Laser

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18ème Congrès Français de Mécanique

Grenoble, 27-31 août 2007

Texturation de surface par laser sur un matériau hétérogène
Christophe Vincent1,2, Guy Monteil1, Thierry Barrière2 & Jean-Claude Gelin2
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Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques Laboratoire de Microanalyse des Surfaces 26 chemin de l’épitaphe 25000 Besançon 2 Institut FEMTO-ST Département MécaniqueAppliquée 24 chemin de l’épitaphe 25000 Besançon christophe.vincent@ens2m.fr

Résumé :
La texturation de surface fait partie des domaines d’application de la technologie laser. Elle s’applique pour le marquage à des fins de traçabilité de pièces par exemple ou pour l’amélioration des performances tribologiques de pièces en frottement lubrifié. Le but de cette étude est de montrer la faisabilitéd’une texturation de surface avec des répartitions et des formes prédéfinies et le contrôle de leur réalisation pratique. Pour pouvoir visualiser et caractériser ces striations, différentes méthodes ont été utilisées : la profilométrie tactile, la microscopie électronique à balayage et la mesure optique sans contact. Grâce à ces contrôles, l’usinage laser a pu être ajusté de manière à obtenir lastriation désirée ce qui se révèle être délicat dans un matériau hétérogène qui est dans notre cas de la fonte à graphite lamellaire. Pour améliorer l’état de surface, un polissage laser peut être réalisé en défocalisant le point d’impact du faisceau laser sur la matière.

Abstract :
The textured surface is a part of the applications of the laser technology. For instance, the laser marking of partsor the increasing of the tribologic performances of parts in lubricated friction. The aim of the study is to demonstrate the faisability of surface texturation with a define space distribution and cross sections and the characterization of their realization. To be able to observe and characterize the grooves, different methods have been used: roughness profilometry, scanning electron microscopyand non contacting optical measurements. Thanks to these characterizations, the laser engravement have been adjusted to achieve the desired striation which is difficult with a heterogeneous material as lamellar cast iron. To improve the roughness of the engraved surface, a laser polishing can be realized with a defocalization of the laser beam with respect to the surface.

Mots-clefs : striationlaser ; matériau hétérogène ; caractérisation 1 Introduction

Depuis la création du laser et même du maser dans les années 60, il n’y a pas que le laser en lui-même qui a évolué mais aussi ses champs d’application. En passant de l’étude optique, de la mesure dimensionnelle à la découpe, le laser a su tirer profit de ses avantages et inconvénients. L’application qui nous intéresse ici est latexturation de surface par laser. Celleci est aujourd’hui très étudiée pour les applications tribologiques, Pettersson (2005), d’où un usinage qui se fait préférentiellement sur un matériau qui a déjà de bonnes propriétés tribologiques. Dans cette étude, le matériau usiné est une fonte à graphite lamellaire.

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18ème Congrès Français de Mécanique

Grenoble, 27-31 août 2007

Généralement, latexturation de surface se traduit par la gravure de trous avec une répartition ordonnée, Ryk et al. (2002) et Voevodin et al. (2006). Dans cette étude, les trous sont remplacés par des stries avec diverses distribution et section. La caractérisation de ces gravures permet d’ajuster au mieux les paramètres de gravure laser. Cette caractérisation a dû évoluer et s’adapter aux différents problèmesrencontrés lors des mesures de contrôle de la géométrie des stries obtenues. 2 Texturation de surface

La texturation de surface est caractérisée par des stries avec des formes et des répartitions bien précises. Le déroulement de cet usinage est le même que pour un usinage sur une machine à commande numérique. Tout d’abord on réalise la programmation de la surface à réaliser au moyen de la CAO...
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