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Instandhaltung

Fertigen und Instandsetzen mit generativen Laserverfahren

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Beim Auftragschweißen liegen die Schichtdicken bei 0,1 bis 1 mm

Gegenüber Verfahren der Dünnschichttechnologien, bei denen Schichtdicken vom Nanometerbereich bis zu 10 µm erzeugt werden, liegen typische Schichtdicken beim Auftragschweißen im Bereich von 0,1 bis zu 1 mm. Sie weisen einige charakteristische Eigenschaften, wie schmelzmetallurgische Anbindung an den Grundwerkstoff, geringe Aufmischung mit dem Grundwerkstoff und hohe Formgenauigkeit auf, wodurch sie sich von anderen auftraggeschweißten oder thermisch gespritzten Schichten qualitativ unterscheiden. Zusätzlich wird eine niedrige Temperaturbelastung des Bauteils und damit im Allgemeinen ein geringer Verzug mit diesem Verfahren erzielt.

Für das Auftragschweißen mit kontinuierlichen Lasern bei einer Ausgangsleistung von bis zu 10 kW kommen CO2-, Nd:YAG-, Faser-, Scheiben- und Diodenlaser zum Einsatz. Aufgrund der besseren Einkopplung des Laserstrahls in metallische Oberflächen (höherer Prozesswirkungsgrad) setzen sich für diesen Bereich immer mehr die Wellenlängen um 1 µm durch. Zusätzlich lässt sich die Laserstrahlung mit Lichtleitfasern führen, wodurch eine höhere Flexibilität bei der Strahlführung gewährleistet wird.

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Das Pulver mit einer typischen Korngröße von 20 bis 100 µm wird mit einem Trägergas (zum Beispiel Argon), welches gleichzeitig als Schutzgas wirkt, mit dem Laserstrahl auf die zu beschichtende Oberfläche geführt. Der Laserstrahl schmilzt eine dünne Schicht der Oberfläche (wenige Zehntelmillimeter) und gleichzeitig das einfallende Pulver und verbindet diese metallurgisch miteinander, sodass eine 100%ig dichte Schicht mit geringer Aufmischung entsteht (Bild 2, rechts). Aufgrund der lokal begrenzten Wärmeeinbringung, die auf der guten Fokussierbarkeit des Laserstrahls basiert, wird in den Grundwerkstoff wenig Energie eingebracht, woraus eine geringe Wärmeinflusszone und das Fehlen von Einbrandkerben resultiert. Typische Wärmeeinflusszonen liegen im Bereich von einigen Zehntelmillimetern bis zu einem Millimeter. Das Verfahren ist hochpräzise und automatisierbar.

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