Formation of intermetallic phases by laser alloying of thermally sprayed Ti and Al coatings for enhanced wear resistance of lightweight materials. - In: Thermal spray 2003, (2003), S. 475-483
Lightweight materials such as Al and Ti alloys tend to show poor wear resistance. However, laser alloying of thermally sprayed coatings can be used to form intermetallic phases within the surface area to overcome this disadvantage and to build a metallurgical bond between substrate and coating. Such phases formed in an exothermic reaction may show excellent corrosion behaviour and wear resistance. These reactions can be used to influence the surface properties by remelting metallic coatings on Al or Ti substrates. With respect to the wear behaviour, Ti and Al intermetallics are of great interest. Ti and Al alloys were coated by Al, Ti, and Ni respectively. The different structures on the surface of the alloys depend first on the laser processing parameters resulting in the overheated melt and as well as the latent heat of the formed intermetallic phases. The experimental results clearly show that for short dwell times the latent heat dominates the solidification process and that at high solidification rates the microstructure formation becomes nearly independent from the process parameters. This effect is of special interest for industrial applications as quality requirements ask for robust processes. The paper discusses the metallurgical fundamentals of intermetallic phases and the energy balance of the solidification while giving a deep insight into the influence of different process parameters. Lastly, the properties of alloyed surfaces are discussed.
Laserstrahlschweißeignung von Feinblechen aus Titanwerkstoffen. - In: Lasertechnologien, (2003), S. 59-63
Einsatz von elektromagnetischen Feldern zur Verbesserung der Schichteigenschaften beim Laserbeschichten. - In: Lasertechnologien, (2003), S. 98-101
Die Laseroberflächentechnik gewinnt in der Praxis zunehmend an Bedeutung. Neben zahlreichen Applikationen zum Laserstrahlhärten und umschmelzen wird derzeit das Laserstrahlbeschichten zur Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit eingesetzt. - Im Rahmen des vorliegenden Beitrages wird über grundlegende Versuche zum Laseroberflächenbehandeln unter Einwirkung zusätzlicher elektro-magnetischer Kräfte berichtet. Die verfahrenstechnischen Voraussetzungen ebenso wie das geometrische und metallurgische Eigenschaftsprofil der erzeugten Schichten in Abhängigkeit des Magnetfeldes, der Stromstärke und -richtung werden hier beschrieben.
Fügen und Beschichten am Fachgebiet Fertigungstechnik. - In: 55 Jahre DVS-Arbeitskreis Thermisches Spritzen in den neuen Bundesländern, (2003), insges. 9 S.
Lehr- und Forschungsschwerpunkte im Fachgebiet Fertigungstechnik. - In: 55 Jahre DVS-Arbeitskreis Thermisches Spritzen in den neuen Bundesländern, (2003), insges. 11 S.
Finishing of wear resistant coatings. - In: Proceedings and our portrait, (2003), insges. 2 S.
Endbearbeitung von Beschichtungen. - In: 55 Jahre DVS-Arbeitskreis Thermisches Spritzen in den neuen Bundesländern, (2003), insges. 6 S.
