Technologie der Laserhärtung

Die Laserhärtung bietet viele Vorteile gegenüber konventionellen Wärmebehandlungsmethoden - die ökonomischen Aspekte beinhalten hohen Durchsatz, Reproduzierbarkeit und Produktqualität. Bei vielen Anwendungen bieten lokale Behandlungen und minimale Wärmeeinbringung deutlich geringeren thermischen Verzug, und schnelle Abkühlraten resultieren in einem feinen Mikrogefüge.

Laser Oberflächenbehandlungen können in Umwandlung in der festen Phase und in Schmelzprozesse unterteilt werden. Die Umwandlungen in der festen Phase beinhalten martensitische Härtung, Tempern und Schockhärten. Schmelzprozesse umfassen das Umschmelzen, Legieren, Beschichten und Dispergieren.

Der am weitesten verbreitete Prozess ist das martensitische Umwandlungshärten und wird bei Kohlenstoffstählen und Gusseisen eingesetzt.

Durch die gute Fokussierbarkeit der Laserstrahlung können lokale Aufheizraten von bis zu 1000 K/s erreicht werden, wodurch sich beim Umwandlungshärten eine oberflächennahe Austenitisierungszone bildet. Durch eine rasche Wärmeableitung in das Grundmaterial findet dann infolge Martensitbildung eine Oberflächenhärtung statt. Von daher ist es wichtig, dass der Stahl in einem geeigneten (vergüteten) Zustand vorliegt und dass die Prozessparameter sorgfältig ausgewählt werden.

Eine Laserhärtung erfolgt für gewöhnlich weit entfernt vom thermodynamischen Gleichgewicht, ermöglicht dadurch aber wesentlich höhere Aufhärtungen. Abrasivverschleiß kann somit effizient verhindert werden. Adhäsivverschleiß dagegen lässt sich durch Absenkung der Reibung reduzieren. Dadurch, dass Laserhärtungen Druckeigenspannungen in der Oberfläche erzeugen, werden auch Tragfähigkeit, Biegewechselfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit erhöht und sorgen dadurch für eine deutlich längere Lebensdauer der Bauteile.