Le grenaillage laser est un processus de travail des métaux dans lequel les impulsions d’un laser sont dirigées sur la surface d’un objet métallique pour améliorer ses propriétés mécaniques. C’est similaire au grenaillage, qui utilise de très petites billes de métal ou de céramique pour bombarder la surface d’un objet métallique. La résistance à la corrosion, la résistance à la fatigue, les contraintes résiduelles et la résistance à l’usure d’un article métallique peuvent généralement être améliorées par grenaillage au laser.
Avant le traitement, un composant est préparé pour le grenaillage laser par l’application de deux overlays. Tout d’abord, une superposition opaque au laser est appliquée, puis une couche transparente au laser est appliquée. Le laser est dirigé à travers le revêtement transparent mais ne peut pas traverser le revêtement opaque.
À ce stade, l’énergie du laser vaporise une couche de ce revêtement. La vapeur reste piégée entre le revêtement transparent et la surface du composant. Comme cette vapeur absorbe plus d’énergie du laser, elle se réchauffe et se dilate rapidement dans le petit espace où elle est piégée. La pression augmente rapidement dans cette zone et provoque la propagation d’une onde de choc dans le composant. L’onde de choc plutôt que la chaleur de la vapeur provoque des modifications des propriétés du matériau, de sorte que le processus de grenaillage laser est mécanique plutôt que thermique.
Ce processus est similaire au grenaillage, qui utilise de petites billes en céramique ou en métal, appelées grenailles, pour créer de nombreuses empreintes qui se chevauchent sur la surface d’un composant métallique. De telles indentations forment une couche de surface très résistante aux modes de défaillance mécanique tels que la fissuration, la corrosion et la fatigue. Le grenaillage laser a des résultats similaires mais remplace les impacts répétitifs sur le métal de la grenaille par des impulsions lumineuses d’un laser à haute énergie.
De nombreux métaux et alliages peuvent être travaillés par grenaillage laser. Ceux-ci incluent des matériaux tels que les aciers et la fonte, les alliages d’aluminium et de titane, etc. Les propriétés mécaniques améliorées de ces matériaux font du grenaillage au laser une technique souhaitable pour une application dans la fabrication de pièces à coût élevé ou lorsque la résistance à la fatigue est critique.
Les applications qui peuvent utiliser des pièces martelées au laser comprennent des composants critiques en fatigue dans la construction automobile ou aéronautique. Les composants difficiles à transporter et à entretenir tels que les grandes pales d’éoliennes peuvent également être améliorés avec ce processus pour maximiser la durée de vie. Les implants de hanche, qu’il est préférable de remplacer le moins souvent possible en raison des risques de la chirurgie, peuvent être soumis à ce processus pour prolonger la durée de vie.
Les composants grenaillés au laser peuvent également être rendus plus minces et plus légers en raison de leurs caractéristiques mécaniques améliorées. Cela permet d’économiser sur les coûts des matériaux dans le processus de fabrication. Il peut également réduire les coûts en raison des besoins énergétiques inférieurs lors de l’utilisation de véhicules ou d’autres machines.