CH618468A5 - Process for surface-alloying of a substrate metal, and product of the process. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Oberflächenlegieren eines Substratmetalls, vorzugsweise Stahl oder Gusseisen, sowie ein Erzeugnis des Verfahrens. The present invention relates to a method for surface alloying a substrate metal, preferably steel or cast iron, and to a product of the method.
Verfahren der genannten Art sind etwa aus den US-Patent-schriften Nr. 1 986 704,3 310 423 und 3 493 713 sowie aus der französischen Patentschrift 2 059 732 bekannt. Bei den auf bekannte Art gebildeten Oberflächenschichten handelt es sich jeweils um solche, deren Verbindung mit dem Substrat sich auf eine Zwischenschicht zwischen dem Substrat und der Belegung beschränkt. Die erwähnten Verfahren führen demnach zu einer zweischichtigen Oberflächenstruktur des Substrats bestehend einerseits aus der unlegierten Belegung selbst und anderseits aus der die Verbindung zum Substrat herstellenden Zwischenschicht. Die Bildung einer solchen Struktur ist unerwünscht und soll mit dem erfindungsgemässen Verfahren verhindert werden. Methods of the type mentioned are known, for example, from US Pat. Nos. 1 986 704.3 310 423 and 3 493 713 and from French Pat. No. 2,059,732. The surface layers formed in a known manner are each those whose connection to the substrate is limited to an intermediate layer between the substrate and the covering. The methods mentioned accordingly lead to a two-layer surface structure of the substrate consisting, on the one hand, of the unalloyed coating itself and, on the other hand, of the intermediate layer which connects to the substrate. The formation of such a structure is undesirable and should be prevented with the method according to the invention.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, die Oberflächenschicht eines Substrats in eine Form zu überführen, die einen wesentlichen Anteil des Substrats als getrennte und unterschiedliche Phase und/oder als Bestandteil einer neugebildeten Verbindung enthält. It is a further object of the present invention to convert the surface layer of a substrate into a form which contains a substantial portion of the substrate as a separate and different phase and / or as part of a newly formed compound.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass auf die Metalloberfläche eine Schicht aus einer oder mehreren Legierungskomponenten aufgebracht und diese entlang eines abschnittsweise geradlinigen Bearbeitungspfades am Strahl einer kontinuierlich angeregten Laserquelle vorbeigeführt wird, dessen Leistungsdichte zwischen 8 und 1600 kW/cm2 liegt und der im Zusammenwirken mit der Verschiebungsgeschwindigkeit die Schicht sowie einen vorbestimmten Tiefenbereich des darunter befindlichen Metalls entlang eines geradlinigen Bearbeitungspfades zum Schmelzen bringt, miteinander mischt und sich wieder verfestigen lässt, wodurch entlang dieses Pfades eine Legierungsschicht der vorbestimmten Tiefe entsteht, welche über ihre ganze Dicke sowie gleichmässig über die ganze behandelte Oberfläche eine Zusammensetzung und Eigenschaften aufweist, die sich von derjenigen des darunter befindlichen Substratmetalls unterscheiden. This is achieved according to the invention in that a layer of one or more alloy components is applied to the metal surface and this is guided along a sectionally straight-line processing path past the beam of a continuously excited laser source, the power density of which is between 8 and 1600 kW / cm 2 and which in cooperation with the The rate of displacement brings the layer and a predetermined depth range of the metal beneath it to melt along a straight processing path, mixes them with one another and can be solidified again, whereby an alloy layer of the predetermined depth is formed along this path, which over its entire thickness and evenly over the entire treated surface has a composition and properties that differ from that of the underlying substrate metal.
Das so entstehende, erfindungsgemässe Erzeugnis ist dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit einer Metallegierungsschicht versehen ist, deren Hauptkomponente aus dem Substrat stammt, wobei die Schicht über ihre ganze Dicke die für Schmelzen und plötzliches Wiederhärten von Metall charakteristische Struktur aufweist und härter ist als das Substrat sowie bei vorgegebener Schichttiefe eine über den behandelten Flächenbereich gleichbleibende Zusammensetzung aufweist. The resulting product according to the invention is characterized in that the substrate is provided with a metal alloy layer, the main component of which comes from the substrate, the layer having the structure characteristic of melting and sudden re-hardening of metal and being harder than the substrate over its entire thickness as well as having a constant composition over the treated surface area at a given layer depth.
Die Erfindung soll nun anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert werden. The invention will now be explained in detail on the basis of the description of an exemplary embodiment with reference to the drawings.
Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung eines Substrats in Blechform in einem führenden Zustand der Oberflächenmodifikation; 1 is a sectional view of a sheet metal substrate in a leading state of surface modification;
Fig. 2 ist eine ähnliche Schnittansicht des Teiles nach beendeter Oberflächenmodifikation; Figure 2 is a similar sectional view of the part after surface modification is complete;
Fig. 3 ist eine Skizze einer vorzugsweise angewandten apparativen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung; 3 is a sketch of a preferably used apparatus arrangement for carrying out the method according to the present invention;
Fig. 4 und 5 sind isometrische Ansichten von Teilen, die einer Oberflächenmodifikation unterzogen werden; Figures 4 and 5 are isometric views of parts undergoing surface modification;
Fig. 6 und 6A ... 6D sind Mikrophotographien von Schnitten eines der Oberflächenmodifikation unterworfenen Substrats; 6 and 6A ... 6D are photomicrographs of sections of a substrate subjected to surface modification;
Fig. 7,8,9,11,12, 15 und 17 sind Kurven der Konzentration als Funktion der Schichttiefe für Minoritätsbestandteile in der Oberflächenschicht von Werkstücken, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden; Figures 7, 8, 9, 11, 12, 15 and 17 are concentration curves as a function of layer depth for minority components in the surface layer of workpieces treated by the method of the present invention;
Fig. 10,13, 14, 16,18 und 19 sind Kurven der Härte als Funktion der Schichttiefe für Oberflächenschichten von Werkstücken, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt wurden. Figures 10, 13, 14, 16, 18 and 19 are curves of hardness as a function of layer depth for surface layers of workpieces treated by the method of the present invention.
