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Wednesday, September 27, 2017, Saal R 11:00 AM Forschung und Entwicklung II |
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Drahtbasiertes Laserstrahllegieren sichert gezielte Gefügeadaption bei verschleißbeanspruchten Warmarbeitsstählen |
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Konstantin Hofmann* / Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland Matthias Holzer / Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland Vincent Mann/ Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland Stephan Roth/ Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland Michael Schmidt/ Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland |
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Steigende Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit bei gleichzeitig minimiertem Materialeinsatz zur Umsetzung des Leichtbaus bedingen den Einsatz von höchstfesten presshärtbaren Bor-Mangan-Stählen. Die beim Presshärten notwendigen Temperaturen zur Austenitisierung erfordern eine zusätzliche Aluminium/Silizium-Beschichtung der Halbzeuge, um diese gegen Verzunderung zu schützen. Diese Beschichtung neigt jedoch zur Anhaftung an temperierten Werkzeugoberflächen und erzeugt somit adhäsive Rückstände, die zu erhöhtem Verschleiß der Werkzeuge führen. Des Weiteren verursachen die beim Presshärten auftretenden Prozesskräfte abrasiven Verschleiß, der speziell in hochbeanspruchten Bereichen des Werkzeuges, wie dem Ziehringradius zur sinkenden Werkzeugqualitäten führt. Um eine Degradierung der Werkzeugqualität durch übermäßigen Verschleiß hochbeanspruchter Werkzeugoberflächen zu vermeiden, wird ein drahtbasierter Laserstrahllegierungsprozess zur gezielten Gefügemodifikation, im Detail der mechanischen Eigenschaften, entwickelt. Mittels dynamischer Laserstrahloszillation wird eine turbulente Schmelzbadströmung in der Prozesszone initiiert, sodass eine homogene Verteilung der Legierungselemente im gesamten Querschnitt des umgeschmolzenen Gefüges erreicht wird. In Abhängigkeit der Oszillationsparameter resultiert hierbei ein einstellbares Mischungsverhalten des umgeschmolzenen Grund- und Legierungswerkstoffes. Der Beitrag beschäftigt sich mit der Einflussanalyse unterschiedlicher Legierungskonzepte, die eine gezielte Einstellung spezifischer Legierungskonzentrationen ermöglichen, sodass die mechanischen Eigenschaften verbessert und somit die Verschleißbeständigkeit erhöht werden. Darüber hinaus wird die Kontinuität der mechanischen Festigkeit im modifizierten Gefüge über Mikrohärtemessungen sowie in Verschleißuntersuchungen klassifiziert. Zudem wird im Rahmen der vorliegenden Beitrags die resultierende Durchmischung der Legierungselemente in Abhängigkeit der Prozessstrategie sowie die Prozessgrenzen des drahtbasierten Legierungsprozesses identifiziert und dessen Potential hinsichtlich der selektiven Modifikation von Werkzeugen diskutiert. Dabei werden die Einflussgrößen der Strahloszillation auf die resultierende Turbulenz in der Prozesszone bewertet, um die generelle Prozessfähigkeit des drahtbasierten Laserstrahllegierens zu ermitteln. Darauf aufbauend lassen sich Handlungsempfehlungen zur gezielten Gefügemodifikation von Warmarbeitsstählen mittels eines drahtbasierten Laserstrahllegierungsprozesses ableiten. |