Soudage par rechargement au laser (Laser Cladding) - Revêtement, réparation et fabrication additive
Qu'est-ce que le rechargement laser ?
Le rechargement laser est un procédé spécialisé au sein de la technologie de soudage au laser et également un procédé de fabrication additif au cours duquel un matériau d'apport métallique est introduit de manière ciblée dans un bain de fusion généré par un laser. Au niveau international, le procédé est également appelé Laser Cladding, Laser Metal Deposition (LMD) ou Directed Energy Deposition (DED).
Lors du processus, de la poudre métallique ou du fil est introduit dans le bain de fusion laser. Le matériau déposé se lie métallurgiquement au matériau de base et forme une couche ou une structure dense et résistante. Il est ainsi possible de recouvrir des pièces, de les réparer ou de les construire de manière additive.
Le rechargement par laser est aujourd'hui utilisé dans de nombreuses industries, notamment la fabrication d'outils et de moules, la construction mécanique, l'industrie énergétique ainsi que l'aéronautique et l'aérospatiale.
Pour obtenir des processus stables et reproductibles, un guidage précis du faisceau laser, une alimentation régulière en matériau et des optiques de processus robustes sont essentiels. Precitec développe à cet effet des têtes d'usinage de haute précision pour le rechargement laser avec poudre et fil, spécialement conçues pour les applications industrielles.
Comment fonctionne le placage au laser ?
Lors du rechargement au laser, le faisceau laser focalisé crée un bain de fusion local à la surface de la pièce. Simultanément, un matériau d'apport - soit sous forme de poudre, soit sous forme de fil - est introduit dans ce bain de fusion.
Le processus se déroule en plusieurs étapes :
- Le rayon laser fait fondre localement la surface de la pièce.
- Le matériau supplémentaire est ajouté en continu.
- Le matériau fusionne avec le matériau de base.
- Lors de la solidification, une couche liée métallurgiquement se forme.
La fusion et la solidification contrôlées avec précision permettent de créer des revêtements de haute qualité ou des structures additives avec une géométrie définie. Les têtes d'usinage laser modernes permettent une gestion stable du processus, même pour les pièces à géométrie complexe.
La haute technologie peut aussi être purement esthétique - la fascination du Laser Cladding au ralenti
Pour quelles applications le rechargement par laser est-il adapté ?
Le laser cladding est surtout utilisé dans les applications où les pièces sont soumises à de fortes contraintes mécaniques, thermiques ou corrosives. Les principaux domaines d'application sont les suivants
Protection contre l'usure et revêtement
L'application d'alliages spéciaux permet d'améliorer de manière ciblée les surfaces des composants. Il est ainsi possible de créer des couches résistantes à l'usure, à la corrosion ou à la température . Le rechargement au laser est souvent utilisé pour appliquer des couches de protection contre l'usure sur des pièces fortement sollicitées.
Les applications typiques sont :
- Les vannes et les composants de pompes
- Aubes de turbines
- Outils et moules
- Arbres
- Composants dans la construction mécanique
L'apport précis d'énergie par le laser permet d'obtenir des revêtements de haute qualité avec une faible dilution du matériau de base.
Réparation de composants de haute qualité
Le rechargement laser est souvent utilisé pour reconstruire des composants usés ou endommagés. Pour ce faire, les zones endommagées sont reconstruites de manière ciblée et ensuite retravaillées mécaniquement.
Les applications de réparation typiques sont les suivantes :
- Composants de turbines
- Outils et moules
- Composants dans la construction mécanique
L'application ciblée de matériaux permet de prolonger la durée de vie des composants et de réduire les coûts des pièces de rechange.
Fabrication additive de grandes structures
Outre le revêtement et la réparation, le placage au laser peut également être utilisé pour les processus de fabrication additive. Dans ce cas, les structures métalliques sont construites couche par couche. Ce procédé offre des avantages par rapport aux procédés de fabrication additive basés sur le lit de poudre, en particulier pour les grandes pièces ou les taux d'assemblage élevés.
Le soudage laser par fil joue un rôle important à cet égard, car il est particulièrement efficace en termes de matériaux. Vous trouverez de plus amples informations à ce sujet sur notre page consacrée à l'impression 3D par laser.
Soudage par rechargement au laser avec poudre
Dans le cas du rechargement par laser à base de poudre, une poudre métallique est introduite dans le bain de fusion du laser via une buse. Ce procédé est particulièrement adapté aux revêtements précis et aux processus de réparation.
Une alimentation stable en poudre et une optique laser précise sont décisives pour obtenir une qualité de couche uniforme.
Avec le VarioCladder YC52, Precitec propose une tête d'usinage spécialement conçue pour le rechargement laser avec de la poudre métallique. Le concept de buse modulaire permet une adaptation flexible aux différentes applications et largeurs de voie.
Rechargement laser avec fil
Dans le cas du rechargement laser à base de fil, un fil métallique est introduit en continu dans le bain de fusion laser. Ce procédé permet des taux d'assemblage élevés et une très grande efficacité des matériaux, car la quasi-totalité du matériau d'apport est utilisée.
Les processus basés sur le fil sont souvent utilisés dans la fabrication additive de pièces métalliques.
Precitec développe à cet effet des têtes d'usinage avec alimentation coaxiale du fil, qui permettent une introduction stable du matériau indépendamment du sens de déplacement.
Pour plus d'informations sur cette technologie, consultez notre page sur l'impression 3D par laser.
