OFM - Modification de la surface

DUR

Durcissement

Dans le cas des aciers, l’énergie du faisceau d’électrons produit d’abord de l’austénite près de la surface, à partir de laquelle se forme ensuite de la martensite très dure en raison de l’auto-trempe extrêmement rapide lorsque la teneur en C est suffisante. La zone de durcissement n’est pas une couche de revêtement, mais elle passe progressivement dans le matériau de base inchangé.

Le durcissement par faisceau d’électrons peut également être combiné avec un procédé thermo-chimique exécuté préalablement, par ex. la nitruration..

Exemple : Extrait coupe transversale	Profile de durcissement de la surface jusqu'au matériau de base mesuré HV 0,3

Transformation

En cas de dosage approprié de l’apport d’énergie, on peut également transformer localement et de manière localisée des zones de surface. Le type et le degré de transformation dépendent des caractéristiques métallurgiques du matériau du composant. Pour les aciers, le revenu en est un exemple : si nécessaire, il peut également être utilisé dans le cas de surfaces durcies par EB, afin de limiter une dureté maximale donnée.

LIQUIDE

Texturation

L’action point par point du faisceau d’électrons fait fondre la surface dans les plus petites zones et forme des irrégularités lors de la solidification, telles que des alvéoles ou autres. Ces textures relativement simples peuvent alors par exemple conférer une adhérence prédéfinie à la surface, par ex. dans le cas de cylindres, etc.

Des modèles d’impact plus complexes avec la déviation rapide du faisceau (EBO Jump) entraînent une évaporation, un soulèvement et une redistribution ciblés du matériau. Il est ainsi possible de générer des structures complexes – taillées sur mesure pour des exigences précises.

Images de caractéristiques fabriquées grâce au procédé Surfi-Sculpt®, avec l’aimable autorisation de TWI Ltd.

Durcissement

Pour obtenir de grandes profondeurs de durcissement (quelques millimètres) dans des matériaux ferreux, il est possible de faire fondre localement la surface. Suite à l’auto-trempage, il en résulte une modification de la structure avec l’augmentation correspondante de la dureté, comme dans le cas de la martensite ou de la lédéburite.

En raison du processus de fusion, la surface de la pièce devient irrégulière 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 irrégularités trop importantes ne soient créées.

Transformation

Comme pour le durcissement en phase liquide pour les matériaux ferreux, il est possible d’obtenir des modifications structurelles locales dans la structure d’autres matériaux. Il est possible d’obtenir un affinage des grains, en particulier pour les matériaux en fonte avec leur structure typique à cristaux grossiers, ce qui entraîne des propriétés d’usure comparativement meilleures.

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 par faisceau d’électrons. 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, voire même alliées.

	carbures de tungstène enrobés
	carbures de tungstène fondus

Alliage

L’ajout d’autres matériaux, par exemple au moyen d’un fil ou d’une couche de revêtement, dans un processus de refusion EB, permet d’allier de manière définie la zone de surface traitée. Ceci permet une modification de caractéristique ciblée