Dans la fabrication moderne, l'amélioration de la dureté superficielle et de la résistance à l'usure des matériaux métalliques est essentielle pour optimiser les performances et la durée de vie des produits. Les techniques de trempe traditionnelles, telles que la trempe en bain de sel et la trempe par induction, permettent d'améliorer efficacement la dureté globale du matériau, mais il est souvent difficile d'obtenir un durcissement local précis. L'émergence de la trempe laser, grâce à ses avantages uniques, offre une solution novatrice pour le durcissement local et est largement utilisée dans la fabrication de pièces métalliques sur mesure et de moules d'injection.
Service à guichet unique, usine professionnelle de moulage par injection de plastique.
Technologie de durcissement localisé pour pièces métalliques — trempe laser
2026-01-04
trempe laser
La trempe laser est une technique de trempe qui utilise un laser pour chauffer la surface des métaux au-delà de leur point de transition de phase. Lors du refroidissement, l'austénite se transforme en martensite, durcissant ainsi la surface du matériau. Ce procédé offre des vitesses de chauffage et de refroidissement élevées, des cycles de traitement courts et ne nécessite aucun fluide de trempe externe. Il présente des avantages uniques tels qu'une faible déformation des pièces, un environnement de travail propre, l'absence de finition (comme la rectification) après traitement, et la possibilité de traiter des engrenages dont la taille n'est pas limitée par celle de l'équipement de traitement thermique.
La trempe laser présente une densité de puissance élevée, une vitesse de refroidissement rapide et ne nécessite aucun fluide de refroidissement tel que l'eau ou l'huile. C'est un procédé de trempe propre et rapide. Comparée aux procédés de trempe par induction, de trempe à la flamme et de cémentation, la trempe laser offre une couche durcie uniforme, une dureté élevée (généralement de 1 à 3 HRC supérieure à celle de la trempe par induction), une faible déformation de la pièce, un contrôle aisé de la profondeur et de la trajectoire de chauffe, ainsi qu'une automatisation facile. Contrairement à la trempe par induction, elle ne requiert pas la conception de bobines d'induction spécifiques aux différentes dimensions des pièces métalliques. De plus, le traitement de pièces métalliques de grande taille n'est plus limité par la taille du four, contrairement au traitement thermique chimique par cémentation. Par conséquent, elle remplace progressivement les procédés traditionnels tels que la trempe par induction et le traitement thermique chimique dans de nombreux secteurs industriels. L'absence quasi totale de déformation de la pièce avant et après la trempe laser est un atout majeur, la rendant particulièrement adaptée au traitement de surface de pièces métalliques sur mesure exigeant une grande précision.
L'épaisseur de la couche durcie au laser est généralement comprise entre 0,3 et 2,0 mm, selon la composition, les dimensions et la forme des pièces sur mesure, ainsi que les paramètres du procédé laser. La surface des dents des grandes roues dentées et le tourillon des grandes pièces d'arbre sont trempés, et la rugosité de surface reste pratiquement inchangée ; aucun usinage ultérieur n'est donc nécessaire pour répondre aux exigences des conditions de fonctionnement réelles.
La technologie de trempe laser est largement utilisée dans les industries de la mécanique, de la pétrochimie, du médical, de l'aérospatiale, de la fabrication de pièces automobiles, etc. Elle permet de renforcer la surface de divers rails de guidage, engrenages de grande taille, tourillons, parois internes de cylindres, moules, roues de friction, rouleaux et pièces de rouleaux. Les matériaux compatibles sont l'acier à moyenne et haute teneur en carbone et la fonte.
Les engrenages sont des pièces largement utilisées dans l'industrie de la construction mécanique. Afin d'améliorer leur capacité de charge, il est nécessaire de procéder à un durcissement superficiel. Cependant, les procédés de durcissement traditionnels, tels que les traitements chimiques de surface (carburation, nitruration, durcissement par induction et durcissement à la flamme), présentent deux inconvénients majeurs : une déformation importante après traitement thermique et la difficulté d'obtenir une couche durcie uniformément répartie sur le profil de la dent, ce qui affecte la durée de vie de l'engrenage.