Die Fig. 1 zeigt als Substrat ein Metallteil 10, beispielsweise ein Walzerzeugnis wie Stahlblech oder ein Produktionsteil wie einen Ventilsitz aus Stahl. Um die Abnutzungsfestigkeit der Oberfläche zu erhöhen, ist es mit einer Schicht von Minoritätsbestandteilen (beispielsweise Chrom und Mangan) versehen, um die Oberflächenschicht zu einem hochlegierten Material zu verwandeln. Unter der Oberfläche wird eine vorbestimmte Tiefenlinie 16 festgelegt, die die Oberflächenschicht sowie einen Anteil des Substratmaterials definiert, der zusammen mit dem Überzug 12 aus Minoritätsbestandteilen die gewünschte Legierung ergibt. Auf das Substratteil kann eine energieabsorbierende Schicht 14 als Unterlage für den Über5 1 shows as the substrate a metal part 10, for example a rolled product such as sheet steel or a production part such as a valve seat made of steel. In order to increase the wear resistance of the surface, it is provided with a layer of minority components (for example chrome and manganese) in order to transform the surface layer into a high-alloy material. A predetermined depth line 16 is defined below the surface, which defines the surface layer and a proportion of the substrate material which, together with the coating 12 of minority components, gives the desired alloy. An energy-absorbing layer 14 can be placed on the substrate part as a base for the overlayer
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3rd
618468 618468
zug 12 aufgebracht oder diesem zugemischt werden. Aus einem Lasergerät wird ein Energiestrahl 18 aufgebracht, der eine Schmelzzone 19 bis hinunter zur Tiefenlinie 16 erzeugt. Durch Gegeneinanderbewegen des Substrats 10 und des Strahls 18 wird die Schmelzzone je nach Wunsch linear kontinuierlich oder in Sprüngen verschoben und ergibt so in zeitlicher Aufeinanderfolge eine Gruppenanordnung, derartiger Schmelzflächenteile. Während an irgendeinem Punkt eine Schmelzzone 19 vorliegt, findet eine sehr schnelle Wärmeübertragung aus dieser zu dem von dem Substratteil 10 gebildeten sehr grossen Kühlkörper statt; sobald der auftreffende Strahl 18 die Schmelzzone verlässt, kühlt sie sich ab und erstarrt. train 12 applied or mixed into this. An energy beam 18 is applied from a laser device and generates a melting zone 19 down to the depth line 16. By moving the substrate 10 and the beam 18 against one another, the melting zone is shifted linearly continuously or in steps as desired, and thus results in a group arrangement of such melting surface parts in chronological succession. While there is a melting zone 19 at some point, there is a very rapid heat transfer from this to the very large heat sink formed by the substrate part 10; as soon as the impinging jet 18 leaves the melting zone, it cools down and solidifies.
Zur Behandlung von Metallen lässt man vorzugsweise einen Laserstrahl von 5 ... 20 kW, der zu einem Kreis von 0,635 ... 17,78 mm (0,025 ... 0,7 in.) Durchmesser oder einer flächenmässig gleichwertigen Kontur fokussiert ist, (was eine Leistungsdichte zwischen 8 und 1600 kW/cm2 ergibt), die zu modifizierende Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von 0,127... 1,27 m/min (5 ... 50 in./min) überstreichen. Ein vorgegebener Bereich der Oberflächenschicht bleibt dabei typischerweise 0,1... 1,5 sec im geschmolzenen Zustand und kühlt sich typischerweise innerhalb von 0,1... 1,5 sec auf eine unterhalb des Soliduspunktes für die entsprechende Legierung liegende Temperatur ab. Während des Schmelzens bewirken bereits die Wärmegradienten ein erhebliches Vermischen der Minoritätsbestandteile des Überzugs mit dem geschmolzenen Oberflächenschichtanteil. Es wird vermutet, dass zusätzlich die hohe aufgebrachte Energie eine Druckwelle verursacht, die die Bestandteile zusätzlich kräftig durchmischt. Das Vermischen kann weiter gefördert werden, indem man den Auftreffpunkt der Energie örtlich ausschwingen lässt, wie es unten unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 ausgeführt ist. For the treatment of metals, a laser beam of 5 ... 20 kW is preferably left, which is focused to a circle of 0.635 ... 17.78 mm (0.025 ... 0.7 in.) Diameter or a contour of equal area, (which results in a power density between 8 and 1600 kW / cm2), paint over the surface to be modified at a speed of 0.127 ... 1.27 m / min (5 ... 50 in./min). A predetermined area of the surface layer typically remains in the molten state for 0.1 to 1.5 seconds and typically cools to a temperature below the solidus point for the corresponding alloy within 0.1 to 1.5 seconds. During the melting process, the thermal gradients already cause the minority components of the coating to mix considerably with the molten surface layer portion. It is believed that the high energy applied also causes a pressure wave that additionally mixes the components vigorously. Mixing can be further promoted by locally swinging the point of impact of the energy as set forth below with reference to FIGS. 4 and 5.
Bei vorgewärmtem Substrat sind höhere Behandlungsgeschwindigkeiten möglich; vgl. das Beispiel 7. With preheated substrate, higher treatment speeds are possible; see. example 7.
Die Fig. 2 zeigt ein Substratteil 10 mit gehärteter Oberflä-chenschicht 20 und einer Grenzschicht 22. Die Dicke der Schicht 20 stimmt im wesentlichen mit der vorbestimmten Tiefenlinie 16 (Fig. 1) überein. FIG. 2 shows a substrate part 10 with a hardened surface layer 20 and an interface layer 22. The thickness of the layer 20 essentially corresponds to the predetermined depth line 16 (FIG. 1).
Die Fig. 3 zeigt eine apparative Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Das Werkstück 10 wird dabei auf einen herkömmlichen Frästisch aufgespannt, der mit Führungen und Steuereinrichtungen versehen ist, die es gestatten, das Werkstück, in rechtwinklig zueinanderliegen-den Richtungen zu verschieben, wie es die Doppelpfeile 11 und 13 andeuten. Die x- und die y-Bewegung können gleichzeitig oder eine von ihnen intermittierend stattfinden. 3 shows an apparatus arrangement for carrying out the method according to the invention. The workpiece 10 is clamped onto a conventional milling table, which is provided with guides and control devices which allow the workpiece to be displaced in directions lying at right angles to one another, as indicated by the double arrows 11 and 13. The x and y movements can take place simultaneously or one of them intermittently.
