Laserstrahlhärten / Elektronenstrahlhärten - INDUCTOHEAT Europe
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Laserstrahlhärten / Elektronenstrahlhärten

Bei diesen Verfahren erfolgt die Härtung von Werkstückoberflächen mit einem Laserstrahl oder einem Elektronenstrahl. Dabei wird der zu härtende Bereich oberflächlich entweder mit einem flächig aufgefächerten Strahl punktförmig oder mit einem fokussierten Strahl abgescannt. Die für den Härteprozess erforderliche sehr schnelle Abkühlung erfolgt durch die Abfuhr der Wärme in den Werkstückkern. Ein zusätzliches Abschreckmedium ist in der Regel nicht erforderlich. Die Prozesse beim Laserstrahl- und Elektronenstrahlhärten laufen mit sehr hoher Geschwindigkeit ab. Definierte Werkstückbereiche können sehr gezielt wärmebehandelt werden, ohne das gesamte Werkstück zu erwärmen. Das Elektronenstrahlhärten muss im Vakuum durchgeführt werden.

Die Tiefe der Härtezone ist abhängig von den technologischen Parametern …
– Strahlleistung
– Leistungsdichte
– Wellenlänge des Laserlichts
– Vorschubgeschwindigkeit

Erfolgt beim Induktivhärten die Energieeinbringung direkt im Werkstück in einer gewissen Tiefe, ergibt sich entsprechend eine weniger aggressive Heizphase mit geringeren Δ T’s zwischen Oberfläche und tieferen Schichten. Beim Laser- oder Elektronenstrahlhärten erfolgt die Erwärmung hingegen deutlich aggressiver mit höheren Temperatur-Deltas, was zu höheren Spannungen, Randentkohlung oder Rissbildung führen kann.

Die typischen Einhärtetiefen betragen 0,3 bis 2 mm. Flächen werden durch paralleles Abfahren von Bahnen gehärtet. Es ist keine zusätzliche Kühlung erforderlich (Selbstabschreckung). Die Härtebereiche sind genau lokalisierbar, das Verfahren präzise steuerbar und automatisierbar. Zum Einsatz kommen CO2-, Scheiben-, Faser- und Diodenlaser.

Vorteile

  • Präzise örtliche und zeitliche Steuerbarkeit des Energieeintrags
  • Geringer Verzug
  • Härten von geometrisch schwierigen Bauteilbereichen (nur bei Laserstrahlhärten)
  • Keine externen Abschreckmedien erforderlich
  • Geringe Einhärtetiefen möglich
  • Geeignet auch für kleine Losgrößen

Nachteile

  • Hohe Investitionskosten
  • Im Bereich des Stoßbereiches zweier Härtebahnen entsteht zwangsläufig eine Anlasszone
  • Einhärtetiefen größer 1,5 bis 2 mm schwierig bzw. nicht möglich
  • Vakuum notwendig (bei Elektronenstrahlhärtung)
  • Nur für Werkstücke ab einem bestimmten Materialvolumen geeignet, um Selbstabschreckung zu gewährleisten
  • Absorptionsschicht der zu härtenden Flächen erforderlich (nur bei CO2-Laserstrahlhärtung zur Erhöhung der Energieeinbringung und Minimierung der Reflexion)