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Laserauftragschweissprozess

Laserauftragschweissprozess

Unter Laserauftragschweissen versteht man den Prozess von endkonturnahen Formen und der ergänzenden Beschichtungstechnologie für das thermische Spritzverfahren. Es wird zunehmend anstelle von Plasma-Auftragsschweissverfahren (Plasma Transferred Arc; PTA) eingesetzt und übertrifft herkömmliche Schweissmethoden wie beispielsweise das Wolfram-Inertgas-Schweissen (Tungsten Inert Gas; TIG) für fortschrittliche Schweissreparaturanwendungen.

Verfahrensbeschreibung

Beim Laserauftragschweissen schmilzt der Laser die Bauteiloberfläche lokal auf. Dem Schmelzfleck wird der Schweisszusatz mit einer Pulverdüse in Pulverform zugeführt. Aus der Bewegung des Prozesskopfs mit Laseroptik und Pulverdüse ergeben sich Schweissraupen auf dem Bauteil. Raupe neben Raupe lassen sich so Flächen beschichten und Lage über Lage die Schichtdicke erhöhen oder ganze Geometrien aufbauen beziehungsweise wiederherstellen.   

Verfahrensgrundlagen

Typische Laserleistung 1 bis 6 kW
Typische Aufbaurate 0,1 bis 12 kg
Typische Schichtdicke     0,2 bis 4 mm (oder mehr)
Beschichtungswerkstoffe Schweissbares Pulver (Metall, Metalllegierungen, Karbidmischungen)

Schematische Darstellung des Laserauftragschweissprozesses

Haupteigenschaften

  • Perfekt metallurgisch verbundene und vollständig dichte Beschichtungen
  • Minimale Wärmeeinflusszone und geringe Verdünnung zwischen dem Substrat und dem Füllstoff. Dadurch wird erreicht, dass funktionale Beschichtungen dünner sein können und somit weniger Schichten erforderlich sind.
  • Durch die hohe Erstarrungsgeschwindigkeit entsteht eine feine, homogene Mikrostruktur, die die Verschleissfestigkeit von Karbidbeschichtungen erhöht
  • Der Aufbau in Ecken und auf Kanten durch Aufschweissen ist möglich.
  • Der Nahtaufbau von endkonturnahen Formen erfordert einen geringen Nachbearbeitungsaufwand
  • Erhöhte Schweissbarkeit empfindlicher Grundwerkstoffe wie kohlenstoffreicher Stahl oder Nickelbasislegierungen, die sich mit herkömmlichen Schweissprozessen nur schwer oder überhaupt nicht schweissen lassen
  • Die Wärmebehandlung nach dem Schweissen wird häufig eliminiert, da die kleine Wärmeeinflusszone die Bauteilbelastung minimiert
  • Ausgezeichnete Prozessstabilität und Reproduzierbarkeit dank des numerisch gesteuerten Schweissprozesses

Typische Anwendungen

  • Wiederherstellung von Masshaltigkeiten
  • Verschleiss- und Korrosionsschutz
  • Laser Additive Fertigung
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