Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Das Laserumschmelzen von Stahloberflächen ist ein attraktives Verfahren, um die Verschleißbeständigkeit, die Härte, oder die Korrosionsbeständigkeit von Oberflächen zu verbessern. Es ermöglicht, beschädigte Oberflächen zu reparieren oder gezielt Material aufzutragen. Diese Vorzüge machen das Laserumschmelzen interessant für Anwendungen in der Werkzeug- und Formenbauindustrie oder im Maschinenbau. Die werkstofftechnologischen Herausforderungen sind, die komplexen Wechselwirkungen zwischen Prozessparametern und den resultierenden Materialeigenschaften zu verstehen und einzustellen:
1. Die präzise Steuerung von Laserintensität, -geschwindigkeit und -fokussierung zum Erreichen der gewünschten Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften.
2. Die Beherrschung der Eigenspannungen und der Gefügeentwicklung durch die schnelle Temperaturänderung.
3. Die Berücksichtigung von Wechselwirkungen zwischen Laserprozessen und bestehenden Wärmebehandlungen.
4. Die Sicherstellung der Materialhomogenität der umgeschmolzenen Schicht über die gesamte Oberfläche.
5. Die Gewährleitung der gewünschten Oberflächenrauheit und -beschaffenheit
Um diese komplexen Vorgänge präzise zu steuern und um vorteilhafte Eigenschaften wie erhöhte Härte und verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschleiß zu erzielen, müssen
- die relevanten Prozessparameter identifiziert werden,
- die Mikrostruktur und die Eigenschaften der laserumgeschmolzenen Oberflächen umfassend charakterisiert werden,
- die Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen hergestellt werden,
- spezifische Anpassungen der Prozessparameter abgeleitet werden, um die gewünschten Materialeigenschaften zu optimieren.