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Système de revêtement laser à plateforme multi-axes
Aperçu de la technologie de revêtement laser
Le revêtement laser est un procédé avancé de fabrication additive et de renforcement de surfaces métalliques. Un laser à fibre à haute énergie fait fondre à la fois la poudre métallique et la fine couche superficielle du substrat de la pièce. Après refroidissement rapide, un revêtement de surfaçage à hautes performances, lié métallurgiquement, se forme. Ce procédé permet le renforcement de surface et la restauration dimensionnelle des composants usés, améliorant ainsi la résistance à l’usure, à la corrosion, aux hautes températures et à l’oxydation des pièces. Comparé aux procédés conventionnels tels que le placage électrolytique et le soudage d’apport, il présente une faible entrée de chaleur, une déformation minimale du substrat et une forte adhérence du revêtement, avec une faible tolérance d’usinage ultérieure. Il constitue une solution de reconditionnement écologique pour les industries minière, énergétique, pétrochimique, navale et métallurgique, notamment pour le reconditionnement de pièces, la réparation de moules et le renforcement des arbres et rouleaux.
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Configuration des équipements principaux
| Sous-système | Nom du composant | Description de la configuration |
|---|---|---|
| Unité génératrice laser | Laser à fibre | laser à fibre de 3000 W ; longueur d’onde de 1080 ± 10 nm ; réglage de la puissance de 10 à 100 % ; diamètre du cœur de la fibre de 600 μm, longueur de la fibre de 20 m, interface LOE ; sortie de puissance stable à court et à long terme |
| Unité de traitement optique | Tête de Dépôt Laser | Tête coaxiale d’alimentation en poudre avec gainage, puissance maximale supportée de 4 kW ; collimation de 100 mm, distance focale de 250 mm ; plage de réglage de la collimation et de la focalisation de 0 à 20 mm ; taille de convergence de la poudre ≤ 2,5 mm, interface fibre LOE |
| Unité d’alimentation en poudre | Distributeur de poudre à deux trémies | alimentation électrique CA 220 V ; granulométrie de poudre applicable de 20 à 200 μm ; vitesse de rotation sans étape de 0 à 20 tr/min ; précision de répétition de l’alimentation en poudre < ±2 % ; commande PLC autonome ; azote ou argon comme gaz vecteur et gaz de protection |
| Unité de refroidissement | Chillers à eau industriels | Puissance nominale de 2,71 kW ; précision du contrôle de température de ±0,5 °C ; capacité du réservoir d’eau de 16 L ; refroidissement par circulation pour le laser et la tête de revêtement |
| Unité de commande | Système de contrôle intégré | Commande industrielle basée sur API pour la verrouillage des circuits laser, d’alimentation en poudre et de gaz ; raccordement de signaux avec une plateforme de mouvement multi-axes externe ; stockage des paramètres de procédé et surveillance de l’état des alarmes |
| Kit d'accessoires | Kit de pièces de rechange | Lentilles de protection, lunettes de sécurité laser, canalisations complètes gaz-eau et raccords |
Spécifications de performance de l’équipement
| Élément | Spécification |
|---|---|
| Modèle | Système de revêtement laser à plateforme multi-axes |
| Procédé | Revêtement laser (durcissement laser extensible) |
| Puissance de sortie laser nominale | 3000 W |
| Longueur d'onde du laser | 1080±10 nm |
| Mécanisme de mouvement | Interface avec la plateforme multi-axes existante du client (liaison 3 à 5 axes) |
| Débit d’alimentation en poudre | 1‑150 g/min |
| Précision de répétition de l’alimentation en poudre | ＜±2% |
| Granularité de la poudre applicable | 20‑200 μm |
| Alimentation électrique totale | triphasé 380 V, 50 Hz, 60 A |
| Mode de refroidissement | Refroidissement par circulation d'eau |
| Gaz de protection / gaz porteur | Argon, azote, pression d’alimentation ≥0,5 MPa |
| Puissance maximale tolérée par la tête de revêtement | 4 KW |
| Diamètre du point de convergence de la poudre | ≤2,5 mm |
| Protocole de communication | EtherCAT / Modbus pris en charge pour l’interfaçage avec un système de mouvement externe |
| Matériaux en poudre applicables | Poudres d’alliage à base de fer, à base de nickel, à base de cobalt et à base de cuivre |
Opération et maintenance
Spécifications d'exploitation
- Exigences relatives à l’environnement sur site : Installer l’unité laser dans une pièce climatisée indépendante. Assurer une alimentation en gaz stable, avec une pression ≥ 0,5 MPa, dans l’atelier. Équiper la zone de travail de barrières de sécurité laser et de lunettes de protection. Assurer une mise à la terre fiable de l’équipement, conforme aux normes électriques.
