Influence de la dynamique thermique en vol de la poudre métallique sur le processus de dépôt d'énergie dirigée

Au cours du processus de dépôt d'énergie dirigée par laser (LDED), la dynamique thermique en vol des poudres métalliques entraîne la formation de sous-produits néfastes tels que des fumées, des flammes et des vapeurs métalliques. Dans ce travail, nous utilisons une caméra à haute vitesse pour étudier les changements thermiques nuancés des poudres, en examinant comment les débits de gaz et les puissances de faisceau laser les influencent. Nous identifions des étapes distinctes dans le parcours de la poudre : chauffage, fusion et vaporisation, flambée, traînage et chute accélérée. Notamment, ces dernières étapes affectent négativement à la fois l'environnement de traitement et la qualité de surface. Le contrôle du débit de gaz et de la puissance du faisceau laser dicte la trajectoire, la durée et l'intensité du traînage. De plus, l'irradiation laser accélère la vitesse de chute des particules de 6,8 à 22,8 % par rapport à celles non irradiées. Des puissances de faisceau laser plus élevées augmentent la propulsion induite par vaporisation, culminant en une augmentation des vitesses des particules. Des débits de gaz optimaux améliorent la qualité de surface en minimisant considérablement les projections à haute température. À travers ce travail, les comportements dynamiques thermiques en vol des particules métalliques et leur impact sur le traitement LDED sont expliqués.