Der Energiestrahl 18 für die oben unter Bezug auf die Fig. 1 beschriebene Behandlung wird von einem Laser 30 geliefert. Bei diesem kann es sich um eine Ausführung entsprechend den US-PS 3 721 915,3 702 973,3 577 096 und 3 713 030 handeln. Der Laser 30 arbeitet in der Fig. 3 auf einem Strahlteiler 31, der es gestattet, den Strahl über einen oder mehrere Strahlleiter 36 auf mehrere Anwendungspunkte aufzuteilen, wobei man in Zeitteilung, d.h. zeitlich aufeinanderfolgender Anwendung an mehreren Punkten arbeitet, indem man Kippspiegelanordnungen und drehbare Strahlunterbrecherscheiben einsetzt. Wie bei 38 angedeutet, kann eine einstellbare Spiegelanordnung vorgesehen werden, die den Laserstrahl aus der Optik aufnimmt und ihn ergänzend zur oder anstatt der Verschiebung des Werkstücks auf dem Tisch 39 auslenkt und gleichzeitig schwingen lässt, wie es unten unter Bezug auf die Fig. 5 beschrieben ist. The energy beam 18 for the treatment described above with reference to FIG. 1 is supplied by a laser 30. This can be an embodiment according to US Pat. Nos. 3,721,915,3,702,973,3,577,096 and 3,713,030. The laser 30 operates in FIG. 3 on a beam splitter 31, which allows the beam to be divided over a number of application points via one or more beam guides 36. sequential application works at several points by using tilting mirror arrangements and rotatable beam interrupters. As indicated at 38, an adjustable mirror arrangement can be provided that picks up the laser beam from the optics and, in addition to or instead of moving the workpiece on the table 39, deflects it and at the same time allows it to oscillate, as described below with reference to FIG. 5 is.
Die Fig. 4 und 5 zeigen in isometrischer Darstellung ein Werkstück 10, das unter Einsatz der Vorrichtung der Fig. 3 nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt wird; das Werkstück ist mit dem Überzug 12/14 versehen, wie er unter Bezug auf die Fig. 1 beschrieben ist. Das Werkstück wird in einer durch den Pfeil 11A in Fig. 4 und den Pfeil 118 in Fig. 5 angedeuteten Längsrichtung und gleichzeitig intermittierend entsprechend dem Pfeil 13 in den Fig. 4 und 5 bewegt, um eine Reihe nebeneinanderliegender Linien herzustellen. FIGS. 4 and 5 show an isometric view of a workpiece 10 which is treated using the device of FIG. 3 according to the method of the present invention; the workpiece is provided with the coating 12/14, as described with reference to FIG. 1. The workpiece is moved in a longitudinal direction indicated by arrow 11A in FIG. 4 and arrow 118 in FIG. 5 and at the same time intermittently according to arrow 13 in FIGS. 4 and 5 to produce a series of lines lying side by side.
Eine der Strahlleitungen 36 ist an eine Optikeinheit 37 angeschlossen, wo der Laserstrahl zur Erwärmung des Substrats geformt wird. One of the beam lines 36 is connected to an optics unit 37, where the laser beam is shaped to heat the substrate.
Während des Rücklaufs wird der Strahl abgeschaltet oder bearbeitet während des Hinlaufs einerseits und des Rücklaufs anderseits nebeneinanderliegende Teilflächen. Weiterhin kann man den Strahl so schalten, dass er bestimmte Oberflä-chenteile des Überzugs 12/24 überspringt, um ein gewünschtes Muster aus harten und nicht harten Oberflächenbereichen herzustellen. During the return, the jet is switched off or machined partial areas lying next to one another during the forward run and the return on the other hand. Furthermore, the beam can be switched so that it jumps over certain surface parts of the coating 12/24 in order to produce a desired pattern from hard and non-hard surface areas.
Die mit den Pfeilen 11A und 11B in Fig. 4 und 5 angedeuteten Bewegungen finden typischerweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,5 m/min (etwa 20 in./min) statt. Der Bewegung kann nach Fig. 5 jedoch ein örtliches seitliches Ausschwingen überlagert sein, wie es durch die Wellenform 1 IC über dem Pfeil IIB angedeutet ist. Die Grösse des Arbeitsflecks fällt in der in Fig. 4 gezeigten ersten Betriebsart typischerweise mit der vollen Breite der Linien 20A zusammen und kann in der zweiten Arbeitsweise der Fig. 5 erheblich geringer als die volle Breite der Linie 20B sein; im letzteren Fall bewirken die Ausschwingungen des Arbeitsflecks relativ zur Oberfläche des Teiles 10 die Abdeckung der gesamten Linienbreite, während der gleichen Oberflächenzone wiederholt Energiestösse zugeführt werden, und dadurch eine erheblich bessere Durchmischung der geschmolzenen Oberflächenschicht des Teiles 10 mit dem örtlich geschmolzenen Teil des Überzugs 12 stattfindet. Derartige Gradienten lassen sich auch erreichen, wenn der Strahl auf die Breite der Linie 20B fokussiert ist, indem man die Querschnittskontur des Strahls fortwährend ändert, beispielsweise von einer geradlinigen auf eine Kreis- oder von einer Kreis- auf eine Sternform. Zusätzlich zu den oder anstelle der seitlichen Schwingungen des Strahlpunktes können diesem Längsschwingungen erteilt werden. The movements indicated by arrows 11A and 11B in FIGS. 4 and 5 typically take place at a speed of approximately 0.5 m / min (approximately 20 in / min). According to FIG. 5, however, the movement can be superimposed on a local lateral swinging out, as indicated by the waveform 1 IC above the arrow IIB. The size of the working spot in the first mode of operation shown in FIG. 4 typically coincides with the full width of lines 20A and may be considerably less than the full width of line 20B in the second mode of operation of FIG. 5; in the latter case, the vibrations of the working spot relative to the surface of the part 10 cover the entire line width while repeated energy surges are applied to the same surface zone, and as a result there is a considerably better mixing of the molten surface layer of the part 10 with the locally melted part of the coating 12 . Such gradients can also be achieved if the beam is focused on the width of line 20B by continuously changing the cross-sectional contour of the beam, for example from a straight line to a circular or from a circular to a star shape. In addition to or instead of the lateral vibrations of the beam point, longitudinal vibrations can be given to it.
