Laserstrahlschweißen und -härten

Das Härten von Bauteilen und Werkzeugen

mit Hochleistungs-Diodenlasern ist eine Spezialität von Alotec. Das Unternehmen wurde 1998 als Technologieunternehmen aus den Fraunhofer IWS Dresden ausgegründet. Es entwickelt und fertigt Anlagen zur Lasermaterialbearbeitung und bietet Dienstleistungen im Bereich des Laserstrahlschweißen und Laserstrahlhärten mit Hochleistungs-Diodenlaser. Bisher wurden fünf Laserstrahl-Härteanlagen gebaut, die hierzulande sowie in den Niederlanden und den USA im Einsatz sind.

Das Prinzip der Laserstrahlhärtung ist der Energieeintrag durch direkt gerichtete Strahlung auf die Bauteiloberfläche. Der Laserstrahl erwärmt kurzzeitig eine lokal begrenzte dünne Oberflächenschicht. Infolge der schnellen Wärmeableitung in das Bauteilinnere ergibt sich eine Selbstabschreckung, sobald der Wärmeeintrag beendet ist. Deshalb sind keine zusätzlichen Medien wie Wasser, Öl oder Druckluft zur Abschreckung notwendig. Die Laserstrahlhärtung ist für alle härtbaren Werkstoffe einsetzbar.

Das spurweise Härten ist der wesentliche Unterschied der Laserstrahlhärtung gegenüber traditionellen Härteverfahren. Die nebeneinander liegenden Spuren von etwa drei bis zwölf Millimetern Breite benötigen einen minimal notwendigen Härtezonenabstand von 1,0 Millimeter. Bei überlappenden Spuren erfolgt ein Anlassen der jeweils vorherigen Härtespur. Die Einhärtetiefe ist bei Kohlenstoffstählen auf maximal 1,5 Millimeter beschränkt. Zwischen dem Laserkopf und der zu härtenden Werkstückoberfläche ist ein freier Arbeitsraum für die direkte Einstrahlung notwendig.

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Wesentlicher Vorteil der Laserstrahlhärtung ist das selektive Härten einzelner Werkstückoberflächen. Es entsteht eine bereichsweise harte Oberfläche (Einhärtetiefe 0,1 bis 1,5 Millimeter) mit zähem Kern und unbeeinflussten Bereichen in unmittelbarer Nachbarschaft. Die Härtespuren können sehr genau an Kanten, Führungsbahnen, Nuten und Freiformflächen gelegt werden. An geometrisch ähnlichen Bauteilen lassen sich durch das Aneinanderlegen mehrerer paralleler Spuren oder der Änderung der Spurlänge relativ einfach größere Flächen härten. Eine schnelle Anpassung an konstruktive Änderungen bis hin zu Einzelstücken ist durch die Anpassung des CNC-Datensatzes für die Verfahrbewegung möglich.ms

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