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Laserauftragschweißen

Laserauftragschweißen erschließt neue Anwendungsfelder

| Autor/ Redakteur: Thomas Peters / Stéphane Itasse

Die Anforderungen an Verschleiß- und Korrosionsschutzschichten in der Neuteilfertigung steigen. Oberflächen werden immer höher belastet und sollen zugleich länger halten. Damit gewinnt das Laserauftragschweißen, englisch Laser Cladding, an Bedeutung.

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Bild 1: 10-Achsen-Handhabungssystem des ersten Metcoclad-Systems in Wohlen, Schweiz.
Bild 1: 10-Achsen-Handhabungssystem des ersten Metcoclad-Systems in Wohlen, Schweiz.
( Bild: Sulzer Metco )

Beim Laserauftragschweißen schmilzt der Laser die Bauteiloberfläche lokal auf. Dem Schmelzfleck wird der Schweißzusatz mit einer Pulverdüse in Pulverform zugeführt. Aus der Bewegung des Prozesskopfs mit Laseroptik und Pulverdüse ergeben sich Schweißraupen auf dem Bauteil. Raupe neben Raupe lassen sich so Flächen beschichten und Lage über Lage die Schichtdicke erhöhen oder ganze Geometrien aufbauen beziehungsweise wiederherstellen.

Die vergleichsweise geringe Energiezufuhr beim Auftragsschweißen erlaubt das Bearbeiten von hochkohlenstoffreichen Stählen oder hochwarmfesten Nickelbasislegierungen, die sich konventionell schwer bis gar nicht schweißen lassen. Seit vielen Jahren werden Laser daher beispielsweise für Reparaturschweißungen an Gasturbinenschaufeln eingesetzt.

Schutzschichten immer öfter mit Laserauftragschweißen angebracht

Neben anspruchsvollen Schweißreparaturen gewinnen heute Verschleiß- und Korrosionsschutzschichten in der Neuteilfertigung zunehmend an Bedeutung. Es kommen zumeist Nickel- und Kobaltbasislegierungen sowie Wolframkarbid-Werkstoffe zum Einsatz.

Dabei erlaubt die geringe Aufmischung des Grundmaterials effiziente Beschichtungen schon mit nur einer dünnen Schweißlage. Die Dicke einer einzelnen Schweißlage liegt typischerweise im Bereich von 0,3 bis 2 mm, die Schweißraupen sind 1 bis 6 mm breit. Das Aufschweißen auf dünnwandigen Geometrien, aber auch auf Ecken und Kanten ist damit möglich. Und die im Gegensatz zu thermischen Spritzverfahren schmelzmetallurgische Anbindung der Schicht verhindert ein Abplatzen unter mechanischer Belastung. Typische Auftragsraten liegen heute je nach Anwendung zwischen 1 g/min für Filigranreparaturen und 6 kg/min für dicke Verschleißschutzpanzerungen. Über die letzten Jahre sind die Investitionskosten für Hochleistungslaser erheblich gesunken und erlauben dem Laserauftragsschweißen damit einen breiteren Marktzugang.

20 Jahre Erfahrung mit Laserauftragschweißen als Lohndienstleistung

Die Einführung einer neuen Beschichtungstechnik beschränkt sich nicht alleine auf die Beschaffung einer Beschichtungsanlage. Das notwendige Prozess-Know-How für die geplanten Anwendungen muss erarbeitet werden. Eine Beschichtungslösung umfasst daher neben der Maschine eine Unterstützung bei der Prozessentwicklung und Qualifikation, neben Training in der Maschinenbedienung auch eine Ausbildung in den Prozessgrundlagen sowie eine begleitende Unterstützung beim Hochfahren der Produktion.

Sulzer Metco bietet aus der Schweiz Laserauftragschweißen als Lohndienstleistung mit einer Vielzahl von Anwendungen an, die von der Wiederherstellung von Gasturbinenkomponenten über Verschleißschutzschichten in der kunststoffverarbeitenden Industrie bis zur Reparatur an Gusskomponenten reichen. Für diese Arbeiten kann auf Metcoclad-Schweißpulver aus eigener Herstellung zugegriffen werden, die in Zusammenarbeit mit der Anwendungstechnik für das Laserauftragschweißen entwickelt worden sind. Als Weltmarktführer in der Anlagentechnik für thermische Spritzverfahren, Sulzer Metcos Kerngeschäft, lag es nahe, mit dem Metcoclad-System eine Anlage für das Laserauftragschweißen anzubieten, in die der Erfahrungsschatz aus dem Laser-Cladding-Servicegeschäft eingeflossen ist.

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