Endurecimiento y revenido superficial mediante un haz láser oscilante

Abstract

[Resumo] A industria demanda cada vez máis solucións tecnolóxicas que permitan diversificar e personalizar os seus produtos. A tecnoloxía láser, dadas as súas calidades, é unha ferramenta ideal para o tratamento personalizado de superficies, sobre todo, pola flexibilidade que ofrece, grazas á posibilidade de conformar ou distribuír a enerxía do feixe de forma localizada e eficiente. Neste traballo preséntase un estudo dos procesos de endurecemento e de revenido superficial mediante un feixe láser oscilante, conformado por medio dun escáner de espellos galvanométricos de alta dinámica e xerado por un láser de diodos de onda continua. O estudo céntrase, por unha banda, en determinar a influencia do parámetro de frecuencia de oscilación durante o proceso de endurecemento superficial do aceiro 42CrMo4. Doutra banda, investígase o efecto do proceso de revenido superficial realizado sobre unha rexión do material previamente endurecida pola mesma fonte láser, sobre a temperatura, microestructura, estado tensional e dureza do aceiro tratado. Finalmente, proponse unha estratexia particular de conformado, para obter un deseño optimizado de distribución de enerxía láser equivalente, capaz de endurecer e revenir de forma simultánea a superficie do material, sen necesidade de realizar ambos os procesos por separado.

[Abstract] Industry is increasingly demanding technological solutions for diversifying and customising its products. Laser technology, given its attributes, is an ideal tool for the personalised treatment of surfaces, above all, due to the flexibility it offers, thanks to the possibility of shaping or distributing the beam energy in a localised and efficient way. This work presents a study of the surface hardening and tempering processes using an oscillating laser beam, shaped by means of a high-dynamic galvanometric mirror scanner and generated by a continuous wave diode laser. The study focuses on the one hand, on determining the influence of the oscillation frequency parameter during the surface hardening process of 42CrMo4 steel. On the other hand, the effect of the surface tempering process, carried out on a region of the material previously hardened by the same laser source, on the temperature, microstructure, stress state and hardness of the treated steel, is investigated. Finally, a particular shaping strategy is proposed to obtain an optimised design of equivalent laser energy distribution, capable of simultaneously hardening and tempering the surface of the material, without the need to perform both processes separately.

[Resumen] La industria demanda cada vez más soluciones tecnológicas que permitan diversificar y personalizar sus productos. La tecnología láser, dadas sus cualidades, es una herramienta ideal para el tratamiento personalizado de superficies, sobre todo, por la flexibilidad que ofrece, gracias a la posibilidad de conformar o distribuir la energía del haz de forma localizada y eficiente. En este trabajo se presenta un estudio de los procesos de endurecimiento y de revenido superficial mediante un haz láser oscilante, conformado por medio de un escáner de espejos galvanométricos de alta dinámica y generado por un láser de diodos de onda continua. El estudio se centra, por un lado, en determinar la influencia del parámetro de frecuencia de oscilación durante el proceso de endurecimiento superficial del acero 42CrMo4. Por otro lado, se investiga el efecto del proceso de revenido superficial realizado sobre una región del material previamente endurecida por la misma fuente láser, sobre la temperatura, microestructura, estado tensional y dureza del acero tratado. Finalmente, se propone una estrategia particular de conformado, para obtener un diseño optimizado de distribución de energía láser equivalente, capaz de endurecer y revenir de forma simultánea la superficie del material, sin necesidad de realizar ambos procesos por separado.