Wie funktioniert das Laserstrahlhärten?
Durch die Einwirkung des Laserstrahls wird das Bauteil na der Oberfläche aufgeheizt. Die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit beträgt dabei weit über 1000 °C pro Sekunde. Allerdings darf die Schmelztemperatur des Werkstoffs nicht überschritten werden. Durch die hohe Prozessgeschwindigkeit bleibt das Bauteilinnere kalt. Der rasche Temperaturausgleich zwischen der Bauteilrandschicht und dem Bauteilinneren bewirkt eine Selbstabschreckung und es bildet sich eine Randschicht mit einem umgewandelten Gefüge aus, deren Härte um einen Faktor 2 bis 3 über der des Grundmaterials liegt.
Die Einhärtetiefe kann über die Bearbeitungsparameter gesteuert werden. Sie hängt zudem vom Bauteilvolumen und damit von dem Grad der Selbstabschreckung ab.
Für Stahl betragen die maximalen Einhärtetiefen knapp 3mm, bei Gusswerkstoffen lassen sich bis zu 2mm erzielen.

Gezieltes Härten der Funktionsflächen
Zur flächenhaften Bearbeitung der Verschleißzonen wird der Laserstrahl mit einem speziellen optischen System zu einem Rechteck gebündelt und das Bauteil damit abgefahren. Die so erzeugte Härtespur entspricht der Rechteckbreite, die ihrerseits durch eine variable Optikeinstellung der Werkstückgeometrie angepasst werden kann. Der Härtungsprozess findet exakt nur dort statt, wo der Laserstrahl auf das Material trifft. Somit ist eine Begrenzung exakt auf die Verschleißzonen des Werkstücks möglich.

Die Vorteile des Laserstrahlhärtens

• Zeitersparnis und Kostensenkung durch selektives Härten
• Erheblich Reduktion der ins Bauteil eingebrachten Wärmemenge
• Minimierung des thermischen Verzugs
• Kosten- und Zeitersparnis durch Verringerung oder Entfall der Nacharbeit
• Gleich bleibend hohe Produktqualität durch Prozesskontrolle ( CNC-Steuerung, pyrometergesteuerte Härtetemperatur)
• Hohe Flexibilität und Wirtschaftlichkeit auch bei kleineren Losgrößen

ThyssenKrupp Drauz Nothelfer betreibt in seinem Werk in Wadern-Lockweiler eine Laseranlage zum Härten von Werkzeugen und Bauteilen. Die Abmaße der Laserschutzkabine betragen 8 m x 6 m x 5 m (LxBxH).
Ein schienengeführter Transportwagen mit einer maximalen Ladekapazität von 25 Tonnen dient zur Aufnahme der zu bearbeitenden Werkzeuge. Be- und Entladen erfolgt außerhalb der Laserschutzkabine mittels eines Deckenkrans. Der Arbeitsbereich ist mit 6 m x 3,5 m x 1,5 m so dimensioniert, dass selbst größte Seitenwand-Ziehwerkzeuge ohne zwischenzeitiges Umsetzen in einem Arbeitsgang gehärtet werden können. Damit gehören die Anlagen zu den größten ihrer Art in Europa.
Eine Auswahl von Spannwerkzeugen und Vorrichtungen erlaubt natürlich auch das Laserstrahlhärten von kleinformatigen Bauteilen, wie z.B. Wellen, Kurvenscheiben, Zahnräder, Stempel etc.
Ein Knickarmroboter, der einen Diodenlaser trägt, verfährt auf einer 6 m langen Linearachse, die unterhalb der Kabinendecke montiert ist. Die hängende Anordnung des Roboters ermöglicht eine hohe Flexibilität und Zugänglichkeit zu allen Bauteilpartien. Der Laser hat eine maximale Ausgangsleistung von 3000 Watt.
Es stehen mehrere Bearbeitungsoptiken zur Verfügung, die zur Erzeugung verschieden breiter Härtespuren dienen. Derzeit beträgt die maximale Spurbreite 25mm. Sollten im Einzelfall größerflächige Bauteilbereiche gehärtet werden müssen, können mehrere Härtespuren nebeneinander gelegt werden.

Sind sie neugierig geworden?

Mach Sie sich selbst ein Bild von unserer Laserhärtanlage.