Laserhärten beschleunigt Fertigung zerspanter Werkzeuge und Bauteile

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Im Vergleich zu anderen Härteverfahren erzeugt das Laserhärten ein deutlich feinkörnigeres Gefüge. Die Härtewerte liegen entsprechend an der Obergrenze der durch Martensitbildung erzielbaren Ergebnisse. Die maximal erreichbare Einhärtetiefe ist materialabhängig und bis etwa 1,5 mm möglich. Bei hochlegierten Lufthärtungsstählen erreicht man teilweise höhere Einhärtetiefen.

Funktionelle Bauteilanforderungen bestimmen Härteverfahren

Die Entscheidung für ein bestimmtes Härteverfahren sollte stets aufgrund funktioneller Bauteilanforderungen getroffen werden. Andere Gründe, wie die lokale Verfügbarkeit einer Härtetechnik, die Forderung nach unbegründet hohen Einhärtetiefen, ein überhöhtes Sicherheitsdenken des Konstrukteurs oder die Anwendung aus Tradition, sollten bei der Auswahl keine Rolle spielen.

Dafür ist die Reduzierung des Zerspanungsaufwands nach dem Bauteilhärten umso wichtiger: Bei einem hohen Wärmeeintrag werden die durch das Zerspanen ins Bauteil eingebrachten mechanischen Spannungen „freigesetzt“.

Es kommt zum Bauteilverzug. Werkstoffintensive und risikobehaftete Bauteilaufmaße sind erforderlich. Im Ergebnis muss das konventionell gehärtete Bauteil aufwendig nachgearbeitet werden.

Bauteile sollten vor dem Härten spanend bearbeitet werden

Ziel ist jedoch die spanende finale Bearbeitung von Bauteilen im „weichen“ Zustand – also vor dem Härten. Dazu ist ein verzugarmes Härteverfahren notwendig. Das partielle Härten mit einem Hochleistungsdiodenlaser bietet dafür die besten Voraussetzungen. Die Grundzähigkeit im Bauteilkern bleibt erhalten und die Rissanfälligkeit wird entsprechend reduziert.

Beim Laserhärten wird Wärme sehr zielorientiert oder partiell ins Bauteil eingebracht. Die Wärmemenge ist deutlich niedriger als bei anderen Verfahren. Daraus ergibt sich der bereits erwähnte Vorteil eines nicht signifikanten Bauteilverzugs. Folglich lässt sich eine spanende Nachbearbeitung am gehärteten Bauteil minimieren oder sogar vermeiden.

Laserhärten punktet mit hohem Wirkungsgrad und kurzen Prozesszeiten

Zu den weiteren Vorteilen des Laserhärtens gehören der hohe energetische Wirkungsgrad, kurze Prozesszeiten und damit die schnelle Verfügbarkeit gehärteter Bauteile für nachfolgende Produktionsprozesse. Die Integration des Laserhärtens in eine kontinuierlich arbeitende Produktionslinie ist möglich [1].

Weitere Kennzeichen des Laserhärtens sind die hohe Umweltverträglichkeit und Sauberkeit. Es wird keine aufwendige Technik wie die Vakuumerzeugung benötigt. Kühlmedien, zum Beispiel Wasser oder Öl, sind nicht erforderlich. Voraussetzung ist lediglich der direkte freie Zugang des Laserstrahls zur Bauteiloberfläche.

Flächenhaftes Nitrieren und partielles Laserhärten lassen sich kombinieren

Die Kombination von Nitrieren (flächenhaft) und Laserhärten (partiell) ist möglich. Zusätzlich zur nitriergehärteten Oberfläche erreicht das Laserhärten eine höhere Einhärtetiefe an ausgewählten Konturen oder Punkten.

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