Induktiv unterstütztes Laserwalzplattieren - Fraunhofer IWS Dresden auf der Messe "O & S" vom 3. - 5. Juni 2008 in Stuttgart
Momentaufnahme des Plattierprozesses, seitliche Ansicht des Walzspaltes
Foto: Fraunhofer IWS Dresden
Walzplattierte Bandprobe, im Walzzustand verdrillt
Foto: Fraunhofer IWS Dresden
Multifunktionale Halbzeuge aus metallischen Werkstoffen eröffnen Freiräume für neue konstruktive Lösungen, Produkte mit verbesserten Eigenschaften und die Reduzierung der Fertigungskosten. Für die effektive Herstellbarkeit von Halbzeugen aus schwer schweißbaren Werkstoffkombinationen wurde eine neue verfahrens- und systemtechnische Prinziplösung entwickelt - das Laserinduktionswalzplattieren.
Bei dieser Technologie der Halbzeugherstellung werden die Ausgangsbänder vor ihrem Einlauf in den Walzenstock durch eine durchgreifende induktive Erwärmung auf eine Temperatur von 40 - 80 % der Schmelztemperatur gebracht. Gleichzeitig erhitzt ein direkt in den Walzspalt zielender, linienförmig geformter Laserstrahl die beiden zu fügenden Innenseiten der Bänder unter Schutzgas bis knapp unter Schmelztemperatur. Dadurch lokalisiert sich die Verformung im Walzspalt weitgehend auf die laserstrahlerhitzten Volumina. Dies führt schon bei geringen Gesamtumformungen zu einer für die metallische Bindung ausreichenden Verformung der Bandinnenseiten.
Unter dem Einfluss des Walzendrucks und bei Vermeidung des schmelzflüssigen Zustandes bildet sich zwischen beiden Bändern ein gleichmäßiger, fehler- und grenzflächenfreier Gefügeübergang aus. Eine Aufhärtung des Vergütungsstahles wird vermieden. Das bei Walzgeschwindigkeiten bis 14 m/min plattierte Band, das unmittelbar nach dem Walzspalt kontinuierlich in Stücke geschnitten werden kann, lässt sich im walzplattierten Zustand nahezu beliebig verformen und kann somit ohne eine anschließenden Wärmebehandlung direkt weiterverarbeitet werden.
Gegenüber konventionellen Walzplattierverfahren ergibt sich bei dem bisher auf die Verarbeitung von Schmalband ausgelegten Laser-Walzplattierverfahren eine höhere Variabilität bei der Kombination verschiedener sowie unterschiedlich dicker Bandwerkstoffe. Durch die Lokalisierung der Verformung auf die unmittelbaren Fügezonenbereiche kann in nur einem Walzstich eine ausreichend innige Gefügeverzahnung erreicht werden.
Die Wirtschaftlichkeit des Laserwalzplattierverfahrens wird sehr stark von der Leistungsfähigkeit der eingesetzten Laser bestimmt. Durch die zusätzliche induktive Bandvorwärmung kann die verfügbare Laserenergie optimal genutzt und die Effektivität dieses Verfahrens wesentlich erhöht werden. Neben der Herstellung von Halbzeugen aus der Kombination härtbarer Stahl mit preiswerten oder schweißbaren Trägerwerkstoffen für die Fertigung von Werkzeugen (z.B. Bohrer, Sägebänder) und Teilen der Antriebstechnik (z.B. gebaute Nocken, Zahnstangen, gebaute Zahnräder, Spindeln) eignet sich dieses Verfahren auch für die Herstellung von Halbzeugen aus nicht oder schwer schweißbaren Nichteisen-Werkstoffkombinationen (z.B. Ti-Al, Ni-Ti, Ni-Al). Darüber hinaus kann mittels dieses Plattierprinzips eine Plattierung direkt auf der Bauteiloberfläche vorgenommen werden, z.B. bei der Fertigung von Führungsbahnen und Verschleißleisten.
Einige der mit dieser Technologie herstellbaren Halbzeuge stellt das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden erstmals auf der Messe "O&S - Internationale Fachmesse für Oberflächenbeschichtungen" vom 3. - 5. Juni 2008 in Stuttgart vor.
Besuchen Sie uns auf der "O&S - Internationale Fachmesse für Oberflächenbeschichtungen" vom 3. - 5. Juni 2008 in Stuttgart in Halle 4 Stand D79.
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