Anwendungsgebiete

Avec la modification locale de surface (traitement de couche superficielle), il est possible de générer dans des zones sélectionnées sur la surface de composants métalliques des modifications de caractéristiques grâce à différents processus (durcissement, refusion, réalisation de contours, etc.). Grâce au faisceau d'électrons pouvant être commandé de manière précise, il est procédé - dans un délai très court - à l'amenage de la quantité exacte de chaleur qui est nécessaire pour le processus respectif. Seules les zones proches de la surface sont transformées (0,1 - 1 mm ; parfois plus), l'intérieur de la pièce n'est pas influencé. L'apport thermique minimal entraîne également une déformation minimale du composant.

Une caractéristique remarquable (outre la limitation locale susmentionnée) dans le cas de l'EB-OFM est l'absence de tout refroidissement supplémentaire ; l'évacuation de la chaleur vers l'intérieur du composant est suffisante.

Les possibilités d'application se situent pratiquement dans tous les domaines de la construction mécanique, de la construction automobile, de la technique médicale, de l'aéronautique et de l'aérospatiale, etc.

Axes NC traitement de surface

Axes NC dans le processus : rotation, foyer, déviation

51CrV traitement de surface

51CrV : 4 voies à cames ovales, profondeur de pénétration > 0,4 mm

Variantes de procédé

La modification de surface par faisceau d'électrons

Les possibilités de processus sont très nombreuses. Dans le diagramme qui suit, vous pouvez voir un classement des différentes modifications de surface EB. Il est important de distinguer entre les processus qui se déroulent durant la phase solide (donc sans aucune fusion de la surface qui peut même être rectifiée auparavant) et les processus qui se déroulent sur le flux de matière fondue situé à proximité de la surface et qui permettent ainsi des modifications de caractéristiques nettement plus importantes (qui nécessitent cependant la plupart du temps également une retouche).

durcissement diagramme

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OFM modification de la surface

DUR

Durcissement

Dans le cas des aciers, de l'austénite est créée dans un premier temps à proximité de la surface du fait de l'énergie EB ; à partir de cette austénite est formée - en cas de teneur en carbone en quantité suffisante- de la martensite très dure du fait de l'auto-trempage extrêmement rapide. La zone de durcissement n'est pas une couche de revêtement, mais elle passe progressivement dans le matériau de base inchangé.

Le durcissement EB peut également être combiné avec un procédé thermo-chimique exécuté préalablement, par exemple la nitruration.

Exemple : extrait coupe transversale Profil de durcissement de la surface jusqu'au
matériau de base mesuré DV 0,3
Profil de durcissement de la surface Profil de durcissement de la surface

Transformation

En cas de « dosage » approprié de l'apport d'énergie EB, on peut également transformer localement des zones de surface. Le type et le degré de transformation dépendent des caractéristiques métallurgiques du matériau du composant. Un exemple dans le cas des aciers est le recuit ; au besoin, il peut également être utilisé dans le cas de surfaces durcies par faisceau d'électrons, afin de limiter une dureté maximale prédéfinie.

LIQUIDE

Texturation

Grâce à l'action point par point du faisceau d'électrons, la surface est fondue dans des zones minimales ; lors de la rigidification, cela forme des aspérités (alvéoles ou similaires). Ces textures relativement simples confèrent par exemple une adhérence prédéfinie à la surface (par ex. dans le cas de cylindres, etc.).

Des motifs plus complexes (avec la déviation rapide du faisceau) entraînent une évaporation, un soulèvement et une redistribution ciblée du matériau, ce qui permet de générer des structures complexes – taillées sur mesure pour des exigences précises.

Texturation Texturation Texturation

Durcissement

Afin d'obtenir des profondeurs de durcissement élevées (quelques millimètres) dans des matériaux ferreux, il est possible de faire fondre localement la surface. Suite à l'auto-trempage intervient une modification de la structure (par ex. martensite ou lédéburite) avec l'augmentation correspondante de la dureté.

Du fait du processus de fusion, la surface du composant devient inégale et doit généralement être retouchée. L'utilisation de trames à bandes ou à points dans le processus EB permet d'éviter que de trop grandes zones connexes soient fondues et que des aspérités trop importantes ne soient générées.

durcissement 2 1

Transformation

De façon similaire au durcissement en phase liquide pour les matériaux ferreux, des modifications locales de la structure peuvent également être obtenues pour la structure d'autres matériaux. En particulier dans le cas de matériaux en fonte avec leur structure typique à cristaux grossiers, il est possible d'obtenir un affinage du grain tel que des caractéristiques d'usure relativement meilleures peuvent être obtenues.

transformation Exemple : alliage de piston Al-Si

à gauche : structure de fonte, à droite : structure de refusion EB (à la même échelle)

Alliage

Enrobage de matériaux durs

En particulier les matériaux durs peuvent être enrobés localement dans la surface d'un composant - afin d'augmenter leur résistance à l'usure - si cette surface fait l'objet d'une refusion avec l'EB. En cas d'apport d'énergie modéré, les particules dures demeurent en l'état dans la zone de refusion ; en cas d'apport d'énergie plus élevé, elles sont divisées et réparties finement ou même alliées.

enrobage 1 

enrobage 2 1

carbures de tungstène enrobés

enrobage 3 1

carbures de tungstène fondus

Alliage

Grâce à l'ajout d'autres matériaux (par ex. sous forme de fil ou de couche de revêtement) dans un procédé de refusion EB, la zone de surface traitée peut être alliée de façon prédéfinie. Ceci permet une modification de caractéristique ciblée.

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