Die Durchführung der Erfindung soll nun anhand der folgenden Arbeitsbeispiele weiter erläutert werden, die die Erfindung jedoch nicht beschränken. The implementation of the invention will now be explained with reference to the following working examples, which, however, do not limit the invention.
Beispiel 1 example 1
Auf die Oberfläche von Metallerzeugnissen wurden Metallpulvermischungen aufgesprüht. Diese beschichteten Oberflächen wurden dann mit einem Hochleistungslaser bestrichen, der die Oberfläche und das Pulver schmolz und gleichmässig miteinander legierte. Auf diese Weise liess sich eine erhebliche Erhöhung der Oberflächenhärte erreichen. In einem Test wurde die Oberfläche Stahl nach AISIC 1018 nach einem herkömmlichen Manganphosphatierverfahren mit einer 6,35 ... 12,7 |x (1/4 ... 1/2 mil) dicken Schicht von Manganphosphat versehen. Metal powder mixtures were sprayed onto the surface of metal products. These coated surfaces were then coated with a high power laser that melted and evenly alloyed the surface and powder. In this way, a considerable increase in surface hardness could be achieved. In a test, the surface of steel was given a 6.35 ... 12.7 | x (1/4 ... 1/2 mil) thick layer of manganese phosphate in accordance with AISIC 1018 using a conventional manganese phosphating process.
Diese Gegebenenfallsmassnahme einer Beschichtung mit Manganphosphat bewirkt eine bessere Absorption des Laserstrahls. Andere einsetzbare wärmeabsorbierende Substanzen sind Zinkphosphat, Aluminiumoxid und Russ. Die Wahl hängt auch von der eingesetzten Wellenlänge der Wärmequelle ab. Sodann wurde eine Mischung aus 6 g Kohlenpulver (Teilchengrösse 45 jx), 3 g Chrompulver (10 ja) und 3 g Manganpulver (45 (j.) in 40 ml Isopropylalkohol gleichmässig auf den Manganphosphatüberzug aufgesprüht. Die Dicke der lok-ker gepackten Metallpulverschicht betrug 12,7 |i (1/2 mil). Sodann wurde die Oberfläche des Stahls mit der Metallpulververmischung bei einer Relativgeschwindigkeit von 0,5 m/min (20 in./min) mit einem örtlich ausschwingenden Laserstrahl von 11 ... 11,5 kW bestrichen, wobei der Laserstrahl eine This optional measure of a coating with manganese phosphate causes better absorption of the laser beam. Other heat absorbing substances that can be used are zinc phosphate, aluminum oxide and carbon black. The choice also depends on the wavelength of the heat source used. Then a mixture of 6 g carbon powder (particle size 45 jx), 3 g chrome powder (10 ja) and 3 g manganese powder (45 (j.) In 40 ml isopropyl alcohol was sprayed evenly onto the manganese phosphate coating. The thickness of the loosely packed metal powder layer was 12.7 | i (1/2 mil). Then the surface of the steel was mixed with the metal powder mixture at a relative speed of 0.5 m / min (20 in./min) with a locally swinging laser beam of 11 ... 11, 5 kW coated, the laser beam a
5 5
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618468 618468
4 4th
Rechteckkontur von 2,54 x 12,7 mm (0,1 x 0,5 in.) hatte und die lange Dimension senkrecht zur Bewegungsrichtung lag, da in dieser Richtung die örtliche Auslenkung zur Abdeckung der gesamten Linienbreite (20B, Fig. 5) stattfand. Die Leistungsdichte des Laserstrahls betrug daher 34,1... 35,6 kW/cm2. Die Schwingungsfrequenz betrug 690 Hz. Unter diesen Bedingungen schmolz die Stahloberfläche und legierte sich gleichmässig mit dem Kohlenstoff-, Chrom- und Manganpulver. Nach dem Schmelzen und Wiedererstarren betrug die Härte bis in eine Tiefe von 0,127 mm (5 mil) mehr als Rockwell C 58, während der Stahl eine Rockwell-Härte von B 93 hatte. Rectangular contour of 2.54 x 12.7 mm (0.1 x 0.5 in.) And the long dimension was perpendicular to the direction of movement, since in this direction the local deflection to cover the entire line width (20B, Fig. 5) took place. The power density of the laser beam was therefore 34.1 ... 35.6 kW / cm2. The oscillation frequency was 690 Hz. Under these conditions the steel surface melted and alloyed evenly with the carbon, chrome and manganese powder. After melting and resolidification, the hardness to a depth of 0.127 mm (5 mil) was greater than Rockwell C 58, while the steel had a Rockwell hardness of B 93.
Die Fig. 6 ist eine Mikrophotographie eines entsprechend dem Beispiel 1 behandelten Werkstücks bei einer Vergrösse-rung von 200mal, während die Fig. 6A, 6B, 6C und 6D mit dem Rasterelektronenmikroskop bei einer Vergrösserung von 3500mal aufgenommene Photographien bei Tiefen von 51 p. (2 mil), 76 p. (3 mil), 102 |i (4 mil) bzw. 127 (i (5 mil) Tiefe unter der Oberfläche des Werkstücks im in der Fig. 6 gezeigten Bereich darstellen. 6 is a photomicrograph of a workpiece treated according to Example 1 at a magnification of 200 times, while FIGS. 6A, 6B, 6C and 6D are photographs taken with a scanning electron microscope at a magnification of 3500 times at depths of 51 p. (2 mil), 76 p. (3 mil), 102 | i (4 mil) or 127 (i (5 mil) depth below the surface of the workpiece in the area shown in FIG. 6.
In der Fig. 6 ist das unbeeinflusste Substrat mit 10, die legierte Oberflächenschicht mit 20 und die Zwischenschicht, die innere Grenze zwischen der Oberflächenschicht 20 und dem Substrat 10, mit 22 bezeichnet. Die Schicht 20 hat ein feineres Korngefüge als das Substrat. Die Fig. 6A... 6D erweisen in der Schicht 20 eine zweiphasige Struktur aus martensitischen Dendriten, die in den Bereichen zwischen den Dendriten von Carbiden umgeben sind. In FIG. 6, the uninfluenced substrate is designated by 10, the alloyed surface layer by 20 and the intermediate layer, the inner boundary between the surface layer 20 and the substrate 10, by 22. Layer 20 has a finer grain structure than the substrate. 6A ... 6D show in the layer 20 a two-phase structure made of martensitic dendrites, which are surrounded by carbides in the regions between the dendrites.
Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen die Konzentrationen von Minoritätsbestandteilen im Enderzeugnis für Kohlenstoff, Chrom bzw. Mangan, wie sie sich durch die Behandlung entsprechend dem Beispiel 1 ergeben. Die Kurven der Fig. 7, 8 und 9 sind dabei Diagramme der Konzentrationen der angegebenen Legierungsbestandteile in Abhängigkeit von der Einsatztiefe. Nach üblicher Praxis sind diese Kurven den ursprünglichen Datenpunkten angepasst. Sie zeigen eine Zunahme der Minoritätsanteile in der Eisenlegierung. Der abfallende Kurventeil 93 der Kurve 91 (Fig. 9) beruht auf der Verflüchtigung des Mangans an der Oberfläche; ohne dieses Verflüchtigen würde dieser Kurventeil dem gestrichelten Teil 95 entsprechen. Ist die Einsatztiefe wesentlich grösser (vgl. Beispiel 7), prägt sich der Oberflächeneffekt weniger stark aus. 7, 8 and 9 show the concentrations of minority components in the end product for carbon, chromium and manganese, as they result from the treatment according to Example 1. The curves of FIGS. 7, 8 and 9 are diagrams of the concentrations of the specified alloy components as a function of the depth of use. According to common practice, these curves are adapted to the original data points. They show an increase in the minority shares in the iron alloy. The falling part of curve 93 of curve 91 (FIG. 9) is based on the volatilization of the manganese on the surface; without this volatilization this part of the curve would correspond to the dashed part 95. If the depth of use is significantly greater (see Example 7), the surface effect is less pronounced.
Die Fig. 10 zeigt Härteprofile des Endproduktes nach der Laserbearbeitung mit örtlichem Ausschwingen. Die Schmelzzone hatte eine Tiefe von 0,127 mm (5 mil) und in ihr betrug die Rockwell-Härte C 58 bis C 63, während die Rockwell-Här-ten für die wärmebeeinflusste Zone des Stahls B 90 und im Stahlkern B 93 betrug. Die Tiefe der wärmebeeinflussten Zone betrug etwa 1,27 mm (0,05 in.). 10 shows hardness profiles of the end product after laser processing with local decay. The melting zone had a depth of 0.127 mm (5 mil) and in it the Rockwell hardness was C 58 to C 63, while the Rockwell hardness for the heat-affected zone of the steel was B 90 and in the steel core B 93. The depth of the heat affected zone was approximately 1.27 mm (0.05 in.).
Beispiel 2 Example 2
Ein Blech aus Stahl nach AISIC 1018 wurde nach einem herkömmlichen Manganphosphatierverfahren mit einer 6,35 ... 12,7 |i (1/4 ... 1/2 mil) dicken Manganphosphatschicht versehen und auf diese Manganphosphatschicht ein kleiner Anteil einer Mischung aus 10 g Aluminiumpulver von 45 p. Teilchengrösse in 50 ml Isopropylalkohol gleichmässig aufgestrichen, um der Gasentwicklung während des Schmelzens entgegenzuwirken. Sodann wurde eine Mischung aus 12 g Kohlepulver (45 ja), 6 g Chrompulver (10 fi) und 6 g Manganpulver (45 fi) in 40 ml Isopropylalkohol 20mal gleichmässig auf den Aluminiumpulverüberzug aufgesprüht; die Dicke der lockeren Metallpulverschicht betrug dann 0,38 ... 0,51 mm (15 ... 20 mil). A sheet of steel in accordance with AISIC 1018 was provided with a 6.35 ... 12.7 | i (1/4 ... 1/2 mil) thick manganese phosphate layer according to a conventional manganese phosphating process and a small proportion of a mixture of this manganese phosphate layer 10 g aluminum powder of 45 p. Spread the particle size evenly in 50 ml of isopropyl alcohol to counteract the evolution of gas during melting. A mixture of 12 g of carbon powder (45 ml), 6 g of chrome powder (10 fi) and 6 g of manganese powder (45 fi) in 40 ml of isopropyl alcohol was then sprayed uniformly onto the aluminum powder coating 20 times; the thickness of the loose metal powder layer was then 0.38 ... 0.51 mm (15 ... 20 mil).
Die beschichtete Oberfläche wurde sodann auf die unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 erläuterte Weise in getrennten Proben laserbehandelt. Das heisst, dass die Oberfläche einer Probe durch Schmelzen bis zu einer begrenzten Tiefe zum Vermischen der Minoritätsbestandteile einer Legierung mit dem vom Substrat abgeleiteten Hauptbestandteil ohne örtliches Ausschwingen gehärtet wurden. In beiden Fällen betrug die Schmelzzeit für eine gegebene Flächengrösse 0,3 sec und die Laserleistung 13 ... 14 kW. Beim Arbeiten ohne örtliches Ausschwingen betrug die Bewegungsgeschwindigkeit 1,27 m/min (50 in./min), beim Arbeiten mit örtlichem Ausschwingen 0,51 m/min (20 in./min). In beiden Fällen betrug die zum Schmelzen aufgebrachte Leistungsdichte 38,75 ... 46,5 kW/ cm2 (250 ... 300 kW/sq.in.) der Oberfläche des Werkstücks. Beim Arbeiten ohne örtliches Ausschwingen betrug die Grösse des auftreffenden Laserstrahls 6,35 mm (0,25 in.), beim Arbeiten mit örtlichem Ausschwingen 2,54 x 12,7 mm (0,1 x 0,5 in.) in einer Rechteckgestalt, die quer zur Bewegungsrichtung gestreckt war, da das örtliche Ausschwingen in dieser Richtung stattfand, um die gesamte Linienbreite zu überstreichen (208, Fig. 5). Die Schwingungsfrequenz betrug 690 Hz. The coated surface was then laser treated in separate samples as described with reference to FIGS. 4 and 5. That is, the surface of a sample was hardened by melting to a limited depth to mix the minority components of an alloy with the main component derived from the substrate without local swinging out. In both cases the melting time for a given area size was 0.3 sec and the laser power was 13 ... 14 kW. When working without local swinging out, the movement speed was 1.27 m / min (50 in./min), while working with local swinging out was 0.51 m / min (20 in./min). In both cases, the power density applied for melting was 38.75 ... 46.5 kW / cm2 (250 ... 300 kW / sq.in.) Of the surface of the workpiece. When working without local swinging out, the size of the incident laser beam was 6.35 mm (0.25 in.), When working with local swinging out 2.54 x 12.7 mm (0.1 x 0.5 in.) In a rectangular shape which was stretched transverse to the direction of movement since the local swinging out took place in this direction in order to cover the entire line width (208, FIG. 5). The oscillation frequency was 690 Hz.
