Was ist Laseroberflächenhärtung?
Bei der Laseroberflächenhärtung wird ein Material mit einem Laser über seinen Phasenübergangspunkt erhitzt, wodurch Austenit in Martensit umgewandelt und das Oberflächenmaterial verstärkt wird.
Vorteile der Laser-Oberflächenhärtung
Laserhärten hat eine hohe Leistungsdichte, eine schnelle Abkühlgeschwindigkeit und erfordert keine Kühlmittel wie Wasser oder Öl. Es ist ein sauberer und schneller Härtungsprozess. Im Vergleich zu Induktionshärten, Flammhärten und Aufkohlungshärten weist Laserhärten eine gleichmäßige Härteschicht, eine hohe Härte (im Allgemeinen 1-3 HRC höher als Induktionsabschrecken), eine geringe Werkstückverformung, eine einfache Steuerung der Heizschichttiefe und der Heizbahn sowie eine einfache Automatisierung auf. Es ist nicht wie beim Induktionshärten die Konstruktion entsprechender Induktionsspulen entsprechend unterschiedlicher Teilegrößen erforderlich, und die Verarbeitung großer Teile muss während chemischer Wärmebehandlungen wie Aufkohlungshärten nicht durch die Ofengröße begrenzt werden. Daher werden traditionelle Prozesse wie Induktionshärten und chemische Wärmebehandlung in vielen Industriebereichen nach und nach ersetzt. Besonders wichtig ist, dass die Verformung des Werkstücks vor und nach dem Laserhärten nahezu vernachlässigbar sein kann, was es besonders für die Oberflächenbehandlung hochpräziser Teile geeignet macht.
Im Vergleich zu anderen Oberflächenwärmebehandlungstechnologien wie Hochfrequenzhärten, Aufkohlen, Nitrieren usw. bietet das Laseroberflächenhärten einzigartige Vorteile:
1. Der Härtungsprozess ist steuerbar: Er kann durch mathematische Modellierung in eine Härtungsbahn importiert werden, und die Härtungstemperatur und -qualität können in einem geschlossenen Regelkreis präzise gesteuert werden. Die Laserhärtung kann auf große und komplexe gekrümmte Werkstücke wie Formen, Wellen und Innenlöcher von Werkstücken angewendet werden.
2. Lokale Auswahlverarbeitung: Präzise Kontrolle der Position, Fläche, Härte und Gleichmäßigkeit der Festigkeit der gehärteten Schicht.
3. Hervorragende Oberflächenleistung: Die gehärtete Mikrostruktur weist extrem feine martensitische Körner, eine hohe Versetzungsdichte und eine deutlich verbesserte Oberflächenverschleißfestigkeit und Adhäsionsbeständigkeit auf.
4. Kleine Wärmeeinflusszone: Bei der Laseroberflächenhärtung wird es extrem heiß und kühlt schnell ab, sodass der Härtungsprozess in sehr kurzer Zeit mit geringer Härtungsspannung und Verformung abgeschlossen ist.
5. Hohe Härte: Die Härte der gehärteten Schicht ist höher als die der herkömmlichen Härtung und die Verschleißfestigkeit ist doppelt so hoch.
Anwendungen der Laseroberflächenhärtung
Laserhärten wird erfolgreich zur Oberflächenverstärkung empfindlicher Teile in der Metallurgie, im Maschinenbau und in der Petrochemie eingesetzt, insbesondere zur Verbesserung der Lebensdauer empfindlicher Teile wie Rollen, Führungen, Zahnräder und Schneidkanten. Die Wirkung ist signifikant und es wurden erhebliche wirtschaftliche und soziale Vorteile erzielt. In den letzten Jahren wird auch die Oberflächenverstärkung von Komponenten wie Formen und Zahnrädern zunehmend eingesetzt.
Zahnräder sind in der Maschinenbauindustrie weit verbreitete Komponenten. Um die Tragfähigkeit von Zahnrädern zu verbessern, ist eine Oberflächenhärtung erforderlich. Herkömmliche Zahnradhärtungsverfahren wie chemische Oberflächenbehandlungen wie Aufkohlen und Nitrieren sowie Induktionsoberflächenhärtung und Flammoberflächenhärtung weisen jedoch zwei Hauptprobleme auf: große Verformungen nach der Wärmebehandlung und Schwierigkeiten beim Erhalten einer gleichmäßig verteilten Härteschicht entlang des Zahnprofils, was sich auf die Lebensdauer der Zahnräder auswirkt.
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