Verfahren und Hintergründe
Beim Laserhärten wird der kohlenstoffhaltige Randbereich eines Bauteils durch einen hochintensiven Laserstrahl auf Temperaturen von 900 bis 1500°C erhitzt. Diese lokale Wärmeeinbringung führt zur Austenitisierung des Stahls. Während sich der Laserstrahl bewegt, kühlt das umliegende Material die erwärmte Zone schnell ab, wodurch sich Martensit bildet. Diese schnelle Selbstabschreckung macht zusätzliche Abschreckmedien überflüssig. Das Verfahren erlaubt es, gezielt nur bestimmte Funktionsflächen zu härten und gleichzeitig die Duktilität des restlichen Bauteils zu erhalten.
Es handelt sich beim Laserhärten um ein Randschichthärteverfahren ohne Veränderung der chemischen Zusammensetzung. Das Laserstrahlhärten eignet sich besonders auch für große Werkstücke, die nur partiell gehärtet werden müssen.
Mit Laserstrahlen kann die Stahloberfläche punktförmig oder flächig erhitzt werden, bis die Austenitisierungstemperatur erreicht. Die Erhitzung mit Laserstrahlen geht sehr schnell. Das hilft bei der Abschreckung, die durch die schnelle Wärmeleitung quasi von selbst erfolgt.
Bildunterschrift: Verfahren: Laserstrahlhärten
Kombination mit anderen Verfahren
Das Laserhärten kann ein alternatives Wärmebehandlungsverfahren zu Induktionshärten oder Flammhärten darstellen. Es eignet sich zudem hervorragend als nachträgliche Oberflächenbehandlung, um verschleißgefährdete Bereiche von Bauteilen zu schützen. Die Integration in bestehende Produktionsprozesse, z.B. in Verbindung mit Bearbeitungs- oder Fertigungsmaschinen, ist problemlos möglich.
Vorteile auf einen Blick
- Präzises Härten: Lokale Härtung von definierten Teilbereichen.
- Minimaler Verzug: Geringer Wärmeeintrag reduziert Materialverformungen.
- Hohe Reproduzierbarkeit: Exakte Steuerung des Wärmeeintrags.
- Kein Abschreckmedium: Selbstabschreckung spart zusätzliche Verfahren.
Anwendungsgebiete und geeignete Werkstoffe
Laserhärten findet Anwendung in verschiedenen Industrien, darunter im Werkzeugbau, der Automobilindustrie und der Agrartechnik. Besonders geeignet ist es für Bauteile mit komplexer Geometrie oder stark beanspruchte Komponenten, wie Nockenwellen, Schneidwerkzeuge und Zahnräder.
Typische Werkstoffe sind:
- Werkzeugstähle (z.B. Kalt- und Warmarbeitsstähle)
- Vergütungsstähle
- Formenstähle
- Korrosionsbeständige Edelstähle (ab 0,2 % Kohlenstoffgehalt)
- Gusseisen