Die Fig. 11 und 12 zeigen Tiefenprofile der Minoritätsbestandteile im fertigen Produkt, d.h. für Chrom und Mangan. Die oberen Kurven für Chrom und Mangan wurden mit, die unteren Kurven ohne örtliches Ausschwingen erhalten. Figures 11 and 12 show depth profiles of the minority components in the finished product, i.e. for chrome and manganese. The upper curves for chrome and manganese were obtained with, the lower curves without local swinging out.
Die Fig. 13 zeigt Härteprofile in verschiedenen Endprodukten, die mit bzw. ohne örtliche Ausschwingung des Laserstrahls behandelt wurden. Ohne örtliches Ausschwingen ergaben sich Rockwell-Härten zwischen C 27 und C 44, mit örtlichem Ausschwingen Rockwell-Härtewerte zwischen C 46 und C 58, und zwar in beiden Fällen bis zu einer Tiefe von fast 0,762 mm (0,03 in.). Die Kernstahlhärte betrug dabei Rockwell B 93, die Härte der wärmebeeinflussten Zone Rockwell B 90. Die wärmebeeinflusste Zone hatte dabei eine Tiefe von etwa 1,27 mm (0,05 in.). FIG. 13 shows hardness profiles in various end products which were treated with or without local oscillation of the laser beam. Rockwell hardness values between C 27 and C 44 were found without local swing-out, and Rockwell hardness values between C 46 and C 58 with local swing-out, in both cases to a depth of almost 0.762 mm (0.03 in.). The core steel hardness was Rockwell B 93, the hardness of the heat-affected zone Rockwell B 90. The heat-affected zone had a depth of about 1.27 mm (0.05 in.).
Beispiel 3 Example 3
Die Oberfläche eines Stahlblechs nach AISI C 1018 wurde nach einem herkömmlichen Manganphosphatierungsverfah-ren 6,35 ... 12,7 |x (1 /4 ... 1 /2 mil) dick mit Manganphosphat beschichtet, ein kleiner Teil einer Mischung von 10 g Aluminiumpulver (45 |a Teilchengrösse) in 50 ml Isopropylalkohol gleichmässig auf die Manganphosphatschicht aufgestrichen, um einer Gasentwicklung während des Schmelzens entgegenzuwirken und dann eine Mischung aus 12 g Kohlepulver (45 |i), 20 g Chrompulver (10 p.) und 8 g Wolframpulver (45 ji) in Isopropylalkohol 20mal gleichmässig auf den Aluminiumpulverüberzug aufgesprüht; die Dicke des lockeren Metallpulverüberzugs betrug 0,635 ... 0,762 mm (25 ... 30 mil). Die Oberfläche des Stahlblechs mit der Metallpulvermischung wurde bei 0,254 m/min (10 in./min) von einem örtlich ausschwingenden 12 kW-Laserstrahl bestrichen, dessen Strahl-grösse von 2,54 x 12,7 mm (0,1 x 0,5 in.) betrug, wobei die lange Abmessung quer zur Bewegungsrichtung verläuft, da das örtliche Ausschwingen in dieser Richtung stattfand. Die Leistungsdichte des Laserstrahls betrug damit 37,2 kW/cm2. Die Schwingungsfrequenz betrug 690 Hz. Die geschmolzene und wieder erstarrte Stahloberfläche erwies sich als innig mit dem Kohlenstoff, Chrom, Wolfram und Aluminium legiert. The surface of a steel sheet according to AISI C 1018 was coated 6.35 ... 12.7 | x (1/4 ... 1/2 mil) thick with manganese phosphate, a small part of a mixture of 10, according to a conventional manganese phosphating process Evenly spread g of aluminum powder (45 | a particle size) in 50 ml of isopropyl alcohol on the manganese phosphate layer to counteract gas evolution during melting and then a mixture of 12 g of carbon powder (45 | i), 20 g of chrome powder (10 p.) and 8 g Tungsten powder (45 ji) in isopropyl alcohol sprayed 20 times evenly onto the aluminum powder coating; the thickness of the loose metal powder coating was 0.635 ... 0.762 mm (25 ... 30 mil). The surface of the steel sheet with the metal powder mixture was coated at 0.254 m / min (10 in / min) by a locally swinging 12 kW laser beam, the beam size of 2.54 x 12.7 mm (0.1 x 0, 5 in.), The long dimension being transverse to the direction of movement, since the local swinging out took place in this direction. The power density of the laser beam was 37.2 kW / cm2. The oscillation frequency was 690 Hz. The molten and solidified steel surface proved to be intimately alloyed with the carbon, chromium, tungsten and aluminum.
Die Fig. 14 zeigt das Härteprofil des Endproduktes nach der Laserbehandlung unter örtlichem Ausschwingen, wie oben beschrieben. Die Schmelzzone war 1,12 mm (44 mil) tief; in dieser Zone wurde eine Rockwell-Härte von C 48 bis C 53 gemessen, während die Rockwell-Härte des Kernstahls B 93 und der wärmebeeinflussten Zone B 90 betrug. Diese wärmebeeinflusste Zone hatte eine Tiefe von etwa 3,05 mm (0,12 in.). 14 shows the hardness profile of the end product after the laser treatment with local swinging out, as described above. The melting zone was 1.12 mm (44 mils) deep; A Rockwell hardness of C 48 to C 53 was measured in this zone, while the Rockwell hardness of the core steel B 93 and the heat-affected zone B was 90. This heat affected zone was approximately 3.05 mm (0.12 in.) Deep.
