LASERHÄRTEN

Das Laserhärten ist ein Verfahren, mit dem das Verschleißverhalten von Bauteilen gezielt beeinflusst werden kann.

Beim Laserhärten – auch Randschichthärten genannt –wird der Laserstrahl mit einstellbarer Brennfleckgröße durch einen Roboter über die zu härtenden Flächen geführt. Der Energieeintrag des Lasers erfolgt direkt auf die Werkstückoberfläche. Diese Randschicht wird dann in sehr kurzer Zeit und lokal begrenzt auf die nötige Härtetemperatur erwärmt. Die integrierte Temperaturmessung in der Strahlgeometrie sorgt für eine gleichmäßige Wärmeeinbringung. Die Wechselwirkungszeit des Laserstrahls mit der Oberfläche bestimmt die Einhärtetiefe.

Wie funktioniert Laserhärten?

Mit dem fokussierten Laserstrahl wird der zu härtende Bereich sehr schnell auf die erforderliche Umwandlungstemperatur erwärmt und anschließend durch das kalte Bauteilvolumen abgeschreckt. Der Materialverzug wird erheblich verringert, durch die hohe Geschwindigkeit der Wärmeeinbringung bei nahezu gleichzeitiger Selbstabschreckung. Man kann daher von verzugsarmer bis verzugsfreier Wärmebehandlung sprechen. Die Kohlenstoffatome verändern ihre Position im Metallgitter bedingt durch die hohe Temperatur. Dieses Verhalten ist gewünscht und wird Austenitisierung genannt.

Das schnelle Abkühlen verhindert, dass das Metallgitter sich in die Ausgangsform zurückbildet. Es entsteht Martensit (ein sehr hartes Metallgefüge, das unter dem Mikroskop sehr fein erscheint) was zu einer Steigerung der Materialhärte führt.

Gerade bei Großwerkzeugen aus der Umformtechnik ist das Laserhärten ein sehr kostengünstiges und extrem schnelles Verfahren zur Randschichthärtung, da es die partielle Härtung von ausgewählten, beanspruchten Funktionsflächen auf der Werkstückoberfläche ermöglicht.

Dabei entsteht eine regional harte Oberfläche mit zähem Kern und unbeeinflussten Bereichen in unmittelbarer Nachbarschaft. Die Zähigkeit des Grundwerkstoffs bleibt erhalten. Spurbreiten - je nach Laserleistung und System – von 1 bis ca. 100 mm sind möglich. Die erreichbare Einhärtetiefe beträgt ca. 0,6 – 0,8 mm und kann bei manchen Werkstoffen auf bis zu 2 mm erhöht werden.

Die Vorteile des Laserhärtens lassen sich wie folgt zusammenfassen:

  • Verschleißbeanspruchte Zonen können konturgenau und präzise gehärtet werden
  • Harte Randzone, zäher Kern
  • Rasche Abkühlung durch Selbstabschreckung
  • Keine Kühlmedien erforderlich
  • Verzugsarm
  • Verringerung oder gar Einsparung der Nacharbeit durch Formierung der Härtespur mittels Schutzgas
  • Härtespuren an Schnittkanten, Führungsbahnen, Nuten und Freiformflächen
    mit kontinuierlichen Geometrieübergängen möglich
  • Härten an atmosphärischer Umgebung ohne Verwendung von Schutzgas möglich
Vorteile

Beim Einsatz eines mobilen Laserhärteroboters muss das Werkstück nicht ausgebaut werden
und kann vor Ort bearbeitet werden, das bedeutet eine enorme Zeitersparnis.

Weitere Vorteile des mobilen und flexiblen Laserhärten:

  • Kein Transport der Bauteile, Presswerkzeuge und Formen erforderlich
  • Der Prozess ist unabhängig von der Größe der jeweiligen Bauteile, Presswerkzeuge und Formen
  • Entfall der Kosten für Verpackung, Transport und Transportversicherung der Bauteile
  • Vermeidung von möglichen Transportschäden
  • Das Werkstück muss nicht zwingend ausgebaut werden
  • Der Kunde des Dienstleisters kann den Prozess direkt begleiten
  • Die Abnahme und Qualitätskontrolle kann direkt nach Abschluss des Prozesses vorgenommen werden.
    Evtl. Nacharbeiten oder Änderungen werden sofort erledigt
  • Auch spontane Zusatzaufgaben könnten direkt erledigt werden
Vorteile