Es wurde der Einfluss der Spritzprozessparameter auf die nachfolgende Zerspanung und die Oberflächengüte der bearbeiteten thermischen Spritzschichten nachgewiesen. Des weiteren wirkt sich auch die Pulverkörnung und Zusammensetzung auf die Oberflächenrauheit der thermischen Spritzschichten nach der Schleifbearbeitung aus. Das Zerspanverfahren Schleifen ermöglicht das Herstellen einer dem Standard entsprechenden Oberflächenqualität. Durch den Einsatz von höheren Werkzeugdrehzahlen und niedrigeren axialen Vorschubgeschwindigkeiten kann die Oberflächenrauheit von thermischen Spritzschichten reduziert werden. Aufgrund des geringeren axialen Vorschubs verringert sich jedoch auch das Zeitspanvolumen. Deutlich höhere Abtragsraten ermöglicht dagegen das Bearbeitungsverfahren Drehen. In den Versuchen konnten Schneidplatten und Bearbeitungsparameter ermittelt werden, die nicht zu einem Ausbrechen der Schneide nach kurzer Standzeit führen. Durch die bei der Drehbearbeitung erzielten geringen Oberflächenrauheiten ist eine Substitution des Schleifens denkbar. Nachteilig ist zur Zeit noch die verschleißbedingte kurze Standzeit der Drehwerkzeuge. Dies trifft sowohl für thermisch gespritzte Schichten als auch für Laser-Pulver-Auftragschweißungen zu. Das Herstellen von Oberflächen mit sehr geringen Rauheitswerten in nur einem Dreharbeitsgang kann jedoch trotz der hohen Werkzeugkosten, aufgrund der Einsparung von Bearbeitungszeit, wirtschaftlich erfolgen. Zum Hartdrehen von Stählen werden speziell für diesen Einsatzzweck konstruierte Maschinen eingesetzt, die sich durch eine sehr hohe Steifigkeit, gute Dämpfungseigenschaften und entsprechende Führungen auszeichnen. Zur Drehbearbeitung von thermisch gespritzten oder mit Laser auftraggeschweißten Verschleißschutzschichten muß die Schneidengeometrie in die Betrachtungen miteinbezogen werden. Eine Optimierung dieser Geometrie kann die Belastung der Schneide verringern und somit die Standzeit der Wendeschneidplatte erhöhen. Eine weiterer Ansatzpunkt für die Parameterentwicklung ist die Modellierung der Nachbearbeitung im Gegensatz zu empirischen Versuchen. Zur Validierung der Modellierungsergebnisse sind nur wenige Versuche nötig. Dadurch wird die Anzahl der durchzuführenden Versuche minimiert und die Materialkosten gesenkt.
Remote-Schweißen verzinkter Stähle mit einem Kohlendioxidlaser. - In: Der Praktiker, ISSN 0554-9965, Bd. 55 (2003), 10, S. 323-326
Beim Schweißen mit einem Kohlendioxidlaser kann die Strahlung wegen ihrer Wellenlänge von 10,6 Mikrometer nicht mit Lichtleitfasern übertragen werden. Die Strahlführung erfolgte bisher durch Systeme aus ebenen, nicht drehbaren Kupferspiegeln und flexible Spiegelsysteme mit konstanter Strahlführungslänge. Eine neue Möglichkeit der Strahlführung bietet das Remote-Schweißen. Dabei wird mit einem Lasersystem gearbeitet, das eine flexible Positionierung des Fokuspunktes im Raum mit Hilfe von bewegten Spiegeln zuläßt und sich durch eine sehr hohe Positioniergeschwindigkeit auszeichnet. Das Remote-Schweißen stellt aufgrund seiner besonders schnellen und kostengünstigen Erzeugung von Lasersteppnähten vor allem eine Alternative zum Widerstandspunktschweißen dar. Das Verfahren wurde zum Schweißen verzinkter Bleche eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Nahtqualität teilweise durch den schräg auf das Werkstück auftreffenden Laserstrahl beeinträchtigt wird. Bei stechendem Strahl ist die Nahtgüte besser als im schleppend erreichten Bereich. Um insgesamt befriedigende Schweißergebnisse zu erhalten, ist es notwendig, die Vorschubgeschwindigkeit, Laserstrahlleistung und Spaltbreite individuell anzupassen, wobei das Schweißen im Randbereich empfohlen wird.
Herstellung von Verbundwerkstoffen bzw. Werkstoffverbunden durch thermische Beschichtungsverfahren. - In: Metallische Verbundwerkstoffe, (2003), S. 124-159
Plasma-assisted laser cladding process design and properties. - In: Lasers in manufacturing 2003, (2003), S. 189-194