- Règlements relatifs à la sécurité laser : Il s’agit d’un dispositif laser de classe 4. Ne jamais regarder directement ou indirectement le faisceau laser. Ne pas démonter les ensembles de protection de la tête de revêtement pendant le fonctionnement. Les opérateurs doivent porter des lunettes de protection laser adaptées à la longueur d’onde.
- Manutention des poudres et des gaz : Éviter la dispersion de poussières métalliques ; porter des équipements de protection antipoussières pendant l’opération. Vérifier régulièrement les canalisations de gaz inerte (argon / azote) afin de détecter toute fuite. Éliminer les poudres usées en tant que déchets industriels dangereux, conformément à la réglementation en vigueur.
- Procédure de démarrage et de traitement : Allumer d’abord le refroidisseur d’eau et vérifier que la température de l’eau se situe dans la plage requise. Vérifier la pression du circuit gazeux et le niveau de matériau dans l’alimentateur à poudre. Confirmer la communication avec la plateforme de mouvement multi-axes externe. Activer le gaz de protection avant l’émission du laser. Arrêter d’abord le laser à la fin de la tâche, maintenir l’alimentation en gaz pendant la période de délai, puis couper l’alimentation de chaque unité séquentiellement.
- Remarques sur le procédé : Effectuer un revêtement d’essai sur un échantillon-test avant la production officielle afin de vérifier l’état du bain de fusion et la stabilité de l’alimentation en poudre. Réagir rapidement aux alarmes du système ; déclencher l’arrêt d’urgence en cas d’anomalie, puis diagnostiquer et résoudre le problème avant de reprendre la production.
Maintenance de routine
- Entretien des composants optiques : Ne jamais toucher la lentille de protection ou la lentille de collimation avec les mains nues. Inspecter régulièrement les lentilles de protection et remplacer sans délai celles qui sont brûlées ou contaminées. Les lentilles et les buses de la tête de revêtement sont des consommables ; nettoyer régulièrement les projections de poudre. Seuls les professionnels qualifiés sont autorisés à démonter les composants optiques internes de la tête de revêtement.
- Entretien du système d’alimentation en poudre nettoyer les résidus de poudre à l’intérieur des trémies et des conduites après chaque lot afin d’éviter l’agglomération et les obstructions dues à l’humidité. Étalonner périodiquement la vitesse de rotation et le débit d’alimentation en poudre pour garantir la précision de l’alimentation.
- Entretien du groupe frigorifique à eau vérifier régulièrement le niveau et la qualité de l’eau de refroidissement ; remplacer l’eau de refroidissement et nettoyer les filtres selon le calendrier prévu. Contrôler les raccords du circuit d’eau pour détecter toute fuite, afin d’assurer une dissipation thermique suffisante pour le laser et la tête de revêtement.
- Entretien du système gaz/électrique vérifier les raccords des tuyaux à gaz et les électrovannes pour détecter toute fuite d’air ; contrôler les bornes afin de repérer tout raccordement desserré. Conserver les journaux de fonctionnement et les enregistrements d’alarmes pour faciliter le diagnostic des pannes.
- Pièces détachées et service après-vente conserver en stock des consommables tels que les lentilles de protection, les buses d’alimentation en poudre et les joints d’étanchéité. Contacter les ingénieurs du fabricant en cas de panne du système de commande ou de la source laser ; la désassemblage par l’utilisateur n’est pas recommandé.