Caractéristiques de l'extinction laser :
1. Les pièces métalliques trempées ne se déforment pas et le processus de cycle thermique de la trempe laser est rapide.
2. La rugosité de la surface des pièces personnalisées est quasiment intacte. Un fin revêtement protecteur anti-oxydation est appliqué.
3. La trempe laser ne provoque pas de fissures, et la trempe CNC est d'une précision quantitative.
4. Trempe CNC avec positionnement précis de la trempe locale, de la rainure et de la fente.
Dans les secteurs de l'automobile, de la mécanique et de l'aérospatiale, les pièces doivent souvent présenter une dureté et une résistance à l'usure élevées dans des zones spécifiques, tout en conservant leur ténacité dans d'autres. La précision de positionnement du traitement par trempe laser permet de répondre à ces exigences. En renforçant des zones spécifiques, les performances et la durée de vie des pièces sur mesure peuvent être considérablement améliorées sans affecter celles des autres parties.
5. La trempe laser est propre, efficace et ne nécessite pas de fluides de refroidissement tels que l'eau ou l'huile.
6. La dureté de trempe est supérieure à celle des méthodes conventionnelles, et la couche de trempe présente une structure fine ainsi qu'une bonne résistance et une bonne ténacité.
7. La trempe laser est un procédé de chauffage rapide et de refroidissement auto-entretenu. Elle ne nécessite ni isolation du four ni refroidissement par fluide caloporteur. C'est un procédé de traitement thermique non polluant, écologique et respectueux de l'environnement, permettant une trempe uniforme et aisée des grandes surfaces de moules.
8. En raison de la vitesse de chauffage laser rapide, de la petite zone affectée par la chaleur et du refroidissement par balayage de surface, c'est-à-dire du refroidissement local instantané, la déformation des pièces moulées par injection et des pièces usinées CNC est très faible.
9. En raison du faible angle de divergence du faisceau laser, celui-ci possède une bonne directivité et peut refroidir avec précision la surface du moule d'injection grâce au système de guide de lumière.
10. La profondeur de la couche durcie par trempe laser de surface est généralement de 0,3 à 1,5 mm.
Cas pratiques de trempe laser dans les applications industrielles
1. Fabrication de pièces automobiles
Dans les entreprises de fabrication de pièces automobiles, la technologie de trempe laser est utilisée pour améliorer la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue des segments de piston, des engrenages et d'autres composants clés du moteur.
(La dureté des cylindres de moteur en fonte trempée au laser passe de HB230 à HB680, et leur durée de vie est multipliée par 2 ou 3.)
2. Domaine aérospatial
Le secteur aérospatial impose des exigences extrêmement élevées en matière de performance des matériaux. La technologie de trempe laser est utilisée pour améliorer la dureté et la résistance à la corrosion de composants tels que les aubes de turbines et les paliers.
3. Usinage CNC de précision
En usinage CNC de précision, la technologie de trempe laser est utilisée pour améliorer les performances de coupe et la durée de vie des outils tels que les outils de coupe et les moules d'injection.
4. Fabrication de dispositifs médicaux
Dans la fabrication de dispositifs médicaux, la technologie de trempe laser est utilisée pour améliorer la dureté de surface et la biocompatibilité de produits tels que les lames chirurgicales et les implants.
Résumé:
(1) D'après les indicateurs de performance de la dureté de la surface des dents trempées au laser, de la profondeur de la couche durcie et de la résistance à la fatigue par piqûres, la trempe au laser peut complètement remplacer le processus de cémentation d'engrenage conventionnel.
(2) Le procédé de trempe au laser utilise un acier au carbone moyen ordinaire au lieu d'un acier de cémentation allié coûteux, ce qui réduit efficacement les coûts de production et produit de bons avantages économiques.
(3) La trempe laser résout le problème de déformation existant dans le processus de cémentation d'engrenages conventionnel, ce qui permet non seulement d'économiser le processus de rectification d'engrenages ultérieur, mais aussi d'améliorer le taux de rendement, réduisant ainsi davantage les coûts.
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