Laserstrahl-Auftragschweißen verstehen: Vorteile, Anwendungen und Vergleich mit der Laserwärmebehandlung

Februar 23, 2021

Übersicht Laserstrahl-Auftragschweißen
Das Laserstrahl-Auftragschweißen ist eine hochmoderne Technologie der Oberflächentechnik, bei der ein hochenergetischer Laserstrahl verwendet wird, um ein Beschichtungsmaterial zu schmelzen und mit einem Metallsubstrat zu verschmelzen. Bei diesem Verfahren entsteht eine starke metallurgische Verbindung, die die Oberflächeneigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Korrosionsschutz und Ermüdungsfestigkeit verbessert. Das Laserstrahl-Auftragschweißen hat sich in verschiedenen Industriezweigen zu einer der effektivsten Techniken zur Verbesserung und Reparatur von Metallkomponenten entwickelt.

Der Laserauftragschweißen Bei diesem Verfahren wird Beschichtungsmaterial - in der Regel in Form von Pulver oder Draht - auf ein Substrat aufgebracht, während ein Laserstrahl beide Materialien gleichzeitig aufschmilzt. Nach dem Abkühlen entsteht so eine dichte, gleichmäßige Beschichtung mit minimaler Verdünnung und Verformung. Das Ergebnis ist eine dauerhafte Oberfläche, die eine bessere Leistung als das ursprüngliche Material aufweist.

Der Unterschied zwischen Laser-Wärmebehandlung Und Laserauftragschweißen
Obwohl beide Technologien Laserenergie nutzen, unterscheiden sich ihre Zwecke und Wirkungen erheblich.

Laser-Wärmebehandlung (auch bekannt als Laserhärten) konzentriert sich auf die Erwärmung der Oberfläche eines Bauteils, um dessen Mikrostruktur zu verändern und die Härte und Ermüdungsbeständigkeit zu verbessern. Dabei wird kein neues Material hinzugefügt, sondern die Oberflächeneigenschaften des vorhandenen Materials werden verbessert.

Laserauftragschweißen, Andererseits wird dem Substrat eine neue Materialschicht hinzugefügt, wodurch eine metallurgische Verbindung entsteht, die die Funktionalität der Oberfläche wiederherstellt oder verbessert. Das Verfahren verbessert nicht nur die Oberflächenhärte, sondern bietet auch eine Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit, die über das hinausgeht, was das ursprüngliche Material erreichen konnte.

Kurz gesagt, Laserauftragschweißen veredelt und erneuert die Oberflächen, während die Laserwärmebehandlung sie stärkt.

Vorteile von Laserauftragschweißen
Der Laserauftragschweißen Verfahren bietet zahlreiche technische und wirtschaftliche Vorteile:

Geringer Wärmeeintrag und minimale Verformung: Die lokalisierte Heizzone minimiert den wärmebeeinflussten Bereich, wodurch die strukturelle Integrität des Teils erhalten bleibt.

Ausgezeichnete metallurgische Bindung: Die Verkleidungsschicht verschmilzt nahtlos mit dem Untergrund und bietet eine hervorragende Haftfestigkeit.

Minimale Materialverdünnung: Bei einer Verdünnungsrate von weniger als 2% bleiben beim Laserauftragschweißen die gewünschten chemischen und mechanischen Eigenschaften der Beschichtung erhalten.

Hohe Flexibilität und Automatisierung: Sie unterstützt die Integration von Robotern und CNC-Maschinen und ermöglicht so eine präzise Steuerung und konsistente Ergebnisse.

Verbesserte Oberflächenleistung: Je nach verwendeter Legierung kann die Laser-Auftragsschweißschicht eine außergewöhnliche Verschleiß-, Korrosions-, Oxidations- und Ermüdungsbeständigkeit aufweisen.

Kosteneinsparungen: Durch Laserstrahl-Auftragschweißen können teure Teile - wie Turbinenschaufeln, Walzen und Formen - zu einem Bruchteil der Ersatzkosten wiederhergestellt werden.

Verbesserte mechanische Eigenschaften: Das daraus resultierende Mikrogefüge ist feinkörnig, dicht und fest und gewährleistet eine höhere Haltbarkeit und Zähigkeit.

Anwendungen des Laserauftragschweißens
Laserauftragschweißen Technologie ist in drei großen Bereichen weit verbreitet:

Veränderung der Oberfläche: Verbesserung der Leistung von Teilen wie Turbinenschaufeln, Walzen und Zahnrädern zur Verlängerung der Lebensdauer.

Reparatur von Bauteilen: Wiederherstellung verschlissener oder beschädigter Teile wie Wellen, Formen und Rotoren in den Originalzustand oder einen besseren Zustand als den Originalzustand.

Additive Fertigung: Aufbau neuer Teile Schicht für Schicht mit Laserauftragschweißen als ein auf Präzision basierendes additives Verfahren.

Industrien, die profitieren von Laserauftragschweißen Dazu gehören Luft- und Raumfahrt, Energieerzeugung, Automobilbau, Öl- und Gasindustrie sowie Schwermaschinenbau.

Integrierte Laserbearbeitungssysteme
Modern Laserauftragschweißen Systeme kombinieren oft mehrere Laserverfahren - wie Beschichten, Wärmebehandlung und Schweißen - in einer einzigen Anlage. Die Hochleistungs-Faserlasersysteme von Greenstone-Tech beispielsweise integrieren Robotik, CNC-Maschinen und fortschrittliche Optik, um vielseitige industrielle Lösungen zu bieten. Diese Systeme sind in der Lage Laserauftragschweißen für verschleißfeste Beschichtungen, Laser-Wärmebehandlung zum Härten und Laserschweißen zum Verbinden von Bauteilen.

Solche umfassenden Systeme verbessern die Produktionseffizienz, senken die Betriebskosten und verlängern die Lebensdauer von wichtigen Industrieteilen wie Walzen, Gesenken, Wellen und Laufrädern.

Abschluss
Laserauftragschweißen hat die modernen Herstellungs- und Reparaturverfahren revolutioniert, indem es eine präzise, effiziente und nachhaltige Lösung für die Verbesserung von Metalloberflächen bietet. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bietet es eine bessere mechanische Leistung, weniger Materialabfall und eine längere Lebensdauer. Die Industrie strebt nach kostengünstigen und leistungsstarken Produktionsmethoden, Laserauftragschweißen entwickelt sich immer mehr zur bevorzugten Wahl für die Oberflächentechnik und die additive Restaurierung.

Graham Luo

Dr. Graham Luo – Leitender Ingenieur, Spezialist für Titan-MIM. Dr. Graham Luo ist eine anerkannte Autorität auf dem Gebiet des Metallspritzgießens (MIM) mit Schwerpunkt auf Titanlegierungen. Derzeit ist er leitender Ingenieur an einem Forschungsinstitut für Nichteisenmetalle. Er promovierte an der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren und war als Postdoktorand tätig, wodurch er über ein fundiertes theoretisches Wissen und praktische Erfahrung an führenden europäischen Forschungseinrichtungen verfügt. Seine Forschung befasst sich mit den Kernbereichen der MIM-Technologie und konzentriert sich auf kritische Aspekte wie die Rheologie von Titanrohstoffen, katalytische/thermische Entbinderungsprozesse mit niedrigem Kohlenstoff-/Sauerstoffgehalt und …

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