Laserhärtung (Härten)

In vielen Fällen treten die Abnutzung eines Produkts oder Bauteils als Oberflächenschäden auf, die aufgrund von Abrieb, Reibung oder Materialermüdung entstehen. Das Laserhärten ist ein Vor- oder Nachbehandlungsverfahren zur Härtung von Oberflächen. Ziel ist es, die Oberfläche dieser Produkte, Teile und Werkzeuge gezielt zu härten und so die Lebensdauer des Werkstücks auf ein Mehrfaches zu erhöhen. Das Laserhärten kann fast alle Methoden der Oberflächenwärmebehandlung von härtbaren Werkstoffen ersetzen. Während des Prozesses gibt der präzise regelbare Laser Energie mit einer extrem hohen Intensität an die Zieloberfläche ab, und erhitzt dadurch die Oberfläche auf die entsprechende Temperatur (unter dem Schmelzpunkt). Für die schnelle Abkühlung sorgt bei Verfahren ohne Kühlmittel die Wärmeleitung innerhalb des Materials (bei größeren/massigeren Werkstücken) oder, in besonderen Fällen, die Verwendung eines externen Kühlmittels (Gas oder Flüssigkeit). Durch die Erwärmung und Rückkühlung (Übergang von Austenit zu Martensit) ändern sich der Gefügezustand und die Eigenschaften des Metalls, wodurch sich die Oberflächenhärte und die Verschleißfestigkeit erhöhen, während das Risiko einer Verformung des fertigen Werkstücks minimiert wird.

Beim Laserhärten wird die Oberflächenhärte des Werkstücks ohne die Zugabe von Zusatzstoffen erhöht. Der computergesteuerte, robotergestützte Bearbeitungsprozess kann mit äußerster Präzision geregelt werden, wobei die Legierung und die Form des Werkstücks berücksichtigt werden.

Der Prozess wird durch ein flexibel gestaltbares Computerprogramm gesteuert und von einem Industrieroboter ausgeführt, wobei eine hochauflösende Hochgeschwindigkeits-Wärmekamera als Rückkopplung für die Regelung dient.   Der Prozess ist über einen weiten Bereich selbstregulierend (Regelung im Millisekundenbereich, 1 Watt Leistung und Temperaturregelung mit einer Genauigkeit von 1-5 °C), was menschliche Fehler weitgehend ausschließt und eine gleichbleibende Qualität gewährleistet. Alle Daten werden während des digitalen Arbeitsablaufs aufgezeichnet, was eine Nachkontrolle und Reproduktion des Prozesses nach den Wünschen der Kunden ermöglicht.

Das flexible Computerprogramm ermöglicht auch das Härten von Werkstücken , bei denen nur bestimmte Teile der Oberfläche, oder möglicherweise verschiedene Oberflächenbereiche in unterschiedlichem Maße gehärtet werden müssen. Diese Selektivität kann durch andere Härtungsverfahren (Induktions-, Diffusionshärten, die im Ofen oder Induktionsgeräten erfolgen) nicht erreicht werden.

Auch hinsichtlich der Größe hat das Laserhärten die bei weitem geringsten Einschränkungen. Während das Induktionsverfahren eine maßgenaue, individuelle Konstruktion für das Härten erfordert (für jede unterschiedliche Größe des Produkts muss ein eigenes Härtewerkzeug angefertigt werden), sind die Größe des Ofens und die Anordnung des Produkts im Ofen der Engpass beim Ofenhärten. Beim Laserhärten erhöht der Bewegungsbereich des Roboters um das Werkstück – auch mit Hilfe von mehrmaligen Umspannungen – die härtbare Fläche, die Selektivität und damit die Anwendungsbereich des Laserhärtens erheblich.

Ein besonderer, in Ungarn und den umliegenden Ländern einzigartiger Service unseres Unternehmens besteht darin, dass wir das Laserhärten und die Beschichtung auch beim Auftraggeber vor Ort durchführen können. Das ist für den Kunden äußerst vorteilhaft, weil das Werkstück nicht transportiert werden muss (was oft fast unmöglich ist). Dadurch werden die Ausfallzeiten deutlich reduziert, die Wartung wird flexibler (Absprache mit anderen Zulieferern und Fachleuten), das Unfallrisiko wird verringert – alles in allem kann dies zu erheblichen Einsparungen führen.

DasLaserhärten hat normalerweise eine Eindringtiefe von 0,1-1,5 mm. Das ist fast das Fünfzehnfache der maximalen Härtetiefe, die z. B. mit dem Nitridieren im Ofen erreicht werden kann, gleichzeitig fallen Verformungen und der daraus resultierende Nachbearbeitungsbedarf deutlich geringer aus, und sind in vielen Fällen unbedeutend.

Das Laserhärten ist ein Oberflächenhärteverfahren, d.h. das Härten wird nur in den ausgewählten Oberflächenbereichen des Werkstücks durchgeführt, der Kern des Werkstücks behält die physikalischen Eigenschaften seines Werkstoffs bei. Dadurch wird die Härte von Oberflächen, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, deutlich erhöht, aber gleichzeitig bleibt das Werkstück (z. B. ein Werkzeug) flexibel genug und wird nicht spröde. Somit bricht es im Gegensatz zu einen Werkstück das ganz aus einen deutlich härteren Material gefertigt wurde, nicht so leicht. Zudem lässt sich das Werkstück deutlich leichter formen/bearbeiten und verursacht weniger Werkzeugverschleiß.