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Quatre types de traitements de surface de métaux avec des lasers (avec neuf exemples)

authorIcon By Catherine Veilleux on May 14, 2024 topicIcon Nettoyage laser

Dans les industries automobiles et métallurgiques, les traitements de surface traditionnels, comme la gravure chimique, l’abrasion mécanique et le dépôt physique en phase vapeur (PVD) sont utilisés pour modifier les propriétés de surface des métaux.

Aujourd’hui, la technologie laser offre de meilleurs moyens de traiter les métaux et de respecter les exigences techniques avec une précision et une uniformité accrues.

Les traitements de surface au laser s’utilisent pour presque tous les types de métaux, y compris l’acier au carbone, la fonte, l’aluminium, le molybdène et le magnésium. Ils permettent d’éliminer les contaminants et les revêtements (nettoyage laser), de modifier la rugosité des surfaces (texturation par laser), de durcir les surfaces (durcissement laser) et d’ajouter des matériaux aux surfaces pour améliorer les propriétés de surface (placage au laser).
 

Table des matières

Quatre types de traitements de surface

Nettoyage laser de métaux

Le nettoyage laser est un traitement de surface qui élimine les revêtements et un grand nombre de contaminants sur les métaux.

  • Oxydes : les oxydes d’aluminium, de cuivre et d’acier inoxydable sont rapidement éliminés. L’élimination de la calamine prend plus de temps et ne fonctionne généralement pas. 
  • Revêtements : il est possible d’éliminer la peinture en poudre et les revêtements électrodéposés, métalliques, au phosphate et isolants. Les enduits lustrés et les revêtements épais sont plus difficiles à éliminer.
  • Contaminants : tous les types de contaminants peuvent être éliminés. Les contaminants les plus fréquents comprennent les électrolytes, les lubrifiants, l’huile, la graisse et la poussière.

Nettoyage laser sélectif de revêtements électrodéposés sur du métal

Nettoyage laser sélectif de revêtements électrodéposés.

Texturation par laser de métaux

La texturation par laser, également connue sous le nom de structuration par laser, est un traitement de surface complet pour les pièces métalliques. Elle nettoie, texture et modifie la composition chimique de la surface en une seule opération.

  • Nettoyage : élimine les revêtements et les contaminants de surface, en augmentant la force de capillarité de la surface.
  • Texturation par laser : grave la surface pour créer une texture et une rugosité qui facilitent l’imbrication mécanique.
  • Modifications chimiques : fournissent une quantité maîtrisée d’oxydes bénéfiques pour créer davantage de sites de collage.

Vue microscopique d’une surface métallique texturée au laser

Motif linéaire gravé dans la surface d’une pièce métallique.

La texturation par laser permet de préparer des métaux pour n’importe quel type d’enduit, joint ou adhésif. Par exemple, certains de nos clients l’emploient pour préparer des métaux pour le revêtement par projection thermique et pour le collage par adhésif.

Durcissement laser des métaux

Le durcissement laser, également connu sous le nom de traitement thermique au laser, est un traitement de surface utilisé pour améliorer les propriétés métalliques des composants métalliques, telles que la dureté, la résistance à l’usure et la résistance à la fatigue.

Le faisceau laser est dirigé sur la surface de la pièce, ce qui chauffe rapidement la couche en surface du métal. Par conséquent, le métal fond et refroidit rapidement. 

Ce chauffage rapide et ce refroidissement rapide altèrent la microstructure du métal, ce qui entraîne un durcissement de la couche de surface avec une amélioration des propriétés mécaniques. 

 

Durcissement de zones localisées d’un engrenage en acier

Durcissement de zones localisées d’un engrenage en acier pour améliorer la résistance à l’usure (source)

Placage au laser de métaux

Le placage au laser est comme l’impression 3D de métaux, mais avec un laser. Il s’agit d’un processus de dépôt de matériaux utilisé pour ajouter des couches épaisses ou fines de matériau sur une surface afin d’améliorer ses propriétés ou de réparer les zones endommagées.

