donc de contraintes. Une méthode de détermination de ces contraintes a été maintes fois décrite ; elle prend en compte notamment les variations de module d'élasticité associées aux traitements. Nous nous contenterons donc de rappeler dans ce texte, les principaux résultats expérimentaux, et nous mettrons l'accent dans la dernière partie sur la maitrise des contraintes créées par un rechargement

LASER CLADDING BY POWDER INJECTION : OPTIMIZATION OF THE PROCESSING CONDITIONS

An experimental study of the influence of laser procesing parameters on geometrical features of coatings is presented in this study. Different materials are used and a phenomenological interpretation of the results is proposed to explain the different phenomena, especially the occurrence of a threshold value for the feed rate

Traitements de surface par laser et propriétés mécaniques

Dans cette étude, nous passons en revue l’influence des traitements laser sur les propriétés mécaniques des matériaux métalliques. La classification est faite d’après la nature de la propriété considérée, à savoir : dureté, contraintes résiduelles, résistance à la fatigue et résistance à la corrosion. De plus nous envisageons deux cas, selon qu’il y a ou non passage à l’état liquide. La fusion permet une modification de la composition superficielle par réalisation soit d’un alliage de surface, soit d’un revêtement. Dans la majorité des cas considérés un durcissement important est induit par le traitement laser. Mais les traitements en phase solide apparaissent mieux adaptés pour une amélioration de la tenue en fatigue, en particulier dans les aciers et dans les fontes, dans la mesure où ils induisent des contraintes internes de compression. Quant à la réalisation d’alliages de surface ou de revêtements, elle convient plus spécialement pour les applications nécessitant une amélioration de la résistance à l’usure ou au frottement, vu qu’elle permet la formation de nouveaux matériaux possédant une composition adaptée

Traitement de surface en continu avec un laser Nd:YAG impulsionnel

This work presents the results of investigations in case of laser cladding with a pulsed Nd:YAG laser. We discuss about the experimental parameters in view to realize single clad and particulary the laser data (energy, frequency, pulse duration). The main results are the clad formation beyond an energy threshold and beyond a threshold pulse duration, the clad behaviour is the same as a clad obtained with a cw laser. Thanks to a cross-section modeling, we compare calculations with experiments and we conclude that the interaction efficiency depends widely on powder spray characteristics

QUALITATIVE ANALYSIS OF PLASMA CREATED BY SHOCK LASER

No abstract availabl

LASER CLADDING ON ALUMINIUM BASE ALLOYS

laser cladding is often performed on iron or titanium base alloys. In the present work, this method is employed on aluminum alloys ; nickel or silicon are added by powder injection. Addition of silicon leads to sound surface layers, but with moderated properties, while the presence of nickel induces the formation of hard intermetallic compounds and then to an attractive hardening phenomena ; however a recovery treatment has to be carried out, in order to eliminate porosity in the near surface region

Dépôts par projection de poudre dans un faisceau laser Nd:YAG : cas des faibles puissances

This paper follows Lemoine's work [1]. It concerns the modelling of cladding with Nd:YAG laser. Now we are interested in cladding with low laser powers (typically $P < 800$ W). Experimental observations of the evolution of the mass of the clads allows to show two power thresholds. The theoretical study relies on a calculation of fluence provided to the substrate and on a model of heat transfer into the substrate. We suppose that the first threshold is the required power for the melting of the substrate. The second threshold is the power which allows to melt directly the powder during its flight.Ce travail fait suite à celui de F. Lemoine [1]. Il concerne la modélisation des dépôts réalisés par projection d'une poudre métallique dans un faisceau laser Nd:YAG. Son originalité concerne notamment l'utilisation de faibles puissances laser ($\rm P < 800$ W). Dans ce domaine, nous avons montré l'existence, en fonction de la puissance laser, de deux seuils associés à la muse des revêtements réalisés. L'étude théorique est fondée sur le calcul de la fluence (J/cm$^{-2}$) fournie au substrat et l'utilisation d'un modèle de transfert de chaleur à l'intérieur de celui-ci. Les hypothèses émises et vérifiées sont que: i) le premier seuil correspond à la puissance laser minimale à mettre en oeuvre afin de porter à fusion la surface du substrat, ii) le second seuil correspond quant à lui à la puissance requise pour porter la poudre à sa température de fusion lors de sa chute

Aciers Hadfield obtenus par dépôt laser. Propriétés mécaniques et tribologiques

Pour de nombreuses applications dans le secteur de la mécanique, il est nécessaire de disposer de matériaux combinant des propriétés mécaniques intéressantes et des résistances à l’usure élevées. Ceci n’est généralement possible que grâce à des traitements superficiels adaptés, en particulier grâce à la réalisation de dépôts possédant une composition et une microstructure appropriées. L’utilisation des lasers de puissance est l’une des méthodes possibles pour une telle réalisation. Si les revêtements de type céramique ou composites à matrice métallique sont des candidats intéressants dans certains cas, leur faible aptitude à la déformation plastique en limite l’usage. Dans la présente étude, des revêtements métalliques Fe-Mn-C (acier Hadfield) sont obtenus par injection de poudre sous faisceau laser, puis caractérisés, tant d’un point de vue microstructural que mécanique et tribologique.Directement après dépôt, les revêtements Hadfield sont sains, fortement adhérents au substrat (liaison de type métallurgique) et de structure austénitique; ils présentent des caractéristiques mécaniques assez bonnes : dureté : 350 HV, limite d’élasticité: σE = 1200 MPa, module de Young : E = 210 GPa. Mais l’intérêt principal réside :- d’une part dans le fait qu’ils sont très ductiles (des déformations relatives supérieures à 80% sont réalisables sans dommages importants) et que cette déformation plastique s’accompagne d’un phénomène de durcissement considérable (des duretés Vickers de l’ordre de 800 HV sont mesurées),- d’autre part dans le caractère réduit et différé de l’usure observée lors des essais d’usure induite par petits débattements (“fretting”), que les essais soient réalisés dans le domaine élastique ou dans le domaine plastique.Une expertise métallurgique permet d’attribuer ce comportement à la formation de macles dans un domaine donné de déformation