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Handlaser-Reparaturschweißen von formgebenden Werkzeugen (P 724)

19.02.2008
Teure Werkzeuge aus innovativen Werkzeugstählen erfordern angepasste Konzepte zur Reparatur und Instandsetzung. Hierfür bietet das handgeführte Laserstrahlauftragsschweißen als eine neues Verfahren auf diesem Gebiet viele Vorteile. Außerdem ist auch eine genaue Kenntnis der Kombination von Werkzeugstahl und Zusatzwerkstoff erforderlich. Untersuchungen hierzu waren Inhalt des Forschungsvorhabens.

Werkzeugstähle sind in der Industrie weit verbreitet und werden zur trennenden, um- und urformenden Bearbeitung von Werkstoffen eingesetzt. Beim dauerhaften Einsatz unterliegen sie einem unvermeidbaren Verschleiß. Reparaturschweißungen defekter Bereiche stellen im Vergleich zu den Produktionskosten eines neuen Werkzeuges eine wirtschaftliche Alternative dar. Zunehmend wird neben dem WIG- und Plasma-Auftragschweißen auch das Laserstrahlauftragschweißen verwendet. Das Laserstrahlauftragschweißen wird in Verbindung mit gepulsten Strahlquellen und handgeführten Bearbeitungsköpfen durchgeführt.

Durch die Anwendung des Laserstrahlschweißens können Verzüge und großvolumige Wärmeeinflusszonen gegenüber konventionellen Auftragschweißverfahren vermieden werden. Der Laser ist aufgrund seiner Präzision, in Verbund mit einer minimalen thermischen Beeinflussung des Grundwerkstoffes und seiner Zugänglichkeit für Vertiefungen und Spalte, prädestiniert als Reparaturwerkzeug für filigrane Werkzeugschäden. Typische Auftragsdicken liegen im Bereich von 0,2 bis 1,0 mm pro Lage.

Durch die Einführung kompakter und mobiler Laserstrahlquellen mit höherer Ausgangsleistung stehen Systeme zur Verfügung, mit denen es möglich ist auch großflächigere Auftragschweißungen kostengünstig durchzuführen. Jedoch liegen bei Werkzeugstählen, aufgrund des im Fertigungsprozess aufwändig eingestellten Gefüges, metallurgisch anspruchsvolle Schweißbedingungen vor.

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Eine Vielzahl an Neuentwicklungen im Bereich der Werkzeugstähle und Schweißzusatzwerkstoffe erfordert eine umfangreiche Wissensbasis hinsichtlich der metallurgischen Verträglichkeit von Materialkombinationen. Durch Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Werkstoffinhomogenitäten können Prozessinstabilitäten entstehen. Diese führen zu qualitativ unterschiedlichen Schweißergebnissen. Aufgrund dessen kann es zu fehlerhaften Reparaturstellen kommen, die ein erneutes Bauteilversagen infolge von Abplatzung, Rissbildung oder Korrosion nach sich ziehen können.

Anhand von Verschleißprüfungen, Härtemessungen und Gefügeuntersuchungen sollen metallurgische Unverträglichkeiten sowie die Praxistauglichkeit der Werkstoffpaarungen herausgearbeitet und charakterisiert werden. Untersucht wurden drei neue Werkzeugstähle und fünf Zusatzwerkstoffe.

Das Forschungsvorhaben wurde vom Laser Zentrum Hannover e.V. Hannover, der Gebr. Recknagel Präzisionstahl GmbH, Christes, und der DSI Laser-Service GmbH, Maulbronn, mit fachlicher Begleitung und mit finanzieller Förderung durch die FOSTA -Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, aus Mitteln der Stiftung Stahlanwendungsforschung, Essen, durchgeführt.

Der Forschungsbericht kann bei der Verlag und Vertriebsgesellschaft per Fax (+49 (0)211 67 07 129) bestellt werden und umfasst 72 Seiten. Schutzgebühr: € 18,00 inkl. MWSt. zzgl. Versandkosten, ISBN 3-937567-57-7.

Mitglieder der FOSTA sind führende Stahlhersteller, Stahl verarbeitende Unternehmen und Forschungsinstitute. Zu den Mitgliedern gehören Arcelor Mittal Bremen GmbH, Arcelor Mittal Eisenhüttenstadt GmbH, ArcelorMittal Steel Germany GmbH, Edelstahl Vereinigung, Georgsmarienhütte GmbH, Salzgitter AG Stahl und Technologie, Saarstahl AG, Rasselstein GmbH, ThyssenKrupp Nirosta GmbH, ThyssenKrupp Steel AG, voestalpine Stahl GmbH, Benteler AG, Daimler AG, Volkswagen AG u. a.

Rainer Salomon | idw
Weitere Informationen:
http://www.stahlforschung.de

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