Un faisceau laser est employé pour faire fondre une poudre ou un fil, en déposant des couches pouvant améliorer la résistance à la corrosion, la résistance à l’usure, etc.

 

Placage au laser de métaux

Neuf exemples de traitements de surface de métaux avec des lasers

1. Texturation par laser des batteries en acier nickelé

 

L’utilisation d’adhésifs dans les blocs-batteries de voitures électriques est de plus en plus courante, et ce afin de réduire le poids, améliorer la force porteuse et optimiser la gestion thermique. La texturation par laser est utilisée sur les cellules et les boîtiers de batterie pour améliorer la force des liaisons adhésives.

2. Texturation par laser des turbos en aluminium

 

Le revêtement par projection thermique est utilisé sur les boîtiers de turbines pour améliorer certaines propriétés, comme la résistance à la chaleur, la résistance à l’usure et la protection contre la corrosion. La texturation par laser avant le revêtement par projection thermique crée la microstructure idéale sur la surface du boîtier afin d’assurer des propriétés de liaison solides.

3. Nettoyage laser des boîtiers en aluminium

 

Des produits de scellement sont utilisés pour atteindre l’indice de protection élevé nécessaire dans les moteurs électriques. Avant d’appliquer le produit de scellement, le nettoyage laser élimine les oxydes et les contaminants pour assurer une liaison de haute qualité entre le produit de scellement et la surface en aluminium.

4. Décapage au laser de la peinture en poudre sur les fils en U en cuivre

 

Dans les moteurs électriques, les enroulements en épingle à cheveux sont recouverts d’une résine époxyde pour être isolés au sein du stator. Le nettoyage laser expose le cuivre nu avant la soudure pour garantir que l’époxy ne pénètre pas dans les soudures.

5. Décapage au laser des revêtements électrodéposés sur les supports de siège en acier

 

Le nettoyage laser élimine le revêtement électrodéposé des zones utilisées pour l’assemblage sur les supports de siège. Il expose l’acier nu pour garantir que le revêtement électrodéposé ne réduit pas l’adhésion lors de l’assemblage. Le processus montré dans la vidéo illustre parfaitement les capacités sélectives du nettoyage laser.

6. Élimination de l’oxyde au laser sur les bagues collectrices en cuivre

 

Le nettoyage laser élimine les oxydes de cuivre qui se forment sur les bagues collectrices. Cela améliore ainsi la conductivité électrique entre les bagues collectrices et les brosses afin d’optimiser les performances du moteur électrique.

7. Nettoyage laser de l’électrolyte sur de l’acier nickelé

 

L’électrolyte liquide peut se retrouver sur des composants importants des boîtiers de cellules, et causer des problèmes comme des courts-circuits ou une corrosion. Le nettoyage laser élimine l’électrolyte, qu’il soit liquide ou séché, ainsi que d’autres contaminants sur la surface des cellules de batteries.

8. Durcissement laser des espaceurs en acier

 

Le durcissement laser durcit des zones sélectives sur l’acier, augmentant ainsi sa durabilité.

9. Placage au laser de rondelles de guidage en acier

 

Le placage au laser répare les surfaces en acier en déposant de nouveaux matériaux.

Conclusion

Le nettoyage laser et la texturation par laser ont le potentiel d’augmenter la précision, la vitesse et la répétabilité des traitements de surface des métaux, tout en réduisant considérablement les coûts de fonctionnement. Si parler d’une application de nettoyage ou de texturation avec un expert en laser vous intéresse, contactez-nous dès aujourd’hui.

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Catherine Veilleux

Catherine holds a bachelor’s degree in Engineering Physics and a master's degree in Physics. She completed her master’s in partnership with Laserax to develop industrial solutions for the laser texturing of metallic surfaces. She is now the Applications Lab Supervisor at Laserax, where she oversees the team that tests and optimizes laser processes for clients.