Beispiel 4 Example 4
Die Oberfläche eines Graugussteiles mit etwa 0,2 Gew.-% Chromanteil wurde mit einer 6,35 ... 12,7 [i (1/4... 1/2 mil) dicken Manganphosphatschicht nach einem herkömmlichen Manganphosphatierungsverfahren beschichtet, dann eine Mischung von 5 g Chrompulver (10 p, Teilchengrösse) in 40 ml The surface of a gray cast iron part with approximately 0.2% by weight of chromium was coated with a 6.35 ... 12.7 [i (1/4 ... 1/2 mil) thick manganese phosphate layer according to a conventional manganese phosphating process, then one Mixture of 5 g chrome powder (10 p, particle size) in 40 ml
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
Isopropylalkohol lOmal gleichmässig auf den Manganphosphatüberzug aufgesprüht; die Dicke der lockeren Metallpulverschicht betrug 12,7 ... 25,4 p, (1/2 ... 1 mil). Die Oberfläche des Graugussteiles mit dem Chrompulver wurde bei 0,76 m/min (30 in./min) mit einem örtlich ausschwingenden Laserstrahl von 11 kW bestrichen. Die Strahlgrösse betrug 2,54 x 12,7 mm (0,1 x 0,5 in.) in Rechteckform und bei senkrecht zur Bewegungsrichtung liegender langer Abmessung, da in dieser Richtung das örtliche Ausschwingen stattfand. Die Leistungsdichte des Laserstrahls betrug damit 34,1 kW/cm2. Die Schwingungsfrequenz betrug 690 Hz. Auf diese Weise wurde die Oberfläche des Graugussteiles geschmolzen und innig mit dem Chrompulver legiert. Isopropyl alcohol sprayed 10 times evenly onto the manganese phosphate coating; the thickness of the loose metal powder layer was 12.7 ... 25.4 p, (1/2 ... 1 mil). The surface of the cast iron part with the chrome powder was coated at 0.76 m / min (30 in / min) with a locally swinging laser beam of 11 kW. The beam size was 2.54 x 12.7 mm (0.1 x 0.5 in.) In a rectangular shape and with a long dimension perpendicular to the direction of movement, since the local oscillation took place in this direction. The power density of the laser beam was 34.1 kW / cm2. The oscillation frequency was 690 Hz. In this way, the surface of the cast iron part was melted and intimately alloyed with the chrome powder.
Die Fig. 15 zeigt die Minoritätskonzentration für Chrom im fertigen Produkt. Die Kurve ist nach herkömmlicher statischer Praxis an die ursprünglichen Messpunkte angepasst. Sie zeigt eine Konzentrationszunahme des Chroms in der 0,254 mm (10 mil) tiefen Schmelzzone. Figure 15 shows the minority concentration for chromium in the finished product. The curve is adapted to the original measuring points according to conventional static practice. It shows an increase in chromium concentration in the 0.254 mm (10 mil) deep melting zone.
Fig. 16 zeigt Härteprofile des Endproduktes nach Laserbearbeitung mit örtlichem Ausschwingen. In der Schmelzzone betrug die Rockwell-Härte C 60 bis C 65, während die Rock-well-Härten für denjenigen Teil des Gussstücks, der nicht laserbehandelt war, B 95 betrug. Die Rockwell-Härte der wärmebeeinflussten Zone betrug C 56 bis C 61. 16 shows hardness profiles of the end product after laser processing with local decay. In the melting zone, the Rockwell hardness was C 60 to C 65, while the Rock well hardness for the part of the casting that was not laser-treated was B 95. The Rockwell hardness of the heat-affected zone was C 56 to C 61.
Beispiel 5 Example 5
Die Oberfläche eines Stahlblechs nach AISI 4815 wurde nach einem herkömmlichen Manganphosphatierungsverfah-renmit einer 6,35 ... 12,7 (i (1/4 ... 1/2 mil) dicken Manganphosphatschicht versehen, danach Chrompulver von 10 |x Korngrösse gleichmässig auf den Manganphosphatüberzug aufgestreut und stark verdichtet. Die Tiefe der dichten Chrompulverschicht betrug etwa 0,635 mm (0,025 in.). Danach wurde Kohlepulver von 45 |i Teilchengrösse gleichmässig auf die Chrompulverschicht aufgestreut und dann stark verdichtet; die Tiefe der verdichteten Kohlepulverschicht betrug etwa 0,254 mm (0,01 in.). Die Stahlplatte mit dem Kohle-und dem Chrompulver wurde dann auf 482°C (900°F) vorgewärmt und die Oberfläche dann bei 0,23 m/min (9 in./min) mit einem örtlich ausschwingenden 14 kW-Laserstrahl bestrichen, wobei ein Schutzgasschirm aus 0,193 m3/h (7 cu.ft./h) Argon und 0,057 mVh (2 cu.ft./h) Wasserstoff eingesetzt wurde. Die Grösse des Laserstrahls betrug 2,54 x 12,7 mm (0,1 x 0,5 in.) in einer Rechteckform bei senkrecht zur Bewegungsrichtung liegender langer Abmessung, denn die örtlichen Schwingungen fanden in dieser Richtung statt. Die Leistungsdichte des Laserstrahls betrug damit 43,4 kW/cm2. Die Schwingungsfrequenz betrug 690 Hz. Unter diesen Bedingungen schmolz die Oberfläche des Stahlblechs und legierte sich innig mit dem Kohlenstoff- und Chrompulver. The surface of a steel sheet according to AISI 4815 was provided with a 6.35 ... 12.7 (i (1/4 ... 1/2 mil) thick manganese phosphate layer according to a conventional manganese phosphating process, then chrome powder of 10 | x grain size was uniform The depth of the dense layer of chrome powder was about 0.635 mm (0.025 in.). Then coal powder of 45 μm particle size was sprinkled evenly onto the layer of chrome powder and then heavily compacted; the depth of the compressed carbon powder layer was about 0.254 mm (0.01 in.) The steel plate with the coal and chrome powder was then preheated to 482 ° C (900 ° F) and then the surface at 0.23 m / min (9 in / min) with a local sweeping 14 kW laser beam, using a protective gas shield made of 0.193 m3 / h (7 cu.ft./h) argon and 0.057 mVh (2 cu.ft./h) hydrogen. The size of the laser beam was 2.54 x 12.7 mm (0.1 x 0.5 in.) In a rectangle orm with a long dimension perpendicular to the direction of movement, because the local vibrations took place in this direction. The power density of the laser beam was 43.4 kW / cm2. The vibration frequency was 690 Hz. Under these conditions, the surface of the steel sheet melted and intimately alloyed with the carbon and chrome powder.
