Laserhärtung
Erhöhen Sie die Verschleißfestigkeit, um eine längere Lebensdauer der Werkzeuge, höhere Produktivität und Qualität zu erreichen.
Laserhärtung - moderne & effiziente Oberflächenwärmebehandlung
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.
Laserhärten und seine Vorteile
Abriebfestigkeit
Der wichtigste Vorteil des Laserhärtens ist die Verbesserung der Verschleißfestigkeit. Dadurch wird der abrasive Verschleiß in hohem Maße reduziert.
Höhere Härte
Lasergehärtete Oberflächen weisen eine höhere Härte auf als das Abrasivmedium, wobei der adhäsive Verschleiß auch durch eine Verringerung des Reibungskoeffizienten beeinflusst werden kann.
Verbesserung der Ermüdung der Oberflächeneigenschaften
Darüber hinaus kann das Laserhärten die Ermüdungseigenschaften von Oberflächen durch eine Erhöhung der Druckspannung verbessern, wodurch die Tragfähigkeit auf ein höheres Niveau als die angewandte Hertz'sche Spannung verschoben wird.
Wie funktioniert das Laserhärten?
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.
Begriffe im Zusammenhang mit dem Laserhärten
Dünne Beschichtungen haben normalerweise eine weitaus höhere Härte als das Substratmaterial. Um diese Härte zu messen ist ein spezieller Härtetest notwendig, der nur die Schicht misst. Der standardmässig angewendete Härtetest ist der nach der Vickers Methode (Nano Indentation Test), wobei ein 4- oder 3-seitiger pyramidenförmiger Diamant mit einer Normbelastung von bis zu 20 mN in die Schicht eingedrückt wird.
Die Haftung von Beschichtungen wird vorzugsweise durch den Rockwell Eindrucktest ermittelt. Dabei wird ein Diamant mit einem Spitzenradius von 200 µm und einem Konuswinkel von 120° mit einer Normbelastung (typischerweise 150 kg) eingedrückt. Das Bild des Kraters wird anschließend auf Ausbildung des Rissnetzwerkes und der Ausbrüche hin analysiert. Diese semi-quantitative Analyse ergibt eine Klassifizierung von HF1 bis HF6. Der Haftungstest wird nach VDI 3198 durchgeführt.
Der Reibungskoeffizient ist durch zahlreiche Faktoren definiert und kann dadurch mit verschiedenen Mitteln gemessen werden. Im allgemeinen wird er im Tribometertest ohne Schmierung (trocken) in normaler Atmosphäre und gegen eine unbeschichtete Stahlplatte gemessen.
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