Bandbeschichtung Laser-Walzplattieren erzeugt attraktive Werkstoffpaarungen

Ein Werkstoffverbund aus schweißbarem Schmalband und härtbarem Vergütungsstahl hat Eigenschaften, die mit monolithischen Bandhalbzeugen nicht erreichbar sind. Der Verbund wird durch Walzplattieren hergestellt, wobei beide Bänder induktiv erwärmt und im Walzspalt lokal bis knapp unter Schmelztemperatur erhitzt werden. Das Ergebnis ist ein Trägerwerkstoff, der grenzflächenfrei veredelt wurde.

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Fraunhofer IWS Dresden

Die Forderung nach leichten, kompakten und hochbeanspruchbaren Bauteilen und Aggregaten – zum Beispiel in der Antriebstechnik – führt zu Fertigungskonzepten, die verstärkt die Anwendung moderner Schweißverfahren forcieren. Jedoch sind härtbare Werkstoffe, die sich im Motorenbau bewährt haben und dort auch weiterhin einen festen Platz einnehmen werden, für eine schweißtechnische Verarbeitung weniger geeignet.

Monolithische Halbzeuge erfüllen neue Anforderungen nicht

Derartige, teilweise gegenläufige Werkstoffanforderungen sind daher mit konventionellen monolithischen Halbzeugformen kaum realisierbar. Einen Lösungsansatz bieten Halbzeuge aus einem Werkstoffverbund, beispielsweise eines Vergütungsstahles und eines gut schweißbaren Feinkornbaustahls.

Zur Herstellung eines solchen Werkstoffverbunds wurde am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS), Dresden, gemeinsam mit der Schweizer MEC Lasertec AG, Leimbach, ein spezielles, auf Schmalband ausgelegtes Laser-Walzplattierverfahren entwickelt (Bild 1 – siehe Bildergalerie). Die wesentlichsten Komponenten der am IWS installierten Laboranlage (Bild 2) sind:

• ein hydraulisch betriebener Walzenstock mit einem für die Verarbeitung von 12 mm breitem Schmalband profilierten Walzenpaar,
• zwei 25-kW-Hochfrequenz-Generatoren zum prozessintegrierten Vorwärmen der Bänder,
• ein 6-kW-CO2-Laser, der in den Walzspalt justiert wird, ein Facettenspiegel fokussiert den Laserstrahl zu einer 12 mm breiten Linie,
• Richt- und Führungseinheiten für weichgeglühte Ausgangsbänder
• sowie eine „fliegende“ Schere für das Zuschneiden plattierter Bänder.

Damit die vorgewärmten Bänder nicht oxidieren und eine Oxidbildung während des Walzplattierens verhindert wird, ist die Anlage gekapselt und mit Schutzgas gefüllt.

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