Unmittelbar nach der Laserbehandlung wurde das Stahlblech eine halbe Stunde bei 482°C (900°F) nachbehandelt. Vor- und Nacherwärmung fanden in einem Ofen statt; durch Immediately after the laser treatment, the steel sheet was post-treated for half an hour at 482 ° C (900 ° F). Pre and post heating were done in an oven; by
618 468 618 468
diese Massnahmen wurde ein Aufreissen der Schmelzzone vermieden. these measures prevented the melting zone from being torn open.
Die Fig. 17 zeigt die Konzentration des Minoritätsbestandteiles, Chrom, im fertigen Produkt. Die Kurve ist nach üblicher statischer Praxis den ursprünglichen Messpunkten angepasst. Diese Kurve zeigt eine erhebliche Zunahme der Chromkonzentration in der Schmelzzone, die 1,27 mm (50 mil) tief war. Die Chromkonzentration betrug bis zu einer Tiefe von 1,27 mm (50 mil) 21 Gew.-%. Fig. 17 shows the concentration of the minority component, chromium, in the finished product. The curve is adapted to the original measuring points according to customary static practice. This curve shows a significant increase in the chromium concentration in the melting zone, which was 1.27 mm (50 mils) deep. The chromium concentration was 21% by weight to a depth of 1.27 mm (50 mil).
Die Fig. 18 zeigt Härteprofile des fertigen Produktes nach der Laserbehandlung mit örtlichem Ausschwingen. In der Schmelzzone ergab sich eine Rockwell-Härte von C 53 bis C 57, die Rockwell-Härte des nicht vom Laser erfassten Stahls war C 20 und die Rockwell-Härte in der wärmebeeinflussten Zone C 30. 18 shows hardness profiles of the finished product after the laser treatment with local decay. A Rockwell hardness of C 53 to C 57 was found in the melting zone, the Rockwell hardness of the steel not detected by the laser was C 20 and the Rockwell hardness in the heat-affected zone C 30.
Fig. 19 zeigt Härteprofile im fertigen Produkt nach der Laserbehandlung bei örtlichem Ausschwingen, wobei die laserbehandelte Stahlplatte zuletzt zwei Stunden auf 649°C (1200°F) vorgehalten und dann luftgekühlt wurde. In der Schmelzzone war die Rockwell-Härte C 55 bis C 58, in der wärmebeeinflussten Zone C 25. Die Kurve der Fig. 21 zeigt den Widerstand der Schmelzzone gegen ein Hochtemperaturglühen. 19 shows hardness profiles in the finished product after the laser treatment with local swinging out, the laser-treated steel plate last being held at 649 ° C (1200 ° F) for two hours and then air-cooled. The Rockwell hardness was C 55 to C 58 in the melting zone and C 25 in the heat-affected zone. The curve in FIG. 21 shows the resistance of the melting zone to high-temperature annealing.
Was die Oberflächenbehandlungsmethoden, die eingesetzte apparative Anordnung und die erhaltenen Erzeugnisse anbetrifft, wie sie oben beschrieben sind, ist die Behandlungszeit sehr kurz und somit der Raum-, Ausrüstungs- und Kostenbedarf niedrig. Die Störungen der Eigenschaften des unter der behandelten Schicht liegenden Substrats sind minimal. Legierungen bildet man aus, indem man die Minoritätslegierungs-komponenten in das Substrat einführt. Die resultierende Oberflächenschicht kann ein- oder mehrphasig sein, wie es oben unter Bezug auf die Fig. 6A ... 6D ausgeführt wurde. Die Behandlungsschicht kann flächenmässig kontinuierlich oder diskontinuierlich sein. In den meisten Fällen weist sie einen Konzentrationsgradienten der Minoritätsbestandteile auf, wobei die Konzentration zum Substrat hin abnimmt, aber bei vorgegebener Tiefe innerhalb des Gradienten flächenmässig gleichförmig ist. As for the surface treatment methods, the equipment arrangement used and the products obtained, as described above, the treatment time is very short and the space, equipment and costs required are low. The disturbances in the properties of the substrate lying under the treated layer are minimal. Alloys are formed by inserting the minority alloy components into the substrate. The resulting surface layer can be single or multi-phase, as was explained above with reference to FIGS. 6A ... 6D. The surface area of the treatment layer can be continuous or discontinuous. In most cases, it has a concentration gradient of the minority components, the concentration decreasing towards the substrate, but being uniform in area within the gradient at a predetermined depth.
Die Erfindung ist für Eisenmetalle und -legierungen einschliesslich aller Guss- und Stahlarten anwendbar. Das in die Oberfläche des Metallerzeugnisses einzulegierende Element bzw. diese Elemente kann bzw. können als Pulver bzw. Pulvermischung oder als Legierungspulver oder irgendeine geeignete Zusammensetzung derselben aufgebracht werden. The invention is applicable to ferrous metals and alloys including all types of cast and steel. The element or elements to be inserted into the surface of the metal product can be applied as a powder or powder mixture or as an alloy powder or any suitable composition thereof.
Wie unmittelbar ersichtlich, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, die Oberflächenschicht mit einem einzigen Bestreichen des Werkstücks durch den Laserstrahl zu legieren. Nach dem ersten Durchlauf kann auf das Substrat weiteres Legierungsmaterial zusammen mit weiterer Wärme aufgebracht werden, wie es oben beschrieben ist, um die Oberflächenschicht auf die angegebene Weise weiter zu behandeln. As can be seen immediately, the invention is not limited to alloying the surface layer with a single brushing of the workpiece by the laser beam. After the first pass, further alloy material can be applied to the substrate together with further heat, as described above, in order to further treat the surface layer in the manner specified.
5 5
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
V V
3 Blätter Zeichnungen 3 sheets of drawings
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