Contribution au controle en temps reel des procedes metallurgiques par faisceau laser de puissance. : Application au durcissement superficiel en phase solide

= Contribution to real time control of metallical processes by high power laser beam : Application to surface martensitic transformation hardening.

• Auteur / Autrice : Jean-Francois Coutouly
• Direction : Jacques Merlin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Matériaux
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA ; 1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Absorption

Métaux -- Trempe

Optimisation globale

Commande en temps réel

Lasers à gaz

Résumé

Dans le cadre d'une action visant à l'amélioration des procédés metallurgiques par faisceau laser, nous nous sommes engagés dans l'étude e la réalisation de systèmes de contrôles en temps réel adaptés aux opérations de traitements de surface en phase solide. Trois points principaux ont été abordés: - Le contrôle de la répartition énergétique du faisceau laser est réalisé par un analyseur de type LBA. Cet appareil a été considérablement amélioré grâce à la mise en place d'un système d'acquisitions automatiques et la réalisation d'un logiciel de corrections. Une exploitation quantitative des signaux a été réalisée: reconstitution de la répartition d'énergie réelle, calcul de la puissance globale transportée, suivi précis de ''l'erreur de pointage''. - Une chaîne d'asservissement de la puissance globale du faisceau a été réalisée ce qui permet de réduire les dérives inhérentes aux fortes puissances. - Des éléments visant à aboutir à une régulation de température ont été apportés le problème de l'évolution de l'émissivité au cours d'une trempe sur acier XC 55 a été élucidé, ce qui autorise désormais une meilleure utilisation des outils de mesure thermographiques. Parallèlement les variations d'absorptivité ont été quantifiées ce qui permet d' envisager l'utilisation de modèles thermiques prévisionnels efficaces et compatibles avec les exigences du temps réel.

This thesis resents a study about improvements of laser material processes. - The real time control of the energy distribution into a high power lase beam. This point is achieved by the means of a 11laser beam analyser'' (LBA). This device has been considerably improved by the means of: (i) a well centering methodology, (ii) a signal acquisitions system (INTEL 320 computer). , (iii) a software able to correct the LBA output signals, which calculate by an integration the beam global power and which permit to follow the beam centre position into space. - A regulation of beam global power has been achieved: it permits to reduce the power drifts. - To reach the objective of a temperature regulation, we have shown that during martensitic hardening treatment using high power beam some changes in surface may occur in absorptivity and emissivity. We have shown that emissivity and absorptivity decrease when the temperature increases. The estimated actual temperature is found to lie between value given by thermography and the one calculated by a classical numerical thermal model. Now, these results permit to use with efficiency, thermographic measurement devices and thermal models.